(57)【要約】  【課題】  帯電ムラの発生を低減すると共に繰り返し使用時においても安定して良好な画像を提供することが可能であり、像担持体及び帯電部材双方の耐久性を向上することが可能な、帯電部材と像担持体とが非接触である直流近接帯電方式を採用した帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供する。  【解決手段】  移動する潜像形成面を有する像担持体３に非接触状態で対向配置された回転自在な帯電部材１７を有し、帯電部材１７に直流電圧のみを印加して帯電部材１７表面と潜像形成面との間に放電を生じさせて像担持体３を帯電する帯電装置１６において、放電が行われる放電領域Ｌを通過する際の帯電部材１７の線速度を像担持体３の線速度よりも速くする。【選択図】                        図５
2006343664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する潜像形成面を有する像担持体に非接触状態で対向配置された回転自在な帯電部材を有し、前記帯電部材に直流電圧のみを印加して該帯電部材表面と前記潜像形成面との間に放電を生じさせて前記像担持体を帯電する帯電装置において、
前記放電が行われる放電領域を通過する際の前記帯電部材の線速度を前記像担持体の線速度よりも速くすることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
請求項１記載の帯電装置において、
前記像担持体が前記放電領域に相当する距離を移動する間に、前記像担持体と前記帯電部材との間隔が所定の範囲を超えた後に再び所定の範囲内に収まるまでの前記帯電部材の回転角度以上前記帯電部材が回転することを特徴とする帯電装置。
【請求項３】
移動する潜像形成面を有する像担持体に非接触状態で対向配置された回転自在な帯電部材と、前記帯電部材に接触して前記帯電部材の表面をクリーニングするクリーニング部材とを有し、前記帯電部材に直流電圧のみを印加して該帯電部材表面と前記潜像形成面との間に放電を生じさせて前記像担持体を帯電する帯電装置において、
前記帯電部材は帯電工程時において回転せず、非帯電工程時において所定角度回転することを特徴とする帯電装置。
【請求項４】
請求項３記載の帯電装置において、
前記帯電部材は電圧印加時には回転せず、電圧非印加時において所定角度回転することを特徴とする帯電装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の帯電装置において、
前記帯電部材は所定画像形成枚数毎に回転することを特徴とする帯電装置。
【請求項６】
請求項３ないし５の何れか１つに記載の帯電装置において、
画像データからの信号に基づいて帯電部材の回転動作を制御する制御手段を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項７】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の帯電装置と像担持体とを一体的に有し、画像形成装置本体に対して着脱可能であることを特徴とする作像ユニット。
【請求項８】
請求項１ないし６の何れか１つに記載の帯電装置または請求項７記載の作像ユニットを有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等の画像形成装置に関し、詳しくは像担持体の表面を帯電する帯電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法により画像形成を行う複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等の画像形成装置は、感光体ドラム等の移動可能な潜像形成面を有する像担持体を具備しており、潜像形成面と対向する位置には、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置等が順次配置されている。この画像形成装置は、像担持体の潜像形成面を帯電装置により帯電させた後に露光装置の露光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置から供給されるトナーにより顕像化して転写装置により記録材に転写する。
【０００３】
上述の画像形成装置において、帯電装置により像担持体の潜像形成面を帯電させる際に、帯電ムラが発生せずに潜像形成面が一様に帯電していること、すなわち均一帯電性を高めることが重要である。これは、帯電時において潜像形成面に帯電ムラが生じると、顕像化されたトナー像に濃度ムラが発生して画質が劣化してしまうためである。
【０００４】
この問題点を解決するため、帯電部材に印加する交流電圧のピーク間電圧を帯電開始電圧の２倍以上の値に設定する帯電装置が、例えば「特許文献１」に開示されている。ここでいう帯電開始電圧とは、帯電部材に直流電圧のみを印加し、その印加電圧の絶対値を徐々に上昇させたときに像担持体が帯電を開始するときの電圧値の絶対値である。この帯電装置によれば、像担持体の均一帯電性を効果的に高めることができる。
【０００５】
また、転写装置によりトナーは記録材に転写されるが、全てのトナーが転写されることはなく像担持体の潜像形成面には残存トナーが存在することとなる。この残存トナーはクリーニング装置によりクリーニングされて再利用されるが、像担持体の潜像形成面から完全には除去されず、少なからずクリーニング装置をすり抜けて帯電装置側へと搬送されて帯電部材に付着してしまう。
【０００６】
一般に帯電部材は像担持体の潜像形成面に圧接されており、よりトナーが付着し易い環境にある。トナーが付着した帯電部材は表面の平滑性と抵抗値とが変化するため、放電特性も均一とならず像担持体を一様に帯電させることが困難となる。さらに帯電部材表面にトナーが固着して硬化すると、硬化したトナーによって像担持体の表面が損傷し、画像欠陥を発生してしまう。さらに接触配置しているため、摺擦により少なからず潜像形成面を傷付けてしまい、耐久性悪化の原因となっている。
【０００７】
この問題点を解決するため、帯電部材である帯電ローラを像担持体に対して非接触状態で対向配置し、上述のようなトナーの付着を防止する技術が、例えば「特許文献２」に開示されている。
【０００８】
また、帯電部材としての帯電ローラを像担持体としての感光体に接触配置し、帯電ローラを感光体の周速度とは異なる周速度で回転させる技術が、例えば「特許文献３」に開示されている。この技術によれば、残存トナーが帯電ローラと感光体との間に侵入しても、トナーは両者の速度差によって移動させられ、トナーの存在した部位も帯電することが可能であり、像担持体を均一に帯電することができる。また、帯電ローラの速度が遅ければ弱帯電したトナーはすり抜け、帯電ローラ側への付着が少ないために均一帯電性には影響しないとの記載がある。
【０００９】
さらに、帯電部材としての帯電ローラにクリーニングブレードが弾性的に圧接配置され、帯電ローラの表面に付着したトナーを回収する技術が、例えば「特許文献４」に開示されている。この技術によれば、帯電ローラが低速で回転することによりクリーニングブレードとの摺擦を低減し、耐久性の向上を図っている。
【００１０】
【特許文献１】特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】特開平３−２４００７６号公報
【特許文献３】特許第２８８０３５６号公報
【特許文献４】特許第３３８４６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし「特許文献１」に開示された技術では、像担持体を均一に帯電することが可能な帯電部材の材質が限定されてしまうという問題点があることが本発明者等の検討により判明した。例えば、全体が金属からなる帯電部材を用いた場合には、この帯電部材に印加する電圧を上述のように設定しても像担持体を均一に帯電するように帯電部材と像担持体との間に発生する放電電流を制御することが難しく、像担持体の均一帯電性を十分に高めることができない。また、従来の帯電装置の中には、環境変化によって帯電部材の電気抵抗値が変動するものがあり、これにより像担持体の均一帯電性が大きく低下してしまうという問題点がある。
【００１２】
「特許文献２」に開示された技術では、帯電部材と像担持体とを非接触状態としても、実際には使用が長期間になると浮遊しているトナーやクリーニング部材をすり抜けたトナー等が帯電部材に付着してしまうという問題点がある。また、帯電部材を像担持体に対して非接触状態に配置した帯電方式では、帯電部材からの放電により像担持体の潜像形成面が破壊されることが確認されている。均一帯電性に有効となる交流電圧による帯電では、直流電圧による帯電方式に比して帯電部材からの放電回数が多くなるため、潜像形成面を構成する有機化合物等の分子鎖が切断されて像担持体の膜厚が低下するといった耐久性の低下という問題点も発生する。さらに、非接触帯電であって直流電圧による帯電方式を採用した場合には、帯電部材と像担持体との空隙が均一帯電性に大きく影響しこの空隙の管理が重要となるため、帯電部材及び像担持体の潜像形成面の寸法公差を厳しくして製造する必要が生じ、部品コストが増大してしまうという問題点がある。
【００１３】
「特許文献３」に開示された技術では、帯電部材が像担持体に接触しているためにトナーが帯電部材に付着し易くなり、連続して画像形成を行った場合や高濃度の画像形成を行った場合には、転写後における像担持体上の残存トナー量が多くなり、帯電部材が汚れ易くなるという問題点がある。これは、交流電圧による帯電方式を用いた場合よりも直流電圧による帯電方式を用いた場合の方が帯電部材の汚れの進行が早く、像担持体が均一に帯電されずに劣化画像を生じさせてしまう。さらに、非接触状態の帯電方式の場合には、上述したように放電によって像担持体表層の材料が破壊され、耐久性が低下する。交流電圧による帯電方式を採用した場合にはこの放電回数が多くなり、耐久性がより低下することから部品の交換頻度が上昇し、コストアップしてしまうと共に材料消費が多くなることから環境に対しても好ましくない。「特許文献４」に開示された技術では、帯電時においてクリーニングブレードが帯電部材に常時接触しているため、両者の耐久性が低下してしまうという問題点がある。
【００１４】
上述した各技術では、（１）電子写真式画像形成動作中におけるオゾン及びＮＯｘ発生量の低減、（２）部品寸法精度を低減しつつ均一帯電性を満足する、（３）像担持体への影響を低減しつつ高寿命化を図る、（４）部品コスト及び環境コストを低減する、といった全ての課題を解決する帯電装置及び電子写真式画像形成装置は提案されていない。
【００１５】
本発明は上述の問題点を解決し、帯電ムラの発生を低減すると共に繰り返し使用時においても安定して良好な画像を提供することが可能であり、像担持体及び帯電部材双方の耐久性を向上することが可能な、帯電部材と像担持体とが非接触である直流近接帯電方式を採用した帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１記載の発明は、移動する潜像形成面を有する像担持体に非接触状態で対向配置された回転自在な帯電部材を有し、前記帯電部材に直流電圧のみを印加して該帯電部材表面と前記潜像形成面との間に放電を生じさせて前記像担持体を帯電する帯電装置において、前記放電が行われる放電領域を通過する際の前記帯電部材の線速度を前記像担持体の線速度よりも速くすることを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の帯電装置において、さらに前記像担持体が前記放電領域に相当する距離を移動する間に、前記像担持体と前記帯電部材との間隔が所定の範囲を超えた後に再び所定の範囲内に収まるまでの前記帯電部材の回転角度以上前記帯電部材が回転することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、移動する潜像形成面を有する像担持体に非接触状態で対向配置された回転自在な帯電部材と、前記帯電部材に接触して前記帯電部材の表面をクリーニングするクリーニング部材とを有し、前記帯電部材に直流電圧のみを印加して該帯電部材表面と前記潜像形成面との間に放電を生じさせて前記像担持体を帯電する帯電装置において、前記帯電部材は帯電工程時において回転せず、非帯電工程時において所定角度回転することを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の帯電装置において、さらに前記帯電部材は電圧印加時には回転せず、電圧非印加時において所定角度回転することを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の帯電装置において、さらに前記帯電部材は所定画像形成枚数毎に回転することを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項３ないし５の何れか１つに記載の帯電装置において、さらに画像データからの信号に基づいて帯電部材の回転動作を制御する制御手段を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の帯電装置と像担持体とを一体的に有し、画像形成装置本体に対して着脱可能な作像ユニットであることを特徴とする。
【００２３】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の帯電装置または請求項７記載の作像ユニットを有する画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、帯電時間内に帯電部材の線速度を像担持体の線速度よりも速くすることにより、ギャップ変動に伴う帯電電位差を低減して画像ムラの発生を低減することができ、安定した画像を提供することができる。また、直流電圧のみによる帯電方式であることから像担持体の表層における放電による破壊を防止でき、像担持体の耐久性を向上できると共にオゾンの発生を抑制した帯電装置を提供することが可能となる。また、帯電部材の偏心を吸収して画像ムラの発生を低減しているので、帯電部材の部品精度を向上するためのコストアップを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施形態を示す画像形成装置としての電子写真式複写装置の概略図である。同図において電子写真複写装置１は、装置本体２の中段左方に像担持体としての感光体ドラム３を有する作像部４を有している。
【００２６】
作像部４の下方には給紙部５が配設されており、給紙部５には上下２段に給紙トレイ６，７が配設されている。各給紙トレイ６，７の内部には転写材としての転写紙Ｐがそれぞれ貯容されており、各給紙トレイ６，７の左端上方には内部に貯容された転写紙Ｐを給送する給紙ローラ８がそれぞれ回転自在に配設されている。
【００２７】
作像部４の上方には、作像部４で転写紙Ｐの図１において右側面に作成された画像を転写紙Ｐに定着させる定着ユニット９が配設されており、定着ユニット９の転写紙搬送方向下流側には、定着後の転写紙Ｐを排出させる排紙ローラ対１０，１１が配設されている。排紙ローラ対１０，１１より排出された転写紙Ｐは、ビントレイ１２または排紙トレイ１３に排出される。
【００２８】
作像部４の右下方には書き込みユニット１４が配設されており、書き込みユニット１４は一様に帯電された感光体ドラム３の表面である潜像形成面に光を照射し、潜像である画像を書き込む。感光体ドラム３の転写紙搬送方向上流側の位置には、転写紙Ｐのスキューを補正すると共に感光体ドラム３上の画像と転写紙Ｐの搬送タイミングを合わせるためのレジストローラ対１５が配設されている。
【００２９】
図２は、作像部４付近の概略構成図である。同図において感光体ドラム３の周囲には、帯電部材としての帯電ローラ１７を有する帯電装置１６、現像ローラ１８を有する図示しない現像装置、転写ベルト２０を有する転写装置１９、感光体クリーニング装置２１、除電ランプ２２等が配設されている。
【００３０】
感光体ドラム３は、アルミニウム素管にＵＬ層とＣＧＬ層とＣＴＬ層をそれぞれコートした多層構成を呈しており、図示しないメインモータによって図２において矢印Ａ方向に一定の速度で回転駆動される。図２における符号Ｌａは、書き込みユニット１４からの照射光を示す。
【００３１】
帯電装置１６は、感光体ドラム３の表面に対して帯電領域内で所定のギャップＧ（図３参照）を形成するように近接配置された帯電ローラ１７と、帯電ローラ１７の表面に常時圧接して回転自在に配置され、帯電ローラ１７の表面をクリーニングする帯電ローラクリーニング部材２３とを有している。帯電ローラ１７及び帯電ローラクリーニング部材２３は図示しないケーシングにそれぞれ回転自在に支持されており、このケーシングには感光体クリーニング装置が一体的に設けられると共に感光体ドラム３も回転自在に支持されており、作像ユニット２４が構成されている。作像ユニット２４は、装置本体２に対して着脱自在に構成されている。
【００３２】
図３は、帯電装置１６付近の拡大図を示している。帯電ローラ１７は、導電性の芯金１７ａに固定された中抵抗層１７ｂ及びこの外周面に被覆された表層１７ｃを有しており、芯金１７ａに対して電源ユニット２５から定電圧制御されたＤＣバイアスを供給して、感光体ドラム３の表面を一様に帯電する。帯電ローラ１７は図示しないモータによって感光体ドラム３の回転方向とは逆方向に回転駆動され、スポンジローラ等からなる帯電ローラクリーニング部材２３は帯電ローラ１７と連れ回りする。
【００３３】
芯金１７ａは、例えば直径が４〜２０ｍｍ程度の、ステンレス鋼やアルミニウム等の高剛性と導電性とを有する金属材料や、１×１０３Ω・ｃｍ以下、好ましくは１×１０２Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有する高剛性の導電性樹脂等によって構成される。本実施形態では、芯金１７ａが帯電ローラ１７の芯軸を構成している。
【００３４】
ベース材とこれに分散された導電剤とにより構成される中抵抗層１７ｂは、その体積抵抗率が１０４〜１０９Ω・ｃｍ程度に設定され、その厚さは１〜２ｍｍ程度に設定される。ベース材としてはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフィン系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、及びその共重合体（ＡＳ，ＡＢＳ）等のスチレン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等のアクリル系樹脂等、加工性のよい汎用樹脂を用いることができる。導電剤としては、過酸化リチウム等のアルカリ金属塩、過塩素酸ナトリウム等の過塩素酸塩、テトラブチルアンモニウム塩等の４級アンモニウム塩、高分子型導電剤等のイオン系導電剤を用いることができ、またケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンブラックを用いることもできる。
【００３５】
ベース材とこれに分散された導電剤とにより構成される表層１７ｃは、その体積抵抗率が中抵抗層１７ｂの体積抵抗率よりも若干高くなっていることが好ましく、本実施形態では１０６〜１０１１Ω・ｃｍ程度に設定され、その厚さは１０μｍ程度に設定される。ベース材としては、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリウレタン樹脂等の適宜の材料を用いることができ、特にトナーが固着しにくい材料を選択することが好ましい。導電剤としては、ケッチェンブラックやアセチレンブラック等のカーボンブラック、酸化インジウム、酸化スズ等の金属酸化物等からなる電子導電性導電剤、またはその他の適宜な導電剤を用いることができる。ただし、帯電ローラ１７の材料を上記材料に限定するものではない。
【００３６】
図４は、感光体ドラム３と帯電ローラ１７との間にギャップＧを形成する構成を示す概略図である。同図に示すように、帯電ローラ１７の軸方向両端部近傍の位置にはスペーサ部材２６がそれぞれ取り付けられており、これにより微小ギャップＧが形成されている。本実施形態において、スペーサ部材２６としてはベアリングを用い、帯電ローラ１７に対してスペーサ部材２６を回転自在に構成している。これは感光体ドラム３と帯電ローラ１７との線速度が異なる場合に、スペーサ部材２６が帯電ローラ１７と一体的に取り付けられると線速度の差によりスペーサ部材２６が摺擦されてギャップＧを維持できなくなるためである。目標とする寿命を満足できるのであれば、スペーサ部材２６として帯電ローラ１７と一体的に構成されるテープ、ローラ等を用いてギャップＧを形成する構成、外部の支持板等でギャップＧを維持する構成を採用してもよい。
【００３７】
スペーサ部材２６として用いられるテープの材質としては、アルミニウム、鉄、ニッケル等の金属及びその酸化物、Ｆｅ−Ｎｉ合金、ステンレス鋼、Ｃｏ−Ａｌ合金、Ｎｉ鋼、ジュラルミン、モネル、インコネル等の金属合金、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）等のポリエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びその共重合体（例えばＰＦＡ，ＦＥＰ）等のフッ素樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げることができる。特にトナーが固着しにくい離型性の高い材料を用いることが好ましい。
【００３８】
上述した電子写真複写装置１は、画像形成動作が開始されると、感光体ドラム３が図１に示す矢印Ａ方向に回転し、その表面が除電ランプ２２により除電されて基準電位に平均化される。次に感光体ドラム３の表面が帯電ローラ１７により一様に帯電され、その帯電面には書き込みユニット１４から画像情報に応じた照射光Ｌａを受けることにより静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、感光体ドラム３の回転により現像ローラ１８を有する図示しない現像装置の位置まで移動されると、現像ローラ１８によりトナーを供給されて顕像化されてトナー像となる。
【００３９】
一方、各給紙トレイ６，７の何れかから給紙ローラ８の作動により転写紙Ｐが給送され、この転写紙Ｐはレジストローラ対１５において一時停止された後に所定のタイミングで作像部４に向けて給送される。給送された転写紙Ｐは転写ベルト２０により搬送され、転写装置１９において感光体ドラム３上のトナーの極性と逆極性の転写電圧が印加されることにより、その上面にトナー像を転写される。なお、転写方式は転写ローラ方式、転写ブレード方式等の他の周知の転写方式を採用できる。また、感光体ドラム３上のトナー像を直接的に転写紙Ｐに転写させず、中間転写体に一次転写させた後に転写紙Ｐに二次転写させる構成としてもよい。
【００４０】
トナー像を転写された転写紙Ｐは転写ベルト２０によって搬送され、転写ベルト２０の端部において転写紙Ｐの腰により転写ベルト２０より曲率分離され、定着ユニット９に搬送される。定着ユニット９において、転写紙Ｐに熱と圧力とが加えられることによりトナー像が転写紙Ｐに定着され、定着後の転写紙Ｐはビントレイ１２あるいは排紙トレイ１３に排出される。その後、感光体ドラム３上の残留トナーは、感光体ドラム３が次工程であるクリーニング位置まで回転することにより感光体クリーニング装置２１によって掻き取られ、次の作像工程に移る。本実施形態では、感光体クリーニング装置２１としてクリーニングローラにブラシローラを付設したものを示したが、ブレードタイプを用いてもよい。
【００４１】
ここで本発明の特徴部について説明する。図５は、感光体１に対する帯電ローラ１７の放電領域を示している。所定のギャップＧを保持した帯電装置１６の場合、感光体ドラム３の帯電はパッシェンの法則に依存する。直流バイアス電圧を印加する場合において、感光体１に対する帯電ローラ１７の放電領域は、帯電ローラ１７から感光体ドラム３に対してパッシェンの法則に従い放電を開始するギャップｄ１から最も近接するギャップＧまでの間の領域である領域Ｌの範囲となる。これは、直流バイアス電圧印加時において感光体ドラム３が放電により帯電した後は電位差がなくなり、放電が行われないため最近接ギャップＧ以降のギャップが広がる領域では放電が行われないためである。最近接ギャップＧの位置において、感光体ドラム３は最も帯電される。
【００４２】
図６に感光体ドラム３と帯電ローラ１７との回転時におけるギャップ変動を測定した結果を示す。このギャップ測定には、直径が３０ｍｍの感光体ドラム３と、これに非接触状態で対向配置された直径１２ｍｍの帯電ローラ１７とを使用した。図６において横軸は帯電ローラ１７の回転角度を示しており、縦軸はギャップを示している。本例において、帯電ローラ１７の１回転におけるギャップ変動は約４０μｍであった。
【００４３】
帯電ローラ１７が感光体ドラム３と同じ線速度で回転駆動する場合、上述のギャップ変動に伴い帯電電位に差が生じるため、帯電ローラ１７の１周期毎の画像濃度の差となって異常画像である画像ムラが発生する。本構成の装置では、画像ムラとなる画像濃度差を０．１（反射濃度計  Ｘ−ｒｉｔｅ）以内とするためには、ギャップ変動量が２０μｍ以内であることが必要であることが判っている。
【００４４】
上述のギャップ変動に伴う画像ムラを低減するためには、図５に示した放電領域Ｌ内を感光体ドラム３が移動する時間内すなわち帯電時間内における帯電ローラ１７のギャップ変動を低減させる必要がある。その方法として、上記帯電時間内に帯電ローラ１７を素早く回転させることにより、帯電領域Ｌ内における最大ギャップによる帯電ではなく最小ギャップによる帯電電位を得られることとなり、画像ムラの発生を低減することができる。
【００４５】
例えば、図６に示す最小ギャップＧｍｉｎに対して許容範囲である２０μｍのギャップ差とするためには、２０μｍの限界線ＧＬ以上となる領域を低減する必要がある。このためには、ＧＬ以上となる帯電ローラ１７の回転角度Ｇｒ（本例ではおよそ１２０度）以上の角度で帯電ローラ１７を帯電時間以内に回転することにより、最小ギャップＧｍｉｎとのギャップ差が２０μｍ以内となって画像ムラの発生を低減することが可能となる。好ましくは、帯電時間以内に帯電ローラ１７を１回転以上させると最小ギャップＧｍｉｎ時の電位に安定して帯電を行うことができる。
【００４６】
また、上述のギャップ変動を測定した帯電ローラ１７を用いて画像ムラを評価したところ、帯電時間内における帯電ローラ１７の最小回転角度が９０度でも満足する結果を得ることができた。この理由は明らかではないが、放電による帯電範囲は局所的なものではなくある範囲を帯電していることから、少ない角度でも効果が現れたものであると推測する。
【００４７】
また、帯電ローラ１７の回転軸に対する表面形状の振れは、実用部材では連続的に変化するものであり急激な変位を持つもの（例えば段差）は製造上稀である。従って、製造時の測定において帯電ローラ１７のギャップ最小値に対する許容ギャップを超える最大となる回転角度を装置本体の制御手段に取り入れて帯電ローラ１７を回転駆動することにより、帯電ムラの発生を低減することができる。その方法としては、手動による入力、ＩＤチップのような記憶素子を用いて自動で取り込む方法、感光体ドラム３と帯電ローラ１７とをそれぞれ回転させながら装置本体２に設けた光学系等の測定装置によりギャップを測定して制御手段に記憶させる方法、感光体ドラム３表面の帯電電位量を測定して所定電位以下となる帯電ローラ１７の角度を判断しその角度を制御手段に記憶させる方法、帯電動作時の電流値を測定して所定電流値以下となる帯電ローラ１７の角度を判断しその角度を制御手段に記憶させる方法等が挙げられる。さらに、このような帯電ローラ１７のギャップ変動に伴う画像ムラの許容範囲を超える角度を測定するモードを設け、このモードによって帯電ローラ１７の回転角度を決定することにより、部品交換時においても安定して濃度ムラの発生を低減することができる。
【００４８】
上述した帯電ローラ１７の回転上限数としては、空間周波数が高いほど視覚的な感度から認識できなくなることから、周波数に対応した回転数とすることが望ましい。例えば７本／ｍｍで感度が非常に小さくなり、９本／ｍｍで感度がなくなることから、すなわち感光体ドラム３の移動距離に対して９回転／ｍｍで画像ムラの発生を防止することができる。しかし帯電ローラ１７の支持部分の耐久性を考慮すると、９回転／ｍｍ以内とすることが好ましい。
【００４９】
上記実施形態では帯電ローラ１７の回転方向を感光体１と逆方向としたが、同方向としても同様の効果を得ることができる。また、上記実施形態では帯電装置１６として帯電ローラクリーニング部材２３を有するものを用いたが、帯電ローラ１７が感光体ドラム３に対して非接触であると共に回転駆動することから帯電ローラ１７の表面にはトナーが付着しにくく、帯電装置１６としては帯電ローラクリーニング部材２３を有していないものを採用してもよい。
【００５０】
上述の構成によれば、帯電時間内に帯電ローラ１７の線速度を感光体ドラム３の線速度よりも速くすることにより、ギャップ変動に伴う帯電電位差を低減して画像ムラの発生を低減することができ、安定した画像を提供することができる。また、直流電圧のみによる帯電方式であることから感光体ドラム３の表層における放電による破壊を防止でき、感光体ドラム３の耐久性を向上できると共にオゾンの発生を抑制した帯電装置を提供することが可能となる。また、帯電ローラ１７の偏心を吸収して画像ムラの発生を低減しているので、帯電ローラ１７の部品精度を向上するためのコストアップを防止することができる。
【００５１】
第１の実施形態では、帯電ローラ１７を回転させて帯電を行う帯電装置１６において、感光体ドラム３と帯電ローラ１７とのギャップ変動に伴う帯電ムラの発生を低減させる技術について説明した。ここで、ギャップ変動が帯電ローラ１７の偏心に起因することから、記録動作中において帯電ローラ１７を回転させず、帯電ローラ１７を停止させた状態で帯電動作を行えば感光体ドラム３の表面を安定して帯電することができることとなる。
【００５２】
しかし、転写工程において転写紙Ｐに転写しきれず、さらに感光体クリーニング装置２１により清掃しきれない残留トナーが僅かながら帯電装置１６に運ばれ、感光体ドラム３と帯電ローラ１７とが非接触であるにもかかわらず長時間の記録動作によって残留トナーが帯電ローラ１７の周面に付着し、画像不良が発生してしまうという問題点がある。特に直流電圧のみによる帯電方式では、印加電圧と逆極性に帯電したトナーが帯電ローラ１７に付着し易く、交流電圧帯電方式に比して帯電ローラ１７への残留トナー付着量が多くなるという問題点がある。
【００５３】
上述の問題点を解決する構成を第２の実施形態として以下に説明する。この第２の実施形態は、第１の実施形態と比較すると構成は同一で動作のみが異なるため、個々の構成の説明を省略する。
【００５４】
第２の実施形態において、帯電ローラ１７を回転駆動する図示しないモータは、図７に示す帯電ローラ駆動制御部２７からの動作信号に基づいて帯電ローラ１７を所定角度回転させるように駆動する。ここで、帯電ローラ１７が停止した場合に、帯電ローラ１７の周面に残留トナーが付着する様子を図８を用いて説明する。
【００５５】
停止時において帯電ローラ１７の周面に残留トナーが付着する領域は、図８に示すように、その中心よりも下側の部分である図示した領域Ｂであることから、帯電ローラ１７が少なくとも９０度回転すれば帯電ローラクリーニング部材２３によってクリーニングされ残留トナーが除去された領域Ｃが放電領域Ｌと対応することとなるため、帯電ローラ１７の回転角度を９０度に設定する。これにより残留トナーがない領域Ｃにおいて放電が行われ、異常がなく安定した画像を得ることができる。
【００５６】
また、帯電ローラ１７の回転方向を感光体ドラム３と同方向である図８において反時計回り方向とすることにより、領域Ｄに対応した角度だけ帯電ローラ１７を回転させれば残留トナーが除去された領域が放電領域Ｌと対応することとなるため、帯電ローラクリーニング部材２３との摺接による帯電ローラ１７表面の削れを低減でき、帯電ローラ１７の耐久性を向上することができる。
【００５７】
図７は、第２の実施形態に用いられる電子写真複写装置１の動作制御を行う制御手段のブロック図を示している。同図において制御手段としての本体制御部２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する周知のマイクロコンピュータであり、装置本体２の内部に配設されている。本体制御部２８は電子写真複写装置１の全体動作を制御する他、上述した帯電ローラ駆動制御部２７に動作指令を送って帯電ローラ１７の回転駆動制御を行うと共に、帯電制御部３０に動作指令を送って帯電ローラ１７に対する直流バイアス電圧のオンオフ制御を行う。
【００５８】
また、本体制御部２８はその内部に画像濃度判定手段２９を有しており、図示しない画像読取装置あるいは外部入力によって取り入れた画像データからの信号である画像信号３１を解析し、画像形成動作において使用するトナー量を判断してこれを数段階に分別し、この判定結果に基づいて連続画像形成動作中における所定枚数毎に帯電ローラ１７の回転駆動制御を行う。これは、帯電ローラ１７に対する残留トナーの付着量は画像濃度が高くなるに連れて比例的に増加することから、画像濃度が高くてトナー消費量が多く帯電ローラ１７の周面に残留トナーが付着し易い場合には、画像形成時間が短くとも残留トナーによる不具合の発生頻度が高くなるため、所定画像形成枚数毎に帯電ローラ１７を回転駆動させてその周面を帯電ローラクリーニング部材２３によりクリーニングし、不具合の発生を低減させる。また、画像濃度が低い場合には残留トナーによる不具合の発生頻度が低くなるため、頻繁に帯電ローラ１７を回転駆動することによる帯電ローラ１７表面の削れを低減することにより帯電ローラ１７の耐久性を向上させる。
【００５９】
上述の構成に基づき、以下に第２の実施形態における電子写真複写装置１の動作を説明する。この第２の実施形態では、電子写真複写装置１は３種類の動作を行うことが可能に構成されている。これは図示しない操作パネル上に設けられた図示しないスイッチにより選択される。
【００６０】
先ず、第１のモードについて説明する。この第１のモードでは、本体制御部２８は電子写真複写装置１の画像形成動作が停止された場合にのみ、帯電ローラ１７を所定角度回転させてクリーニングを行う。
【００６１】
図９に示すように、本体制御部２８は電子写真複写装置１の状態を確認し、画像形成動作が開始されると帯電ローラ１７を回転させることなく帯電工程を行い（ＳＴ１）、画像形成動作が終了したことを確認すると（ＳＴ２）帯電ローラ駆動制御部２７に動作指令を送って図示しないモータを作動させ、帯電ローラ１７を所定角度回転させてクリーニングを行う（ＳＴ３）。これにより、感光体ドラム３と帯電ローラ１７とのギャップを所定の間隔とすると共に帯電ローラ１７の周面をクリーニングした状態で安定した帯電工程を行うことができ、良好な画像を得ることができる。
【００６２】
次に、第２のモードについて説明する。この第２のモードでは、本体制御部２８は電源ユニット２５から帯電ローラ１７へのバイアス電圧印加がオフされ、放電領域Ｌにおける帯電ローラ１７の放電動作が停止された場合にのみ、帯電ローラ１７を所定角度回転させてクリーニングを行う。
【００６３】
図１０に示すように、本体制御部２８は画像形成動作が開始されると帯電ローラ１７を回転させることなく帯電工程を行い（ＳＴ１１）、帯電制御部３０からの信号に基づいて帯電ローラ１７の状態を確認して放電動作が終了したことを確認すると（ＳＴ１２）帯電ローラ駆動制御部２７に動作指令を送って図示しないモータを作動させ、帯電ローラ１７を所定角度回転させてクリーニングを行う（ＳＴ１３）。これにより、感光体ドラム３と帯電ローラ１７とのギャップを所定の間隔とすると共に帯電ローラ１７の周面をクリーニングした状態で安定した帯電工程を行うことができ、良好な画像を得ることができる。
【００６４】
次に、第３のモードについて説明する。この第３のモードでは、本体制御部２８は連続画像形成動作中における所定枚数毎であって帯電動作がオフされているときに帯電ローラ１７を所定角度回転させてクリーニングを行うと共に、画像形成動作が完了して帯電動作がオフされているときに帯電ローラ１７を所定角度回転させてクリーニングを行う。
【００６５】
図１１に示すように、本体制御部２８は画像形成動作が開始されると帯電ローラ１７を回転させることなく帯電工程を行い（ＳＴ２１）、所定枚数の画像形成が完了したか否かを判断する（ＳＴ２２）。所定枚数の画像形成が完了したと判断した場合には帯電制御部３０からの信号に基づいて帯電ローラ１７の状態を確認し（ＳＴ２３）、放電動作が終了したことを確認すると帯電ローラ駆動制御部２７に動作指令を送って図示しないモータを作動させ、帯電ローラ１７を所定角度回転させてクリーニングを行う（ＳＴ２４）。
【００６６】
ＳＴ２２において所定枚数の画像形成が完了して以内と判断した場合には画像形成動作を継続し、全ての画像形成が完了したか否かを判断する（ＳＴ２５）。全ての画像形成が完了していないと判断した場合にはＳＴ２２に戻り、再び所定枚数の画像形成が完了したか否かを判断する。全ての画像形成が完了したと判断した場合には帯電制御部３０からの信号に基づいて帯電ローラ１７の状態を確認し（ＳＴ２６）、放電動作が終了したことを確認すると帯電ローラ駆動制御部２７に動作指令を送って図示しないモータを作動させ、帯電ローラ１７を所定角度回転させてクリーニングを行う（ＳＴ２７）。
【００６７】
上述の動作時において、所定枚数は画像信号３１に基づいて画像濃度判定手段２９が判定した画像濃度に基づいて自動的に設定され、画像濃度が高い場合は小さな数値に、画像濃度が低い場合は大きな数値に設定される。これにより、感光体ドラム３と帯電ローラ１７とのギャップを所定の間隔とすると共に帯電ローラ１７の周面をクリーニングした状態で安定した帯電工程を行うことができ、良好な画像を得ることができる。また、画像濃度が高い場合には画像形成時間が短くとも残留トナーによる不具合の発生頻度が高くなるため、短い周期で帯電ローラ１７を回転駆動させてその周面を帯電ローラクリーニング部材２３によりクリーニングでき、残留トナーの付着に起因する不具合の発生を低減することができる。また、画像濃度が低い場合には残留トナーによる不具合の発生頻度が低くなるため、短い周期で帯電ローラ１７を回転駆動することにより帯電ローラ１７の表面が帯電ローラクリーニング部材２３により削られることを低減でき、帯電ローラ１７の耐久性向上を図ることができる。なお、所定枚数を任意に設定可能な構成としてもよい。
【００６８】
上述した各実施形態では、感光体ドラム３と帯電ローラ１７とを図示しないケーシングにそれぞれ回転自在に支持して作像ユニット２４を構成し、これを装置本体２に対して着脱自在な構成とした。これにより感光体ドラム３と帯電ローラ１７とのギャップを一定に保った状態を維持したまま作像ユニット２４を装置本体２に対して着脱でき、部品交換時において上記ギャップが変動することにより均一な帯電が行えなくなるといった不具合の発生が防止されている。感光体ドラム３と帯電ローラ１７とを別々に装置本体２に対して着脱自在な構成としてもよいが、この場合には両者間のギャップを装着後に調整する必要がある。また、同様に感光体ドラム３の周囲に配置される他の部材においても、帯電ローラ１７と同様に感光体ドラム３との相対位置が変化する虞があるので、感光体ドラム３と一体的に装置本体２に対して着脱自在な構成とすることが望ましい。
【００６９】
上述した各実施形態では、作像ユニット２４を１つのみ有するモノクロ画像形成装置を示したが、作像ユニット２４と同様の作像ユニットを複数個並べたいわゆるタンデム型フルカラー画像形成装置にも本発明は適用可能である。また、上述した各実施形態では画像形成装置として電子写真式複写装置を用いた例を示したが、画像形成装置としてはこの限ではなく、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ等の、帯電装置を有する画像形成装置であればどのようなものにおいても本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１及び第２の実施形態を適用可能な画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１及び第２の実施形態に用いられる作像部近傍の概略図である。
【図３】本発明の第１及び第２の実施形態に用いられる帯電装置を説明する概略図である。
【図４】本発明の第１及び第２の実施形態に用いられる帯電ローラと感光体ドラムとのギャップを維持する構成を説明する概略図である。
【図５】本発明の第１及び第２の実施形態における帯電領域を説明するための概略図である。
【図６】本発明の第１の実施形態における感光体ドラムと帯電ローらとのギャップ変動を説明するための線図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に用いられる制御手段のブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における停止状態の帯電ローラの表面に付着する残留トナーの様子を説明するための概略図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における第１のモードでの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態における第２のモードでの動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態における第３のモードでの動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００７１】
１  画像形成装置（電子写真複写装置）
３  像担持体（感光体ドラム）
１６  帯電装置
１７  帯電部材（帯電ローラ）
２３  クリーニング部材（帯電ローラクリーニング部材）
２４  作像ユニット
２８  制御手段（本体制御部）
３１  画像データからの信号（画像信号）
Ｌ  放電領域
【図１】
2006343664.tif 000003
【図２】
2006343664.tif 000004
【図３】
2006343664.tif 000005
【図４】
2006343664.tif 000006
【図５】
2006343664.tif 000007
【図６】
2006343664.tif 000008
【図７】
2006343664.tif 000009
【図８】
2006343664.tif 000010
【図９】
2006343664.tif 000011
【図１０】
2006343664.tif 000012
【図１１】
2006343664.tif 000013