(57)【要約】【課題】感光体表面の電位を均一に帯電可能な接触帯電装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】直流と交流を重畳した電圧が印加され、感光体４１に接触して回転する帯電ローラー４２ａと、帯電ローラーを回転駆動する第１モーターＭ１と、第１モーターを制御して、帯電ローラーの線速度を制御する制御部と、を備え、帯電ローラーは、加圧による変形によって電気抵抗値が変化する特性を有し、制御部は、帯電ローラーの線速度が、感光体の線速度以上となるように制御する。【選択図】図６
2018128586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流と交流を重畳した電圧が印加され、像担持体に接触して回転する帯電ローラーと、
前記帯電ローラーを回転駆動する第１駆動手段と、
前記第１駆動手段を制御して、前記帯電ローラーの線速度を制御する第１制御手段と、を備え、
前記帯電ローラーは、加圧による変形によって電気抵抗値が変化する特性を有し、
前記第１制御手段は、前記帯電ローラーの線速度が、前記像担持体の線速度以上となるように制御すること
を特徴とする接触帯電装置。
【請求項２】
前記帯電ローラーは、表面層が感圧式導電性ゴムにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接触帯電装置。
【請求項３】
前記第１制御手段は、第１の画質の画像形成を行う第１のモードと、前記第１の画質よりも高画質な第２の画質の画像形成を行う第２のモードと、を実行可能であり、
前記第１制御手段は、前記第１のモード時には、前記帯電ローラーの線速度を前記像担持体の線速度と略同一とし、前記第２のモード時には、前記帯電ローラーの線速度を前記像担持体の線速度よりも速くなるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の接触帯電装置。
【請求項４】
前記帯電ローラーに接触し、前記帯電ローラーの表面を清掃する清掃ローラーと、
前記清掃ローラーを回転駆動する第２駆動手段と、
前記第２駆動手段を制御して、前記清掃ローラーの線速度を制御する第２制御手段と、を備え、
前記清掃ローラーは、前記帯電ローラーとの接点において、表面が前記帯電ローラーの表面の進行方向と同方向に進行するように回転し、
前記第２制御手段は、前記第２のモード時において、前記清掃ローラーの線速度を前記帯電ローラーの線速度よりも速くなるように制御すること
を特徴とする請求項３に記載の接触帯電装置。
【請求項５】
前記清掃ローラーは、前記帯電ローラーの回転方向において、前記像担持体の下流側に配置されることを特徴とする請求項４に記載の接触帯電装置。
【請求項６】
用紙に転写するトナー画像を担持する像担持体と、
前記像担持体を帯電させる請求項１から５のいずれか一項に記載の接触帯電装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記像担持体の回転方向において、前記帯電ローラーの上流側に配置され、前記像担持体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触帯電装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、帯電させた感光体に対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナーで現像してトナー画像を形成し、形成されたトナー画像を用紙に転写し、転写されたトナー画像を定着部において加熱定着させて用紙上に画像を形成する、電子写真方式の画像形成装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置においては、感光体の帯電に用いる帯電装置として、大きく分けてスコロトロン方式と近接帯電方式の二種類が存在する。
スコロトロン方式は、金属製の細いワイヤーに高電圧を印加することでコロナ放電を起こさせ、発生した電子やイオンを電界によって感光体に付与する方式である。
一方、近接帯電方式は、回転可能なローラー状に成形された導電性ゴム（以降、帯電ローラー）を感光体に当接あるいは近接し、高電圧を印加することで、感光体と帯電ローラーの間の空隙でコロナ放電を起こさせ、発生した電子やイオンを感光体に付与する方式である。近接帯電方式は非常に狭い空隙で放電が行われるため、オゾン排出量が少なく、オゾン排気経路が不要でコンパクトなシステムを構築できるため、低速〜中速領域の画像形成装置に広く普及しているが、近年は高速領域まで採用する機種が増えてきている。
【０００４】
近接帯電方式において、印加する電圧にはＤＣだけで行うもの（ＤＣ帯電）と、ＤＣにＡＣを重畳させた電圧を印加するもの（ＡＣ帯電）がある（例えば、特許文献１）。ＡＣ帯電は帯電と除電を繰り返しながら、所望の表面電位に収束させていくため、ＤＣ帯電よりも比較的均一な表面電位が得られることから、ＤＣ帯電よりも高画質化が可能であり、主に中速〜高速領域で採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８５２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ＡＣ帯電といえどもスコロトロン方式に比べると、感光体の表面電位のばらつきが大きく、高画質化に対してはスコロトロン方式には劣る。スコロトロン方式よりも劣る理由を、図５を参照して説明する。
ＡＣ帯電では、帯電ローラーのニップ部ＮＰの上流側空隙部（プレニップ部ＮＰ１）と下流側空隙部（ポストニップ部ＮＰ２）の両方で放電現象が起こる。プレニップ部ＮＰ１で放電可能な空隙距離になったところから放電が開始し、所望の表面電位を超えて除電側の放電閾値を超えるところまで持ち上げる。プレニップ部ＮＰ１の後半およびポストニップ部ＮＰ２で、帯電／除電を繰り返しながら所望の表面電位まで収束していき、空隙距離が、放電が停止する長さまで長くなったところで放電が終了する。つまり、放電停止の空隙距離が短いと表面電位が収束しきれず、ＡＣ電圧の周波数に応じた表面電位ムラが残ってしまう。
さらに、放電はタウンゼント放電理論に基づいており、空隙距離が長いと電荷が増幅し、最終的に到達する電荷量が大きくなる。つまり、プレニップ部ＮＰ１での放電開始部の空隙距離が長いと放電電荷量が大きくなり、表面電位にばらつきがでる。表面電位のばらつきは帯電／除電を繰り返しても解消することができず、電位ムラとなる。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、感光体表面の電位を均一に帯電可能な接触帯電装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するため、請求項１に記載の接触帯電装置は、
直流と交流を重畳した電圧が印加され、像担持体に接触して回転する帯電ローラーと、
前記帯電ローラーを回転駆動する第１駆動手段と、
前記第１駆動手段を制御して、前記帯電ローラーの線速度を制御する第１制御手段と、を備え、
前記帯電ローラーは、加圧による変形によって電気抵抗値が変化する特性を有し、
前記第１制御手段は、前記帯電ローラーの線速度が、前記像担持体の線速度以上となるように制御すること
を特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の接触帯電装置において、
前記帯電ローラーは、表面層が感圧式導電性ゴムにより形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の接触帯電装置において、
前記第１制御手段は、第１の画質の画像形成を行う第１のモードと、前記第１の画質よりも高画質な第２の画質の画像形成を行う第２のモードと、を実行可能であり、
前記第１制御手段は、前記第１のモード時には、前記帯電ローラーの線速度を前記像担持体の線速度と略同一とし、前記第２のモード時には、前記帯電ローラーの線速度を前記像担持体の線速度よりも速くなるように制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の接触帯電装置において、
前記帯電ローラーに接触し、前記帯電ローラーの表面を清掃する清掃ローラーと、
前記清掃ローラーを回転駆動する第２駆動手段と、
前記第２駆動手段を制御して、前記清掃ローラーの線速度を制御する第２制御手段と、を備え、
前記清掃ローラーは、前記帯電ローラーとの接点において、表面が前記帯電ローラーの表面の進行方向と同方向に進行するように回転し、
前記第２制御手段は、前記第２のモード時において、前記清掃ローラーの線速度を前記帯電ローラーの線速度よりも速くなるように制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の接触帯電装置において、
前記清掃ローラーは、前記帯電ローラーの回転方向において、前記像担持体の下流側に配置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の画像形成装置は、
用紙に転写するトナー画像を担持する像担持体と、
前記像担持体を帯電させる請求項１から５のいずれか一項に記載の接触帯電装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の画像形成装置において、
前記像担持体の回転方向において、前記帯電ローラーの上流側に配置され、前記像担持体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、感光体表面の電位を均一に帯電可能な接触帯電装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。
【図３】画像形成部の概略構成を示す図である。
【図４】クリーニング部の概略構成を示す図である。
【図５】帯電ローラー及び感光体のニップ部における放電の様子を示す図である。
【図６】帯電ローラーの表面の抵抗値の変化を示す図である。
【図７】帯電ローラー及び清掃ローラーの配置の一例を示す図である。
【図８】本実施形態における帯電動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［画像形成装置の構成］
本実施形態に係る画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置であり、図１〜図３に示すように、自動原稿搬送部２と、スキャナー部３と、画像形成部４と、給紙部５と、記憶部６と、操作表示部７と、制御部１０と、を備えて構成されている。
【００１９】
自動原稿搬送部２は、原稿Ｄを載置する載置トレイ、原稿Ｄを搬送する機構及び搬送ローラー等を備えて構成され、原稿Ｄを所定の搬送路に搬送する。
スキャナー部３は、光源や反射鏡等の光学系を備えて構成され、所定の搬送路を搬送された原稿Ｄ又はプラテンガラスに載置された原稿Ｄに光源を照射し、反射光を受光する。また、スキャナー部３は、受光した反射光を電気信号に変換して制御部１０に出力する。
【００２０】
画像形成部４は、イエロー作像部Ｙと、マゼンタ作像部Ｍと、シアン作像部Ｃと、ブラック作像部Ｋと、中間転写ベルトＴと、定着部Ｆと、を備えて構成されている。
各作像部ＹＭＣＫは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を感光体４１に形成し、感光体４１に形成されたＹＭＣＫ各色のトナー像を中間転写ベルトＴに一次転写する。
各作像部は、図中Ａ方向に回転駆動されるドラム状の感光体４１（像担持体）と、この感光体４１の表面を一様に帯電させる接触帯電装置４２と、この接触帯電装置４２により帯電された感光体４１の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置４３と、この露光装置４３により形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて可視像化する現像装置４４と、感光体４１上に形成されたトナー画像を用紙に転写させる一次転写ローラー４５と、転写領域を通過した感光体４１上のトナーを除去するクリーニング部４７と、を備え、感光体４１上に形成されたトナー画像を図中Ｂ方向に移動する中間転写ベルトＴに一次転写する。
中間転写ベルトＴに転写されたトナー画像は、二次転写ローラー４６によって記録材に転写され、その後定着部Ｆに搬送され、記録材上に定着される。
なお、各作像部ＹＭＣＫの構成及び動作は何れも同様であるため、以下、イエロー作像部Ｙを例に挙げて、画像形成部４が行う一連の画像形成動作について説明する。
画像形成部の全体構成
【００２１】
感光体４１は、ドラム状の金属基体の外周面に有機光導電体を含有させた樹脂からなる感光層が形成された有機感光体により構成され、図中Ａの方向に回転駆動される。感光層を構成する樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。
【００２２】
接触帯電装置４２は、感光体４１を一定の電位に帯電する。接触帯電装置４２は、帯電ローラー４２ａ、第１モーターＭ１、清掃ローラー４２ｂ、第２モーターＭ２、制御部１０により構成される。
接触帯電装置４２は近接帯電方式の帯電ローラー４２ａが感光体４１に当接しており、第１モーターＭ１（第１駆動手段）により回転駆動されている。また帯電ローラー４２ａの表面に付着したトナーや外添剤を清掃するための清掃ローラー４２ｂが帯電ローラー４２ａに当接しており、やはり第２モーターＭ２（第２駆動手段）により回転駆動されている。なお、帯電ローラー４２ａには、感光体４１を所定の電位に帯電するため、直流に交流を重畳した電圧が印加されている。
帯電ローラー４２ａは、その表面層が加圧による変形によって電気抵抗値が変化する感圧式導電性ゴムにより形成されている。
【００２３】
露光装置４３は、制御部１０からの画像データＤｙに基づいて感光体４１の非画像領域を露光して露光した部分の電荷を除去し、感光体４１の画像領域に静電潜像を形成する。
【００２４】
現像装置４４は、感光体４１と現像領域を介して対向するように配置された現像スリーブ４４ａを備える。現像スリーブ４４ａには、例えば、接触帯電装置４２の帯電極性と同極性の直流現像バイアス、又は交流電圧に接触帯電装置４２の帯電極性と同極性の直流電圧が重畳された現像バイアスが印加され、これにより、感光体４１に形成された静電潜像上に現像剤を供給し、感光体４１にイエローのトナー像を形成する。なお、現像剤は、トナーと、トナーを帯電するためのキャリアと、を含む。
トナーは、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができる。例えば、バインダー樹脂中に、着色剤や必要に応じて荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用することができる。トナー粒径は、特に限定されるものではないが、３〜１５μｍ程度が好ましい。
【００２５】
一次転写ローラー４５は、感光体４１に形成されたイエローのトナー像を中間転写ベルトＴに一次転写する。なお、他の作像部ＭＣＫも同様に、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を中間転写ベルトＴに一次転写する。これにより、中間転写ベルトＴ上にＹＭＣＫ各色のカラーのトナー像が形成される。
【００２６】
中間転写ベルトＴは、複数のローラーに懸架され回転可能に支持された半導電性エンドレスベルトであり、ローラーの回転に伴って図中Ｂの方向に回転駆動される。この中間転写ベルトＴは、一次転写ローラー４５により、対向するそれぞれの感光体４１に圧着される。一次転写ローラー４５のそれぞれには、印加された電圧に応じた転写電流が流れる。これにより、各感光体４１の表面に現像された各トナー像は、それぞれ各一次転写ローラー４５により順次中間転写ベルトＴに一次転写される
【００２７】
二次転写ローラー４６は、中間転写ベルトＴに押圧されて従動回転することで、当該中間転写ベルトＴに転写されて形成されたＹＭＣＫ各色のトナー像を給紙部５の給紙トレイ５１〜５３から搬送されてきた用紙Ｐに二次転写する。二次転写ローラー４６は、中間転写ベルトＴを介して二次転写対向ローラー４６１に当接して配置され、二次転写ローラー４６と二次転写対向ローラー４６１との間で形成される転写ニップを用紙Ｐが通過することにより、中間転写ベルトＴ上のトナー像が、用紙Ｐに二次転写される。
【００２８】
転写領域で中間転写ベルトＴ上に転写されずに感光体４１上に残ったトナーはクリーニング部４７に搬送され、クリーニング部４７により回収される。
また、クリーニング部４７により表面のトナーが回収された感光体４１は、再び接触帯電装置４２により帯電され、次の静電潜像が形成されトナー像を形成することを繰り返す。
【００２９】
図４は、クリーニング部４７の構成を示す概略図である。
図４に示すように、クリーニング部４７は、クリーニングブレード４７ａと、クリーニングブレード４７ａの略下側に設けられた回収スクリュー４７ｂと、クリーニングブレード４７ａに対して感光体４１の回転方向における下流側に設けられた塗布ローラー４７ｃと、塗布ローラー４７ｃに対して潤滑剤を供給するための潤滑剤保持部としての潤滑剤棒４７ｄと、潤滑剤棒４７ｄを塗布ローラー４７ｃに対して押圧保持する押圧部４７ｅと、塗布ローラー４７ｃに対して感光体４７ａの回転方向における下流側に設けられた固定化ブレード４７ｆと、を備えている。
なお、塗布ローラー４７ｃ、潤滑剤棒４７ｄ、押圧部４７ｅ、固定化ブレード４7ｆ、及び制御部１０によって滑剤塗布機構（滑剤塗布手段）が構成される。
【００３０】
クリーニングブレード４７ａは、例えば、ポリウレタンゴムなどの弾性体を平板状に加工したものであって、その先端が感光体４１に摺擦するように設置され、感光体４１の表面に残留する未転写のトナー等の付着物を掻き取って除去するものである。
なお、クリーニングブレード４７ａと感光体４１のニップ部ＮＰからは、トナーとともに搬送された外添剤が定常的にすり抜けており、すり抜けた外添剤は、塗布ローラー４７ｃにより一部は回収されて塗布ローラー４７ｃを汚染し、滑剤消費量に影響を及ぼすこととなる。
【００３１】
回収スクリュー４７ｂは、一方向に回転しており、クリーニングブレード４７ａで掻き取られて落下したトナーを、図示しない廃トナーボックスまで搬送する。
【００３２】
塗布ローラー４７ｃは、感光体４１にその先端部が接触可能な位置に配置されたロール状のブラシ部材である。塗布ローラー４７ｃは、制御部１０の制御により、感光体４１との接点において、表面が感光体４１の表面の進行方向と逆方向に進行する、カウンター回転を行う。
【００３３】
潤滑剤棒４７ｄは、例えば、ステアリン酸亜鉛等の金属石鹸の粉体の潤滑剤を溶融整形して固形化したものである。潤滑剤棒４７ｄは、塗布ローラー４７ｃの先端部が接触可能な位置に配置され、塗布ローラー４７ｃの回転によって先端部から削り取られる。削り取られた潤滑剤はそのまま感光体４１まで搬送されて感光体４１表面に供給される。
【００３４】
押圧部４７ｅは、例えば、潤滑剤棒４７ｄを塗布ローラー４７ｃの方向に向けて付勢する圧縮バネを備え、潤滑剤棒４７ｄを塗布ローラー４７ｃに対して押圧保持している。
【００３５】
固定化ブレード４７ｆは、クリーニングブレード４７ａと同様に、例えば、ポリウレタンゴムなどの弾性体を平板状に加工したものが用いられる。また、固定化ブレード４７ｆは、感光体４１の表面を引きずる方向に当接し（トレーリング当接）、その先端が感光体４１に摺擦するように設置されている。
この固定化ブレード４７ｆは、感光体４１表面に供給された潤滑剤の粉を引き伸ばし、感光体４１表面に成膜させて皮膜（潤滑剤層）を形成するためのものである。
なお、ステアリン酸亜鉛で形成された潤滑剤層は離型性が高く（純水接触角が高く）、摩擦係数が小さいことが特徴であるので、転写性およびクリーニング性がよく、また、感光体４１の減耗も抑制されて長寿命化を図ることができる。
また、摩擦係数が小さいことで、後述する帯電ローラー４２ａの線速度を感光体４１の線速度よりも速くした場合でも、帯電ローラー４２ａの表層摩耗を抑える効果がある。さらに、感光体４１の軸方向での摩擦係数の安定性も高まるので、線速度差を設けたときの帯電ローラー４２ａの変形状態のばらつきを抑え、帯電均一性を高める効果がある。
【００３６】
画像形成部４は、ＹＭＣＫ各色のトナー像が二次転写された用紙Ｐを定着部Ｆにより加熱及び加圧し、その後所定の搬送路に通して機外に排出する。
以上が画像形成部４による一連の画像形成動作である。
【００３７】
給紙部５は、複数の給紙トレイ５１〜５３を備えて構成され、各給紙トレイ５１〜５３に種類の異なる複数の用紙Ｐを収容する。給紙部５は、所定の搬送路により収容される用紙Ｐを画像形成部４に給紙する。
【００３８】
記憶部６は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、半導体メモリなどにより構成され、プログラムデータや各種設定データ等のデータを制御部１０から読み書き可能に記憶する。
【００３９】
操作表示部７は、例えば、タッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で構成され、表示部７１及び操作部７２として機能する。
表示部７１は、制御部１０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、各機能の動作状況等の表示を行う。また、ユーザーによるタッチ操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。
操作部７２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１０に出力する。ユーザーは、操作表示部７を操作して、画質設定、倍率設定、応用設定、出力設定及び用紙設定等の画像形成に関する設定、用紙搬送指示、並びに装置の停止操作などを行うことができる。
【００４０】
制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えて構成され、ＣＰＵはＲＯＭに記憶されている各種プログラムをＲＡＭに展開し、展開された各種プログラムと協働して、自動原稿搬送部２、スキャナー部３、画像形成部４、給紙部５、記憶部６、操作表示部７等の画像形成装置１の各部の動作を統括的に制御する（図３参照）。例えば、制御部１０は、スキャナー部３からの電気信号を入力して各種画像処理を行い、画像処理により生成されたＹＭＣＫ各色の画像データＤｙ、Ｄｍ、Ｄｃ、Ｄｋを画像形成部４に出力する。また、制御部１０は、画像形成部４の動作を制御して用紙Ｐに画像を形成する。
【００４１】
［帯電方法］
次に、本実施形態における接触帯電装置４２による、感光体４１の帯電方法について説明する。
図５に帯電ローラー４２ａと感光体４１とのニップ部ＮＰ近傍の放電領域と表面電位の推移説明図を示す。
感光体４１は図中Ａの方向に移動し、帯電ローラー４２ａはこれに従動回転し、図中Ｃの方向に移動する。帯電ローラー４２ａの放電領域（プレニップ部ＮＰ１）に突入する前の表面電位は概ね０Ｖになっており、放電可能な空隙距離に差し掛かると放電が開始されて表面電位が上昇する。除電が開始する閾値を超えるまで帯電が継続（ＤＣ放電）される。除電が開始されると、帯電と除電を繰り返し（ＡＣ放電）、空隙距離が短くなると放電が停止する。その後ニップ部ＮＰを通過すると、プレニップ部ＮＰ１において、再び放電可能な空隙距離を超えることで放電が再開され、帯電と除電を繰り返す（ＡＣ放電）。さらに進むにつれて表面電位は収束し、最終的に放電停止する空隙距離に到達すると放電が停止する。
【００４２】
ここで、ポストニップ部ＮＰ２での放電停止の空隙距離が短いと表面電位が収束しきれず、ＡＣ電圧の周波数に応じた表面電位むらが残ってしまう。さらに、プレニップ部ＮＰ１での放電開始部の空隙距離が長いと放電電荷量が大きくなり、表面電位にばらつきが生じる。
これらのことから、ＡＣ帯電で表面電位のばらつきを抑制する理想の放電領域の状態としては以下のことが重要である。
１．プレニップ部ＮＰ１での放電開始を遅らせる
２．ポストニップ部ＮＰ２での放電停止を遅らせる
即ち、プレニップ部ＮＰ１の放電開始の空隙距離を短くして、ポストニップ部ＮＰ２の放電停止の空隙距離を長くすることが重要である。
【００４３】
また、放電を生じる空隙距離はパッシェンの法則に従っているが、帯電ローラー４２ａの抵抗値によっても変化する。抵抗値が高いと放電を生じる空隙距離は短くなり、抵抗値が小さいと空隙距離は長くなる。つまり、上述のようにプレニップ部ＮＰ１の放電開始を遅らせて、ポストニップ部ＮＰ２の放電停止を遅らせるためには、
１．プレニップ部ＮＰ１では高抵抗とする
２．ポストニップ部ＮＰ２では低抵抗とする
ことが理想的である。
【００４４】
通常の帯電ローラー４２ａでは、このような作用を作り出すことは不可能であるが、帯電ローラー４２ａの表面層に感圧式導電性ゴムを用いることで、この現象を実現することができる。感圧式導電性ゴムとしては、シリコーンゴムをベース材に導電性粒子としてカーボンを均一に分散させたものが用いられている。無加圧状態では導電性粒子は互いに接触しておらず導通経路を形成していない状態であり、体積抵抗は非常に高い値を示すが、加圧による変形が加わることで導電性粒子が次第に接触し始め、導通経路が形成され、三次元的に導通経路が増えて抵抗値が低下するものである。つまり、ニップ部ＮＰで押圧変形されることで抵抗値が低下し、復元することで抵抗値が元に戻るため、少なくともポストニップ部ＮＰ２では放電停止の空隙距離を長くすることができる。
【００４５】
従来は、帯電ローラー４２ａは感光体４１に対して従動回転するように構成されている。従動回転とは、感光体４１からの摩擦力により帯電ローラー４２ａが連れ回る構成であり、特別な駆動手段が不要なことから、低コスト化とコンパクト化で非常に有利な構成である。
従動回転で保持された帯電ローラー４２ａの線速度は、像担持体の線速度よりも少なからず遅くなる。これは帯電ローラー４２ａの軸受け部の摺動摩擦や清掃部材による摩擦力が働いているためであるが、多少遅く回転されたとしても大きな画像不良になることはない。しかしこの線速度差が生じることで、帯電ローラー４２ａのプレニップ部ＮＰ１は引張変形が生じて体積減少が起こり、ポストニップ部ＮＰ２は圧縮変形が生じて体積膨張が起こる。
【００４６】
ここで、従動回転の帯電ローラー４２ａの表面層に感圧式導電性ゴムを用いた場合、プレニップ部ＮＰ１では体積減少に伴う抵抗低下が起こり、放電開始の空隙距離は長くなってしまう。さらにポストニップ部ＮＰ２では押圧変形に伴う抵抗低下に対して、線速度差に伴う体積膨張による抵抗上昇が起こり相殺され、放電停止の空隙距離を長くすることができない。したがって、従動回転で感圧式導電性ゴムを使用したとしても、帯電均一性を良くすることは期待できない。
【００４７】
そこで本発明においては、帯電ローラー４２ａを駆動させて帯電ローラー４２ａの回転速度を像担持体よりも速くなるように設定することで、帯電ローラー４２ａのプレニップ部ＮＰ１にはひずみが生じて体積膨張が起こり、ポストニップ部ＮＰ２では逆に引張変形が生じて体積減少が起こる。これに伴い、プレニップ部ＮＰ１での抵抗上昇ととともに、ポストニップ部ＮＰ２の抵抗低下の持続性が高まり、理想の放電領域の状態を作り出すことができる。
【００４８】
図６は、本発明を実施する帯電ローラー４２ａの変形状態を示す図とその時の帯電ローラー４２ａの抵抗値を示した図である。帯電ローラー４２ａの表面層には、上述したように感圧式導電性ゴムが用いられている。
上図は帯電ローラー４２ａの変形状態を示した図である。帯電ローラー４２ａを第１モーターＭ１で回転制御しており、点線が感光体４１と同一の線速度で制御したときの状態（θ＝１）、実線が感光体４１よりも速い線速度で制御したときの状態（θ＞１）を示している。θ＞１で制御することで、前述したような圧縮・引張変形が起こる。なお、θは感光体４１表面の線速度に対する、帯電ローラー４２ａ表面の線速度の比である。
下図はその時の抵抗値の推移を示した図である。θ＝１ではプレニップ部ＮＰ１の抵抗上昇はなく、ニップ部ＮＰで抵抗が低下し、ポストニップ部ＮＰ２で抵抗が復帰していく。これに対し、θ＞１ではプレニップ部ＮＰ１での圧縮変形により抵抗が上昇する。またニップ部ＮＰでの抵抗低下とポストニップ部ＮＰ２で抵抗が復帰していく様子はθ＝１のときと同じであるが、抵抗が復帰していく速度はθ＞１のほうが遅く、低抵抗状態を長く持続している。
【００４９】
しかし、線速度差を大きくすることで、帯電ローラー４２ａの表層は感光体４１から摺擦力を受ける。この摺擦力は表層を摩耗させることとなり、離型性の低下によるトナーや外添剤の汚れが悪化し、帯電不良による画像ノイズが生じる。従動回転においても逆向きの摺擦力が加わっているため、同様の問題が起こる。
【００５０】
したがって、通常画像形成時には両者の線速度を略同一に制御した第１のモードを実施し、高画質の画像形成時には、帯電ローラー４２ａ表面の線速度を感光体４１表面の線速度よりも速くなるように設定した第２のモードを実施することで、表層摩耗を極限まで抑え込むことができ、長寿命化を達成できる。
【００５１】
次に、本発明における清掃ローラー４２ｂについて説明する。
図７は、本実施形態における清掃ローラー４２ｂの配置を示す図である。清掃ローラーｂは、帯電ローラー４２ａの表面に付着したトナー等を清掃除去可能なブラシローラー等であり、帯電ローラー４２ａとの接点において、表面の進行方向が帯電ローラー４２ａと同方向に進行するウィズ回転を行う。図７（Ａ）では、清掃ローラー４２ｂはプレニップ部ＮＰ１近傍に配置されており、図７（Ｂ）では、清掃ローラー４２ｂが帯電ローラー４２ａのポストニップ部ＮＰ２近傍に配置されている。また清掃ローラー４２ｂは、第２モーターＭ２により帯電ローラー４２ａよりも速い線速度で回転駆動する（θ’＞１）ように制御されている。なお、θ’は帯電ローラー４２ａの線速度に対する清掃ローラー４２ｂの線速度の比である。
図７（Ａ）ではプレニップ部ＮＰ１の圧縮変形が助長され、図７（Ｂ）ではポストニップ部ＮＰ２の引張変形を助長される。これらの作用により上述した抵抗変化の効果をさらに高めることができる。
【００５２】
なお、図７（Ｂ）のように、清掃ローラー４２ｂがポストニップ部ＮＰ２側に配置されている方が好ましい。これは、ポストニップ部ＮＰ２の引張変形が助長され、ポストニップ部ＮＰ２での放電停止を遅らせた方が、表面電位が十分に収束して電位のばらつきを効果的に抑制することができるためである。
【００５３】
次に、図８のフローチャートを用いて、本実施形態における接触帯電装置４２の動作を説明する。
まず、制御部１０は、印刷指示を受け付けると（ステップＳ８０１）、当該印刷の設定が高画質であるかどうかを判断する（ステップＳ８０２）。制御部１０が、高画質であると判断すると（ステップＳ８０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ８０３へと移行し、第２のモードで画像形成を実施する。
【００５４】
ステップＳ８０３では、制御部１０は第１制御手段として機能し、第１モーターＭ１を制御して、帯電ローラー４２ａの線速度を感光体４１の線速度よりも速くする（θ＞１）。ここで、帯電ローラー４２ａの線速度は、例えばθ＝１．１とする。続いて、ステップＳ８０４では、制御部１０は第２制御手段として機能し、第２モーターＭ２を制御して、清掃ローラー４２ｂの線速度を帯電ローラー４２ａの線速度よりも速くする（θ’＞１）。ここで、清掃ローラー４２ａの線速度は、例えばθ＝１．１とする。次いで、制御部１０は印刷を実行させ（ステップＳ８０５）、制御を終了する。
【００５５】
ステップＳ８０２において、制御部１０が、印刷が高画質ではないと判断すると（ステップＳ８０２：Ｎｏ）、ステップＳ８０６へと移行し、第１のモードで画像形成を実施する。
ステップＳ８０６では、制御部１０は第１制御手段として機能し、第１モーターＭ１を制御して、帯電ローラー４２ａの線速度を感光体４１の線速度と略同一とする（θ＝１）。続いて、ステップＳ８０７では、制御部１０は第２制御手段として機能し、第２モーターＭ２を制御して、清掃ローラー４２ｂの線速度を帯電ローラー４２ａの線速度と略同一とする（θ’＝１）。次いで、制御部１０は印刷を実行させ（ステップＳ８０５）、制御を終了する。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置１は、直流と交流を重畳した電圧が印加され、感光体４１に接触して回転する帯電ローラー４２ａと、帯電ローラー４２ａを回転駆動する第１モーターＭ１と、を備え、帯電ローラー４２ａは、その表面層が加圧による変形によって電気抵抗値が変化する感圧式導電性ゴムにより形成され、制御部１０は、帯電ローラー４２ａの線速度が、感光体４１の線速度以上となるように制御する接触帯電装置４２を有する。即ち、本実施形態に係る画像形成装置１によれば、プレニップ部ＮＰ１での抵抗上昇ととともに、ポストニップ部ＮＰ２の抵抗低下の持続性を高めることで、ＡＣ帯電で表面電位のばらつきを抑制することが可能となる。
【００５７】
また、本実施形態に係る画像形成装置１は、通常の画像形成を行う第１のモードと、高画質の画像形成を行う第２のモードと、を実施し、第１のモード時には、帯電ローラー４２ａの線速度を感光体４１の線速度と略同一とし、第２のモード時には、帯電ローラー４２ａの線速度を感光体４１の線速度よりも速くなるように制御する。したがって、通常画像形成時には、帯電ローラー４２ａの表層摩耗を抑制し、長寿命化を達成できる。
【００５８】
また、本実施形態に係る画像形成装置１は、帯電ローラー４２ａに接触し、帯電ローラー４２ａの表面を清掃する清掃ローラー４２ｂと、清掃ローラー４２ｂを回転駆動する第２モーターＭ２と、を備え、清掃ローラー４２ｂは、表面の回転方向が帯電ローラー４２ａの表面の回転方向と同方向となるように回転し、制御部１０は、第２のモード時において、清掃ローラー４２ｂの線速度を帯電ローラー４２ａの線速度よりも速くなるように制御する。したがって、清掃ローラー４２ｂによって帯電ローラー４２ａの変形を助長させることができ、帯電ローラー４２ａの抵抗変化の効果をさらに高めることができる。
また、清掃ローラー４２ｂをポストニップ部ＮＰ２に配置させることで、表面電位を十分に収束させて、電位のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００５９】
また、本実施形態に係る画像形成装置１は、感光体４１の回転方向において、帯電ローラー４２ａの上流側に、感光体４１の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布機構を備える。これにより、帯電ローラー４２ａと感光体４１との間の、摩擦係数が小さくすることができ、帯電ローラー４２ａの線速度を感光体４１の線速度よりも速くした場合でも、帯電ローラー４２ａの表層摩耗を抑える効果がある。さらに、感光体４１の軸方向での摩擦係数の安定性も高まるので、線速度差を設けたときの帯電ローラー４２ａの変形状態のばらつきを抑え、帯電均一性を高める効果がある。
【００６０】
［他の実施形態］
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、上記の実施形態は本発明の好適な例であり、これに限定されない。
【００６１】
例えば、上記実施形態においては、表面に感圧式導電性ゴムを有した感光体４１を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、カーボンブラック等の導電性粒子を配合した電子導電系の導電性ゴムを利用することも可能であり、この場合もゴムの体積変化で抵抗値が変化するため、本発明の効果を得ることができる。
【００６２】
以上、本発明に係る実施形態に基づいて具体的に説明したが、画像形成装置を構成する各装置の細部構成及び各装置の細部動作に関しても、本発明の主旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  画像形成装置
４  画像形成部
４１  感光体（像担持体）
４２  接触帯電装置
４２ａ  帯電ローラー
４２ｂ  清掃ローラー
４３  露光装置
４４  現像装置
４５  一次転写ローラー
４６  二次転写ローラー
４７  クリーニング部
４７ａ  クリーニングブレード
４７ｂ  回収スクリュー
４７ｃ  塗布ローラー（滑剤塗布手段）
４７ｄ  潤滑剤棒（滑剤塗布手段）
４７ｅ  押圧部（滑剤塗布手段）
４７ｆ  固定化ブレード（滑剤塗布手段）
１０  制御部（第１制御手段、第２制御手段、滑剤塗布手段）
Ｍ１  第１モーター（第１駆動手段）
Ｍ２  第２モーター（第２駆動手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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