(57)【要約】【課題】清掃による帯電むらを抑制することを目的とする。【解決手段】感光体ドラム１２を帯電する帯電ローラ２８と、帯電ローラ２８と接触する接触部３０Ａと非接触部３０Ｂとが回転軸に沿って螺旋状に形成され、帯電ローラ２８と接触して回転しながら帯電ローラを清掃するクリーニングローラ３０と、帯電ローラ２８とクリーニングローラ３０との接触によって生じる摩擦によって生じる電荷を打ち消す特性の電圧を帯電ローラ２８に印加する電圧制御部３２と、を備える。【選択図】図２
2011145419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被清掃手段と一部が接触して回転すると共に、回転に応じて前記被清掃手段との接触部が移動して前記被清掃手段の表面を清掃する清掃手段と、
前記被清掃手段であって、被帯電体の帯電と、前記被清掃手段と前記清掃手段との接触によって生じる電荷を打ち消す特性の電圧の印加と、を行う帯電手段と、
を備えた帯電装置。
【請求項２】
前記帯電手段は、前記電荷と逆極性の電圧を印加する請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２の帯電装置を備え、
前記帯電手段が、画像形成開始前及び画像形成終了後の少なくとも一方で前記特性の電圧を印加する画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電装置の環境条件を検出する検出手段を更に備え、前記帯電手段が、前記環境状況により導出された前記特性の電圧の中から、前記検出手段によって検出された前記環境条件に対応する種類の電圧を印加することを特徴とする請求項３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、帯電装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
帯電装置としては、画像形成装置等に利用される感光体を帯電する帯電装置が一般的に知られている。この種の帯電装置では、帯電ロール等を清掃するためのクリーニングローラを備えたものがあり、特許文献１や特許文献２に記載の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術では、シャフトと、シャフトの両端にそれぞれ結合され、外部の回転体と接触して回転体から伝達される駆動力をシャフトに伝達するコロと、前記シャフトの軸線方向に沿って螺旋状に設けられ、シャフトの軸線方向に見て予め定めた外径寸法を有する螺旋状クリーニング部材とを有し、螺旋状クリーニング部材の外径寸法は前記コロの外径寸法よりも大きくなるように設定され、動作中、前記コロの周速度とクリーニング突条の外周の周速度との速度差により前記回転体の表面をクリーニングするクリーニングローラを備えることが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２に記載の技術では、帯電ローラに接触して帯電ローラ表面を清掃する清掃部と、清掃部よりも径が小さく帯電ローラに対して非接触になるように形成された非清掃部とを備え、清掃部と非清掃部とが帯電ローラとの対向部で交互に現れるクリーニングローラが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０７０５３２号公報
【特許文献２】特開２００８−３０４７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、清掃開始時に発生する帯電むらを小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の帯電装置は、被清掃手段と一部が接触して回転すると共に、回転に応じて前記被清掃手段との接触部が移動して前記被清掃手段の表面を清掃する清掃手段と、前記被清掃手段であって、被帯電体の帯電と、前記被清掃手段と前記清掃手段との接触によって生じる電荷を打ち消す特性の電圧の印加と、を行う帯電手段と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記帯電手段は、前記電荷と逆極性の電圧を印加することを特徴としている。
【０００９】
請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１又は請求項２に記載の帯電装置を備え、前記帯電手段が、画像形成開始前及び画像形成終了後の少なくとも一方で前記特性の電圧を印加することを特徴としている。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記帯電装置の環境条件を検出する検出手段を更に備え、前記帯電手段が、前記環境状況により導出された前記特性の電圧の中から、前記検出手段によって検出された前記環境条件に対応する種類の電圧を印加することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、摩擦によって生じる電荷を打ち消す特性の電圧を印加しない場合に比べて、清掃開始時時に発生する帯電むらを小さくすることができる、という効果がある。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、摩擦によって生じる電荷と逆極性の電圧を印加しない場合に比べて、清掃時の摩擦によって発生する電荷を低減することができる、という効果がある。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、摩擦によって生じる電荷を打ち消す特性の電圧を印加しない場合に比べて、帯電むらによる画像の濃度むらを抑制することができる、という効果がある。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、環境条件が変動しても帯電むらによる画像むらを抑制することができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】帯電装置の構成を示す図である。
【図３】クリーニングローラの接触部と非接触部による摩擦による帯電を検証するために用いた装置の概要を示す図である。
【図４】（Ａ）は発泡部材有り部と無し部の帯電ローラ表面電位を示す図であり、（Ｂ）は発泡部材有り部と無し部に対応する感光体ドラムの表面電位を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の電圧制御部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態に係わる画像形成装置における帯電装置の変形例を示す図である。
【図７】変形例の電圧制御部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図８】クリーニングローラの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、画像形成装置１０は、図１矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１２を備えている。なお、この感光体ドラム１２の回転方向（図１矢印Ａ方向）が副走査方向に対応し、後述する光走査装置１６による光走査方向が主走査方向に対応する。
【００１８】
この感光体ドラム１２の周囲には、感光体ドラム１２の回転方向に沿って、帯電装置１４、光走査装置１６、現像器１８、転写ローラ２０、クリーナ（図示省略）、除電器（図示省略）が順位配置されている。
【００１９】
すなわち、感光体ドラム１２は、帯電装置１４によって表面が帯電された後、光走査装置１６によって光ビームが照射されて、感光体ドラム１２上に潜像が形成される。なお、光走査装置１６は、画像データに基づいて光ビームを出力する。
【００２０】
感光体ドラム１２上に形成された潜像は、現像器１８によってトナーが供給されて現像され、感光体ドラム１２上にトナー像が形成される。感光体ドラム１２上のトナー像は、転写ローラ２０によって用紙Ｐに転写される。用紙Ｐは、用紙収納部２２から１枚ずつ取り出されて用紙搬送ベルト２４によって転写ローラ２０位置まで搬送される。
【００２１】
転写後に感光体ドラム１２に残留しているトナーはクリーナ（図示省略）によって除去され、除電器（図示省略）によって除電された後、再び帯電ローラ１４によって帯電されて、上述の動作が繰り返される。
【００２２】
一方、トナー像が転写された用紙Ｐは、加圧ローラ２６Ａと加熱ローラ２６Ｂとを有する定着器２６に搬送されて定着処理が施される。これにより、トナー像が定着されて、用紙Ｐ上に所望の画像が形成される。画像が形成された用紙Ｐは装置外へ排出される。
【００２３】
本実施の形態に係わる帯電装置１４には、帯電ローラ２８及びクリーニングローラ３０を有する。クリーニングローラ３０は、図２に示すように、帯電ローラ２８に接触して帯電ローラ２８の表面を清掃する。
【００２４】
また、クリーニングローラ３０は、図２に示すように、帯電ローラ２８に接触する接触部３０Ａと、非接触部３０Ｂを有しており、帯電ローラ２８と接触部３０Ａが接触して回転しながら帯電ローラ２８を清掃するようになっている。また、接触部３０Ａは、クリーニングローラ３０の回転軸に沿って螺旋状とされており、帯電ローラ２８の回転に応じて接触部３０Ａが軸方向に移動して帯電ローラ２８の表面を清掃する。接触部３０Ａは、例えば、回転軸の部材に発泡部材を螺旋状に巻き付けて形成する。
【００２５】
ところで、本実施の形態では、クリーニングローラ３０と帯電ローラ２８の接触状態が、上述したように、接触部３０Ａと非接触部３０Ｂを有し、接触部３０Ａが軸方向に螺旋状に形成されているため、帯電ローラ２８が摩擦により帯電される。一方、非接触部３０Ｂでは摩擦による帯電が起こらない。従って、軸方向にわたって帯電ローラ２８表面に電位差が生じてしまう。通常、帯電ローラ２８がある程度回転（例えば、用紙５枚相当程度回転）し、帯電ローラ２８の表面全体が接触部３０Ａと接触して、摩擦による帯電が飽和（摩擦による帯電が帯電ローラ２８全体に分布）するまで、電位差が残ってしまう。
【００２６】
帯電ローラ２８に電位差が残ってしまうと、当該電位差が画像の濃度むらの原因となり、ハーフトーン画像のような全面均一な画像を出力すると、画像上に電位むらによる画像むらが発生する。この現象は、帯電ローラ２８表面の摩擦による帯電度合に差がでる画像形成開始等の初期駆動時に発生し易く、帯電ローラ２８が回転を重ねて、クリーニングローラ３０との摩擦による帯電が飽和してくると、画像むらは消滅する。
【００２７】
そこで、本実施の形態では、電圧制御部３２が、画像形成に先立って、摩擦による帯電を打ち消す特性の電圧を帯電ローラ２８に印加するようになっている。なお、本実施の形態では、画像形成開始前と画像形成終了後に、摩擦による帯電を打ち消す特性の電圧を帯電ローラ２８に印加するが、何れか一方を行うようにしてもよい。
【００２８】
ここで、上述の摩擦による帯電について検証した結果について説明する。図３は、摩擦による帯電を検証するために用いた装置の概要を示す図である。
【００２９】
図３に示すように、クリーニングローラ３０の発泡部材を軸方向で半分だけ取り付けたものを、帯電ローラ２８と接触させて回転駆動し、帯電ローラ２８の表面電位を表面電位計３４で測定した。このとき、帯電ローラ２８の回転軸は接地してある。
【００３０】
帯電ローラ２８は、Φ６シャフトに１．５ｍｍのゴム層を設け、表面をイソシアネート含浸処理したΦ９の二層帯電ローラを用いた。また、クリーニングローラ３０はΦ４シャフト状に肉厚２ｍｍの発泡ウレタン層を設けたΦ８のものを用いた。
【００３１】
環境温度は、温度１０℃、湿度１５％の低温低湿下で行った。また、帯電ローラ２８の回転速度は３２０ｍｍ／ｓとし、８ｓ間駆動させた。
【００３２】
上記条件で帯電ローラ２８を駆動して表面電位計３４で測定した結果を図４（Ａ）に示す。
【００３３】
図４（Ａ）に示すように、帯電ローラ２８表面において、発泡部材の無い場所に対応する箇所では電位が０であるのに対して、発泡部材が有る場所に対応する箇所では電位が−８０Ｖとなった。これにより、発泡部材との接触摩擦により、帯電ローラ２８表面が帯電することが分かる。
【００３４】
次に、図３に示した上記構成で帯電ローラ２８に電圧を印加し、感光体ドラム１２を帯電させ、クリーニングローラ３０の有り部と無し部での感光体ドラム１２の表面電位を測定した。環境は、上記環境と同一であり、帯電時のプロセススピードは１６５ｍｍ／ｓとした。感光体ドラム１２は、Φ２４のＡＩシャフト状に、感光層を３４μｍ塗布したものであり、−１３６０ＶのＤＣバイアスを印加した。
【００３５】
上記条件で感光体ドラム１２の表面電位を測定した結果を図４（Ｂ）に示す。
【００３６】
図４（Ｂ）に示すように、クリーニングローラ３０の有り部に対応する部分では、−６００Ｖに帯電するのに対して、クリーニングローラ３０の無し部に対応する部分では、−５２０Ｖまでしか帯電しなかった。クリーニングローラ３０有り部に対応する部分が図４（Ａ）に示した摩擦による帯電分−８０Ｖに対応していることが分かる。また、同じ条件で３０％の濃度の全面ハーフトーン画像を形成したところ、クリーニングローラ３０有り部が無し部に比べて低濃度となり、濃度段差が現れることを確認した。
【００３７】
すなわち、クリーニングローラ３０の接触部３０Ａと非接触部３０Ｂによって濃度段差が現れる。
【００３８】
続いて、帯電ローラ２８に摩擦による帯電を打ち消す特性の電圧を印加した場合の効果の検証を行った。
【００３９】
φ４シャフト上にシート厚２．４ｍｍ、シート幅６ｍｍのウレタンスポンジを、巻き角２６°で螺旋状にまいたクリーングローラ３０と帯電ローラ２８を用いて、低温低湿環境下で３０％濃度のハーフトーン画像を形成した。
【００４０】
帯電ローラ２８に対し、通常の印加電圧で出力したハーフトーン画像には、螺旋状に濃淡差が現れ、５枚出力後に消滅した。
【００４１】
一方、画像形成に先立ち、帯電ローラに対し、一旦逆極性の電圧（＋５００Ｖ）を印加後、通常の印加電圧で出力したハーフトーン画像は、１枚目から濃淡差が小さい均一な画像が得られた。
【００４２】
これより、画像形成に先立った逆極性の電圧がハーフトーン画像むらを抑制する効果があることが確認できた。すなわち、画像形成に先立った逆極性の電圧が摩擦によって発生する帯電による電位差を解消することで、ハーフトーン画像むらを抑制しているものと推測される。
【００４３】
なお、帯電ローラ２８、及び感光体ドラム１２の諸条件は、上記図４（Ｂ）で示した場合と同様であり、帯電ローラ２８にはＤＣバイアス（−１３６０Ｖ）を印加した。また、螺旋状のクリーニングローラ３０を用いても、−６００Ｖｄ＋２．０ｋＶｐｐのＤＣ＋ＡＣバイアスを帯電ローラ２８に印加してハーフトーン画像出力した場合は、１枚目から濃度差の小さい均一な画像が得られた。
【００４４】
また、本実施の形態では、逆極性の電圧を印加したが、クリーニングローラ３０や帯電ローラ２８の材料によっては、逆極性の電圧に限るものではなく、摩擦によって生じる電荷を打ち消す特性の電圧であればよい。例えば、同極性の予め定めた値より高い電圧を帯電ローラ２８に一時的に印加するようにしてもよい。
【００４５】
次に、上述のように構成された画像形成装置１０で行われる処理の流れの一例について説明する。図５は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置１０の電圧制御部３２で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、ステップ１００では、画像形成指示が行われたか否かが判定され、該判定が肯定されるまで待機してステップ１０２へ移行する。
【００４７】
画像形成指示が行われてステップ１０２へ移行すると、電圧制御部３２によって、摩擦によって生じる電荷を打ち消す電圧が帯電ローラ２８に印加されてステップ１０４へ移行する。なお、摩擦によって生じる電荷を打ち消す電圧は、実験等を行って予め定めた電圧を印加する。
【００４８】
ステップ１０４では、画像形成動作が開始されてステップ１０６へ移行する。すなわち、帯電装置１４によって感光体ドラム１２表面が一様に帯電された後、光走査装置１６によって光ビームが照射されて、感光体ドラム１２上に潜像が形成され、現像器１８によってトナー現像されて、転写ローラ２０によって、用紙収納部２２から１枚ずつ取り出されて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。そして、定着器２６に搬送されて定着処理が施された後、用紙Ｐ上に所望の画像が形成された用紙Ｐが装置外へ排出される。
【００４９】
ステップ１０６では、画像形成が終了したか否かが判定され、該判定が肯定されるまで待機してステップ１０８へ移行する。
【００５０】
ステップ１０８では、摩擦によって生じる電荷を打ち消す電圧が電圧制御部３２によって帯電ローラ２８に印加されてステップ１１０へ移行する。なお、当該ステップは、省略して画像形成に先立って摩擦によって生じる電荷を打ち消す電圧を印加するステップ１０２の処理のみを行うようにしてもよいし、ステップ１０２を省略してステップ１０８の処理のみを行うようにしてもよい。
【００５１】
ステップ１１０では、画像形成動作が停止されて一連の処理を終了する。
【００５２】
なお、上記の実施の形態では、摩擦によって生じる電荷を打ち消す特性の電圧は、予め定めた電圧としたが、これに限るものではない。例えば、環境に応じて帯電ローラ２８に印加する電圧を変更するようにしてもよい。
【００５３】
ここで、環境に応じて印加する電圧を変更する場合の例について説明する。図６は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置における帯電装置の変形例を示す図である。
【００５４】
図６に示すように、環境条件を検出するための環境条件検出センサ３６を更に備えている。環境条件検出センサ３６は、例えば、温度や湿度を環境条件として検出し、検出結果を電圧制御部３２に出力する。
【００５５】
電圧制御部３２は、クリーニングローラ３０の接触部３０Ａと帯電ローラ３０Ｂによる摩擦によって生じる電荷を打ち消す特性の電圧として、環境条件に応じて予め定めた電圧を複数記憶して、環境条件検出センサ３６の検出結果に応じて、対応する電圧を読み出して帯電ローラ２８に印加するようになっている。
【００５６】
例えば、電圧制御部３２の処理の流れは、図７に示すフローチャートのように行われる。すなわち、ステップ２００では、画像形成指示が行われたか否かが判定され、該判定が肯定されるまで待機してステップ２０２へ移行する。
【００５７】
ステップ２０２では、環境条件の検出が行われてステップ２０４へ移行する。すなわち、環境条件検出センサ３６によって温度や湿度等の環境条件が検出される。
【００５８】
ステップ２０４では、環境条件検出センサ３６によって検出された環境条件に応じて帯電ローラ２８へ印加する電圧が電圧制御部３２によって設定されてステップ２０６へ移行する。すなわち、環境条件検出センサ３６によって検出された環境条件に対応する予め定めた電圧を設定する。例えば、温度及び湿度を予め定めた値を元に、高温高湿、常温、低温低湿の３段階に環境条件を予め設定すると共に、高温高湿、常温、低温低湿の順に電圧が大きくなるように電圧を予め設定し、検出した環境条件に対応する電圧を読み出すことによって電圧を設定する。或いは、温度と湿度の関係を予め定めた関係式に温度と湿度を当てはめることで、電圧を算出するようにしてもよい。なお、電圧を予め設定する場合は、実験等によって求めた値を設定する。
【００５９】
ステップ２０６では、電圧制御部３２によって設定された電圧が帯電ローラ２８に印加されてステップ２０８へ移行する。これによって、クリーニングローラ３０の接触部３０Ａと、帯電ローラ２８の接触によって発生する電荷が抑制される。
【００６０】
ステップ２０８では、画像形成動作が開始されてステップ２１０へ移行する。すなわち、帯電装置１４によって感光体ドラム１２表面が一様に帯電された後、光走査装置１６によって光ビームが照射されて、感光体ドラム１２上に潜像が形成され、現像器１８によってトナー現像されて、転写ローラ２０によって、用紙収納部２２から１枚ずつ取り出されて搬送されてきた用紙Ｐに転写される。そして、定着器２６に搬送されて定着処理が施された後、用紙Ｐ上に所望の画像が形成された用紙Ｐが装置外へ排出される。
【００６１】
ステップ２１０では、画像形成が終了したか否かが判定され、該判定が肯定されるまで待機してステップ２１２へ移行する。
【００６２】
ステップ２１２では、摩擦によって生じる電荷を打ち消す電圧が電圧制御部３２によって帯電ローラ２８に印加されてステップ２１４へ移行する。すなわち、ステップ２０４で設定された電圧が帯電ローラ２８に印加される。なお、当該ステップは、省略して画像形成に先立って摩擦によって生じる電荷を打ち消す電圧を印加するステップ２０６の処理のみを行うようにしてもよいし、ステップ２０６を省略してステップ２１２の処理のみを行うようにしてもよい。
【００６３】
ステップ２１４では、画像形成動作が停止されて一連の処理を終了する。
【００６４】
なお、上記の実施の形態では、クリーニングローラ３０の接触部３０Ａは、回転軸に沿って螺旋状とされた例を説明したが、これに限るものではなく、クリーニングローラ３０は、接触部３０Ａと非接触部３０Ｂを有するものであればよい。例えば、図８（Ａ）に示すように、クリーニングローラの回転軸３８に螺子を形成し、帯電ローラ２８と接触して回転して螺子に沿って移動する清掃ローラ４０を設けて帯電ローラ２８の全面を清掃するクリーニングローラを適用するようにしてもよいし、図８（Ｂ）に示すように、クリーニングローラの回転軸３８に、帯電ローラと接触して回転する複数の清掃ローラ４０を設けて、クリーニングローラ自体を図８（Ｂ）に示す矢印方向に移動するクリーニングローラを適用するようにしてもよい。
【００６５】
また、上記の実施の形態では、帯電装置１４は、画像形成装置１０の感光体ドラム１２を帯電するものを一例として説明したが、これに限るものではなく、帯電装置１４は、画像形成装置１０以外の装置に適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０    画像形成装置
１２    感光体ドラム
１４    帯電装置
２８    帯電ローラ
３０    クリーニングローラ
３０Ａ    接触部
３０Ｂ    非接触部
３２    電圧制御部
３６    環境条件検出センサ
３８    回転軸
４０    清掃ローラ
【図１】
2011145419.tif 000003
【図２】
2011145419.tif 000004
【図３】
2011145419.tif 000005
【図４】
2011145419.tif 000006
【図５】
2011145419.tif 000007
【図６】
2011145419.tif 000008
【図７】
2011145419.tif 000009
【図８】
2011145419.tif 000010