(57)【要約】【課題】  像担持体と、静電潜像担持体表面を帯電させて帯電域を形成する帯電装置と、露光潜像パターンに応じてトナーを現像する現像装置と、前記像担持体上に形成したトナー像を被転写体に転写する転写手段を備えた画像形成装置において、  簡易な構成で帯電装置へのトナーおよび外添剤の付着による帯電不良を防止し、長期にわたって画像不良の無い画像形成装置を提供する。【解決手段】  該帯電装置が像担持体上の画像形成領域に対して、非接触と接触の２つの状態を持ち、画像形成時は非接触であり、非画像形成時は接触状態である。画像形成中に静電力によって帯電装置に付着した異物を、非画像形成中に帯電装置の印加電圧Vcと像担持体の電位Vｄを｜Vｃ｜＜｜Vｄ｜の関係にすることで像担持体表面に戻す。【選択図】  図１
2009122516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、静電潜像担持体表面を帯電させて帯電域を形成する帯電装置と、露光潜像パターンに応じてトナーを現像する現像装置と、
前記像担持体上に形成したトナー像を被転写体に転写する転写手段を備えた画像形成装置において、
該帯電装置が像担持体上の画像形成領域に対して、非接触と接触の２つの状態を持ち、該２つの状態が、画像形成時は非接触、非画像形成時は接触状態であり、該非画像形成時には、帯電装置の印加電圧Vcと、像担持体の電位Vｄが｜Vｃ｜＜｜Vｄ｜であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
該帯電装置に対して電源装置が直流電圧に交流電圧を重畳して印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像形成装置が画像濃度を積算するカウンタを備えており、カウンタが所定の数値を超えた時点で画像形成を中断し、非画像形成状態に変わることを特徴とする請求項１又は、請求項２のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記画像形成装置が待機状態にあるとき、前記帯電装置が像担持体上の画像領域に対して非接触の状態であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか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、複写機、レーザープリンター、ファクシミリなど電子写真方式の画像形成装置に使用される帯電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、感光体を帯電させる装置として、棒状の芯金に発泡導電ゴムを基層として形成したローラ状の帯電部材を感光体に接触させ、この帯電部材にバイアス電圧を印加する帯電装置が提案されている。この帯電部材を感光体に対して圧接し、従動回転させる。このとき帯電部材に対し、電源装置から直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する。交流電圧を印加することで、直流電圧のみを印加する場合と比較して、感光体の表面電位を目的の電位により一層収束させやすくなる。このような帯電装置では、ローラ状帯電部材が感光体と接触して限定的な範囲で放電を生じるため、装置の小型化が可能である。
【０００３】
しかしながら、上記のようにローラ状帯電部材を直接感光体に接触させ、繰り返し使用すると、感光体上に残留するトナーや転写紙の紙粉などにより、帯電部材の表面が汚染され、感光体表面を一様に帯電することが出来なくなる。
【０００４】
このような帯電部材表面に付着した異物を除去する方法として、特開平８−１２３１４０号公報では帯電部材の表面にパッド形状のクリーニングパッドを押圧している。しかし、このクリーニングパッドは、帯電部材の表面から除去した異物を捕獲した状態で、帯電部材の表面に押圧されていて、異物にトナーやその添加物等が含まれている場合、トナーやその添加物等が帯電部材の表面に擦りつけられる状態となる。
【０００５】
この結果、クリーニングパッドの押圧及び摩擦熱等の作用で、長期の使用により帯電部材上に微小なフィルム状の膜が形成されて、帯電部材の帯電機能を損ねてしまう場合がある。
【０００６】
そこで近年、帯電部材を像担持体の表面に非接触で対向させた非接触方式の帯電装置が提案されており、上記帯電装置の接触による像担持体の汚染を防止することが出来ると考えられている。
【０００７】
ところが、上記非接触方式の帯電装置を用いた画像形成装置においても、帯電部材と像担持体とが非接触にもかかわらず、帯電部材の表面に汚れが付着し、帯電部材の帯電能力が低下してしまう場合がある。これは、転写残トナー中の正極に帯電したトナーや、トナーに付着しているシリカやチタン等の外添剤、転写材の紙粉が、像担持体と帯電部材との電位差によって帯電部材側に飛翔して付着するためである。
【０００８】
特開２００２−３４１６２７号公報では帯電部材に弾性ローラもしくはブラシローラを当接しているが、長期的に効果を持続するのが難しい。持続のために専用のクリーニング容器を設けると装置全体が大型化してしまう。
【特許文献１】特開平８−１２３１４０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４１６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の背景を鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触方式の帯電装置において発生する帯電部材表面の汚染による帯電ムラを防止し、長期間に渡って画像不良の無い画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
課題を解決するため、本発明の第一の発明における画像形成装置は、
像担持体と、静電潜像担持体表面を帯電させて帯電域を形成する帯電装置と、露光潜像パターンに応じてトナーを現像する現像装置と、
前記像担持体上に形成したトナー像を被転写体に転写する転写手段を備えた画像形成装置において、
該帯電装置が像担持体上の画像形成領域に対して、非接触と接触の２つの状態を持ち、該２つの状態が、画像形成時は非接触、非画像形成時は接触状態であり、該非画像形成時には、帯電装置の印加電圧Vcと、像担持体の電位Vｄが｜Vｃ｜＜｜Vｄ｜であることを特徴とする画像形成装置である。
【００１１】
第二の発明における画像形成装置は、
該帯電装置に対して電源装置が直流電圧に交流電圧を重畳して印加することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１２】
第三の発明における画像形成装置は、
前記画像形成装置が画像濃度を積算するカウンタを備えており、カウンタが所定の数値を超えた時点で画像形成を中断し、非画像形成状態に変わることを特徴とする請求項１又は、請求項２のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００１３】
第四の発明における画像形成装置は、
前記画像形成装置が待機状態にあるとき、前記帯電装置が像担持体上の画像領域に対して非接触の状態であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置である。
【００１４】
本発明を説明するために、図２〜図４に像担持体表面と帯電部材との間の異物の移動の過程を示した。
【００１５】
画像形成動作において、電源装置から帯電部材に直流電圧成分（Vdc）と、交流電圧成分（Vac）とを重畳した交流重畳直流電圧（Vdc＋Vac）が印加される。この時、交流成分は、直流電圧のみを印加したときに、感光体が帯電し始める電圧の２倍以上のピーク間電圧Vppを印加している。これにより、像担持体は負極側に帯電される。
【００１６】
このとき負極側に帯電された像担持体の表面に付着している正極側に帯電したトナーや外添剤、紙粉などは、帯電部材に印加された交流電圧により、帯電部材表面に飛翔する（図２）。
【００１７】
像形成終了後に非接触状態で帯電部材のバイアスをオフにして残電位を持っている像担持体との間に逆向きの電位差が発生しても像担持体への異物の移動は起こらない。これは帯電部材と像担持体間に電流が流れることで異物の移動が起こるためである（図３）。
【００１８】
そこで、帯電部材を像担持体表面に接触させて、像担持体と帯電部材の間に電流が流れる状態で像担持体と帯電部材間に画像形成時とは逆の電位差を設けることで、異物の像担持体表面への戻しが可能となる（図４）。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によると、簡易な構成で帯電装置へのトナーおよび外添剤の付着による帯電不良を防止し、長期にわたって画像不良の無い画像形成装置を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００２１】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の図面又は異なる図面において同一の符合を付したものは、同様の構成あるいは同様の作用をなすものであり、これらについては、適宜、重複説明を省略している。
【００２２】
〔画像形成装置の全体構成・動作〕
図１に、本発明を適用することができる画像形成装置を示す。同図に示す画像形成装置は、電子写真方式、中間転写体方式のカラーのプリンタ（以下「画像形成装置」という。）である。同図は、この画像形成装置を正面側、すなわち画像形成装置の操作時にユーザが位置する側から見た縦断面図に相当する模式図である。なお、画像形成装置としては、上述のプリンタの外に、複写機，ファクシミリ等が挙げられる。
【００２３】
概略構成図において、１は第１の画像担持体として繰り返して使用される回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢示の時計方向に所定の周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。
【００２４】
画像形成時には、感光ドラム１は、プロセススピード１３８ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。感光ドラム１は、回転過程で一次帯電器（一次帯電手段）としての帯電ローラ２によって所定の極性・電位に一様に一次帯電処理される。本実施の形態では、帯電ローラ２として、棒状の芯金に発泡導電ゴムを基層として形成した多層のものを用いた。この帯電ローラ２の芯金の両端部は不図示の保持部材により保持されており、感光ドラム１に対して所定の間隔で維持されている。本実施例の形態では、感光ドラム１の表面と帯電ローラ２の表面のギャップは約５０μｍから約１００μｍである。このとき帯電ローラ２に対し、帯電バイアス印加電源（不図示）により、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加する。ここで、重畳する交流電圧としては、帯電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧を用いた。この際、直流電圧は定電圧に制御し、交流電圧は定電流に制御する。交流電圧を印加することで、直流電圧のみを印加する場合と比較して、感光ドラム１の表面電位を目的の電位により一層収束させやすくなる。本実施の形態では交流電圧として、周波数約１３００Ｈｚの正弦波を使用し、電流値は約１９００μＡとした。直流電圧は約−６００Ｖである。次いで画像露光手段３（カラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャナによる走査露光系など）による画像露光４を受けることにより目的の静電潜像が形成される。次いでその静電潜像が現像器７内の着色微粒子（トナー）により現像される。
【００２５】
５はベルト型の中間転写体であり、感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接した状態に保持しており、像担持体１と中間転写体５との間には転写部としての転写ニップ部Ｎ1が形成されている。
【００２６】
中間転写体５は矢示の方向に像担持体１と若干異なる周速度を持って回転駆動されており、不図示の第１のバイアス電源から像担持体１上の形成担持トナー体１の表面はクリーニング装置１４により清掃される。なお、クリーニングブレード１４は、感光ドラム１表面から転写残トナーを良好に除去して感光ドラム１表面をクリーニングできるものであれば、特に、その形状は問わない。
【００２７】
次いで、給紙カセット９から給紙ローラ１０によって第２の画像担持体としての不図示の転写材（紙葉体）が１枚宛分離搬送されてレジストローラ対１１を経て転写ニップ部Ｎ２に対して所定のタイミングで給送される。
【００２８】
また中間転写体５上のトナー画像のトナーと逆極性（＋）のバイアスが不図示のバイアス電源から印加されることで、転写ニップ部Ｎ２に対して給送された上記の転写材の面に中間転写ベルト５上の画像が転写されていく。
【００２９】
転写ニップ部Ｎ２を通って中間転写ベルト５上のトナー画像の転写を受けた転写材２４は定着器１５へ導入されて所定に加熱温調された定着ローラ１６と加圧ローラ１７とにより加熱・加圧されてトナー画像の定着処理を受け、画像形成物として出力される。
【００３０】
一方、二次転写終了後の中間転写体５上の転写残トナーは、中間転写体クリーニング装置（１）１９でクリーニング除去される。
【００３１】
なお、上述の画像形成装置１００を構成する各部材の動作や動作タイミング、印加電圧の大きさ等については、制御手段（不図示）によって制御されているものとする。
【００３２】
本実施の形態の画像形成装置において、クリーニングブレード１４の近傍に送られたトナーには正極と負極にそれぞれ帯電極性を持っている。正極に帯電したトナーは、負極に帯電している像担時体との静電的な付着力が強い。トナーがクリーニングニップ部へ送られると、ブレードと像担時体との潤滑性を付与するために微少量のトナーがクリーニングブレード１４のニップから徐々にすり抜ける。このとき、上述のように、正極に帯電したトナーは負極に帯電したトナーよりも像担時体との付着力が強いため、すり抜けるトナーに含まれる正極トナーの割合も多くなる傾向がある。
【００３３】
クリーニングニップ部からすり抜けた正側に帯電したトナーは、帯電ローラ２の近傍に送られる。すり抜けたトナーを担持した感光ドラム１表面のうち帯電ローラ２上流側での表面電位Ｖｄが約−３００Ｖである。このとき帯電ローラの電位Ｖｃは約−６００Ｖである。さらに画像形成中は、帯電ローラに約２倍のピーク間電圧をもつ交流電圧が印加されているため帯電ローラ２から感光ドラム１へ大電流が流れる。結果として正極に帯電したトナーは同じ負極性でありながら、像担持体よりも絶対値が大きい帯電ローラ２側に移動して保持される。
【００３４】
像形成終了後に非接触状態で帯電部材のバイアスをオフにして残電位を持っている像担持体との間に逆向きの電位差が発生しても像担持体への異物の移動は起こらない。これは帯電部材と像担持体間に電流が流れることで異物の移動が起こるためである。
【００３５】
そこで、帯電部材を像担持体表面に接触させて、像担持体と帯電部材の間に電流が流れる状態で像担持体と帯電部材間に画像形成時とは逆の電位差を設けることで、異物の像担持体表面への戻しが可能となる。
【００３６】
〔本発明の効果確認〕
図６に、本実施の形態の画像形成装置によって帯電部材の汚れを確認した結果を示す。
【００３７】
同図中の条件１は、後回転時の帯電装置が像担持体と接触状態で、感光ドラムの帯電装置との対向位置での電位が−３００Ｖ、帯電ローラの一次帯電電位が０Ｖ（オフ）で、１０秒間後回転を行った結果である。この条件において、１万枚の通紙試験を行ったが帯電ローラの汚染による画像不良は検出されなかった。一方、条件２では後回転時の帯電装置が像担持体と非接触状態で、感光ドラムの帯電装置との対向位置での電位が−３００Ｖ、帯電ローラの一次帯電電位が０Ｖ（オフ）で、１０秒間後回転を行った結果である。この条件で１万枚の通紙試験を行ったところ帯電ローラの汚染による細いスジ状の画像汚れが検出された。
【００３８】
条件３では、後回転時の帯電装置が像担持体と接触状態で、感光ドラムの帯電装置との対向位置での電位が０Ｖ、帯電ローラの一次帯電電位が０Ｖ（オフ）で、１０秒間後回転を行った結果である。この条件において、この条件で１万枚の通紙試験を行ったところ帯電ローラの汚染による細いスジ状の画像汚れが検出された。
【００３９】
以上の結果から、本発明の効果を確認することができる。
【実施例２】
【００４０】
従来、弾性体の帯電ローラを感光ドラムと接触した状態で長期間放置すると、帯電ローラの当接痕や帯電ローラ表面からの油剤の染み出しによる画像不良が発生することがあった。本実施例では、実施例１で述べた構成に加えて、画像形成装置が待機状態の時に帯電ローラを非接触状態にしている。待機状態中に帯電ローラを非接触状態にすることで、帯電ローラの当接痕や、帯電ローラ表面からの油剤の染み出しなどを抑えることが可能である。
【実施例３】
【００４１】
本発明の画像形成装置において、高濃度画像が連続してプリントされた場合に、帯電装置近傍に到達する異物が増加することで帯電ローラが汚染し、帯電不良となることがある。
【００４２】
本実施の形態では、プリントされる画像濃度を積算するカウンタを備えている。このカウンタにより、帯電ローラに付着する異物の量を予測し、帯電不良が発生する可能性がある場合にプリント動作を中止して帯電ローラを像担持体に接触させることで、帯電ローラから像担持体側へ異物を移動させて帯電ローラを清掃することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】画像形成装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】正極に帯電した異物が感光体から帯電部材へ移動する様子を説明する図である。
【図３】正極に帯電した異物が帯電部材から感光体へ再移動できない様子を説明する図である。
【図４】正極に帯電した異物が帯電部材から感光体へ再移動する様子を説明する図である。
【図５】画像形成全体の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図６】実施例１における帯電部材の汚れの発生結果を示す図である。
【図７】実施例２における画像形成全体の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図８】従来の画像形成装置の概略構成を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  像担持体
２  一次帯電器
３  画像露光手段
４  画像露光
５  中間転写体
６  ２次転写ローラ
７  現像器
９  給紙カセット
１０  給紙ローラ
１１  レジストローラ
１４  クリーニング装置
１５  定着器
１６  定着ローラ
１７  加圧ローラ
１９  中間転写体クリーニング装置（１）（ブレード方式）
２０  異物
３０  クリーニングブレード
N1  一次転写ニップ
N2  二次転写ニップ
【図１】
2009122516.tif 000003
【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】
2009122516.tif 000009
【図８】
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