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【発明の名称】 画像形成装置
【発明者】 【氏名】鈴木 崇

【要約】 【課題】クリーニング装置をすり抜ける外添剤や紙粉等を除去し、帯電ローラや感光ドラムの表面汚れに起因する帯電不良や画像形成不良を防止する。

【解決手段】画像形成装置は、感光ドラム1と、その外周面と接触しながら回転する帯電ローラ2と、両者に当接する帯電清掃部10を有する。帯電清掃部10には刷毛状に形成された清掃ブラシ10aが設けられている。帯電清掃部10は、清掃ブラシ10aが感光ドラム1及び帯電ローラ2の周面と当接しながら回転する。■点では、清掃ブラシ10aが帯電ローラ2に摺擦し、帯電ローラ2に付着した外添剤や紙粉等を掻き落とす。■点では、清掃ブラシ10aが感光ドラム1と摺擦して、■点で帯電ローラ2から掻き落とされた外添剤や紙粉等、さらにクリーニング装置9のクリーニングブレードをすり抜けた外添剤や紙粉等が除去される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 回転可能な円筒状の像担持体と、前記像担持体に接触して帯電させる円筒状の帯電手段と、帯電した前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上で前記静電潜像を現像して現像像を得る現像手段と、前記現像像を前記像担持体から転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体上の残留物を除去するクリーニング手段とを有する画像形成装置において、前記クリーニング手段と前記帯電手段との間に配設され、回転する前記像担持体及び回転する前記帯電手段の両方に当接して前記クリーニング手段を通過した後の前記像担持体の表面及び前記帯電手段の表面の残留物を除去する清掃手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記清掃手段は、刷毛状のブラシを有し、前記ブラシが回転する前記像担持体及び回転する前記帯電手段に当接することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】 前記ブラシは回転可能な円筒状部材の周囲に設けられており、さらに、前記円筒状部材が回転して前記ブラシが前記像担持体及び前記帯電手段から除去した前記残留物を回収する回収手段を有することを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。
【請求項4】 前記帯電手段、前記清掃手段、および前記回収手段が一体構成とされていることを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。
【請求項5】 回転可能な円筒状の像担持体と、前記像担持体に接触して帯電させる円筒状の帯電手段と、帯電した前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上で前記静電潜像を現像して現像像を得る現像手段と、前記現像像を前記像担持体から転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体上の残留物を除去するクリーニング手段とを有する画像形成装置において、前記クリーニング手段と前記帯電手段との間に配設され、回転する前記像担持体及び回転する前記帯電手段の両方に当接して前記クリーニング手段を通過したあとの前記像担持体の表面及び前記帯電手段の表面の残留物を除去する清掃手段と、前記清掃手段に交番電界を印加する電源手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】 前記清掃手段は、導電性の刷毛状のブラシを有し、前記ブラシが回転する前記像担持体及び回転する前記帯電手段に当接することを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。
【請求項7】 前記清掃手段に交番電界を印加する電源手段として前記帯電手段に交流電力を供給する電源を用い、切り替え手段によって、前記清掃手段又は前記帯電手段の一方に電力を供給することを特徴とする請求項5又は6記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の画像形成装置、より詳しくは、帯電手段を像担持体に接触させて像担持体を帯電させる接触帯電方式の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】像担持体としての感光ドラムを用い、帯電、露光、現像、転写、クリーニング、定着という電子写真プロセスによって画像形成を行う電子写真画像形成装置は周知である。このような電子写真画像形成装置には、複写機、レーザービームプリンタなどが含まれる。
【0003】電子写真画像形成装置の帯電装置として、タングステン・ワイヤに5〜6〔kV〕の高電圧を印加してコロナ放電を行い被帯電体を帯電するコロトロン方式がある。しかしこの方式は高電圧を扱うため、電源装置が高価になるという問題がある。このため近年、導電性の帯電部材を被帯電体に接触させた状態で帯電を行う接触帯電方式が注目されている。
【0004】接触帯電方式では、ローラ状の導電性帯電部材(以下「帯電ローラ」という)に1〜2〔kV〕の電圧を印加し、これを被帯電体である感光ドラムに接触させながら回転させる。これにより、感光ドラムの表面は、0.5〔kV〕程度に帯電する。この接触帯電方式は、扱う電圧が比較的低く、かつ、コロトロン方式に比べて発生するオゾンの量も格段に少ない等の利点を有しているため、広く採用されている。
【0005】接触帯電方式の場合、帯電ローラが感光ドラムと接触しながら回転している部分の上流側に、感光ドラムに接するクリーニングブレードからなるクリーニング装置が配設される構成が多く用いられている。クリーニングブレードを設ける目的は、トナー像を転写材に転写したあとの感光ドラム表面上の残留トナーを除去することである。しかし、クリーニングブレードだけでは、転写時に感光ドラムに付着した紙粉や、トナーから剥離した微小な外添剤(シリカの微粉末からなる)などを完全に除去することはできない。
【0006】接触帯電方式では、帯電ローラを帯電時に被帯電体である感光ドラムに接触させるため、上記クリーニングブレードをすり抜けてきた微小径の外添剤が帯電ローラ表面に付着して帯電ローラを汚染し、帯電動作に悪影響を及ぼすことがある。レーザービームで形成した静電潜像を反転現像する場合には、感光ドラムの帯電していない部分に、主として鏡像力によって現像剤が付着する。この場合、現像剤が8μm 以下の小粒径となると、付着力は非常に大きくなり、弾性クリーニングブレードなどによるクリーニングの不良が起こり易くなる。
【0007】また、現像剤よりもさらに粒径の小さい外添剤は、弾性ブレードなどを用いたクリーニング装置においては、弾性ブレードと感光ドラムとの間をすり抜けやすく、粒径の微小化とともにクリーニング性が低下する。感光ドラムの表面上に付着して残留した外添剤は、かぶりなどの画像劣化をもたらす。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このような問題に対処するために、特開平3−130787号、特開平5−188738号公報には、帯電ローラの表面に清掃部材を当接させて表面の汚れを除去する方法が開示されている。しかし、この方法には、清掃部材を帯電ローラの軸方向全長に沿って均一に当接させることが難しく、清掃部材の一部が帯電ローラの表面に片当たりして、当接圧にムラが生じ易いという問題がある。当接圧にムラが生じると、帯電ローラの汚れを全周面にわたって均一に清掃することはできない。
【0009】さらに、この方法は感光ドラムから帯電ローラを離間させて帯電ローラを清掃する方式であるために、電磁クラッチなどの離間機構や帯電ローラを感光ドラムから離間させるシーケンス等も必要となる。
【0010】これに対し、幅10mm程度の粘着性部材を帯電ローラの表面に部分的に当接させ、この状態で粘着性部材を帯電ローラの軸と平行に移動させて帯電ローラ表面の汚れを除去するという方式も考えられる。しかし、この方式を実現しようとすると、清掃部材である粘着性部材の管理が難しいなど、実機に搭載するには種々の技術課題があり、しかも帯電ローラの汚れムラに対応した清掃動作は十分にはできない。
【0011】また、先に述べたように、クリーニングブレードで除去しきれない感光ドラム表面の外添剤や紙粉は、かぶりなどの画像形成不良をもたらす。
【0012】本発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたものでなり、その目的は、接触帯電方式を採用する画像形成装置において、クリーニング装置をすり抜ける外添剤や紙粉等による帯電ローラや感光ドラムの表面の汚れを除去し、帯電ローラや感光ドラムの表面汚れに起因する帯電不良や画像形成不良を有効に防止することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために、請求項1記載の発明は、回転可能な円筒状の像担持体と、前記像担持体に接触して帯電させる円筒状の帯電手段と、帯電した前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上で前記静電潜像を現像して現像像を得る現像手段と、前記現像像を前記像担持体から転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体上の残留物を除去するクリーニング手段とを有する画像形成装置において、前記クリーニング手段と前記帯電手段との間に配設され、回転する前記像担持体及び回転する前記帯電手段の両方に当接して前記クリーニング手段を通過した後の前記像担持体の表面及び前記帯電手段の表面の残留物を除去する清掃手段を有することを特徴とする。
【0014】請求項2記載の発明は、請求項1記載の画像形成装置において、前記清掃手段は刷毛状のブラシを有し、前記ブラシが回転する前記像担持体及び回転する前記帯電手段に当接することを特徴とする。
【0015】請求項3記載の発明は、請求項2記載の画像形成装置において、前記ブラシは回転可能な円筒状部材の周囲に設けられており、さらに、前記円筒状部材が回転して前記ブラシが前記像担持体及び前記帯電手段から除去した前記残留物を回収する回収手段を有することを特徴とする。
【0016】請求項4記載の発明は、請求項3記載の画像形成装置において、前記帯電手段、前記清掃手段、および前記回収手段が一体構成とされていることを特徴とする。
【0017】請求項5記載の発明は、回転可能な円筒状の像担持体と、前記像担持体に接触して帯電させる円筒状の帯電手段と、帯電した前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記像担持体上で前記静電潜像を現像して現像像を得る現像手段と、前記現像像を前記像担持体から転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体上の残留物を除去するクリーニング手段とを有する画像形成装置において、前記クリーニング手段と前記帯電手段との間に配設され、回転する前記像担持体及び回転する前記帯電手段の両方に当接して前記クリーニング手段を通過したあとの前記像担持体の表面及び前記帯電手段の表面の残留物を除去する清掃手段と、前記清掃手段に交番電界を印加する電源手段とを有することを特徴とする。
【0018】請求項6記載の発明は、請求項5記載の画像形成装置において、前記清掃手段は、導電性の刷毛状のブラシを有し、前記ブラシが回転する前記像担持体及び回転する前記帯電手段に当接することを特徴とする。
【0019】請求項7記載の発明は、請求項5又は6記載の画像形成装置において、前記清掃手段に交番電界を印加する電源手段として前記帯電手段に交流電力を供給する電源を用い、切り替え手段によって、前記清掃手段又は前記帯電手段の一方に電力を供給することを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の一形態について説明する。
〔実施形態1〕図1は、実施形態1に係る接触帯電方式の画像形成装置の感光ドラム、帯電ローラ及びその周囲の部分を示した概略断面図、図2は、図1に示した部分のうち、帯電清掃部の部分を詳細に示した断面図である。
【0021】図1に示した画像形成装置は、被帯電体である感光ドラム1と、その外周面と接触しながら回転する帯電ローラ2と、感光ドラム1及び帯電ローラ2の両方に当接している帯電清掃部10を有している。
【0022】被帯電体であり、かつ、像担持体である感光ドラム1は、例えばアルミニウム等の導電性基層と、その外周面に形成された有機感光体(OPC)やアモルファスシリコン(a−Si)等の光導電層からなる。感光ドラム1は、画像形成動作時には回転軸1aを中心に、矢印Aで示す方向に所定の周速度で回転駆動される。
【0023】帯電ローラ2は、回転軸となる芯金2aと、その外周に形成された導電層2bと、さらにその外周面に形成された抵抗層2cからなる。帯電ローラ2は、その外周が感光ドラム1の外周面に接触しており、不図示の機構によって、感光ドラム1の回転軸1a方向に所定の圧力で加圧されている。これにより、帯電ローラ2は、画像形成動作時には感光ドラム1の回転に従動し、回転軸2aを中心として矢印Bで示す方向に感光ドラム1と等しい周速で回転する。
【0024】帯電ローラ2の芯金2aには、電源3より、所定の直流バイアスあるいは直流に交流を重畳したバイアスが印加される。これにより、感光ドラム1の外周面は、所定の極性及び電位で一様に帯電される。帯電ローラ2によって一様に帯電された感光ドラム1の外周面は、半導体レーザやLED等による露光、あるいは原稿画像のスリット露光を受けて、静電潜像が形成される。図1に示した画像形成装置では、半導体レーザービームで原稿を走査した反射光4によって露光される。
【0025】その後、感光ドラム1は、現像器5内の現像スリーブ5aの回転によって、現像器5に収容されたトナーが表面に付着され、感光ドラム1の表面に形成された静電潜像がトナーによって現像され、可視化される。
【0026】この可視化されたトナー像は、感光ドラム1の矢印A方向の回転に伴って転写部6に移動する。また、この転写部6には、転写材7が、感光ドラム1上のトナー像と一致するよう感光ドラム1の回転と同期して、不図示の給紙装置によって搬送される。転写部6には転写ローラ8が配設されており、これは画像形成動作時に、図の矢印C方向に感光ドラム1の回転と等しい周速で回転し、転写材7の裏からトナーと逆極性の帯電を行う。これにより、感光ドラム1上のトナー像は、転写材7の表側に転写される。トナー像が転写された転写材7は、感光ドラム1から分離されたのち、不図示の定着装置に搬送され、画像の定着が行われる。
【0027】トナー像の転写が済んだ感光ドラム1の表面は、クリーニング装置9によって清掃され、クリーニングブレードによって転写されなかった残留トナー等の付着汚染物が除去されたのち、次の画像形成動作に入る。
【0028】ところで、画像形成動作が繰り返されると、感光ドラム1上でトナーから剥離した微小径の外添剤や紙粉等がクリーニングブレードをすり抜ける。この外添剤や紙粉等は、帯電ローラ2に付着して帯電ローラ2を汚染する原因となる。
【0029】そこで、図1に示した画像形成措置には、クリーニングブレードをすり抜けた外添剤や紙粉等が帯電ローラ2に付着しないように、また、帯電ローラ2に付着してしまった外添剤や紙粉等を除去するために、帯電清掃部10が設けられている。
【0030】帯電清掃部10は、図2に示すように、感光ドラム1及び帯電ローラ2と平行な回転軸10bを有する円筒状部材と、その表面に刷毛状に形成された清掃ブラシ10aからなる。清掃ブラシ10aは、長さが2〜40mmで、太さが20〜200μm(好ましくは20〜100μm) のレーヨン又はナイロンなどの繊維を、400〜500本/cm程度の密度で束ねて得られる。帯電清掃部10は、この清掃ブラシ10aが長手方向にわたって感光ドラム1及び帯電ローラ2の周面と約2〜10mmの接触幅(ニップ)を持って当接するよう配置されている。帯電清掃部10は回転可能に取り付けられ、ギアなどの伝達部材を介して帯電ローラ2から駆動力を得て、帯電ローラ2とは反対の方向に回転する(図2では、帯電ローラ2が反時計方向に回転するのに対し、帯電清掃部10は時計方向に回転する)。これにより、清掃ブラシ10aは、外添剤や紙粉等に十分に接触する。
【0031】ここで、帯電清掃部10の回転方向を帯電ローラ2の回転方向と反対にしたのは、帯電ローラ10の寿命がより長くなることを考慮したものであるが、帯電清掃部10の回転方向を帯電ローラ2と同じ方向にすることももちろん可能である。
【0032】図1及び図2の■点では、清掃ブラシ10aが帯電ローラ2に摺擦することによって、帯電ローラ2に付着した外添剤や紙粉等が掻き落とされる。また、■点では、清掃ブラシ10aが感光ドラム1と摺擦することによって、■点で帯電ローラ2から掻き落とされた外添剤や紙粉等、さらにクリーニング装置9のクリーニングブレードをすり抜けた外添剤や紙粉等が除去される。こうして除去された外添剤や紙粉等は、回収ブレード11aによって帯電清掃部10から掻き落とされ、回収箱11に回収される。
【0033】上記のように、帯電清掃部10は、感光ドラム1と帯電ローラ2に常時当接し、両者を同時に清掃する。このため、複雑な機構やクリーニングシーケンスを必要とせずに、帯電ローラ2に外添剤や紙粉等が付着していることに起因する帯電不良による画像形成不良や、あるいは感光ドラム1の表面に外添剤や紙粉等が付着することに起因するかぶり等の画像劣化を有効に防ぐことができる。また、帯電清掃部10を設け、帯電ローラ2の清潔な状態を維持することによって、従来の接触帯電方式の画像形成装置と比較して帯電ローラ2の寿命を1.2倍程度延ばすことができる。
【0034】なお、上記では、帯電ローラ2、現像器5、クリーニング装置9、帯電清掃部10、回収箱11をそれぞれ別ユニットとしたが、これらの全部又は一部を一体化したカートリッジとして構成することも可能である。
〔実施形態2〕図3は、実施形態2に係る接触帯電方式の画像形成装置の感光ドラム、帯電ローラ及びその周囲の部分を示した概略断面図である。なお、図3において、図1及び図2に示した各部と同一部分あるいは対応する部分には、同一符号を付してある。
【0035】実施形態2では、帯電清掃部10の清掃ブラシ10aを、導電性の素材から構成する。本実施形態の清掃ブラシ10aは、103〜109Ωcmの比抵抗を有し、かつ、長さが2〜40mm、太さが20〜200μm( 好ましくは20〜100μm) のレーヨン又はナイロンなどの繊維に導電性カーボンを分散させた導電性繊維を、400〜500本/cm程度の密度で刷毛状に束ねて得られる。帯電清掃部10は、実施形態1の場合と同様に、清掃ブラシ10aが長手方向にわたって感光ドラム1及び帯電ローラ2の周面と約2〜10mmの接触幅(ニップ)を持って当接するよう配置されている。また、実施形態2では、電源3は交流電源であり、電源3と帯電ローラ2の芯金2aの間、および電源3と帯電清掃部10の回転軸10bの間には、切り替えスイッチ12が設けられており、印加する交番電界をオン/オフすることができる。
【0036】実施形態1では、帯電清掃部10を、感光ドラム表面1及び帯電ローラ2と摺擦させることによって、クリーニングブレードをすり抜けた外添剤や紙粉等の付着汚染物を除去し、回収した。実施形態2では、さらに、上記のように構成された清掃ブラシ10aに、交流電源3から交番電界を印加し、感光ドラム1側を接地する。
【0037】感光ドラム1と、これに付着した残留トナー、外添剤、紙粉等の付着汚染物との間に強い静電気力が働いていても、上記のように清掃ブラシ10aに交番電界を印加することによって、両者の間の電気的付着力を弱めることができる。したがって、感光ドラム1に付着した外添剤や紙粉等がクリーニング装置9のクリーニングブレードをすり抜けても、交番電界が印加された状態で回転する清掃ブラシ10aによって、感光ドラム1及び帯電ローラ2の表面に付着している外添剤や紙粉等を効果的に除去することができる。その結果、感光ドラム1と帯電ローラ2の清掃効率を向上させることができ、帯電不良による画像形成不良、また感光ドラム表面の汚染に起因するかぶり等を未然に防ぎ、帯電ローラ2の寿命を更に向上させることが可能になる。
【0038】清掃ブラシ10aに印加する交番電界は200〜3000V程度、特に500〜3000V程度とするのが有効である。なお、周波数については50Hz〜100KHzの範囲で検討を行ったが有意な差は認められなかった。
【0039】清掃ブラシ10aに交番電界を印加すると、外添剤や紙粉等が除電されるのみならず、クリーニングブレードをすり抜けてきた微小径のトナーを攪乱させ感光ドラム1から飛翔させることができるため、このことによっても感光ドラム1および帯電ローラ2のクリーニング性が向上する。
【0040】また、本実施形態の場合は、清掃ブラシ10aが外添剤や紙粉等に十分に接触するのに加え、接触後に外添剤や紙粉等が清掃ブラシ10aに滞留せずに速やかに離反し、清掃ブラシ10aに蓄積しにくいという特徴がある。これは、交番電界を印加することによって外添剤や紙粉等の電気的な極性が一方に固定されず、徐々に帯電電荷が減少してゆくことに起因すると考えられる。
【0041】本実施形態では、帯電清掃部10を配設していない従来の接触帯電方式の画像形成装置と比較して、帯電ローラ2の寿命を約1.5倍に延ばすことができる。
【0042】次に、清掃ブラシ10aに交番電界を印加するタイミングについて説明する。帯電ローラ2が感光ドラム1を帯電させる時は、電源3と帯電清掃部10の間の切り替えスイッチ12はオフとし、帯電清掃部10には交番電界を印加せず、清掃ブラシ10aを感光ドラム1及び帯電ローラ2に摺擦させるだけで、外添剤や紙粉等の除去及び回収を行う。そして、帯電ローラ2に交番電界を印加しないで前多回転(画像形成を行う前に感光ドラム1を回転させる動作)や後多回転(画像形成を行った後に感光ドラム1を回転させる動作)を行うときは、電源3と帯電ローラ2の間の切り替えスイッチ12をオフ、電源3と帯電清掃部10の間の切り替えスイッチ12をオンとする。このときは、帯電清掃部10に交番電界が印加された状態で、清掃ブラシ10aが、感光ドラム1及び帯電ローラ2に摺擦するので、外添剤や紙粉等を除去する効果がより高まる。
【0043】なお、帯電清掃部10用の交流電源を、帯電ローラ2用の電源3と共用することによって、新たな電源を用意することによるコストアップを防ぐことができるだけでなく、帯電清掃部10に印加される交番電界の周波数が帯電ローラ2に印加される交流電圧の周波数と同一となることから、周波数干渉によるモアレは発生しない。
【0044】なお、上記では、帯電清掃部10には交番電界のみを印加したが、これに直流電圧を重畳したものを印加してもよい。
【0045】このように、清掃ブラシ10aに交番電界を印加した状態で帯電ローラ2や感光ドラム1の表面を摺擦させることによって、帯電ローラ2及び感光ドラム1の表面に付着した微小径の外添剤等の汚染物質の除去効率を高めることができる。また、清掃ブラシ10aに付着した汚染物質はそのまま回収箱11で回収されるので、複雑なクリーニング機構や特別なクリーニングシーケンスを必要としない。また、構成が簡単なため、装置のコストを抑えることができ、かつ、長期にわたって十分なクリーニング効果を維持することができる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、クリーニング手段と帯電手段との間に、例えば刷毛状のブラシを有する清掃手段を設け、回転する像担持体及び回転する帯電手段の両方に当接させることによって、複雑な機構を必要とせずに、クリーニング手段を通過したあとの像担持体の表面や帯電手段の表面に残留する外添剤や紙粉等による汚れを除去することができ、これらに起因する帯電不良や画像形成不良を有効に防止することができる。また、清掃手段によって帯電手段を清潔に維持することにより、長期間にわたってクリーニング効果を維持でき、帯電手段の寿命を延ばすことができる。
【0047】さらに、清掃手段に交番電界を印加して外添剤や紙粉等を除電することによって、外添剤や紙粉等が像担持体や帯電手段から離れ易くなるため、より効果的に外添剤や紙粉等を除去することができる。また、清掃手段に交番電界を印加するための電源を、帯電手段に電力を供給する電源と共用すれば、あらたなコストの上昇を抑えることができ、また、同じ周波数の電源を用いることから周波数干渉によるモアレの発生を防ぐことができる。
【出願人】 【識別番号】000001007
【氏名又は名称】キヤノン株式会社
【出願日】 平成12年3月17日(2000.3.17)
【代理人】
【公開番号】 特開2001−265189(P2001−265189A)
【公開日】 平成13年9月28日(2001.9.28)
【出願番号】 特願2000−75221(P2000−75221)