JP4272936B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられ、感光体を均一に帯電する画像形成装置の帯電装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の複写機やプリンタ等画像形成装置の感光体ドラムを均一に帯電する帯電装置として、近年非接触式のスコロトロン帯電装置等に比し、オゾンを発生しないことから環境に悪影響を及ぼすおそれの無い、接触式のベルト帯電装置が用いられている。このベルト帯電装置は、帯電電圧を印加される帯電ベルトを感光体ドラムに接触して感光体ドラムの帯電を行っている。
【０００３】
このベルト帯電装置は、環境変化に伴う帯電変化を生じ易い。このため従来は、帯電前の感光体ドラムの電位のばらつきを抑え、感光体ドラムをむらなく均一に帯電するよう交流電圧印加ローラから直流電圧印加ローラに至る間に掛け渡されるエンドレスの帯電ベルトを、交流電圧印加ローラから直流電圧印加ローラに渡って感光体ドラムに接触し、交流電圧印加ローラ位置にて感光体表面を除電したのち、直流電圧印加ローラにて感光体ドラムを均一に帯電する装置がある。（例えば、特許文献１参照。）
【０００４】
【特許文献１】
日本特許特開平５−２４９８０３号公報明細書（第４，５頁、図１、２）
しかしながら（特許文献１）にて帯電ベルトを接触して感光体ドラムを帯電する際に、例えば残留トナーのクリーニング時にクリーニングブレードをすり抜けた凝集トナーを有する部分が帯電ベルトと感光体ドラムの間に挟み込まれると、凝集トナー付着部分の感光体ドラムの表面電位は所定値からずれてしまう。すなわち図８に示すようにクリーニング開始時等にクリーナをすり抜けた凝集トナー１が付着される部分では、帯電ベルト３により帯電される感光体ドラム２の表面電位はＶ２となり、周囲のトナーが付着されない表面電位Ｖ１に比し表面電位が低下してしまう。このため凝集トナー付着を原因とする帯電の不均一を生じ、良質の画像を得られないおそれを生じていた。
【０００５】
更にエンドレスの帯電ベルトを用いて感光体表面の除電と帯電を行うことから、除電位置から帯電位置に至るまでは所定の距離を保持しなければ成らず、より小型の装置への適用を妨げてしまう。
【０００６】
一方近年、装置の長寿命化を図る上で、感光体ドラムの長寿命化が求められている。一般に画像形成プロセスにおいて、転写後、感光体ドラム表面にクリーニングブレードを押し当てて、感光体ドラム表面に残留するトナーを掻きとっている。このため感光体ドラムは、クリーニングブレードとの摺接のためにその表面が削られ劣化するおそれがあることから、その感光層として、単層の有機感光層にオーバーコート層を設けた有機感光体（ＯＰＣ）等の高耐擦性感光体を用いてその長寿命化を図っている。
【０００７】
しかしながらこのような高耐擦性感光体を用いたとしても、クリーニングブレードとの摺接により感光体ドラム表面は徐々に感光層を削られてしまい、感光体特性が劣化してしまう。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記課題を解決するものであり、オゾンを生じることなく周囲の環境を損なわずに、感光体ドラムを均一に帯電するエンドレスの帯電ベルトによる接触帯電時、感光体ドラム表面をより均一に帯電して、高画質を得て、更には感光体ドラムの長寿命化を図る画像形成装置の帯電装置及び画像形成装置を提供する事を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するための手段として、像担持体と、前記像担持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写装置による転写終了後の前記像担持体に対向し、第１の接触ポイントと前記第１の接触ポイントより下流の第２の接触ポイントにて前記像担持体に接触するエンドレスの帯電ベルトと、前記第１の接触ポイントから前記第２の接触ポイントに至る間において、前記帯電ベルトを前記像担持体から離間して、前記帯電ベルトと前記像担持体との間に空間領域を形成する離間ガイドと、前記第１の接触ポイントにおいて前記像担持体上のトナーを前記帯電ベルトに付着するため、前記帯電ベルトに前記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電位を供給する第１の給電部材と、前記第２の接触ポイントにおいて前記帯電ベルトに前記像担持体を一様に帯電する帯電電位を供給する第２の給電部材と、前記空間領域に設けられ前記帯電ベルトに付着した前記トナーを回収するベルトクリーニング装置とを具備することを特徴とする画像形成装置。
【００１２】
上記構成により本発明は、帯電ベルトによる接触帯電であっても、凝集トナー付着を原因とする帯電の不均一を防止して、感光体ドラム表面をより均一に帯電して、高画質を得るものであり、更には感光体ドラムの長寿命化を得るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図１乃至図４に示す第１の実施の形態を参照して詳細に説明する。図１はこの発明の第１の実施の形態のデジタル複写機等の画像形成部１０を示す概略構成図である。画像形成部１０の、像担持体である感光体ドラム１１周囲には、感光体ドラム１１の矢印ｓ方向の回転に従い順次、接触式の帯電装置１２、帯電された感光体ドラム１１に潜像を形成するための潜像形成部である露光装置１３からの照射光１３ａの照射位置１４、反転現像を行う現像装置１６を有している。更に感光体ドラム１１周囲には、転写装置１７、剥離装置１８、クリーニング装置２０、除電装置２１が配置されている。クリーニング装置２０は、クリーニングブレード２０ａにより感光体ドラム１１表面を摺接クリーニングする。
【００１４】
次に帯電装置１２について詳述する。帯電装置１２は、感光体ドラム１１の帯電位置に対向し、支持ローラ２２、第２の給電部材である第２の給電ローラ２３、駆動ローラ２４、及び離間ガイドである離間ローラ２６に、エンドレスの帯電ベルト２７を掛け渡して成っている。帯電ベルト２７は、支持ローラ２２に支持される第１の接触ポイント２８で所定のニップを設けて感光体ドラム１１に接触後、離間ローラ２６にガイドされて感光体ドラムから一旦離間して、感光体ドラム１１との間に空間領域２９を形成する。帯電ベルト２７は、第２の給電ローラ２３に支持される第２の接触ポイント３０で所定のニップを設けて感光体ドラム１１に再度接触する。第１の接触ポイント２８から第２の接触ポイント３０までの距離は４０ｍｍに設定される。
【００１５】
帯電ベルト２７は、厚み５００μｍ、実抵抗値２．５×１０^６Ωを有するポリウレタンからなる。帯電ベルト２７の体積抵抗値は、１×１０^８〜１×１０^１０（Ω・cm）程度が望ましい。帯電ベルト２７を支持する各ローラ２２〜２６はシリコンローラからなる。ローラ２２〜２６の抵抗値は１×１０^６〜１×１０^１０（Ω・cm）程度が望ましい。感光体ドラム１１の帯電時、第２の給電ローラ２３には、ＤＣ−８００［ｖ］／ＡＣＶ_ｐ−ｐ１［ｋＶ］が印加され、感光体ドラム１１表面を一様に−７５０Ｖに帯電する。
【００１６】
次に画像形成部１０による画像形成プロセスについて説明する。画像形成を開始すると、感光体ドラム１１は矢印ｓ方向の回転に従い、帯電装置１２により−７５０Ｖに帯電され、露光装置１３により画像信号に応じた静電潜像を形成され、現像装置１６にて反転現像により、感光体ドラム１１の露光部分にマイナス帯電極性のトナーが付与されトナー像を形成される。感光体ドラム１１上のトナー像は転写装置１７に達し、トナー像と同期して搬送される記録媒体であるシート紙Ｐ上に転写される。シート紙Ｐは剥離装置１８により感光体ドラム１１から剥離された後、定着工程を経て画像を完成される。
【００１７】
転写終了後感光体ドラム１１は、クリーニング装置２０によりマイナス極性の残留トナーを除去され、除電装置２１により残留電荷を除去された後、次ぎの画像形成プロセスのため帯電装置１２により帯電される。
【００１８】
次に帯電装置１２による帯電プロセスを詳述する。画像形成プロセス開始により帯電装置１２の帯電ベルト２７は、第１の接触ポイント２８と第２の接触ポイント３０の２ポイントで感光体ドラム１１と接触した状態で矢印ｔ方向に回転する。除電装置２１により残留電荷を除去された後、感光体ドラム１１は第１の接触ポイント２８で帯電ベルト２７に接触する。
【００１９】
第１の接触ポイント２８では、図２に示すように、感光体ドラム１１上にクリーニングブレード２０ａをすり抜けたマイナス帯電極性の付着トナー３２がある場合に、凝集された状態の付着トナー３２を分散する。即ち図３に示すように、第１の接触ポイント２８では、付着トナー３２の一部を帯電ベルト２７側に転移して、固まり状であった付着トナー３２を、帯電ベルト２７側と感光体ドラム１１側とに分散する。帯電ベルト２７側の付着トナー３２は、更に離間ローラ２６を通過する事により図４に示すように帯電ベルト２７表面に分散される。
【００２０】
従って第１の接触ポイント２８に到達する迄は固まり状であった付着トナー３２は、第２の接触ポイント３０に達するまでに感光体ドラム１１表面と帯電ベルト２７表面とに薄く分散される。この後感光体ドラム１１は、第２の接触ポイント３０で、ＤＣ−８００［ｖ］／ＡＣＶ_ｐ−ｐ１［ｋＶ］を印加される帯電ベルト２７に接触し、一様に−７５０Ｖに帯電される。
【００２１】
第２の接触ポイントにて帯電する時には感光体ドラム１１及び帯電ベルト２７間に固まり状の付着トナー３２が存在しないことから、感光体ドラム１１は付着トナー３２を原因とする帯電不足を来たすことなく、均一に帯電される。尚、第２の接触ポイント３０では、感光体ドラム１１の帯電時に、帯電ベルト２７表面に分散されていたトナーが感光体ドラム１１側に静電的に付着される。
【００２２】
この第１の実施の形態によれば、第１の接触ポイント２８で、付着トナー３２の一部を感光体ドラム１１表面から帯電ベルト２７に転移する事により、感光体ドラム１１に固まり状となっていた付着トナー３２を分散し、この後、第２の接触ポイント３０で感光体ドラム１１を接触帯電している。従って、帯電時にオゾンを発生することがなく、環境の安全性を得られる接触式の帯電ベルト２７による帯電でありながら、感光体ドラム１１上の付着トナーを原因とする帯電不良を解消出来、帯電の均一性を得られる。
【００２３】
また帯電ベルト２７は、第１の接触ポイント２８から離間ローラ２６を経て第２の接触ポイント３０に達する構造に形成される事から、感光体ドラム１１の小型化を損なうことなく第１の接触ポイント２８と第２の接触ポイント３０との間の帯電ベルト２７の長さを十分取る事が出来る。従って第１の接触ポイント２８及び第２の接触ポイント３０がお互いに電位的に影響を受けるおそれがない。従って第１の接触ポイント２８では、付着トナー３２を良好に分散出来、第２の接触ポイント３０では、感光体ドラム１１を均一且つ十分に帯電出来る。
【００２４】
次にこの発明の第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態と帯電ベルト上の電位及び離間ローラの構造が異なるものである。従ってこの第２の実施の形態にあっては、前述の第１の実施の形態で説明した構成と同一部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。この第２の実施の形態では、図５に示すように帯電ベルト２７の第１の接触ポイント２８が、第１の電位であるＤＣ＋８［μＡ］が印加される第１の給電部材である第１給電ローラ３４により支持される。
【００２５】
これにより第１の接触ポイント２８にて、帯電ベルト２７はプラス極性に帯電され、クリーニングブレード２０ａをすり抜けた感光体ドラム１１上の固まり状の付着トナー３２は、帯電ベルト２７に積極的に転移される。更に帯電ベルト２７は、離間ガイドでありナイロンブラシから成る離間ブラシ３６により、第１の接触ポイント２８から第２の接触ポイント３０に至る間を、感光体ドラム１１から離間されている。
【００２６】
画像形成プロセス開始時、除電装置２１を通過した感光体ドラム１１は、第１の接触ポイント２８で第１の給電ローラ３４によりＤＣ＋８［μＡ］を印加される帯電ベルト２７に接触する。感光体ドラム１１上にマイナス帯電極性の付着トナー３２がある場合、付着トナー３２は、全て帯電ベルト２７側に静電的に転移される。帯電ベルト２７に転移された付着トナー３２は、離間ブラシ３６を通過する事により帯電ベルト２７表面に分散される。
【００２７】
従って第１の接触ポイント２８への到達時には固まりであった付着トナー３２は、帯電ベルト２７側にほぼ全て積極的に転移された後、離間ブラシ３６により帯電ベルト２７に薄く分散される。この後感光体ドラム１１は、第２の接触ポイント３０で、均一に−７５０Ｖに帯電される。
【００２８】
尚本実施の形態の帯電ベルト２７を用いて画像形成プロセスを実施して感光体ドラム１１表面の帯電電位の変動測定試験をしたところ、図６の実線αで示す結果を得られた。この試験は１５０ｋ枚の通紙を行ったクリーニングブレード２０ａを用いて、１０℃、湿度２０％の環境下においてベタ黒パッチを画像形成しながら、感光体ドラム１１の帯電電位を測定した。
【００２９】
この結果、感光体ドラム１１の帯電電位の変動は、最大２０Ｖ程度に収まることが判明した。これに比し、帯電ベルト２７を帯電ローラに換えて感光体ドラム１１表面を帯電し、その帯電電位の変動測定試験をしたところ、図６の点線βで示すように、感光体ドラム１１の帯電電位の変動は、最大７０Ｖとなり、帯電の均一性に劣ってしまった。
【００３０】
この第２の実施の形態によれば、第１の接触ポイント２８をトナーの帯電極性と逆極性に帯電して、感光体ドラム１１上の付着トナー３２のほぼ全てを帯電ベルト２７に積極的に転移して、離間ブラシ３６で帯電ベルト２７に分散した後、第２の接触ポイント３０で感光体ドラム１１の帯電を行っている。従って、第１の実施の形態と同様に、オゾンを発生しない接触式の帯電ベルト２７による帯電でありながら、感光体ドラム１１上の付着トナーを原因とする帯電不良を解消出来、帯電の均一性を得られる。
【００３１】
又第１の接触ポイント２８と第２の接触ポイント３０とで、帯電ベルト２７にはそれぞれ逆極性の電圧を印加するが、感光体ドラム１１の小型化を損なうことなく第１の接触ポイント２８から第２の接触ポイント３０に達するまでの帯電ベルト２７の長さを十分取る事が出来るので、お互いに電位的に影響を及ぼすおそれが無い。従って第１の接触ポイント２８では付着トナー３２を確実に帯電ベルト２７に転移出来、第２の接触ポイント３０出は感光体ドラム１１を均一且つ十分に帯電出来る。
【００３２】
次にこの発明の第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態は、正規現像を行うこと又、感光体クリーニングレスとしたことが第１の実施の形態と異なる。従ってこの第３の実施の形態にあっては、前述の第１の実施の形態で説明した構成と同一部分については同一符号を付してその詳細な説明を省略する。この第３の実施の形態の図７に示す画像形成部３７の現像装置３８は、感光体ドラム１１の未露光部分にマイナス極性のトナーを付与する正規現像の現像装置である。感光体ドラム１１の剥離装置１８下流には感光体ドラム１１表面の残留電荷を除去する除電装置２１を配置するものの、残留トナー４１を除去するためのクリーニング装置は設けていない。帯電装置４２は、残留トナー４１を残したままの感光体ドラム１１に対向する。
【００３３】
帯電装置４２の帯電ベルト２７の、第１の接触ポイント２８から第２の接触ポイント３０に至る間は、第１及び第２の離間ローラ４３ａ、４３ｂにより感光体ドラム１１との間に空間領域４４を形成される。空間領域４４には、帯電ベルトクリーニング装置４６が設けられる。帯電ベルトクリーニング装置４６は、帯電ベルトクリーニングブレード４６ａにより帯電ベルト２７表面を摺接して、感光体ドラム１１から帯電ベルト２７上に転移される残留トナー４１を回収する。更に帯電ベルトクリーニング装置４６は、回収した残留トナー４１を、現像装置３８のトナー補給部に搬送する回収トナー搬送機構である回収トナー搬送オーガ４６ｂを有する。
【００３４】
帯電ベルト２７の第１の接触ポイント２８を支持する第１の給電ローラ３４には、第１の電位であるＤＣ＋８［μＡ］が印加される。従って第１の接触ポイント２８にて、帯電ベルト２７はプラス極性に帯電され、感光体ドラム１１上のマイナス帯電極性の残留トナー４１は帯電ベルト２７側に静電的に転移される。又、帯電ベルト２７の第２の接触ポイント３０を支持する第２の給電ローラ２３には、第２の電位であるＤＣ＋８００［ｖ］／ＡＣＶ_ｐ−ｐ１［ｋＶ］が印加される。帯電ベルト２７は、感光体ドラム１１表面を一様に＋７５０Ｖに帯電する。
【００３５】
画像形成プロセス開始により感光体ドラム１１は、帯電装置１２、露光装置１３を経て、現像装置３８にて正規現像によりトナー像を形成される。次いでトナー像はシート紙Ｐ上に転写され、剥離後シート紙Ｐは定着工程を経て画像を完成される。トナー像転写後、感光体ドラム１１は除電装置２１により残留電荷を除去された後、帯電装置４２に達する。
【００３６】
帯電装置４２は第１の接触ポイント２８で、感光体ドラム１１上のマイナス帯電極性の残留トナー４１を帯電ベルト２７側に静電的に転移して感光体ドラム１１をクリーニングする。帯電ベルト２７に転移した残留トナー４１は、帯電ベルトクリーニングブレード４６ａにより帯電ベルトクリーニング装置４６内に回収され、回収トナー搬送オーガ４６ｂにより現像装置３８に搬送され、リサイクル使用される。次いで帯電装置４２の帯電ベルト２７は第２の接触ポイント３０で、感光体ドラム１１を均一に＋７５０Ｖに帯電する。
【００３７】
この第３の実施の形態によれば、感光体ドラム１１上の残留トナー４１は第１の接触ポイント２８で帯電ベルト２７により均一に除去されることから、感光体ドラム１１上は、凝集トナーを生じることなく第２の接触ポイント３０に到達する。従って、第１の実施の形態と同様に、オゾンを発生しない接触式の帯電ベルト２７による帯電でありながら、感光体ドラム１１を均一に帯電できる。
【００３８】
又第１の接触ポイント２８と第２の接触ポイント３０とで、帯電ベルト２７に異なる電圧を印加するが、感光体ドラム１１の小型化を損なうことなく第１の接触ポイント２８から第２の接触ポイント３０に達するまでの帯電ベルト２７の長さを十分取る事が出来、お互いに電位的に影響を及ぼす事が無い。従って第１の接触ポイント２８では感光体ドラム１１を良好にクリーニング出来、第２の接触ポイント３０では感光体ドラム１１を均一且つ十分に帯電出来る。
【００３９】
又感光体ドラム１１にはクリーニングブレードが直接摺接されないので、長時間使用によっても感光体表面は摩耗されず、良好な感光特性を保持でき、感光体ドラム１１の長寿命化を図れる。更に、帯電ベルト２７から回収したトナーを現像装置３８側に搬送しリサイクル使用することから、トナーの節約により低コスト、省資源化を図れる。
【００４０】
尚この発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能であり、例えば本発明の帯電装置を搭載する、画像形成装置はカラー画像形成装置であっても良いし、その画像形成プロセスも反転現像法あるいは正規現像法のいずれで行っても良い。又帯電ベルトの材質や導電特性等、必要に応じて任意であるし、第１の接触ポイント及び第２の接触ポイントの間の距離も、第１の接触ポイント及び第２の接触ポイントにおける互いの電位に影響を及ぼさない距離であれば限定されない。
【００４１】
更に第１の接触ポイント及び第２の接触ポイントに供給される電位の極性あるいは大きさ等も必要に応じて任意である。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、像担持体を、オゾン発生が無く環境を損なうおそれの無い帯電ベルトにより接触帯電する際に、第１の接触ポイントにおいて、像担持体上に付着していた凝集トナーを解消する。従って帯電ベルトは第２の接触ポイントで像担持体を均一に帯電可能となる。又像担持体上の残留トナーを帯電ベルトに付着して回収する事により、像担持体を直性摺接してクリーニングする必要が無くなり、像担持体表面の摩耗を防止出来る。従って長期間に渡り感光特性を良好に保持出来、像担持体の長寿命化を図れる。更に帯電ベルトにて回収したトナーをリサイクル使用する事により低コスト、省資源化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の画像形成部を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の帯電ベルトによる帯電プロセスの、第１の接触ポイントに付着トナーが到達した状態を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の帯電ベルトによる帯電プロセスの、付着トナーを帯電ベルトと感光体ドラムとに分散した状態を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の帯電ベルトによる帯電プロセスの、第２の接触ポイントでの付着トナーの分散状態を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の帯電ベルトによる付着トナーの分散状態を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の帯電ベルトによる帯電試験の結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第３の実施の形態の画像形成部に配置された帯電装置を示す概略構成図である。
【図８】従来生じていた感光体ドラム上の付着トナーを原因とする帯電不均一発生の原理を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…画像形成部
１１…感光体ドラム
１２…帯電装置
１３…露光装置
１６…現像装置
１７…転写装置
１８…剥離装置
２０…クリーニング装置
２２…支持ローラ
２３…給電ローラ
２４…駆動ローラ
２６…離間ローラ
２７…帯電ベルト
２８…第１の接触ポイント
２９…空間領域
３０…第２の接触ポイント

Claims (2)

1. 像担持体と、
   前記像担持体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
   前記転写装置による転写終了後の前記像担持体に対向し、第１の接触ポイントと前記第１の接触ポイントより下流の第２の接触ポイントにて前記像担持体に接触するエンドレスの帯電ベルトと、
   前記第１の接触ポイントから前記第２の接触ポイントに至る間において、前記帯電ベルトを前記像担持体から離間して、前記帯電ベルトと前記像担持体との間に空間領域を形成する離間ガイドと、
   前記第１の接触ポイントにおいて前記像担持体上のトナーを前記帯電ベルトに付着するため、前記帯電ベルトに前記トナーの帯電極性と逆極性の第１の電位を供給する第１の給電部材と、
   前記第２の接触ポイントにおいて前記帯電ベルトに前記像担持体を一様に帯電する帯電電位を供給する第２の給電部材と、
   前記空間領域に設けられ前記帯電ベルトに付着した前記トナーを回収するベルトクリーニング装置とを具備することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ベルトクリーニング装置を、前記第１の接触ポイントから前記離間ガイドに達するまでの間に設けることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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