JP2005148609A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高品質の画像形成と摺擦ローラによる像担持体表面の研磨とを両立させることが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 像担持体１上に静電潜像を形成する潜像形成手段１００と、前記静電潜像を研磨剤が付着したトナーで現像してトナー像を形成する現像手段２００と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段３００と、像担持体表面に接触してトナーと共に像担持体表面を研磨する摺擦ローラ２と、像担持体１を用いて画像形成を行っているときは摺擦ローラ２を像担持体表面から離間させ、前記画像形成を行っていないときに摺擦ローラ２を像担持体表面に接触させるように、摺擦ローラ２の位置を変更するローラ位置変更手段４００が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を研磨剤が付着したトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体表面に接触してトナーとともに前記像担持体表面を研磨する摺擦ローラとが設けられた画像形成装置に関する。

ドラム又はベルト等の表面に例えばアモルファスシリコン系感光体の層を像担持体として被着形成した画像形成装置においては、感光体が高硬度且つ長寿命である反面、画像流れの不具合が発生する。即ち、帯電器での放電により生成されたＮＯｘやＳＯｘ等の水溶性イオン生成物が感光体表面に付着すると、特に高湿度環境下で空気中の水分を吸収して感光体表面の抵抗を低下させ、感光体表面に形成した静電潜像が表面方向にリークすることによって、画像流れ現象が発生する。また、ＮＯｘやＳＯｘ以外にも放電により発生するオゾンの酸化作用で感光体表面の酸化劣化が徐々に進行して劣化層が増大すると、高湿環境に限らず常湿環境下においても画像流れ現象が発生する。

そこで、従来、画像流れ現象を防止するために、アモルファスシリコン系感光体の表面に摺擦ローラを接触させて研磨し、感光体表面の水溶性イオン生成物の付着層や酸化劣化層を除去している（例えば特許文献１、２、３参照）。因みに、特許文献１の装置では、感光体ドラムの周速よりも早い速度で摺擦ローラを回転させ、特許文献２の装置では、画像形成時は摺擦ローラを感光体ドラムに従動回転させる一方、非画像形成時は摺擦ローラの回転を強制停止させ、特許文献３の装置では、摺擦ローラを感光体ドラムに従動回転させている。

特開平９−２９２７３２号公報 特開２０００−１６２９３７号公報 特開２０００−２３１３００号公報

しかし、上記従来技術においては、摺擦ローラを像担持体（アモルファスシリコン系感光体）の表面に常に接触させていたので、摺擦ローラの表面の凹凸、感光体と摺擦ローラの間の摩擦等の種々の要因で画像歪み（ジッタ）や画像ムラが生じて画像品質が低下していた。そして、上記ジッタやムラを修正するのにかなりの時間とコストを要していた。
特に摺擦ローラを感光体ドラムに従動回転させると、ドラムの駆動側に負荷が加わり画像ムラが生じ易いため、摺擦ローラと感光体ドラムを別駆動にする必要があり、コストアップになる不利があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高品質の画像形成と摺擦ローラによる像担持体表面の研磨とを両立させることが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の第一の特徴構成は、前記像担持体を用いて画像形成を行っているときは前記摺擦ローラを前記像担持体表面から離間させ、前記画像形成を行っていないときに前記摺擦ローラを前記像担持体表面に接触させるように、前記摺擦ローラの位置を変更するローラ位置変更手段が設けられている点にある。

すなわち、ローラ位置変更手段が摺擦ローラの位置を変更して摺擦ローラを像担持体表面から離間させた状態で、像担持体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を研磨剤が付着したトナーで現像してトナー像を形成し、該トナー像を転写材に転写して画像形成を行うので、画像形成時に摺擦ローラを像担持体表面に接触させた場合の画像歪み（ジッタ）や画像ムラが発生せず画像品質の低下が回避される。一方、上記の画像形成を行っていないときに摺擦ローラを像担持体表面に接触させてトナーと共に像担持体表面を研磨する。
従って、高品質の画像形成と摺擦ローラによる像担持体表面の研磨とを両立させることが可能な画像形成装置が提供される。
なお、本発明においては、摺擦ローラを像担持体表面に接触させるのは画像形成を行っていないときであるので、摺擦ローラと像担持体を別駆動とした場合のコストアップを回避すべく、摺擦ローラの回転を像担持体の移動に従動させて像担持体の駆動側に負荷が加わったとしても、画像ムラ等の不具合が生じることはない。

同第二の特徴構成は、上記第一の特徴構成において、前記ローラ位置変更手段が、前記摺擦ローラの軸方向視において、先端部に保持した前記摺擦ローラを前記像担持体表面に対して接触及び離間移動させるために基端部の支点回りに揺動する揺動アームを備えている点にある。

すなわち、ローラ位置変更手段に備えた揺動アームが前記摺擦ローラの軸方向視において基端部の支点回りに揺動することで、揺動アームの先端部に保持した前記摺擦ローラが前記像担持体表面に対して接触及び離間移動する。
従って、摺擦ローラの位置変更をアームの揺動動作という簡素な構成で実現することができる画像形成装置の好適な実施形態が提供される。

同第三の特徴構成は、上記第二の特徴構成において、前記像担持体側の駆動ギアと前記摺擦ローラ側の被駆動ギアが相互に噛み合って、前記摺擦ローラが前記像担持体の移動に従動して回転し、前記揺動アームの支点が、前記像担持体のギア駆動接点から前記摺擦ローラと前記像担持体の共通接線方向に対してギアの圧力角傾いた直線に平行で且つ前記摺擦ローラの軸芯を通る直線上に位置している点にある。

すなわち、図４を参照して説明すると、像担持体１が移動（図では像担持体ドラム１が回転）すると、摺擦ローラ側の被駆動ギア２ａが、像担持体側の駆動ギア１ａに噛み合い、像担持体１のギア駆動接点Ｐから摺擦ローラ２と像担持体１の共通接線Ｌ１方向に対してギアの圧力角α傾いた直線Ｌ２の方向に沿う駆動力を受け、摺擦ローラ２が像担持体１の移動に従動して回転する。このとき、摺擦ローラ２の軸芯２ｂと揺動アーム１０の支点１０ａを結ぶ直線Ｌ３は、摺擦ローラ側の被駆動ギア２ａが像担持体側の駆動ギア１ａから受ける作用線Ｌ２の方向に平行であるので、揺動アーム１０の支点１０ａ回りの回転モーメントが、像担持体側の駆動ギア１ａの駆動力の影響により変動することが防止される。

従って、摺擦ローラの接触による像担持体の駆動ムラの発生が防止されて、摺擦ローラによる像担持体表面の安定した研磨を確保され、安定した画像形成と像担持体の長寿命化を可能とする画像形成装置の好適な実施形態が提供される。

同第四の特徴構成は、上記第一から第三の特徴構成のいずれかにおいて、前記像担持体がアモルファスシリコン系感光体である点にある。

すなわち、アモルファスシリコン系感光体では、ＮＯｘやＳＯｘ等の放電生成物の感光体表面への付着及び放電により発生するオゾンの酸化作用による感光体表面の劣化層の増大により、画像流れ現象が発生し易いが、摺擦ローラによって上記放電生成物の付着層や酸化劣化層を研磨除去して、画像流れ現象を有効に防止することができる。
従って、感光体が高硬度且つ長寿命であるアモルファスシリコン系感光体の特徴を有効に活用できる電子写真式の画像形成装置の好適な実施形態が提供される。

本発明に係る画像形成装置の実施形態について、電子写真複写機に適用した場合を例として説明する。
図１に示すように、像担持体としてのアモルファスシリコン系感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成手段１００と、前記静電潜像を研磨剤が付着したトナーで現像してトナー像を形成する現像手段２００と、前記トナー像を転写材１３に転写する転写手段３００と、前記像担持体（アモルファスシリコン感光体１）表面に接触してトナーと共に前記像担持体表面を研磨する摺擦ローラ２とが設けられている。

図１において、アモルファスシリコン系感光体１はドラム式に形成され、ドラムの回転方向に沿って周囲に、主帯電器３、露光器４、現像器５、転写ローラ６、摺擦ローラ２、クリーニングブレード８、除電手段９が設けられている。ここで、主帯電器３と露光器４が潜像形成手段１００を構成し、現像器５が現像手段２００を構成し、転写ローラ６が転写手段３００を構成する。

主帯電器３としては、コロトロン、スコロトロン等のコロナ帯電器や、導体ローラなどが使用され、アモルファスシリコン系感光体ドラム１は、主帯電器３によって、正極性に均一に帯電される。主帯電器３による帯電後に、露光器４により、所定の画像情報に基づいて、レーザ光等の光を照射することにより画像露光が行われる。この光照射により、光が照射された部分の電位が低下し、静電潜像が形成される。感光体ドラム１表面に形成された静電潜像は、現像装置５によって現像され、感光体表面にトナー像が形成される。

アモルファスシリコン系感光体ドラム１は、図２に示すように、導電性基体２２上に、３０で示されるアモルファスシリコン感光層を有する構造であるが、この感光層３０は、キャリヤ阻止層２１、アモルファスシリコン系光導電層２０及び表面保護層１９からなっている。上記感光層３０の内、光導電層２０を形成する材料は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）であれば特に限定されるものではなく、好ましい材料として、ａ−Ｓｉ，ａ−ＳｉＣ，ａ−ＳｉＯ，ａ−ＳｉＯＮ等を例示することができる。

キャリヤ阻止層２１は、現像バイアス電圧が印加された状態でドラム１表面に現像剤が接触した際に、導電性基板２２から光導電層２０へのキャリヤの注入を阻止することにより、露光部と非露光部との静電コントラストを高め、画像濃度を増大させ且つバックグラウンド部のカブリを低減させるために設けられるものである。
また、表面保護層１９は、光導電層２０に比してＣ含量の多いアモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ）から形成される。

感光層３０を表面に有する導電性基板２２は、アルミ、ステンレス、Ｔｉ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ等の金属または合金材料や、樹脂基板等の絶縁基板表面に導電性膜を形成させたものからなるが、一般的には、アルミ製のものが使用される。

現像剤としては、非磁性トナー或いは磁性粉が樹脂中に分散された磁性トナーからなる一成分系現像剤、非磁性或いは磁性のトナーと磁性キャリヤ（例えば鉄粉やフェライト）とからなる二成分系現像剤が使用され、現像剤を感光体表面に供給することにより、帯電したトナーが静電潜像形成部に付着することにより現像が行われ、トナー像が形成される。

また、上記現像剤（一成分系現像剤、二成分系現像剤）において、トナーには、研磨剤が付着（外添）されている。即ち、研磨剤が付着されているトナーを使用することにより、摺擦ローラ２による研磨作用が高められる。また、研磨剤としては、種々の無機粒子を使用することができるが、特に研磨効果が高いものは、アルミナ及び酸化チタンであり、最も好適には酸化チタンが使用される。

上記のように形成されたトナー像は、転写バイアスが印加された転写ローラ６により、ドラム１と転写ローラ６との間を通過する転写用紙１３に転写される。即ち、転写バイアスによって、ドラム１と転写ローラ６との間に形成される電界によって、トナー像がドラム１表面から転写用紙１３の表面に移行する。

上記の転写ローラ６によるトナー像の用紙１３への転写が行われた後、転写トナー像を有する用紙１３は、図示されていない定着装置に導入され、熱及び圧力によって、トナー像が用紙表面に定着された後、装置外に排出される。

一方、転写ローラ６による転写終了後において、感光体ドラム１は、クリーニングブレード８によってドラム１表面に残存するトナーが除去され、さらに除電器９によって残存電荷が除去される。クリーニングブレード８としては、通常、ポリウレタン等からなるゴムブレードがドラム１表面に圧接して使用されるが、必要により、ファーブラシ等が使用されることもある。また、除電器９としては、ＬＥＤ等が使用され、光照射により除電が行われるが、帯電ローラやコロナ帯電器等が使用されることもある。

以上説明したように、潜像形成手段１００、現像手段２００、転写手段３００等を作動させて、前記アモルファスシリコン系感光体１を用いて画像形成を行っているときは前記摺擦ローラ２を前記アモルファスシリコン系感光体１表面から離間させ、前記画像形成を行っていないときに前記摺擦ローラ２を前記アモルファスシリコン系感光体１表面に接触させるように、前記摺擦ローラ２の位置を変更するローラ位置変更手段４００が設けられている。

具体的には、図１及び図３に示すように、上記ローラ位置変更手段４００が、前記摺擦ローラ２の軸方向視において、先端部に保持した摺擦ローラ２を感光体ドラム１表面に対して接触及び離間移動させるために基端部の支点１０ａ回りに揺動する揺動アーム１０を備えている。さらに、支点１０ａを境にして揺動アーム１０の反対側に揺動アーム１０と連設して駆動アーム１１が設けられ、この駆動アーム１１の先端部を押し引き操作するソレノイド７と、ソレノイド７の動作を制御するコントローラ１４とが設けられている。即ち、ソレノイド７がコントローラ１４によって励磁されると、駆動アーム１１の先端部が引き操作されて、摺擦ローラ２が感光体ドラム１表面に接触し（図３（イ））、ソレノイド７の励磁が停止されると、駆動アーム１１の先端部が押し戻されて、摺擦ローラ２が感光体ドラム１表面から離間する（図３（ロ））。なお、図３（ロ）に破線で示すように、感光体ドラム１表面から離間している摺擦ローラ２に清掃ローラ１５を当てて、摺擦ローラ２の表面の余分なトナーを除去するようにしてもよい。

上記感光体ドラム１表面に接触した状態で摺擦ローラ２は感光体ドラム１から駆動力を受けて回転する。即ち、図４に示すように、感光体ドラム１側の駆動ギア１ａと摺擦ローラ１側の被駆動ギア２ａが相互に噛み合って、摺擦ローラ２が感光体ドラム１の移動（回転）に従動して回転し、さらに、揺動アーム１０の支点１０ａが、感光体ドラム１のギア駆動接点Ｐから摺擦ローラ２と感光体ドラム１の共通接線方向Ｌ１に対してギアの圧力角α傾いた直線Ｌ２に平行で且つ摺擦ローラ２の軸芯２ｂを通る直線Ｌ３上に位置している。

上記摺擦ローラ２としては、ドラム１との間に十分なニップ幅（接触幅）を確保するために、ＥＰＤＭ等のゴムローラを用いることが好ましい。また、摺擦ローラ２は、ドラム１表面の研磨を有効に行うために、硬度４５°〜７５°、特に５５°〜６５°とすると好適である。硬度が小さすぎると、研磨を有効に行うことが困難となり、また、硬度が大きすぎると、研磨に必要な十分なニップ幅を確保することが困難となり、やはり研磨を有効に行うことが困難となる。更に、上記ゴムは発泡ゴムであることが好適である。即ち、発泡体の使用により、研磨剤として機能するトナーをローラ表面に保持させ、均一且つ安定な研磨を行うことが可能となる。このような発泡ゴムの発泡セルの大きさはトナー保持性の見地から、１００〜３００μｍ程度とすると好適である。また、トナーとして磁性トナーが使用されている場合には、摺擦ローラ２の内部にマグネットを設けることもトナー保持性の点で有効である。

前記画像形成中か否かを判定するために、前記転写用紙１３の有無を検知する紙検知センサ１２が前記転写ローラ６に対する紙搬送方向の上流側箇所に設けられ、この紙検知センサ１２の検知情報が前記コントローラ１４に入力されている。即ち、画像形成を行っているときは、転写用紙１３が連続して供給されるので、前の用紙１３の後端が紙検知センサ１２の位置を通過した後、所定時間内に次の用紙１３の前端が紙検知センサ１２の位置に達し、紙検知センサ１２の紙検知オフの時間は所定時間以下に限られる。一方、画像形成を終了したときは、最後の転写用紙１３の後端が紙検知センサ１２の位置を通過した後、次の用紙１３が供給されないので、前の紙検知センサ１２の紙検知オフ時間は上記所定時間以上になる。従って、紙検知センサ１２の紙検知オフ時間が上記所定時間よりも短い場合には画像形成中であり、紙検知センサ１２の紙検知オフ時間が上記所定時間よりも長い場合に画像形成中でない（ペーパー無し）と判定する。

なお、図示はしないが、上記コントローラ１４には、装置各部に設けた各種センサ、スイッチ等からの情報が入力し、潜像形成手段１００、現像手段２００、転写手段３００等を作動させて画像形成動作を行うために装置各部を駆動するモータ等に対する駆動信号が出力されている。

次に図５に示すフローチャートに基づいてコントローラ１４による制御について説明する。
先ず、電源がオンされたときは、摺擦ローラ２を感光体ドラム１表面に押圧して、一定時間ドラムクリーニングを実行する（＃１〜＃４）。
ドラムクリーニングが終了すると、摺擦ローラ２を感光体ドラム１表面から退避（離間）させ、印刷が指令されていないときは、そのまま待機する（＃５〜＃８）。
印刷が指令されると、ペーパー無しが検知されるまで、画像形成動作を実行する（＃７、＃９〜＃１０）。
ペーパー無しが検知されると、摺擦ローラ２による研磨動作を行った後、待機状態になる（＃１０、＃２〜＃８）。

なお、上記のように、電源オフ時及び待機状態の時に、摺擦ローラ２が感光体ドラム１表面から退避（離間）しているので、ドラム周りに空間が形成され、感光体ドラム付近に溜まったガスが下方に流れて抜け易くなる効果が得られる。特に、転写ローラ６が上方に位置する構成（図１参照）では、転写部位におけるマイナス帯電により発生したオゾンガスが抜け易い点で効果的である。

〔別実施形態〕
次に、本発明に係る画像形成装置の別実施形態について説明する。
上記実施形態では、像担持体１をアモルファスシリコン系感光体で構成したが、これ以外の感光体あるいは非感光体でもよい。また、像担持体１の形態はドラム式の他に、ベルト式でもよい。

上記実施形態では、ローラ位置変更手段４００が揺動アーム１０によって摺擦ローラ２を像担持体（モルファスシリコン系感光体）に対して接触、離間させる構成としたが、揺動アーム以外の各種移動機構（例えばスライド機構等）が採用できる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す側面図 本発明に係る像担持体の構成を示す断面図 摺擦ローラの位置変更手段を説明する側面図 摺擦ローラの駆動構成を説明する側面図 画像形成装置の制御作動のフローチャート

符号の説明

１ 像担持体（アモルファスシリコン系感光体）
１ａ 駆動ギア
２ 摺擦ローラ
２ａ 被駆動ギア
２ｂ 軸芯
１０ 揺動アーム
１０ａ 支点
１００ 潜像形成手段
２００ 現像手段
３００ 転写手段
４００ ローラ位置変更手段
α 圧力角
Ｌ１ 共通接線
Ｌ２ 直線
Ｌ３ 直線
Ｐ 駆動接点

Claims (4)

1. 像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記静電潜像を研磨剤が付着したトナーで現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体表面に接触してトナーと共に前記像担持体表面を研磨する摺擦ローラとが設けられた画像形成装置であって、
   前記像担持体を用いて画像形成を行っているときは前記摺擦ローラを前記像担持体表面から離間させ、前記画像形成を行っていないときに前記摺擦ローラを前記像担持体表面に接触させるように、前記摺擦ローラの位置を変更するローラ位置変更手段が設けられている画像形成装置。
2. 前記ローラ位置変更手段が、前記摺擦ローラの軸方向視において、先端部に保持した前記摺擦ローラを前記像担持体表面に対して接触及び離間移動させるために基端部の支点回りに揺動する揺動アームを備えている請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体側の駆動ギアと前記摺擦ローラ側の被駆動ギアが相互に噛み合って、前記摺擦ローラが前記像担持体の移動に従動して回転し、
   前記揺動アームの支点が、前記像担持体のギア駆動接点から前記摺擦ローラと前記像担持体の共通接線方向に対してギアの圧力角傾いた直線に平行で且つ前記摺擦ローラの軸芯を通る直線上に位置している請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体がアモルファスシリコン系感光体である請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
   

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