JP2005331846A

JP2005331846A - 画像形成装置

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Publication number: JP2005331846A
Application number: JP2004151896A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Takuma; 康夫詫間; Masashi Yamamoto; 雅志山本; Satoshi Narita; 成田　　敏
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-12-02
Anticipated expiration: 2024-05-21
Also published as: JP4395007B2

Abstract

【課題】
１次帯電器と２次除電器を組合せた帯電装置において、帯電制御の主要部位である２次除電器に対する汚染物の清掃効果を高め、感光体表面電位を安定させ、画像が乱れのない画像形成装置を提供する。
【解決手段】
非画像形成時の少なくとも一部の区間において、１次帯電器は、感光体を弱く帯電すると共に、２次除電器に僅かに付着した極性の汚染物を放出させ、１次帯電器に主に付着した極性の汚染物を除去する電圧を印加すると共に、２次除電器に１次帯電器からの放出汚染物を再付着させない電圧を印加する工程、１次帯電器に僅かに付着した極性の汚染物および２次除電器に主に付着した極性の汚染物を除去する動作区間を設けた画像形成装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式のプリンタ、複写機等の画像形成装置では、一方向に回転する感光体と呼ばれる被帯電体上を、コロナ放電によって所定電位Ｖ_０に帯電させる帯電装置が広く用いられている。このコロナ放電による帯電は、感光体の表面を均一に帯電させる、優れた特性を有する反面、直流４〜６ｋＶ程度の高電圧を使用するため、コロナ発生時に多量のオゾンが生成され、環境面において課題を残している。

この対策として、比較的低電圧で所望の帯電電位が得られ、且つオゾンの発生が極微量であるブラシやローラを感光体に接触させる接触式の帯電装置に交流電圧を印加する構成が、知られている。（例えば特許文献１）本技術では、極めて僅かなオゾン発生（コロナ放電による帯電装置比約１／１０〜１／１００）で均一な帯電を実現し、また、感光体の電位履歴を除去する能力が大きいので、帯電工程前の除電工程を必要とせず、画像形成装置全体としての小型化が図れる等の利点を持つ。一方で、交流電圧源の大型化、また、交流電界によりニップ部で生じる振動音の発生等の課題を有している。

また、均一な表面電位を感光体に付与でき、交流電圧源を用いることなく、感光体の電位履歴を除去する能力の大きい帯電方法が知られている。（例えば特許文献２）本技術では、１次帯電器および２次除電器として、接触式の帯電器や針状電極による放電装置を組み合わせ、１次帯電器によって、感光体表面を所定電位Ｖ_０より高いＶ_１にまで帯電させた後、２次除電器で所定電位Ｖ_０にならしている。

しかし、感光体の表面を清掃するためにクリーニングブレードが設けられているが、クリーニングブレードでは、完全に感光体上から除去されず、残留したトナーは、クリーニングブレードを通過し、帯電装置の位置まで到達し、帯電装置が接触式の場合、感光体と接触する表面を汚染する現象が発生する。帯電部材が汚染すると、汚染物が核となり、局部的な電界集中により強放電が起こり、帯電が不均一となりやすい。ここで、１次帯電器と２次除電器を組み合わせた帯電装置の場合、比較的、汚染による帯電の不均一が起こりがたい構成ではあるが、汚染による帯電の不均一さが２次除電器における制御限界を超えてしまうと、露光装置前の帯電電位Ｖ_０が不均一となり、画像が乱れてしまう。このため、接触式の帯電装置においては、通常の画像形成動作時とは逆極性の印加電圧を与え、表面に付着した汚染物を感光体に戻すクリーニング動作を行う技術も知られている。（例えば特許文献３）しかしながら、１次帯電器と２次除電器を組合せた帯電装置は、単純なクリーニング制御動作では十分な清掃効果が得られない。

特公平３−５２０５８号公報

特開平６−２８９６８８号公報特許第１６４０２１４号公報

１次帯電器と２次除電器を組合せた帯電装置において、帯電制御の主要部位である２次除電器に対する汚染物の清掃効果を高め、感光体表面電位を安定させ、画像の乱れのない画像形成装置を提供する。

本発明は、所定方向に移動する感光体の表面に接触し、感光体表面を電位Ｖ_１に帯電する１次帯電器と、感光体に接触し、１次帯電器に併設して感光体移動方向の下流側に位置し、感光体表面電位を電位Ｖ_１と極性が同じでかつ電位Ｖ_１よりも絶対値が小さい電位Ｖ_０となるように除電する２次除電器とを有する帯電装置を備えた画像形成装置において、画像形成時に、１次帯電器が感光体を帯電し始めるときの１次帯電器と感光体の電位差の絶対値Ｖ_ｔｈ１より絶対値が高く感光体表面電位をＶ_１に帯電させる電圧が１次帯電器に印加されると共に、２次除電器が前記感光体を除電し始めるときの２次除電器と感光体の電位差の絶対値をＶ_ｔｈ２とし２次除電器に印加する電圧をＶ_２としたときに｜Ｖ_１−Ｖ_２｜≧Ｖ_ｔｈ２を満足する電圧Ｖ_２が２次除電器に印加され、非画像形成時の少なくとも一部の区間に、１次帯電器には１次帯電器が画像形成時に印加される電圧と同極性でＶ_ｔｈ１より絶対値の低い電圧が印加されると共に、２次除電器には２次除電器が画像形成時に印加される電圧と逆極性でＶ_ｔｈ２より絶対値の低い電圧が印加される動作区間を設けた画像形成装置とする。

本発明によれば、２次除電器に付着した汚染物の清掃効果が特に高まり、感光体表面電位を所定電位Ｖ_０にし得る制御性を、長期に渡って安定化させ、画像の乱れをのない画像形成装置を提供できる。

帯電装置の清掃動作において、２次除電器から感光体上に汚染物を放出する動作をメインにして清掃動作における電圧印加のシーケンスを組むと共に、１次帯電器から感光体上に放出された汚染物が２次除電器付近を通過する際に、２次除電器に再取り込みされないような電圧印加設定を行うことにより、２次除電器の清掃効果向上を実現した。

以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の模式図であって、感光体１の回転方向（図中、矢印Ａで示す）に沿って、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置５、クリーニング装置６が順次、配置されている。尚、本実施例では、図示しないが、転写装置５とクリーニング装置６の間に、イレーズ装置が配置され、帯電装置２直前の感光体表面電位は零電位付近に初期化されている。

また帯電装置２内には、感光体１回転方向の上流側に１次帯電器２０、下流側に２次除電器２１が、配置されている。

通常の画像形成時においては、１次帯電器２０が感光体１を帯電し始めるときの１次帯電器２０と感光体１の電位差の絶対値Ｖ_ｔｈ１（＝４５０Ｖ）より絶対値が高く、感光体表面電位をＶ_１に帯電させる電圧（−１０５０Ｖ）が電源３０から１次帯電器２０に印加される。また２次除電器２１が感光体１を除電し始めるときの２次除電器２１と感光体１の電位差の絶対値Ｖ_ｔｈ２（＝５５０Ｖ）、２次除電器２１に印加する電圧をＶ_２としたときに、｜Ｖ_１−Ｖ_２｜≧Ｖ_ｔｈ２を満足する電圧Ｖ_２（＝１５０Ｖ）が電源３１から２次除電器２１に印加される。これによって、帯電装置２を通過した後の感光体表面電位Ｖ_０は所望の電位Ｖ_０に均一化される。尚、本実施例では、各感光体表面電位は、Ｖ_０＝−４００Ｖ、Ｖ_１＝−５５０Ｖとしている。

続いて、露光装置３が感光体１の表面を露光し、静電潜像が感光体１の表面上に形成される。次いで、現像装置４において、感光体１の静電潜像上にトナーを供給して、可視像とする。次いで転写装置５において、用紙ホッパー８より搬送経路９を経て、矢印Ｂの方向に搬送される用紙１０に、感光体１の可視像を転写する。用紙上に転写されたトナー像は、次いで、定着装置７に搬送され、ここで用紙上に固着される。一方、転写動作によって、用紙１０に転写されず、感光体１に残留するトナーがある。これは、転写動作の際の放電によって、トナーが所定の極性（ここでは、負）とは逆に帯電するためである。この感光体１の表面に残留したトナーは、次のクリーニング装置６によって、感光体１の表面からクリーニングされる。

しかし、クリーニング装置６で完全に感光体１から除去されず、残留したトナーは、クリーニング装置６を通過し、帯電装置２の位置まで到達し、感光体と接触する１次帯電器２０、および２次除電器２１の表面を汚染する可能性がある。帯電装置２が汚染すると、汚染物が核となり、局部的な電界集中により強帯電が起こり、感光体１の表面の帯電が不均一になりやすい。

本実施例では、汚染に比較的強い接触帯電方式として、ブラシを用いた１次帯電器２０を採用し、感光体１の回転方向に対して逆方向に回転させるようにしている。この場合、汚染物は、ブラシの毛と毛の隙間に潜り込みやすく、汚染物によって帯電器表面が覆われてしまうことが低減されている。

また本実施例では、２次除電器２１は、感光体１の表面電位を均一にならす必要から、ブラシに比べ、より表面の凹凸が小さい、ゴムローラ式の接触除電器が使用されており、感光体１の回転に従動して回転するようになっている。

本実施例では、上記方式に加え、帯電装置２に付着してしまった汚染物を除去する手段として、帯電装置２に印加する電圧を調整し、１次帯電器２０、或いは２次除電器２１の表面から、汚染物を感光体１に放出する動作が、非画像形成時において行われる。尚、ここで画像形成時は、少なくとも印刷される用紙１０の搬送方向の印刷可能長さを含む時間長を有している。

次に、図２と図３を用いて、本実施例の制御方法を説明する。なお、図２，３中に記載のＣＨＶは１次帯電器に印加する電圧波形、ＤＣＶは２次除電器に印加する電圧波形を示す。

図２は、用紙１０が連続して供給される連続動作モードにおける用紙間、即ち、画像形成時と画像形成時の間の非画像形成区間での帯電装置２に印加する電圧シーケンスである。

非画像形成区間において、１次帯電器２０には、１次帯電器２０が画像形成時に印加される電圧（−１０５０Ｖ）と同極性で、Ｖ_ｔｈ１（＝４５０Ｖ）より絶対値の低い電圧（−４００Ｖ）が印加されると共に、２次除電器２１には、２次除電器２１が画像形成時に印加される電圧（１５０Ｖ）と逆極性で、Ｖ_ｔｈ２（＝５５０Ｖ）より絶対値の低い電圧（−５００Ｖ）が印加される。

画像形成時、−１０５０Ｖの電圧が印加された１次帯電器２０の表面には、正に帯電した汚染物が主に付着し、１５０Ｖの電圧が印加された２次除電器２１の表面には、負に帯電した汚染物が主に付着しており、非画像形成区間での動作により、１次帯電器２０の正に帯電した汚染物はそのままで、２次除電器２１の負に帯電した汚染物が感光体１に放出される。このとき、１次帯電器２０の電圧の絶対値をＶ_ｔｈ１より低くしているため、感光体１の表面電位は負に帯電せず、２次除電器２１からの負に帯電した汚染物を有効に感光体１に放出することができる。図中に記載したＰは、１次帯電器２０と２次除電器２１の間の距離Ｌ，感光体１の周速度ｖとしてＰ＝Ｌ／ｖで表わされる時間的遅れである。

本動作において、１次帯電器２０の汚染物は除去されないことになるが、これは、本発明の帯電装置２の特性、即ち、１次帯電器２０での帯電が多少不安定になっても、２次除電器２１で安定化させることができる特性を利用したものである。更に本実施例では、前述のように、汚れに対して比較的裕度のあるブラシ帯電部材を用いており、より表面電位は安定化する。

本実施例では、上記動作に加え、更に、前記連続動作モードの終了時における非画像形成区間における下記制御動作を行う。

図３は前記連続動作モードの終了時に設けた非画像形成区間での帯電装置２に印加する電圧シーケンスである。

非画像形成区間において、まず（１）１次帯電器２０には、画像形成時と同極性で、Ｖ_ｔｈ１（＝４５０Ｖ）より絶対値が高く、感光体表面電位Ｖ_１（＝−５５０Ｖ）より絶対値の低い電位Ｖ_３（＝−２５０Ｖ）に帯電させる電圧（−７００Ｖ）が印加されると共に、２次除電器２１に印加する電圧をＶ_４としたときに、２次除電器２１には、画像形成時と同極性で、｜Ｖ_３−Ｖ_４｜＜Ｖ_ｔｈ２（＝５５０Ｖ）を満足する電圧Ｖ_４（＝１５０Ｖ）が印加される動作区間を設ける。これに引き続き、（２）１次帯電器２０には、画像形成時と逆極性で、Ｖ_ｔｈ１より絶対値が低い電圧（３００Ｖ）が印加されると共に、２次除電器２１には、画像形成時と同極性で、感光体を除電あるいは帯電させない電圧（１５０Ｖ）が印加される動作区間を設ける。更に引き続き、（３）１次帯電器２０には、１次帯電器２０が画像形成時に印加される電圧と同極性で、前記Ｖ_ｔｈ１より絶対値の低い電圧（−４００Ｖ）が印加されると共に、２次除電器２１には、２次除電器２１が画像形成時に印加される電圧と逆極性で、前記Ｖ_ｔｈ２より絶対値の低い電圧（−５００Ｖ）が印加される動作区間を設ける。

これら一連の動作において、（１）の区間では、１次帯電器２０の正に帯電した表面汚染物はそのままで、２次除電器２１の表面に僅かに付着する正に帯電した汚染物が感光体１に放出される。このとき、１次帯電器２０を通過した後の感光体１の表面電位は−２５０Ｖになっているので、２次除電器２１に印加された正電圧との間で、正に帯電した汚染物が、より強く感光体１に戻される電界が形成される。また（２）の区間では、１次帯電器２０における主な正帯電の表面汚染物が感光体１に戻される。この際、感光体１に戻された汚染物は、２次帯電器２１も正電圧が印加されているため、そのままこの領域を通過する。更に、（３）の区間では、１次帯電器２０に僅かに付着した負帯電の汚染物、また２次帯電器に主に付着した負帯電の汚染物が、感光体１上に戻される。この際、（２）の区間と同様に、感光体１に戻された汚染物は、２次帯電器２１も負電圧が印加されているため、そのままこの領域を通過する。

図中、非印刷区間は１次帯電器２０に印加する電圧波形（ＣＨＶ）に対して記載したもので、２次除電器に印加する電圧波形（ＤＣＶ）に対する非印刷区間は、時間Ｐだけずれたものとなる。

以上の説明は、連続動作モードの終了時に設けた非画像形成区間で説明したが、これは、１つの用紙のみしか搬送されない単一印刷モードの終了時における非画像形成区間であっても良い。

また本実施例では、帯電装置２として、１次帯電器２０をブラシ、２次除電器２１をローラとしたが、これは例えば、１次帯電器をローラ、或いはその他の接触帯電部材（固定ブラシ、固定ブレードなど）でも構わない。また２次除電器は、表面性状が比較的均一なその他の接触帯電部材（固定ブレードなど）でも構わない。

以上の動作により、１次帯電器２０および２次除電器２１に蓄積された汚染物が放出されると共に、２次除電器２１に付着した汚染物の清掃効果が特に高まり、汚染物による不安定な帯電が解消され、感光体１の表面電位を所定電位Ｖ_０にし得る制御性を、長期に渡って安定化させ、画像の乱れをのない画像形成装置を提供できる。

尚、本実施では、帯電装置２から感光体１に放出された汚染物は、現像装置４、転写装置５で回収されないように、各々を感光体１に対し非接触の位置に配置し、クリーニング装置６において、回収される構成を採るが、これを、現像装置４や転写装置５に対する電圧シーケンスを使って、それぞれの部位での回収を防止したり、現像装置４で回収するような電圧シーケンスを加えても構わない。

また本実施例では、感光体１のドラム状基体は零電位に接地したものを使用するが、これは例えば、感光体１の基体に電圧を印加しても構わない。この場合、感光体１の基体に印加される電圧を、帯電装置２の制御電圧値に重畳した値を印加する。

本発明は、被帯電体に安定な帯電を施す装置で、帯電装置の汚染を長期に渡って防止する必要があるような用途にも適用できる。

本発明の画像形成装置の模式図である。画像形成時の間の非画像形成区間での帯電装置印加電圧シーケンスの図である。連続動作終了時の非画像形成区間での帯電装置印加電圧シーケンスの図である。

符号の説明

１…感光体、２…帯電装置、３…露光装置、４…現像装置、５…転写装置、６…クリーニング装置、７…定着装置、８…用紙ホッパー、９…搬送経路、１０…用紙、２０…１次帯電器、２１…２次除電器、３０…電源、３１…電源。

Claims

所定方向に移動する感光体の表面に接触し、前記感光体表面を電位Ｖ_１に帯電する１次帯電器と、
前記感光体に接触し、前記１次帯電器に併設して感光体移動方向の下流側に位置し、前記感光体表面電位を前記電位Ｖ_１と極性が同じでかつ前記電位Ｖ_１よりも絶対値が小さい電位Ｖ_０となるように除電する２次除電器とを有する帯電装置を備えた画像形成装置において、
画像形成時に、前記１次帯電器が前記感光体を帯電し始めるときの前記１次帯電器と前記感光体の電位差の絶対値Ｖ_ｔｈ１より絶対値が高く感光体表面電位をＶ_１に帯電させる電圧が前記１次帯電器に印加されると共に、前記２次除電器が前記感光体を除電し始めるときの前記２次除電器と前記感光体の電位差の絶対値をＶ_ｔｈ２とし前記２次除電器に印加する電圧をＶ_２としたときに｜Ｖ_１−Ｖ_２｜≧Ｖ_ｔｈ２を満足する電圧Ｖ_２が前記２次除電器に印加され、
非画像形成時の少なくとも一部の区間に、前記１次帯電器には前記１次帯電器が画像形成時に印加される電圧と同極性でＶ_ｔｈ１より絶対値の低い電圧が印加されると共に、前記２次除電器には前記２次除電器が画像形成時に印加される電圧と逆極性でＶ_ｔｈ２より絶対値の低い電圧が印加される動作区間を設けたことを特徴とする画像形成装置。
画像形成時は、印刷される用紙の搬送方向における印刷可能な長さに相当する時間以上の長さを有し、
非画像形成時は、用紙が連続して供給される連続動作モードにおける画像形成時と次の画像形成時の間隔であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
所定方向に移動する感光体の表面に接触し、前記感光体表面を電位Ｖ_１に帯電する１次帯電器と、
前記感光体に接触し、前記１次帯電器に併設して感光体移動方向の下流側に位置し、前記感光体表面電位を前記電位Ｖ_１と極性が同じでかつ前記電位Ｖ_１よりも絶対値が小さい電位Ｖ_０となるように除電する２次除電器とを有する帯電装置を備えた画像形成装置であって、
画像形成時に、前記１次帯電器が前記感光体を帯電し始めるときの前記１次帯電器と前記感光体の電位差の絶対値Ｖ_ｔｈ１より絶対値が高く感光体表面電位をＶ_１に帯電させる電圧が前記１次帯電器に印加されると共に、前記２次除電器が前記感光体を除電し始めるときの前記２次除電器と前記感光体の電位差の絶対値をＶ_ｔｈ２とし前記２次除電器に印加する電圧をＶ_２としたときに｜Ｖ_１−Ｖ_２｜≧Ｖ_ｔｈ２を満足する電圧Ｖ_２が前記２次除電器に印加され、
非画像形成時の少なくとも一部の区間に、
前記１次帯電器には、画像形成時と同極性で、Ｖ_ｔｈ１より絶対値が高く前記感光体表面電位Ｖ_１より絶対値の低い電位Ｖ_３に帯電させる電圧が印加されると共に、前記２次除電器に印加する電圧をＶ_４としたときに、２次除電器には、画像形成時と同極性で、｜Ｖ_３−Ｖ_４｜＜Ｖ_ｔｈ２を満足する電圧Ｖ_４が印加される動作区間を設け、
引き続き、前記１次帯電器には、画像形成時と逆極性で、Ｖ_ｔｈ１より絶対値が低い電圧が印加されると共に、前記２次除電器には、画像形成時と同極性で、感光体を除電あるいは帯電させない電圧が印加される動作区間を設け、
引き続き、前記１次帯電器には、前記１次帯電器が画像形成時に印加される電圧と同極性でＶ_ｔｈ１より絶対値の低い電圧が印加されると共に、前記２次除電器には、前記２次除電器が画像形成時に印加される電圧と逆極性でＶ_ｔｈ２より絶対値の低い電圧が印加される動作区間を設けたことを特徴とする画像形成装置。
非画像形成時は、用紙が連続して供給される連続動作モードの終了時における非画像形成区間であることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
非画像形成時は、１つの用紙のみしか搬送されない単一印刷モードの終了時における非画像形成区間であることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
前記感光体の接地電極に所定電圧を印加する構成の画像形成装置において、前記帯電装置に印加する電圧の極性は、前記感光体に印加された電圧を基準に、前記１次帯電器或いは前記２次除電器に印加される電圧と前記感光体の接地電極に印加される電圧との差によって生ずる正負の極性であることを特徴とする請求項１乃至５記載の画像形成装置。