JP7157371B2 - 帯電装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される帯電装置と、プロセスカートリッジと、に関するものである。

従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、感光体ドラム（像担持体）を帯電する帯電ローラを設ける技術が広く知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。
詳しくは、帯電ローラは、感光体ドラムに対して対向又は接触するように配置されていて、所定の帯電バイアスが印加されることで、感光体ドラムの表面を帯電する。

一方、特許文献１には、非接触式の帯電ローラを回転させながら帯電工程をおこなう技術が開示されている。また、特許文献１には、帯電ローラと感光体ドラムとのギャップが所定範囲となるように設定する技術が開示されている。
また、特許文献２には、接触式の帯電ローラを回転させながら帯電工程をおこなう技術が開示されている。また、特許文献２には、画像形成後に、帯電ローラとともにブラシローラ状の帯電清掃部材を回転させて、帯電ローラの表面を清掃する技術が開示されている。

従来の技術は、帯電ローラによって帯電される像担持体（感光体ドラム）の表面電位に、帯電ローラの回転周期に対応したムラ（帯電ムラ）が生じてしまっていた。そして、そのような帯電ムラが生じてしまうと、画像に周期的な濃淡（濃度ムラ）が生じてしまうことになる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、帯電ムラが生じにくい、帯電装置、及び、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。

この発明における帯電装置は、回転可能な帯電ローラと、前記帯電ローラの表面に当接して当該表面を清掃する回転可能なクリーニングローラと、像担持体を回転駆動する像担持体用駆動モータとは別に設けられて、前記クリーニングローラを回転駆動する駆動モータと、を備え、前記クリーニングローラの回転駆動に連動して前記帯電ローラが回転するように構成され、前記像担持体を帯電する帯電工程時には、前記像担持体用駆動モータを稼働して前記像担持体が回転するようにするとともに、前記駆動モータを稼働停止して前記クリーニングローラを回転停止させた状態として前記帯電ローラが回転しないようにし、非帯電工程時には、前記像担持体用駆動モータを稼働して前記像担持体を回転させた状態として、前記帯電ローラと前記クリーニングローラとの接触部に線速差を生じさせるものである。

本発明によれば、帯電ムラが生じにくい、帯電装置、及び、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 プロセスカートリッジとその近傍とを示す構成図である。 感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを回転軸方向にみた概略図である。 （Ａ）帯電工程時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを示す図と、（Ｂ）非帯電工程時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを示す図と、である。 楕円状に形成された帯電ローラが感光体ドラムに対向した状態を示す図である。 抵抗値が周方向の位置によって異なる帯電ローラが感光体ドラムに対向した状態を示す図である。 変形例１としての、感光体ドラムと帯電ローラとを回転軸方向にみた概略図である。 変形例２としての、（Ａ）帯電工程時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを示す図と、（Ｂ）非帯電工程時の感光体ドラムと帯電ローラとクリーニングローラとを示す図と、である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１及び図２にて、画像形成装置１における全体の構成・動作について説明する。
図１は、実施の形態における画像形成装置１を示す全体構成図である。図２は、図１の画像形成装置１に設置されたイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙ（作像部）の構成を示す断面図である。
なお、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ（作像部）は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、図２ではイエロー用のプロセスカートリッジ１０Ｙのみを代表的に図示する。

図１において、１は画像形成装置としてのタンデム型カラー複写機、２は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部、３は原稿Ｄを原稿読込部４に搬送する原稿搬送部、４は原稿Ｄの画像情報を読み込む原稿読込部、７は用紙等のシートが収容される給紙部、９はシートの搬送タイミングを調整するレジストローラ、を示す。
また、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）のトナー像が形成されるプロセスカートリッジ、１６は各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７上に重ねて転写する１次転写ローラ、を示す。
また、１７は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、１８は中間転写ベルト１７上のトナー像をシート上に転写するための２次転写ローラ、１９は中間転写ベルト１７を清掃する中間転写ベルトクリーニング部、２０はシート上のトナー像（未定着画像）を定着する定着装置、を示す。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部３の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部４のコンタクトガラス５上に載置される。そして、原稿読込部４で、コンタクトガラス５上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部４は、コンタクトガラス５上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部２に送信される。そして、書込み部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光Ｌ（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（像担持体）上に向けて発せられる。

一方、４つのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの感光体ドラム１１（図２参照）は、それぞれ、所定の回転方向（反時計方向）に回転している。そして、まず、感光体ドラム１１の表面は、帯電ローラ１２との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１１上には、帯電電位（－９００Ｖ程度である。）が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１１の表面は、それぞれのレーザ光Ｌの照射位置に達する。
書込み部２において、４つの光源から画像信号に対応したレーザ光Ｌが各色に対応してそれぞれ射出される。各レーザ光Ｌは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光Ｌは、紙面左側から１番目の感光体ドラム１１（像担持体）の表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム１１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電ローラ１２にて帯電された後の感光体ドラム１１上には、イエロー成分に対応した静電潜像（－５０～１００Ｖ程度の露光電位が形成される。）が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から２番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、紙面左から３番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から４番目の感光体ドラム１１の表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、現像装置１３との対向位置に達する。そして、各現像装置１３から感光体ドラム１１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム１１上の潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程である。）。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ１３ａに印加された現像バイアス（－５００Ｖ程度である。）と、の電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界によって、トナーＴが潜像に付着する。
その後、現像工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、中間転写ベルト１７との対向部（１次転写ニップ）に達する。ここで、それぞれの対向部には、中間転写ベルト１７の内周面に当接するように１次転写ローラ１６が設置されている。そして、１次転写ローラ１６の位置で、中間転写ベルト１７上に、感光体ドラム１１上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される（１次転写工程である。）。

そして、１次転写工程後の感光体ドラム１１の表面は、それぞれ、クリーニング装置１４（クリーニング部）との対向位置に達する。そして、この位置で、クリーニングブレード１４ａによって感光体ドラム１１上に残存する未転写トナーが機械的に除去されて、除去された未転写トナーがクリーニング装置１４内に回収される（クリーニング工程である。）。なお、クリーニング装置１４内に回収された未転写トナーは、搬送スクリュ１４ｂによってクリーニング装置１４外に搬送されて、廃トナーとして廃トナー回収容器の内部に回収される。
その後、感光体ドラム１１の表面は、潤滑剤供給装置１５、除電装置の位置を順次通過して、感光体ドラム１１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム１１上の各色のトナーが重ねて転写（担持）された中間転写ベルト１７は、図中の時計方向に走行して、２次転写ローラ１８との対向位置（２次転写ニップ）に達する。そして、２次転写ローラ１８との対向位置で、シート（用紙）上に中間転写ベルト１７上に担持されたカラーのトナー像が転写される（２次転写工程である。）。
その後、中間転写ベルト１７の表面は、中間転写ベルトクリーニング部１９の位置に達する。そして、中間転写ベルト１７上に付着した未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部１９に回収されて、中間転写ベルト１７における一連の転写プロセスが終了する。

ここで、中間転写ベルト１７と２次転写ローラ１８との間（２次転写ニップである。）に搬送されるシートは、給紙部７からレジストローラ９等を経由して搬送されるものである。
詳しくは、シートを収納する給紙部７から、給紙ローラ８により給送されたシートが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ９（タイミングローラ）に導かれる。レジストローラ９に達したシートは、タイミングを合わせて、２次転写ニップに向けて搬送される。

そして、フルカラー画像が転写されたシートは、搬送ベルトによって定着装置２０に導かれる。定着装置２０では、定着ベルトと加圧ローラとのニップにて、カラー画像（トナー）がシート上に定着される。
そして、定着工程後のシートは、排紙ローラによって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセス（画像形成動作）が完了する。

次に、図２にて、プロセスカートリッジ１０Ｙについて詳述する。
図２に示すように、プロセスカートリッジ１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１１と、帯電ローラ１２（帯電装置４０）と、現像装置１３と、クリーニング装置１４と、潤滑剤供給装置１５と、が一体的にユニットとして構成されている。プロセスカートリッジ１０Ｙは、画像形成装置本体１に対して着脱可能（交換可能）に設置されていて、適宜に画像形成装置本体１から取り出されて新品のものに交換されたり修理がされたりすることになる。

ここで、像担持体としての感光体ドラム１１は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
感光体ドラム１１は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、表面層（保護層）が順次積層されている。
感光体ドラム１１は、駆動モータ６０（図３参照）によって図２の反時計方向に回転駆動される。詳しくは、駆動モータ６０の駆動が、ギア列６１、６２を介して感光体ドラム１１に入力される。

図２、図３を参照して、帯電装置４０は、帯電ローラ１２、クリーニングローラ３０などで構成されている。
帯電ローラ１２は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなるローラ部材であって、そのローラ主部１２ａ（弾性層が形成された部分である。）が感光体ドラム１１に対して微小な隙間Ｈをあけて対向するように設置されている。
詳しくは、帯電ローラ１２の回転軸方向両端部には、それぞれ、ローラ主部１２ａよりも外径が大きなギャップ形成部材１２ｂ（大径部）が設置されている。そして、制御部７０によって制御される帯電用の電源部７５から帯電ローラ１２に所定の電圧（帯電バイアス）が印加されて、これにより対向する感光体ドラム１１の表面を一様に帯電する。帯電ローラ１２に印加する帯電バイアスとしては、ＤＣ電圧を用いることもできるし、ＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたものを用いることもできる。
なお、本実施の形態では、帯電ローラ１２として、芯金の外周に弾性層を被覆したものを用いたが、芯金の外周に樹脂層（非弾性層）を被覆したものを用いることもできる。

帯電装置４０におけるクリーニングローラ３０は、軸部上にフェルトや発泡ポリウレタンなどからなる弾性層が形成されたローラ部材であって、帯電ローラ１２に当接して帯電ローラ１２を清掃する清掃部材として機能するものである。なお、本実施の形態において、クリーニングローラ３０は、帯電ローラ１２のローラ主部１２ａを清掃するように構成したが、ギャップ形成部材１２ｂをも清掃できるように構成することもできる。
なお、本実施の形態における帯電装置４０の特徴的な構成・動作については、後で詳しく説明する。

現像装置１３は、主として、感光体ドラム１１に対向する現像ローラ１３ａと、現像ローラ１３ａに対向する第１搬送スクリュ１３ｂと、仕切部材を介して第１搬送スクリュ１３ｂに対向する第２搬送スクリュ１３ｃと、現像ローラ１３ａに対向するドクターブレード１３ｄと、で構成される。
現像ローラ１３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ１３ａ（スリーブ）上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ１３ａ上に現像剤Ｇが担持されることになる。現像装置１３内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像ローラ１３ａや２つの搬送スクリュ１３ｂ、１３ｃは、現像用モータによって図２の矢印方向に回転駆動される。
このように構成された現像装置１３によって、感光体ドラム１１の表面に形成された静電潜像が現像されて、感光体ドラム１１の表面にトナー像が形成されることになる。

ここで、画像形成装置本体１に設けられたトナー補給部は、交換可能に構成されたトナーボトル３１と、トナーボトル３１を保持・回転駆動するとともに現像装置１３に新品トナーＴを補給するトナーホッパ部３２と、で構成されている。また、トナーボトル３１内には、新品のトナーＴ（図２では、イエローのトナーである。）が収容されている。また、トナーボトル３１の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３１内の新品トナーＴは、現像装置１３内のトナーＴ（既設のトナーである。）の消費にともない、トナー補給口から現像装置１３内に適宜に補給されるものである。現像装置１３内のトナーＴの消費（トナー濃度）は、現像装置１３内の現像剤Ｇのトナー濃度（現像剤Ｇ中のトナーの割合である。）を磁気的に検知するトナー濃度センサ１３ｅによって検知される。

クリーニング装置１４には、感光体ドラム１１の表面に当接して感光体ドラム１１の表面をクリーニングするクリーニングブレード１４ａと、装置内に回収されたトナーを装置外に搬送する搬送スクリュ１４ｂと、が設置されている。
クリーニングブレード１４ａは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム１１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム１１上に付着する未転写トナー（シートから生じる紙粉、帯電ローラ１２による放電時に感光体ドラム１１上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等の付着物も含むものとする。）が機械的に掻き取られてクリーニング装置１４内に回収されることになる。なお、本実施の形態において、クリーニングブレード１４ａは、感光体ドラム１１の回転方向（回転方向）に対してカウンタ方向にて感光体ドラム１１に当接している。

図２を参照して、潤滑剤供給装置１５は、感光体ドラム１１に摺接する発泡弾性層が周設されて感光体ドラム１１上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ローラ１５ａ、潤滑剤供給ローラ１５ａ（発泡弾性層）に摺接する固形潤滑剤１５ｂ、潤滑剤供給ローラ１５ａに対して固形潤滑剤１５ｂを付勢する付勢部材としての圧縮スプリング１５ｃ、固形潤滑剤１５ｂや圧縮スプリング１５ｃを収納するホルダ１５ｄ、感光体ドラム１１に当接して感光体ドラム１１上に供給された潤滑剤を薄層化する薄層化ブレード１５ｆ、等で構成される。
潤滑剤供給装置１５は、クリーニング装置１４（クリーニングブレード１４ａ）に対して感光体ドラム１１の回転方向下流側であって、帯電ローラ１２に対して感光体ドラム１１の回転方向上流側に配設されている。また、薄層化ブレード１５ｆは、潤滑剤供給部材としての潤滑剤供給ローラ１５ａに対して感光体ドラム１１の回転方向下流側に配設されている。
そして、潤滑剤供給ローラ１５ａによって感光体ドラム１１の表面に供給された潤滑剤は、薄層化ブレード１５ｆによって、感光体ドラム１１の表面に均一かつ適量に薄層化されることになる。
これにより、感光体ドラム１１との摺接によってクリーニングブレード１４ａのエッジ部が摩耗する不具合などが軽減されることになる。

ここで、図２を参照して、感光体ドラム１１に対向する位置であって、現像装置１３の上流側で帯電ローラ１２（及び、レーザ光Ｌの照射位置）の下流側の位置には、感光体ドラム１１の表面電位を検知する電位センサ５０が設置されている。
また、図１、図２を参照して、中間転写ベルト１７に対向する位置であって、２次転写ローラ１８の上流側で４つの感光体ドラム１１の下流側の位置には、通常の画像形成とは異なるタイミングで作像プロセスによって中間転写ベルト１７上に形成した各色のパッチパターン（段階的に画像濃度が変化するパターンである。）のトナー付着量（画像濃度）を光学的に検知するトナー付着量センサ５５が設置されている。
また、先に図２を用いて説明したように、現像装置１３には、現像装置１３内の現像剤Ｇのトナー濃度を検知するトナー濃度センサ１３ｅが設置されている。
そして、電位センサ５０やトナー付着量センサ５５やトナー濃度センサ１３ｅなどの検知結果に基づいて、適宜に、画像濃度制御（プロセスコントロール）をおこなっている。

詳しくは、通常の画像形成プロセスが開始される前のウォーミングアップ時などに、上述した作像プロセスによって感光体ドラム１１上にパッチパターンを形成する。そして、そのパッチパターンの静電潜像の電位を電位センサ５０で検知する。また、感光体ドラム１１上から中間転写ベルト１７上に転写されたパッチパターンのトナー付着量（画像濃度）をトナー付着量センサ５５によって検知する。さらに、そのときの現像装置１３内のトナー濃度をトナー濃度センサ１３ｅで検知する。そして、制御部７０の演算部で、それらの各検知結果に基づいて、所望の画像濃度のトナー付着量が所定の目標付着量になるように、帯電バイアス、現像バイアス、露光量（書込み部２に印加される印加電圧又は印加電流）、現像装置１３内のトナー濃度、のそれぞれの制御目標値が求められる。そして、この最適な制御目標値（画像濃度条件）に基づいて、その後の画像形成動作時における各装置の印加バイアスやトナー補給量などが制御される。これにより、安定的な画像濃度の画像が形成されることになる。

以下、本実施の形態における帯電装置４０において、特徴的な構成・動作について説明する。
先に図２、図３等を用いて説明したように、本実施の形態における帯電装置４０（プロセスカートリッジ１０Ｙ）には、回転可能な帯電ローラ１２や、帯電ローラ１２を清掃する回転可能なクリーニングローラ３０（清掃部材）、などが設けられている。

帯電ローラ１２は、制御部７０によって制御される電源部７５から帯電バイアスが印加されて、感光体ドラム１１（像担持体）の表面を帯電するものである。帯電ローラ１２は、帯電装置４０（プロセスカートリッジ１０Ｙ）の筐体に対して回転可能に保持されている。なお、本実施の形態では、駆動モータ４１、６０の駆動が帯電ローラ１２の軸部に伝達されないように構成されている。
クリーニングローラ３０は、軸部上に弾性層が形成されたローラ部材であって、帯電ローラ１２の表面に当接している。クリーニングローラ３０の軸部には、ギア列４２、４３を介して駆動モータ４１（感光体ドラム１１を駆動する駆動モータ６０とは別の駆動モータである。）の駆動が伝達されるように構成されている。そして、制御部７０による制御によって、駆動モータ４１が稼働されるとクリーニングローラ３０が図４（Ｂ）の矢印方向（反時計方向）に回転して、駆動モータ４１が稼働停止されるとクリーニングローラ３０が図２、図４（Ａ）に示すように回転停止することになる。また、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、クリーニングローラ３０の回転駆動に連動して帯電ローラ１２が回転することになる。

ここで、本実施の形態において、帯電ローラ１２は、そのローラ主部１２ａが感光体ドラム１１（像担持体）に当接しないように構成されている。
具体的に、図３を参照して、帯電ローラ１２は、そのローラ主部１２ａが感光体ドラム１１に対して隙間Ｈをあけて対向するように、ローラ主部１２ａよりも外径が大きなギャップ形成部材１２ｂが回転軸方向両端部にそれぞれ設置されている。ギャップ形成部材１２ｂは、樹脂材料などで形成された略ドーナッツ状の部材であって、その内径部が帯電ローラ１２の軸部に圧入されている。したがって、ギャップ形成部材１２ｂとローラ主部１２ａとの外径差の１／２の値が、帯電ローラ１２（ローラ主部１２ａ）と感光体ドラム１１との隙間Ｈの値となる。また、帯電ローラ１２の軸部を回転可能に保持する軸受がスプリングによって感光体ドラム１１に向けて付勢されており、ギャップ形成部材１２ｂが感光体ドラム１１に押し付けられている。
このような構成により、ローラ主部１２ａが回転すると、ローラ主部１２ａとともにギャップ形成部材１２ｂもと同じ方向に回転することになる。

なお、ギャップ形成部材１２ｂは、感光体ドラム１１の非画像領域に当接している。すなわち、ギャップ形成部材１２ｂが設置された回転軸方向（図２の紙面垂直方向であって、図３の左右方向である。）の領域は、画像領域外であって、帯電ローラ１２による帯電領域の領域外になる。
これにより、ギャップ形成部材１２ｂが感光体ドラム１１に摺動して感光体ドラム１１の表面がダメージを受けてしまったとしても、感光体ドラム１１の表面に形成される画像に影響が及ぶことはない。

ここで、本実施の形態では、図４（Ａ）（及び、図２、図３）に示すように、感光体ドラム１１を帯電する帯電工程時（「画像形成時」とほぼ同義であって、電源部７５から帯電ローラ１２に帯電バイアスが印加されるときである。）には、帯電ローラ１２が回転しないようにしている。すなわち、帯電工程時に、感光体ドラム１１は図４の矢印方向に回転しているものの、ローラ主部１２ａはギャップ形成部材１２ｂとともに回転しないことになる。
詳しくは、帯電工程時（画像形成時）には、駆動モータ４１が稼働停止されて、クリーニングローラ３０が回転停止した状態になるように制御される。このように回転停止したクリーニングローラ３０（及び、駆動モータ４１、ギア列４２，４３）が負荷（ブレーキ）になって、帯電ローラ１２は、感光体ドラム１１が回転していても連れ回ることなく、回転停止した状態になる。

このように、本実施の形態では、帯電工程時に帯電ローラ１２を回転停止させているため、帯電工程時に帯電ローラ１２と感光体ドラム１１との隙間Ｈが変化せずにほぼ一定になり、感光体ドラム１１の表面電位（帯電電位）にムラ（帯電ムラ）が生じにくくなる。
さらに、帯電工程時に帯電ローラ１２を回転停止させているため、帯電工程時に感光体ドラム１１に対向する帯電ローラ１２の電気抵抗値（体積抵抗値や表面抵抗値である。）が変化せずにほぼ一定になり、感光体ドラム１１の表面電位（帯電電位）にムラ（帯電ムラ）が生じにくくなる。
したがって、感光体ドラム１１（又は、シート）上に形成される画像に周期的な濃淡（濃度ムラ）が生じにくくなる。

すなわち、従来のように、帯電工程時に帯電ローラ１２を回転させる場合には、帯電ローラ１２と感光体ドラム１１との隙間Ｈや、感光体ドラム１１に対向する帯電ローラ１２の抵抗値が、帯電ローラ１２の回転周期に対応して変化してしまい、帯電ローラ１２の回転周期に対応した帯電ムラが生じてしまっていた。そして、そのような帯電ムラが生じてしまうと、画像に周期的な濃淡（濃度ムラ）が生じてしまっていた。特に、小径の帯電ローラ１２を用いた場合には、その回転周期が短くなるため、そのような不具合が顕著になる。

さらに詳しくは、図５は、帯電ローラ１２の断面が真円でなくて楕円（短径Ｗ１、長径Ｗ２からなる。）である場合であって、帯電工程時に帯電ローラ１２を回転させる場合に、帯電ローラ１２と感光体ドラム１１との隙間Ｈが変化する例を示すものである。
図５（Ａ）に示すように帯電ローラ１２の短径Ｗ１の部分が感光体ドラム１１に対向した状態のときの隙間Ｈ１は、図５（Ｂ）に示すように帯電ローラ１２の長径Ｗ２の部分が感光体ドラム１１に対向した状態のときの隙間Ｈ２に比べて大きくなる（Ｈ１＞Ｈ２）。非接触式の帯電装置４０において、帯電ローラ１２によって感光体ドラム１１を帯電させるためには、両者の隙間Ｈの空気層で放電させる必要がある。しかし、放電を生じさせるために必要な電圧は、その隙間Ｈの大きさによって決まるので、隙間Ｈが変化してしまうと、放電電位が変化して感光体ドラム１１の表面電位（帯電電位）も変化してしまう。すなわち、図５（Ａ）に示す状態での感光体ドラム１１の帯電電位と、図５（Ｂ）に示す状態での感光体ドラム１１の帯電電位と、は異なることになる。そして、帯電ローラ１２を回転させる場合には、このような帯電電位の変化が、帯電ローラ１２の回転周期に合わせて生じることになる。
これに対して、本実施の形態では、帯電工程時に帯電ローラ１２の回転を停止しているため、このような不具合の発生を軽減することができる。

また、図６は、帯電ローラ１２（ローラ主部１２ａ）の抵抗値が均一でなくて不均一（高抵抗部Ｒ１、低抵抗部Ｒ２からなる。）である場合であって、帯電工程時に帯電ローラ１２を回転させる場合に、感光体ドラム１１に対向する帯電ローラ１２の部分の抵抗値が変化する例を示すものである。
帯電ローラ１２に同じ帯電バイアスを印加しても、図６（Ａ）に示すように帯電ローラ１２の高抵抗部Ｒ１が感光体ドラム１１に対向した状態のときと、図６（Ｂ）に示すように帯電ローラ１２の低抵抗部Ｒ２が感光体ドラム１１に対向した状態のときと、では、隙間Ｈが一定であっても、隙間Ｈに形成される電界の大きさが変化してしまう。すなわち、図６（Ａ）に示す状態での感光体ドラム１１の帯電電位と、図６（Ｂ）に示す状態での感光体ドラム１１の帯電電位と、は異なることになる。そして、帯電ローラ１２を回転させる場合には、このような帯電電位の変化が、帯電ローラ１２の回転周期に合わせて生じることになる。
これに対して、本実施の形態では、帯電工程時に帯電ローラ１２の回転を停止しているため、このような不具合の発生を軽減することができる。

なお、本実施の形態において、ギャップ形成部材１２ｂは、少なくともその表面（摺動面）が、フッ素樹脂材料などの低摩擦材料で形成されている。
これにより、帯電工程時に帯電ローラ１２を回転停止させることで、ギャップ形成部材１２ｂが感光体ドラム１１に摺接することになっても、その摺動抵抗を軽減することができる。

ここで、本実施の形態では、図４（Ｂ）に示すように、非帯電工程時（「非画像形成時」とほぼ同義であって、電源部７５から帯電ローラ１２に帯電バイアスが印加されないときである。）には、帯電ローラ１２が回転するようにしている。
詳しくは、非帯電工程時（非画像形成時）に、所定のタイミングで、駆動モータ４１が稼働されて、クリーニングローラ３０が図４（Ｂ）の反時計方向に回転した状態になるように制御される。そして、このように回転したクリーニングローラ３０との摩擦抵抗によって、帯電ローラ１２が図４（Ｂ）の時計方向に連れ回ることになる。すなわち、クリーニングローラ３０の回転駆動に連動して帯電ローラ１２が回転することになる。

このように、帯電工程時には回転停止していた帯電ローラ１２を、非帯電工程時に適宜に回転させることで、感光体ドラム１１に対向するローラ表面が常に同じ位置ではなく入れ替わることになるので、帯電工程が繰り返しおこなわれることによって帯電ローラ１２のローラ表面が局所的に劣化してしまう不具合を軽減することができる。
また、本実施の形態では、クリーニングローラ３０を回転駆動することによって帯電ローラ１２を回転させているため、帯電ローラ１２の表面を適宜に清掃することもできる。すなわち、非帯電工程時（非画像形成時）に、所定のタイミングで、適宜にクリーニングモードが実行されている。これにより、帯電ローラ１２の表面がトナーや潤滑剤などで汚れて帯電効率が低下する不具合を抑止することができる。

なお、本実施の形態では、非帯電工程時に帯電ローラ１２を回転させるときに、感光体ドラム１１が大きな摺動抵抗にならないように、図４（Ｂ）に示すように、感光体ドラム１１も回転駆動している。ただし、帯電ローラ１２を回転させるときに、帯電ローラ１２の回転を妨げない程度に感光体ドラム１１が僅かに摺動抵抗になることは、かえって、クリーニングローラ３０と帯電ローラ１２との接触部に線速差を生じさせてクリーニングローラ３０による清掃性を高めることになるため好適である。

なお、本実施の形態において、非帯電工程時に、常に帯電ローラ１２（及び、クリーニングローラ３０）を回転させるのではなくて、累積プリント枚数が所定枚数に達するたびに（又は、感光体ドラム１１の累積駆動時間が所定時間に達するたびに）、帯電ローラ１２（及び、クリーニングローラ３０）を回転させるように制御することもできる。例えば、累積プリント枚数が所定枚数に達した後（又は、感光体ドラム１１の累積駆動時間が所定時間に達した後）であって、一連のプリント動作が終了した直後に、クリーニングモードを実行することができる。そして、クリーニングモードが実行された後に、その実行の判断基準となる累積プリント枚数（又は、累積稼働時間）はリセットされる。
その場合、上述した所定枚数（又は、所定時間）は、帯電ローラ１２のローラ表面が局所的に劣化する不具合や、帯電ローラ１２の表面が汚れる不具合、が生じないように設定されることになる。
このように制御することにより、帯電ローラ１２（及び、クリーニングローラ３０）を無駄に回転させる不具合を防止することができる。

また、本実施の形態において、クリーニングモードが実行されて帯電ローラ１２が回転した後には、次の帯電工程が開始される前に、帯電ローラ１２に印加される帯電バイアスが調整されることが好ましい。
例えば、クリーニングモードが実行されて、次の画像形成動作が開始される直前におこなわれるウォーミングアップ時に、先に説明した制御目標値の設定（プロセスコントロール）をおこなって、電源部７５から帯電ローラ１２に印加される帯電バイアスを最適化する。
このように帯電ローラ１２が回転されるたびに帯電バイアスを最適化する調整をおこなうことで、先に図５、図６を用いて説明したように帯電ローラ１２に形状や抵抗値のバラツキがあっても、感光体ドラム１１の帯電電位を安定化することができる。

＜変形例１＞
図７は、変形例１としての、感光体ドラム１１と帯電ローラ１２とを回転軸方向にみた概略図である。
変形例１における帯電装置４０は、画像形成時にストッパ部材（回転停止手段）としてのブレーキパッド４５を用いて帯電ローラ１２の回転を停止している点が、本実施の形態のものと相違する。
図７に示すように、変形例１における帯電装置４０には、クリーニングローラ３０が設置されておらず、帯電ローラ１２のギャップ形成部材１２ｂに対して接離可能なブレーキパッド４５（表面が摩擦抵抗の高い材料で形成されている。）が設置されている。
そして、帯電工程時には、ギャップ形成部材１２ｂにブレーキパッド４５が当接するように接離機構を制御して、感光体ドラム１が回転駆動していても、帯電ローラ１２が連れ回りすることなく回転停止するようにしている。これにより、本実施の形態のものと同様に、感光体ドラム１１上に周期的な帯電ムラが生じる不具合を軽減することができる。
また、非帯電工程時には、ギャップ形成部材１２ｂに対してブレーキパッド４５が離間するように接離機構を制御して、感光体ドラム１を回転駆動することで、帯電ローラ１２が連れ回りするようにしている。これにより、本実施の形態のものと同様に、帯電ローラ１２のローラ表面に帯電工程による局所的な劣化が生じる不具合を軽減することができる。

＜変形例２＞
図８（Ａ）は、変形例２としての帯電工程時の感光体ドラム１１と帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とを示す図であって、図８（Ｂ）は非帯電工程時の感光体ドラム１１と帯電ローラ１２とクリーニングローラ３０とを示す図であって、それぞれ本実施の形態における図４（Ａ）、（Ｂ）に対応する図である。
変形例２における帯電装置４０は、感光体ドラムに対してローラ主部１２ａが当接する接触式の帯電ローラ１２が設置されている点が、感光体ドラム１１に対してローラ主部１２ａが隙間をあけて対向する非接触式の帯電ローラ１２が設置されている本実施の形態のものと相違する。
図８に示すように、変形例２において、帯電ローラ１２は、そのローラ主部１２ａが感光体ドラム１１（像担持体）に当接するように構成されている。したがって、変形例２における帯電装置４０には、本実施の形態のもののようにギャップ形成部材１２ｂが設置されていないことになる。
このような接触式の帯電装置４０においても、図８（Ａ）に示すように、帯電工程時には帯電ローラ１２を回転停止させて、図８（Ｂ）に示すように、非回転工程時には帯電ローラ１２（及び、クリーニングローラ３０）を回転させることで、本実施の形態のものとほぼ同様の効果を得ることができる。
なお、変形例２のように接触式の帯電装置４０においては、非接触式のものに比べて、帯電ローラ１２が感光体ドラム１１に摺接する回転軸方向の範囲が広いため、帯電工程時に帯電ローラ１２を回転停止しようとしても、感光体ドラム１１との摺接によって連れ回り方向の回転力を受けやすい。そのため、帯電工程時に帯電ローラ１２の回転を強制的に停止するような構成（例えば、帯電工程時に帯電ローラ１２の軸部に形成した溝に移動部材が嵌合するような構成である。）が好ましい。また、感光体ドラム１１との摺動抵抗を低減するために、帯電ローラ１２（ローラ主部１２ａ）の表面を低摩擦材料で形成することが好ましい。

以上説明したように、本実施の形態における帯電装置４０は、回転可能な帯電ローラ１２が設けられている。そして、感光体ドラム１１（像担持体）を帯電する帯電工程時には、帯電ローラ１２が回転しないようにしている。
これにより、帯電ムラを生じにくくすることができる。

なお、本実施の形態では、感光体ドラム１１や帯電ローラ１２（帯電装置４０）や現像装置１３やクリーニング装置１４や潤滑剤供給装置１５を一体化してプロセスカートリッジ１０Ｙを構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。
これに対して、これらの構成部材を、プロセスカートリッジの構成部材とせずに、それぞれ単体で画像形成装置本体１に交換可能に設置されるように構成することもできる。このような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置と、像担持体上をクリーニングするクリーニング装置と、のうち少なくとも１つと、像担持体と、が一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットと定義する。

また、本実施の形態では、帯電ローラ１２を清掃するクリーニングローラ３０として、軸部上にフェルトや発泡ポリウレタンなどからなる弾性層が形成されたものを用いたが、クリーニングローラはこのようなものに限定されることなく、例えば、軸部上のブラシ毛が周設されたブラシ状のクリーニングローラを用いることもできる。
そして、そのような場合にも、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

１ 画像形成装置（画像形成装置本体）、
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫ プロセスカートリッジ、
１１ 感光体ドラム（像担持体）、
１２ 帯電ローラ（帯電部材）、
１２ａ ローラ主部、
１２ｂ ギャップ形成部材（大径部）、
３０ クリーニングローラ（清掃部材）、
４０ 帯電装置、
４１ 駆動モータ（クリーニングモータ）。

特許第４４２０７８４号公報 特開２００２－１９６５６８号公報

Claims (8)

1. 回転可能な帯電ローラと、
   前記帯電ローラの表面に当接して当該表面を清掃する回転可能なクリーニングローラと、
   像担持体を回転駆動する像担持体用駆動モータとは別に設けられて、前記クリーニングローラを回転駆動する駆動モータと、
   を備え、
   前記クリーニングローラの回転駆動に連動して前記帯電ローラが回転するように構成され、
   前記像担持体を帯電する帯電工程時には、前記像担持体用駆動モータを稼働して前記像担持体が回転するようにするとともに、前記駆動モータを稼働停止して前記クリーニングローラを回転停止させた状態として前記帯電ローラが回転しないようにし、
   非帯電工程時には、前記像担持体用駆動モータを稼働して前記像担持体を回転させた状態として、前記帯電ローラと前記クリーニングローラとの接触部に線速差を生じさせる ことを特徴とする帯電装置。
2. 累積プリント枚数が所定枚数に達するたびに、又は、前記像担持体の累積駆動時間が所定時間に達するたびに、非帯電工程時に、前記帯電ローラが回転するようにすることを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
3. 前記帯電ローラが回転した後には、次の帯電工程が開始される前に、前記帯電ローラに印加される帯電バイアスが調整されることを特徴とする請求項２に記載の帯電装置。
4. 前記帯電ローラは、そのローラ主部が前記像担持体に当接しない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帯電装置。
5. 前記帯電ローラの回転軸方向両端部にそれぞれ設置されて、前記像担持体の非画像領域に当接するギャップ形成部材を備え、
   前記ギャップ形成部材は、帯電工程時に回転しないことを特徴とする請求項４に記載の帯電装置。
6. 前記帯電ローラは、そのローラ主部が前記像担持体に当接す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帯電装置。
7. 画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるプロセスカートリッジであって、
   請求項１～請求項６のいずれかに記載の帯電装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
8. 請求項１～請求項６のいずれかに記載の帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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