JP2003316202A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
・回収し再利用するクリーナーレス方式の画像形成装置
であって、残留現像剤均一化制御手段及び現像剤帯電量
制御手段の吐き出しを効率的に行い安定した高画質画像
が得られる画像形成装置を提供する。 【解決手段】 現像剤帯電量制御手段6と残留現像剤均
一化手段7に蓄積した残留トナーを感光ドラム1上に吐
き出す吐き出し動作を行なう際に、感光ドラム1の表面
電位が略0Vの状態で、現像剤帯電量制御手段6と残留
現像剤均一化手段7とに、吐き出し動作により略0Vで
ある感光ドラム1の電位が変動しないような電圧を印加
させて、略0Vである感光ドラム1上に対して吐き出し
動作を行わせ、感光ドラム1上の吐き出し動作が行われ
た面に対して、帯電ローラ2に印加される交流電圧をオ
フとし直流電圧を略0Vとする制御手段を備える。
Description
体上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、
プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成
装置に関するものである。
写機・プリンタ・ファクシミリ等の転写方式画像形成装
置は、回転ドラム型を一般的とする像担持体である感光
体、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理す
る帯電装置(帯電工程)、帯電処理された感光体に静電
潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置(露
光工程)、感光体上に形成された静電潜像を現像剤であ
るトナーにより顕像化する現像装置(現像工程)、上記
トナー画像を感光体面から紙などの転写材に転写する転
写装置(転写工程)、転写工程後の感光体上に多少なが
ら残余するトナーを除去して感光体面を清掃するクリー
ニング装置(クリーニング工程)、転写材上のトナー画
像を定着させる定着装置(定着工程)などから構成され
ており、感光体は繰り返して電子写真プロセス(帯電・
露光・現像・転写・クリーニング)が適用されて作像に
供される。
された感光体上に残余するトナーを収容する廃トナー回
収容器がクリーニング装置内に設けられている。よって
耐久寿命が長い装置とするためにはこの容器を大型にす
る必要があり、装置の小型化の点でデメリットとなる。
ニング装置を廃し、転写工程後の感光体上の転写残トナ
ーを現像装置において「現像同時クリーニング」で感光
体上から除去・回収し再利用するようにしたクリーナレ
ス方式の画像形成装置がある。
上の転写残トナーを次工程以降の現像工程時、即ち引き
続き感光体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、該静
電潜像の現像工程過程時にかぶり取りバイアス(現像装
置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差で
あるかぶり取り電位差Vback)によって、トナーで
現像されるべきではない感光体面部分上(非画像部)に
存在する転写残トナーは現像装置に回収する方法であ
る。
置に回収されて次工程以降の静電潜像の現像に再利用さ
れるため、廃トナーをなくし、またメンテナンスに手を
煩わせることも少なくすることができ、廃トナー容器が
無いことで画像形成装置の小型化にも有利である。
にかわり、特に接触帯電部材として導電ローラを用いた
ローラ帯電方式が帯電の安定性という点から好ましく用
いられている。ローラ帯電では導電性の弾性ローラ(帯
電ローラ)を被帯電体に加圧当接させ、これに電圧を印
加することによって被帯電体の帯電を行なう。
49669号公報に開示されるように、所望の被帯電体
表面電位Vdに相当するDC電圧に2×Vth以上のピ
ーク間電圧を持つAC成分を重畳した電圧を接触帯電部
材に印加するAC帯電方式が提案され、実用にも供され
ている。このACによる電位のならし効果によりDC帯
電方式よりも更なる帯電の均一化を図ることができ、被
帯電体の電位はAC電圧のピークの中央であるVdにほ
ぼ収束する。
像装置において現像同時クリーニングで除去・回収する
クリーナレス方式の画像形成装置において、感光体の帯
電装置として上記した接触帯電装置を用いた場合には、
感光体上の転写残トナーが感光体と接触帯電装置の接触
ニップ部である帯電部を通過する際に、転写残トナー中
の特に帯電極性が正規極性とは逆極性に反転しているト
ナーが接触帯電装置に付着して接触帯電装置を許容以上
にトナー汚染させて帯電不良の原因となってしまう。
量的には少ないけれども、帯電極性がもともと正規極性
とは逆極性に反転しているトナーが混在しているもの
や、更に帯電極性が正規極性のトナーであっても転写バ
イアスや剥離放電等に影響されて帯電極性が反転するも
のや、除電されて帯電量が少なくなるものがあるためで
ある。
極性のもの、逆極性の反転トナー、帯電量が少ないもの
が混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ない
トナーが感光体と接触帯電装置の接触ニップ部である帯
電部を通過する際に接触帯電装置に付着し易いのであ
る。
の現像同時クリーニングにて除去・回収するためには、
帯電部を通過して現像部に持ち運ばれる感光体上の転写
残トナーの帯電極性が正規極性であり、かつその帯電量
が現像装置によって感光体の静電潜像を現像できるトナ
ーの帯電量であることが必要である。反転トナーや帯電
量が適切でないトナーについては感光体上から現像装置
に除去・回収できず、不良画像の原因となってしまう。
798において、転写部の下流に転写残トナー均一化手
段を設け、更に下流でかつ感光体を帯電する帯電手段の
上流に現像剤帯電量制御手段を設けた画像形成装置を提
案した。
ー均一化手段は、転写部から現像剤帯電量制御手段部へ
持ち運ばれる像担持体上のパターン状の残留トナー像
を、像担持体面に分散分布化して、非パターン化する手
段である。具体的には、像担持体面を摺擦部材で摺擦す
ることで残留現像剤像パターンを掻き崩し或は攪乱して
現像剤を像担持体面に分散分布化する。
の正規極性が印加された現像剤帯電量制御手段による転
写残トナーへの全体的な正規極性帯電化処理が常に十分
になされて、転写残トナーの帯電手段への付着防止が効
果的になされる。また残留トナー像パターンが消去され
ることで該残留トナー像パターンのゴースト像の発生が
防止される。
場合は、例えば、縦ラインパターン現像剤像、環境、紙
種(転写紙)、カラー2次色など、現像剤像の転写性が
悪い時には、像担持体上のパターン状の転写残トナー像
も多くなり、その転写残トナー像がそのまま現像剤帯電
量制御手段部へ持ち運ばれて現像剤帯電量制御手段の一
部に現像剤が集中してしまうことで、該現像剤帯電量制
御手段の一部で残留現像剤の帯電量を制御しきれない現
象(トナー帯電不良現象)をおこす。その結果、帯電部
材汚れ→帯電不良→カブリ画像発生を招いたり、また残
留トナー像パターンが残ってそのゴースト像が発生する
ことにもなる。
り、上記のように、転写部から現像剤帯電量制御手段部
へ持ち運ばれる像担持体上のパターン状の転写残トナー
像は現像剤量が多くても、その現像剤が像担持体面に分
散分布化され、非パターン化されるので、現像剤帯電量
制御手段の一部に現像剤が集中することがなくなり、該
現像剤帯電量制御手段による転写残留現像剤の全体的な
正規極性帯電化処理が常に十分になされて、転写残現像
剤の帯電手段への付着防止が効果的になされる。残留現
像剤像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。
に帯電すると同時に、上記の現像剤帯電量制御手段で正
規極性である帯電処理された転写残トナーの帯電量を、
現像装置によって感光ドラムの静電潜像を現像できる適
切な帯電量に制御する。その結果現像装置での転写残ト
ナーの回収が効率的になされ、ゴーストや帯電不良のな
い良好な画像が得られた。
て画像形成を行なった場合、転写残トナー均一化手段、
現像剤帯電量制御手段へのトナー蓄積量が増えてしま
う。それによってそれぞれの帯電能力低下・機能低下を
引き起こし、転写残トナーの非パターン化、転写残トナ
ーへの帯電が不十分となり、帯電手段へのトナー付着を
招くこととなる。
行なった後にも転写残トナー均一化手段、現像剤帯電量
制御手段の機能を維持させるために、この転写残トナー
像均一化手段、現像剤帯電量制御手段に蓄積したトナー
を定期的に吐き出す必要がある。そのために紙間や電源
ON時の初期動作時やプリント動作終了時に吐き出し動
作を設けている。吐き出し動作(吐き出しモード)にお
いては、積極的に蓄積したトナーを吐き出すようなバイ
アスを印加する。例えば、印字動作中に印加している電
圧とは逆極性のバイアスを印加したり、バイアスを小刻
みにON/OFFしたりすることも効果があることが知
られている。
連続して画像形成を行なった場合に、転写残トナー均一
化手段、現像剤帯電量制御手段へのトナー蓄積量が増え
ることがあっても、その都度吐き出し動作によって蓄積
トナーを吐き出すことで、転写残トナー均一化手段、現
像剤帯電量制御手段を常にリフレッシュし帯電能力・機
能の低下を防止する。それによって、転写残トナーの非
パターン化、転写残トナーへの帯電を十分に行なえ、帯
電手段へのトナー付着防止が可能となる。
トナー像均一化手段及び現像剤帯電量制御手段からの吐
き出し動作時に以下のような問題が生じた。
付着し、次の画像形成時に帯電不良・帯電ムラを引き起
こし不良画像が発生するという問題が生じた。
像剤帯電量制御手段からの吐き出しトナー中には帯電極
性が正規のトナーのほかに帯電極性が逆極性の反転トナ
ー、正規極性ではあるものの帯電量が少ないものがあ
り、印字動作中の帯電電圧(AC+DC)を印加したま
まであると逆極性トナーや帯電量の少ないトナーが接触
帯電部材と感光体のニップ部を通過する際に帯電部材に
付着してしまうのである。
転写残トナーと比較して量が多く帯電部材への付着量も
通常より増加してしまう。帯電部材へのトナー付着は帯
電不良、帯電ムラを引き起こし、それによってカブリ画
像などの画像が発生する。
るためには例えば、転写残トナー均一化手段からの吐き
出し及び現像剤帯電量制御手段からの吐き出し動作を行
った際に、帯電手段に印加する直流電圧を適宜切り替え
る等の方法が考えられる。
は、吐き出し動作時の感光体ドラムの電位を詳細に把握
する必要があり、それに応じて帯電部材に印加する電圧
を細かく切り替える必要がある。
を印加するための電源が必要となり装置全体の大型化を
招く、などの問題がある。
ためになされたもので、その目的とするところは、転写
残現像剤を現像同時クリーニングで除去・回収し再利用
するクリーナーレス方式の画像形成装置であって、残留
現像剤均一化制御手段及び現像剤帯電量制御手段の吐き
出しを効率的に行い安定した高画質画像が得られる画像
形成装置を提供することにある。
に本発明にあっては、像担持体と、第1の電圧印加手段
により直流成分に交流成分を重畳した電圧を印加され
て、前記像担持体面を帯電する帯電手段と、前記帯電手
段により帯電処理された前記像担持体上に静電潜像を形
成する情報書き込み手段と、前記情報書き込み手段によ
り形成された前記像担持体上の静電潜像に現像剤を供給
し静電潜像を可視化する現像手段と、前記現像手段によ
り可視化された現像剤像を転写材に転写する転写手段
と、前記転写手段より下流側に配設され、第2の電圧印
加手段により電圧を印加されて、前記現像剤像を転写材
に転写した後の前記像担持体上に残留する残留現像剤を
均一化する残留現像剤均一化制御手段と、前記残留現像
剤均一化手段より下流側かつ前記帯電手段より上流側に
配設され、第3の電圧印加手段により電圧を印加され
て、前記像担持体上の残留現像剤を正規極性に帯電処理
する現像剤帯電量制御手段と、を備えた画像形成装置に
おいて、前記現像剤帯電量制御手段と前記残留現像剤均
一化手段に蓄積した残留現像剤を前記像担持体上に吐き
出す吐き出し動作を行なう際に、該像担持体の表面電位
が略0Vの状態で、前記第2及び第3の電圧印加手段に
より前記現像剤帯電量制御手段と前記残留現像剤均一化
手段とに、吐き出し動作により略0Vである前記像担持
体面の電位が変動しないような電圧を印加させて、略0
Vである該像担持体上に対して吐き出し動作を行わせ、
前記像担持体上の吐き出し動作が行われた面に対して、
前記第1の電圧印加手段により前記帯電手段に印加され
る交流電圧をオフとし直流電圧を略0Vとする制御手段
を備えることを特徴とする。
記現像剤帯電量制御手段と前記残留現像剤均一化手段と
に、帯電開始電圧以下の電圧を印加させて、略0Vであ
る該像担持体上に対して吐き出し動作を行わせることも
好適である。
印加手段を備え、前記第4の電圧印加手段は、吐き出し
動作が行われる場合、正規極性とは逆極性の電圧を前記
転写手段に印加することも好適である。
により前記帯電手段に交流電圧のみを印加させて、前記
像担持体の電位を略0Vにならすことも好適である。
動作が行われた前記像担持体上の面に対して、第3の電
圧印加手段により前記現像剤帯電量制御手段に印加され
る電圧は、該現像剤帯電量制御手段に突入する直前の、
該残留現像剤均一化手段により吐き出し動作が行われた
該像担持体上の面の電位に対して略同電位になる直流電
圧であることも好適である。
により前記残留現像剤像均一化手段に印加させる電圧を
画像形成動作中以外の所定のタイミングで切り換えるこ
とにより、前記残留現像剤均一化手段に蓄積した現像剤
を吐き出させることも好適である。
により前記現像剤帯電量制御手段に印加させる電圧を画
像形成中以外の所定のタイミングで切り換えることによ
り、前記現像剤帯電量制御手段に蓄積した現像剤を吐き
出させることも好適である。
いて、前記第2の電圧印加手段により前記残留現像剤像
均一化手段に印加される電圧のオン/オフ動作、及び、
前記第3の電圧印加手段により前記現像剤帯電量制御手
段に印加される電圧のオン/オフ動作を繰り返し行うこ
とにより、該残留現像剤像均一化手段及び該現像剤帯電
量制御手段に蓄積した現像剤を吐き出させるものであっ
て、前記第2の電圧印加手段により前記残留現像剤像均
一化手段に印加される電圧がオフの状態に該残留現像剤
像均一化手段近傍を通過した前記像担持体の面が、該現
像剤帯電量制御手段近傍を通過する間に、前記第3の電
圧印加手段により前記現像剤帯電量制御手段に印加され
る電圧をオンの状態とすることも好適である。
好適である。
振動電界を印加することも好適である。
とも好適である。
剤帯電量制御手段を導電性繊維ブラシ部から構成し、該
導電性繊維ブラシ部を前記像担持体に接触させることも
好適である。
手段に振動電界を印加することも好適である。
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される
装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきもので
あり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣
旨のものではない。
装置(画像記録装置)の要部の概略構成図、図2は本発
明の実施の形態に係る画像形成装置(画像記録装置)の
概略構成図である。
ーザープリンタは、転写方式電子写真プロセス、接触帯
電方式、反転現像方式、クリーナレス方式を用いた最大
通紙サイズがA3サイズのカラーレーザープリンタであ
り、複数個のプロセスカートリッジ(以下P−CRG)
8を有し、一旦第2の画像担持体である中間転写ベルト
9に連続的に多重転写し、フルカラープリント画像を得
る4連ドラム方式(インライン)プリンタである。画像
形成装置の画像形成動作は制御手段により制御されてい
る。以下に、画像形成装置の構成及び画像形成動作につ
いて説明する。
が、駆動ローラ9e、テンションローラ9f及び2次転
写対向ローラ10aに懸架され、図中矢印の方向に回転
している。
直列にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に4
本配置されている。
て説明する。以下の説明においては、主にイエロートナ
ーを現像するP−CRG8について述べるが、その他の
P−CRGについても同様である。
おいて、1は像担持体としての回転ドラム型の像担持体
としての電子写真感光体(感光ドラム)である。この感
光ドラム1は、有機光導電体(OPC)ドラムで、外形
50mmであり、中心支軸を中心に100mm/sec
のプロセススピード(周速度)をもって矢示の時計方向
に回転駆動されている。
ンダ(導電性ドラム基体)の表面に、光の干渉を抑え、
上層の接着性を向上させる下引き層と、光電荷発生層
と、電荷輸送層(厚さ20μm)の3層を下(中心部
側)から順に塗り重ねた構成をしている。
としての帯電ローラ2に、第1の電圧印加手段としての
電源20から所定の条件の電圧が印加されており、感光
ドラム1面上を一様に負極性に帯電処理を行なう。
であり、芯金(支持部材)の外回りに、下層と、中間層
と、表面層2dを下(中心部側)から順次に積層した3
層構成としている。下層は帯電音を低減するための発泡
スポンジ層であり、中間層は帯電ローラ全体として均一
な抵抗を得るための抵抗層であり、表面層2dは感光ド
ラム1上にピンホール等の欠陥があってもリークが発生
するのを防止するために設けている保護層である。
直径6mmのステンレス丸棒を用い、表面層2dとして
フッ素樹脂にカーボンを分散させており、ローラとして
の外径は14mm、ローラ抵抗は104 Ω〜107
Ωとしている。
ぞれ軸受け部材により回転自在に保持させると共に押し
圧ばねによって感光ドラム1方向に付勢して感光ドラム
1の表面に対して所定の押圧力をもって圧接させてお
り、感光ドラム1の回転に従動して回転する。
の交流電圧を重畳した所定の振動電圧(バイアス電圧V
dc+Vac)が芯金を介して帯電ローラ2に印加され
ることで、回転する感光ドラム1の周面が所定の電位に
帯電処理される。
0V、交流電圧;周波数f=1150Hz、ピーク間電
圧Vpp=1400V、正弦波とを重畳した振動電圧で
あり、感光ドラム1の周面は−500V(暗電位Vd)
に一様に接触帯電処理される。
ング部材であり、本実施の形態では可撓性を持つクリー
ニングフィルムである。このクリーニングフィルム2f
は帯電ローラ2の長手方向に対し平行に配置され且つ同
長手方向に対し一定量の往復運動をする支持部材2gに
一端を固定され、自由端側近傍の面において帯電ローラ
2と接触ニップを形成するよう配置されている。
よりギア列を介して長手方向に対し一定量の往復運動駆
動されて帯電ローラ表面層2dがクリーニングフィルム
2fで摺擦される。これにより帯電ローラ表面層2dの
付着汚染物(微粉トナー、外添剤など)の除去がなされ
る。
様に帯電処理されたのちは、不図示の画像露光手段(カ
ラー原稿画像の色分解・結像露光光学系、画像情報の時
系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザ
ビームを出力するレーザスキャンによる走査露光系等の
情報書き込み手段)3による画像露光を受けることによ
り目的のカラー画像における第1の色成分像(イエロー
成分像)に対応した静電潜像が形成される。
ーザを用いたレーザビームスキャナを用い、不図示の画
像読み取り装置等のホスト装置からプリンタ側に送られ
た画像信号に対応して変調されたレーザ光を出力して回
転感光ドラム1の一様帯電処理面をレーザ走査露光(イ
メージ露光)する。
のレーザ光で照射されたところの電位が低下することで
回転感光ドラム1面には走査露光した画像情報に対応し
た静電潜像が形成されていく。本実施の形態においては
露光部電位を−150Vとしている。
の第1現像器4(イエロー現像器)により第1色である
イエロートナーにより現像される。
ロー現像器)について図1を用いて説明する。
気ブラシ現像装置)である。40は現像容器、41は非
磁性の現像スリーブであり内部に固定配置された不図示
のマグネットローラを有している。この現像スリーブ4
1はその外周面の一部を外部に露呈させて現像容器40
内に回転可能に配設してある。42は現像剤規制ブレー
ド、45は現像容器40に収容したトナーと磁性キャリ
アの混合物である二成分現像剤、43,44は現像容器
40内の底部側に配設した現像剤攪拌部材である。
現像剤規制ブレード42が設けられ、現像スリーブ41
の矢印C方向に回転に伴い、現像スリーブ41上に現像
剤薄層を形成する。
接距離(S−Dgapと称する)を350μmに保たせ
て感光ドラム1に近接させて対向配設してある。この感
光ドラム1と現像スリーブ41との対向部が現像部cで
ある。現像スリーブ41は現像部cにおいて感光ドラム
1の進行方向とは逆方向に回転駆動される。現像スリー
ブ41上の現像剤薄層は現像部cにおいて感光ドラム1
の面に対して接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。
現像スリーブ41には不図示の電源から所定の現像バイ
アスが印加される。
に対する現像バイアス電圧は直流電圧(Vdc)と交流
電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。より具体
的には、Vdc=−350V、Vac=1800V、周
波数=2300Hzとを重畳した振動電圧である。
薄層としてコーティングされ、現像部cに搬送された現
像剤中のトナーが現像バイアスによる電界によって感光
ドラム1面に静電潜像に対応して選択的に付着すること
で静電潜像がトナー画像として現像される。本実施の形
態の場合は感光ドラム1面の露光明部に所定の磁極とし
て負極性のトナーが付着して静電潜像が反転現像され
る。
現像剤薄層は引き続く現像スリーブ41の回転に伴い現
像容器40内の現像剤溜り部に戻される。
リュー43,44があり、スリーブ回転と同期して回転
し、補給されたトナーとキャリアを攪拌しトナーに所定
のトリボを与える機能を有している。
は、現像剤の透磁率変化を検出して現像剤中のトナー濃
度を検知する不図示のセンサー部が設けられており、そ
のセンサーのやや下流側にトナー補給開口46が設けら
れている。現像動作を行った後に現像剤がセンサー部に
運ばれここでトナー濃度を検知し、その検知結果に応じ
て現像剤中のトナー濃度を一定に維持するために、適宜
現像剤供給ユニット(以下T−CRG)5中の不図示の
スクリューの回転により、ここから現像器4のトナー補
給開口46を通してトナー補給が行われる。
搬送され、キャリアと混ざり合い適度なトリボを付与さ
れた後にスリーブ41近傍に運ばれ、現像スリーブ41
上で薄層形成され現像に供される。
均粒径6μmのネガ帯電トナーを用い、キャリアとして
は飽和磁化が205emu/cm3 (1000ガウス
(0.1T)当たりの磁化量56.9Am2/Kg(但
し、比重3.6g/cm3))の平均粒径35μmの磁
性キャリアを用いた。また、トナーとキャリアを重量比
6:94で混合したものを現像剤として用いた。
ーの帯電量は−25μC/gである。
たイエロー画像は、中間転写ベルト9との1次転写ニッ
プ部へ進入する。転写ニップ部では中間転写ベルト9の
裏側に転写ローラ9gを所定の押圧力をもって圧接させ
ている。転写ローラ9gには各ポートで独立にバイアス
印加可能とするため、第4の電圧印加手段としての1次
転写バイアス源9a〜9dを有している。中間転写ベル
ト9は1色目のポートでまずイエローを転写され、次い
で先述した同様の工程を経た、各色に対応する感光ドラ
ム1より順次マゼンタ、シアン、ブラックの各色を各ポ
ートで多重転写する。
位−150V)に現像されたトナーに対する転写効率を
考慮し、一次転写バイアスとして、1色目〜4色目まで
すべて+350Vの電圧を印加した。中間転写ベルト9
上で形成された4色フルカラー画像は、次いで2次転写
ローラ10により、給紙ローラ12から送られてきた転
写材Pに一括転写され、不図示の定着装置によって溶融
定着されカラープリント画像を得る。
トナーは、中間転写ベルトクリーナ11でブレードクリ
ーニングされ、次作像工程に備える。
各色ポートでのレジストレーションを良くするため、伸
縮する材料は望ましくなく、樹脂系或いは、金属芯体入
りのゴムベルト、樹脂+ゴムベルトが望ましい。
ーボン分散し、体積抵抗を108Ωcmオーダーに制御
した樹脂ベルトを用いた。その厚さは80μm、長手方
向320mm、全周は900mmである。
ンジからなり。その抵抗は106Ω以下、外径は16m
m、長手長さは315mmとしている。
ブレードが配置されているところに、現像剤帯電量制御
手段6と残留現像剤均一化制御手段7が感光ドラム1に
当接されている。両者とも本実施の形態では導電性の繊
維からなるブラシ部材を用いている。
2ブラシ)は横長の電極板62にブラシ部61を具備さ
せたものであり、また残留現像剤均一化制御手段7(第
1ブラシ)についても同様に電極板72にブラシ部71
を具備させてなる。そして、ブラシ部61及び71を感
光ドラム1面に当接させて固定支持させて配設してい
る。
ル、ポリエステル等の繊維にカーボンや金属粉を含ませ
て抵抗値を制御したものである。ブラシ部61,71
は、感光ドラム表面及び転写残トナーに均一に接触でき
るように、太さとしては30デニール以下、密度として
は1550〜77500本/cm2 (1〜50万本/
inch2 )以上が好ましい。本実施の形態では、ブ
ラシ部61,71ともに6デニール、15500本/c
m2(10万本/inch2 )、毛足の長さ5mm
で、ブラシの抵抗は6×103 Ω・cmとした。
像剤均一化制御手段7を、ブラシ部61,71が感光ド
ラム1面に対して侵入量1mmとなるように感光ドラム
1に当接させ、感光ドラム1との当接ニップ部幅は5m
mとした。
剤均一化制御手段7が制御手段により制御されることに
よって本実施の形態のクリーナレスシステムは実現して
いる。
ラム1面上に残った転写残トナーを帯電部a、露光部b
を通過させて、現像装置3により現像同時クリーニング
(回収)させるシステムである。
bを通るので露光工程はその転写残トナー上からなされ
るが、転写残トナーの量は少ないため、大きな影響は現
れない。
の、逆極性のもの(反転トナー)、帯電量が少ないもの
が混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ない
トナーが帯電部aを通過する際に帯電ローラ2に付着す
ることで帯電ローラ2が許容以上にトナー汚染して帯電
不良を生じることになる。
現像装置3による現像同時クリーニングを効果的に行な
わせるためには、現像部cに持ち運ばれる感光ドラム1
上の転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、かつそ
の帯電量が現像装置によって感光ドラム1の静電潜像を
現像できるトナーの帯電量であることが必要である。反
転トナーや帯電量が適切でないトナーについては感光ド
ラム上から現像装置に除去・回収できず、不良画像の原
因となってしまう。
い、写真画像などといった高印字率な画像などの連続の
印字動作などにより、一度に大量の転写残トナーの発生
により、上述のような問題を更に助長させてしまうので
ある。そこで、転写部dよりも感光ドラム回転方向下流
側で帯電部aよりも上流側の位置に、感光ドラム1上の
転写残トナーを均一化し、転写残トナーの帯電極性を正
規極性である負極性に揃えるために、残留現像剤均一化
制御手段7と現像剤帯電量制御手段6を設けている。
圧(ポジバイアス=+350V)が第2の電圧印加手段
としての電源S4より印加されている。
ほとんど極性を持たないものが混在しているが、その中
のゼロ近傍〜負極性に帯電されているトナーは、電気
的、物理的な力によってこの残留現像剤均一化制御手段
7に吸引される。そして、残留現像剤均一化制御手段7
のポジバイアスによって逆極性(正極性)となり、徐々
にトナーが離脱して感光ドラム1上に再付着して搬送さ
れる。
の分布が均一化され、一度に大量のトナーが下流の現像
剤帯電量制御手段6に流れ込まないようになる。また、
感光ドラム1上の電位は0V付近になる。転写残トナー
を逆極性(正極性)にし、感光ドラム1上の電位を0V
付近にすることで、後述するように、現像剤帯電量制御
手段6がトナーに対して充分に電荷付与を行なえるよう
にする役目も果たしている。
(ネガバイアス=−800V)が第3の電圧印加手段と
しての電源S5より印加されている。
光ドラム1上の転写残トナーはその帯電極性が正規極性
である負極性に揃えられる。第1ブラシ(残留現像剤均
一化制御手段7)で、トナーは正極性に揃えられてお
り、また感光ドラム1上の電位も0V付近になっている
ため、より効果的に強い負極性に揃えることができる。
ナーの帯電極性を正規極性である負極性に揃えることに
より、さらに下流に位置する帯電部aで、該転写残トナ
ーの上から感光ドラム1面上を帯電処理する際に、感光
ドラム1への鏡映力が大きくなり、転写残トナーの帯電
ローラ2への付着を防止するのである。そして、帯電ロ
ーラ2に付着せずに通過したトナーは現像器4において
現像同時クリーニングされ回収される。
残トナーを現像器4に回収するためには、適正なトナー
帯電量であることが必要である。
2へのトナー付着を防止するために、現像剤帯電量制御
手段6によって負極性に大きく帯電された転写残トナー
を、現像器4において回収させるためには、除電を行な
う必要がある。
大きく帯電された転写残トナーが、帯電ローラ2に印加
された交流電圧(周波数f1150Hz、Vpp140
0V)により交流除電され、帯電部aを通過後のトナー
帯電量は現像トナーの帯電量とほぼ同じとなる。
されるべきではない未露光部の感光ドラム1上の転写残
トナーは、完全に負極性に揃い、帯電ローラ2により適
度に除電され感光ドラム1との鏡映力を減じることが出
来ていることから、前述したドラム電位−500Vと現
像バイアスのDC成分の−350Vとの関係で確実に現
像器4内に回収される。本実施の形態においては現像器
4の現像スリーブ41は前述したように現像部cにおい
て、感光ドラム1面の進行方向とは逆方向に回転させて
おり、これは感光ドラム1上の転写残トナーの回収に有
利となる。
画像などといった高印字率な画像の連続印字動作が行わ
れた場合、大量の転写残トナーが発生し、残留現像剤均
一化制御手段7と現像剤帯電量制御手段6に蓄積するト
ナー量が増えてしまう。このような状態において引き続
き印字動作を繰り返すと、現像剤帯電量制御手段6の機
能低下、帯電力不足が起こり、帯電ローラのトナー汚
染、現像器回収不良などの問題が発生してしまう。
通常印字時と同様のバイアスを印加していると、ブラシ
から吐き出されたトナーによって帯電ローラ2が汚染さ
れ帯電ムラ・帯電不良を引き起こし、吐き出し動作後の
次の画像上に画像不良が発生する。
いために、本実施の形態では、以下のような条件で吐き
出し動作を行なっている。
電量制御手段6からトナー吐き出しを行う際に、この吐
き出しトナーが帯電ローラ2に付着しないためには、帯
電ローラ2に印加する電圧も交流成分(AC電圧)はO
FFし、直流成分(Vdc1)のみにしておく。AC電
圧をOFFすることで帯電部aでの除電効果がなくな
り、帯電ローラ2への付着が激減する。
吐き出しトナーは主に正規極性(負極性)であり、現像
剤帯電量制御手段6からの吐き出しトナーは主に逆極性
(正極性)であるため、複雑なシーケンスの切り替えな
しに、どちらの極性のトナーが吐き出されるときにも、
帯電ローラ2にトナーが付着するのを防止するためには
吐き出し動作時に帯電ローラ2に印加する電圧は、直流
成分Vdc1のみで、Vdc1はトナー帯電量制御手段
6の吐き出しを行なった感光ドラム1面が帯電ローラニ
ップ部に突入する電位Vc1に対して、以下に示す式
(1)の関係を満たす値とする。
は感光ドラム1面と同電位としている。
に吐き出し動作を行なうと、次のような問題が生じる可
能性がある。
動作を行なう時に、残留現像剤均一化制御手段7、現像
剤帯電量制御手段6において放電がおこり、感光ドラム
1面の電位を乱してしまい、感光ドラム1と帯電ローラ
2が同電位にならずに吐き出しトナーが帯電ローラ2に
付着してしまう。
御手段7に印加する電圧が正極性であるため、感光ドラ
ム1が一定電位以上の負極性に帯電していると、放電し
てしまうためである。しかし、吐き出し時の残留現像剤
均一化制御手段7でON/OFFする電圧はある程度大
きい方がより効率的に吐き出すことができる。
き出し動作を行なった。
電量制御手段6の吐き出し動作を略同時に行なう前動作
として、帯電ローラ2に交流電圧のみを印加して感光ド
ラム1の電位を略0Vにならす動作を行ない、吐き出し
動作を行なうときに残留現像剤均一化制御手段7及び現
像剤帯電量制御手段6に印加する電圧は、吐き出し動作
によって略0Vの感光ドラム1面の電位が変動しない程
度の電圧を印加(本実施の形態では±300V)し、吐
き出した感光ドラム1面に対して、帯電ローラ2は略0
Vとしている。
光ドラム1面の電位が変動しない程度の電圧としては、
画像形成動作時の帯電開始電圧以下の電圧であると好ま
しい。
式(1)の関係を満たすことが可能となる。
ウンター現像を用いた現像器によって静電的及び物理的
摺擦によって大部分が回収される。しかし、正規極性で
も帯電量の少ないトナーや逆極性トナーに関しては完全
に現像器回収が行なわれないこともある。しかし、これ
らは転写ニップにおいて圧接転写されることで感光ドラ
ム上から中間転写ベルト上へ転移し、中間転写ベルトク
リーナでベルト上から除去される。現像剤帯電量制御手
段6の吐き出し動作時には、1次転写バイアス源9a〜
9dにより転写バイアスを正規極性とは逆極性(負極
性)の電圧を印加すると、正極性のトナーを転写しやす
くなりさらに効果的である。
する吐き出しトナーを帯電ローラ2に付着させずに帯電
ニップ部を通過させることが可能となった。
とで、吐き出しトナーによる帯電ローラ汚染を防止で
き、常に良好な画像形成を行なうことが可能となった。
像剤帯電量制御手段6の吐き出し動作を略同時に行なう
際に、残留現像剤均一化制御手段7から吐き出したトナ
ーが現像剤帯電量制御手段6に付着するのを防止し、よ
り効率的な吐き出し動作を行なうために、残留現像剤均
一化制御手段7の吐き出しを行なった感光ドラム1面が
現像剤帯電量制御手段6ニップ部に突入する電位Vc2
に対して現像剤帯電量制御手段6に印加する電圧Vbを
以下の式(2)の関係を満たす値としておく。
る電圧は残留現像剤均一化制御手段7の吐き出しを行な
った感光ドラム1面と同電位である。ここでは、Vc2
=0V程度であるため、Vb=0Vにした。
剤均一化制御手段7及び現像剤帯電量制御手段6の吐き
出し動作を行なうためには、例えば本実施の形態では、
残留現像剤均一化手段7がON/OFF動作を繰り返す
ことで吐き出し動作を行なう時には、残留現像剤均一化
制御手段7がOFFになっている時に残留現像剤均一化
手段7を通過した感光ドラム1面の区間に対して、現像
剤帯電量制御手段6の吐き出し動作を行なう等が考えら
れる。
で50msecの間隔でON/OFFを10回繰り返し
残留現像剤均一化制御手段7の吐き出しを行ない、残留
現像剤均一化制御手段7がOFFになっている部分に対
して現像剤帯電量制御手段6からの吐き出しを行なっ
た。この時の様子を図3に示す。
するバイアスがOFFになっている50msecの間に
残留現像剤均一化制御手段7を通過した感光ドラム1面
が、現像剤帯電量制御手段6ニップ部を通過している間
に現像剤帯電量制御手段6を30msecONする動作
を行なった。
とり、残留現像剤均一化制御手段7と現像剤帯電量制御
手段6の吐き出し動作時に各手段をON/OFFするタ
イミングを示したものである。図中の時間t1は残留現
像剤均一化制御手段7が吐き出し動作を行った感光ドラ
ム1上の面が、現像剤帯電量制御手段6に突入するまで
にかかる時間であり、残留現像剤均一化制御手段7がO
FFになっているときに残留現像剤均一化制御手段7を
通過した感光ドラム1上の面に対し現像剤帯電量制御手
段6が吐き出し動作を行っている。
の進行方向、縦軸を電圧にとり、残留現像剤均一化制御
手段7と現像剤帯電量制御手段6の吐き出し動作時に各
手段をON/OFFするタイミングを示したものであ
る。感光ドラム1の進行方向に対し、残留現像剤均一化
制御手段7からの吐き出しを行なった面と現像剤帯電量
制御手段6からの吐き出しを行なった面が交互に現れて
いる。
7から吐き出したトナーが現像剤帯電量制御手段6に再
度付着することなく吐き出し動作を行えるようになっ
た。
ウンター現像を用いた現像器によって静電的及び物理的
摺擦によって大部分が回収される。しかし、正規極性で
も帯電量の少ないトナーや逆極性トナーに関しては完全
に現像器回収が行なわれないこともある。しかし、これ
らは転写ニップにおいて圧接転写されることで感光ドラ
ム1上から中間転写ベルト9上へ転移し、中間転写ベル
トクリーナ11でベルト上から除去される。現像剤帯電
量制御手段6の吐き出し動作時には、転写バイアスを正
規極性とは逆極性(負極性)の電圧を印加すると、正極
性のトナーを転写しやすくなりさらに効果的である。
とで、吐き出しトナーによる帯電ローラ汚染を防止し、
残留現像剤均一化制御手段7、現像剤帯電量制御手段6
の吐き出しを効率的に行ない機能を保持して常に良好な
画像形成を行ないつつ、吐き出し動作時間を短縮するこ
とができたことで、吐き出し動作の紙間投入が可能とな
った。
リント動作終了時に追加して、例えばA4画像100枚
毎に吐き出し動作を投入することが可能となった。これ
によって、数百枚連続印字をおこなっても、残留現像剤
均一化制御手段7、現像剤帯電量制御手段6へのトナー
蓄積を防止することが可能となった。
現像剤均一化制御手段および現像剤帯電量制御手段から
の吐き出しを行う際に、感光ドラムの電位をあらかじめ
0Vとしたうえで吐き出し動作を行なう。この際、残留
現像剤均一化制御手段および現像剤帯電量制御手段が吐
き出し動作を行なう電圧は、感光ドラムの電位が0Vか
ら変動しない程度の大きさの電圧である。そして、残留
現像剤均一化手段が吐き出し動作を行った感光ドラム面
上に対して、同電位になるように現像剤帯電量制御手段
に電圧を印加することで、残留現像剤均一化制御手段か
ら吐き出したトナーが現像剤帯電量制御手段に再付着す
るのを防止することが可能となり、また、接触帯電部材
を0Vとして感光ドラムと接触帯電部材を同電位にする
ことで、残留現像剤均一化制御手段および現像剤帯電量
制御手段からの吐き出しを同時に行なって、吐き出しト
ナー中に正規極性トナーと逆極性トナーが混在していて
も、吐き出しトナーによる接触帯電部材の汚れを防止す
ることが可能となり、吐き出し動作後の画像において接
触帯電部材の汚れによる画像不良の発生をおこすことを
なくすことが可能となった。これにより、大がかりな構
成を必要とすることなく、常時、高画質画像を保ちつつ
印刷時間を短縮できるようになった。
剤帯電量制御手段6は、本実施の形態では固定のブラシ
状部材であるが、ブラシ回転体、弾性ローラ体、シート
状部材など任意の形態の部材にすることができる。
014 Ω・cmの電荷注入層を設けた直接注入帯電性
のものであってもよい。電荷注入層を用いていない場合
でも、例えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も
同等の効果が得られる。表層の体積抵抗が約1013
Ω・cmであるアモルファスシリコン感光体でもよい。
として帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルト、布
などの形状・材質のものも使用可能である。また各種材
質のものの組み合わせでより適切な弾性、導電性、表面
性、耐久性のものを得ることもできる。
振動電界の交番電圧成分(AC成分、周期的に電圧値が
変化する電圧)の波形としては、正弦波、矩形波、三角
波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン/オ
フすることによって形成された矩形波であってもよい。
面に対する情報書き込み手段としての像露光手段は本実
施の形態のレーザ走査手段以外にも、例えば、LEDの
ような固体発光素子アレイを用いたデジタル露光手段で
あってもよい。ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光
源とするアナログ的な画像露光手段であってもよい。要
するに、画像情報に対応した静電潜像を形成できるもの
であればよい。
残留現像剤均一化制御手段から吐き出したトナーが現像
剤帯電量制御手段に再付着するのを防止することが可能
となり、また、残留現像剤均一化制御手段および現像剤
帯電量制御手段からの吐き出しを同時に行なって、吐き
出しトナー中に正規極性トナーと逆極性トナーが混在し
ていても、吐き出しトナーによる帯電手段の汚れを防止
することが可能となるので、残留現像剤均一化制御手段
及び現像剤帯電量制御手段の吐き出しを効率的に行うこ
とが可能となり、吐き出し動作後の画像において帯電手
段の汚れによる画像不良の発生を抑制することが可能と
なる。これにより、大がかりな構成を必要とすることな
く、常時、高画質画像を保ちつつ印刷時間を短縮するこ
とができる。
面図である。
ある。
するための図である。
Claims (13)
- 【請求項1】像担持体と、 第1の電圧印加手段により直流成分に交流成分を重畳し
た電圧を印加されて、前記像担持体面を帯電する帯電手
段と、 前記帯電手段により帯電処理された前記像担持体上に静
電潜像を形成する情報書き込み手段と、 前記情報書き込み手段により形成された前記像担持体上
の静電潜像に現像剤を供給し静電潜像を可視化する現像
手段と、 前記現像手段により可視化された現像剤像を転写材に転
写する転写手段と、 前記転写手段より下流側に配設され、第2の電圧印加手
段により電圧を印加されて、前記現像剤像を転写材に転
写した後の前記像担持体上に残留する残留現像剤を均一
化する残留現像剤均一化制御手段と、 前記残留現像剤均一化手段より下流側かつ前記帯電手段
より上流側に配設され、第3の電圧印加手段により電圧
を印加されて、前記像担持体上の残留現像剤を正規極性
に帯電処理する現像剤帯電量制御手段と、 を備えた画像形成装置において、 前記現像剤帯電量制御手段と前記残留現像剤均一化手段
に蓄積した残留現像剤を前記像担持体上に吐き出す吐き
出し動作を行なう際に、該像担持体の表面電位が略0V
の状態で、 前記第2及び第3の電圧印加手段により前記現像剤帯電
量制御手段と前記残留現像剤均一化手段とに、吐き出し
動作により略0Vである前記像担持体面の電位が変動し
ないような電圧を印加させて、略0Vである該像担持体
上に対して吐き出し動作を行わせ、 前記像担持体上の吐き出し動作が行われた面に対して、
前記第1の電圧印加手段により前記帯電手段に印加され
る交流電圧をオフとし直流電圧を略0Vとする制御手段
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項2】前記第2及び第3の電圧印加手段により前
記現像剤帯電量制御手段と前記残留現像剤均一化手段と
に、帯電開始電圧以下の電圧を印加させて、略0Vであ
る該像担持体上に対して吐き出し動作を行わせることを
特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 【請求項3】前記転写手段に電圧を印加する第4の電圧
印加手段を備え、 前記第4の電圧印加手段は、吐き出し動作が行われる場
合、正規極性とは逆極性の電圧を前記転写手段に印加す
ることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成
装置。 - 【請求項4】前記制御手段は、前記第1の電圧印加手段
により前記帯電手段に交流電圧のみを印加させて、前記
像担持体の電位を略0Vにならすことを特徴とする請求
項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 【請求項5】前記残留現像剤均一化手段により吐き出し
動作が行われた前記像担持体上の面に対して、第3の電
圧印加手段により前記現像剤帯電量制御手段に印加され
る電圧は、該現像剤帯電量制御手段に突入する直前の、
該残留現像剤均一化手段により吐き出し動作が行われた
該像担持体上の面の電位に対して略同電位になる直流電
圧であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1
項に記載の画像形成装置。 - 【請求項6】前記制御手段は、前記第2の電圧印加手段
により前記残留現像剤像均一化手段に印加させる電圧を
画像形成動作中以外の所定のタイミングで切り換えるこ
とにより、前記残留現像剤均一化手段に蓄積した現像剤
を吐き出させることを特徴とする請求項1乃至5のいず
れか1項に記載の画像形成装置。 - 【請求項7】前記制御手段は、前記第3の電圧印加手段
により前記現像剤帯電量制御手段に印加させる電圧を画
像形成中以外の所定のタイミングで切り換えることによ
り、前記現像剤帯電量制御手段に蓄積した現像剤を吐き
出させることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1
項に記載の画像形成装置。 - 【請求項8】前記制御手段は、 画像形成動作中以外において、前記第2の電圧印加手段
により前記残留現像剤像均一化手段に印加される電圧の
オン/オフ動作、及び、前記第3の電圧印加手段により
前記現像剤帯電量制御手段に印加される電圧のオン/オ
フ動作を繰り返し行うことにより、該残留現像剤像均一
化手段及び該現像剤帯電量制御手段に蓄積した現像剤を
吐き出させるものであって、 前記第2の電圧印加手段により前記残留現像剤像均一化
手段に印加される電圧がオフの状態に該残留現像剤像均
一化手段近傍を通過した前記像担持体の面が、該現像剤
帯電量制御手段近傍を通過する間に、前記第3の電圧印
加手段により前記現像剤帯電量制御手段に印加される電
圧をオンの状態とすることを特徴とする請求項1乃至7
のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 【請求項9】前記帯電手段は接触帯電方式であることを
特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像
形成装置。 - 【請求項10】前記第1の電圧印加手段は前記帯電手段
に振動電界を印加することを特徴とする請求項1乃至9
のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 【請求項11】前記情報書き込み手段は露光手段である
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記
載の画像形成装置。 - 【請求項12】前記残留現像剤像均一化手段及び前記現
像剤帯電量制御手段を導電性繊維ブラシ部から構成し、
該導電性繊維ブラシ部を前記像担持体に接触させること
を特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の
画像形成装置。 - 【請求項13】前記第3の電圧印加手段は前記現像剤帯
電手段に振動電界を印加することを特徴とする請求項1
乃至12のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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