JP2984396B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置や静電記録
装置等の画像形成装置に関するものであり、特に転写ロ
ーラのように転写材の裏側に接触する転写部材を有する
場合に好適な画像形成装置に関するものである。

【０００２】 ［背景技術］ 移動する像担持体に帯電トナーによるトナー像を形成
し、該像担持体と同期移動する転写ローラなど接触型の
転写部材をこれに圧接して両者の圧接ニップ部を転写位
置とし、これらの間に紙などの転写材を挿通するととも
に、前記転写部材にトナーと逆極性の転写バイアスを印
加し、よって形成される電界の作用で、像担持体側のト
ナー像を転写材に転移させる様に構成した画像形成装置
がすでに提案されている。

【０００３】このような転写手段は、周知のコロナ放電
器を利用する場合に比して、転写材を確実に保持出来る
ので転写位置での転写ズレが生じにくく、転写バイアス
も比較的低圧ですむので装置が小型コンパクトにでき、
オゾンの発生などもないなど種々な利点があるが、反
面、たとえば、転写材巾よりも原稿巾が広い場合、本な
どの厚い原稿をプリントする場合など、転写材の巾の外
側の部分が現像され、その部分のトナーが転写ローラに
付着し、このトナーが飛散して転写ローラ近傍各部を汚
染したり、後続する転写材の裏汚れを生起することがあ
る。

【０００４】このような事態を回避するため、特開昭５
０−１５３６４２号公報、特開昭５１−９８４０号、特
開平１−２９２３８５号公報にみるように、転写位置に
転写部材が存在しないときに転写材にトナーと同極性の
クリーニングのためのバイアスを印加して、転写部材に
付着したトナーを像担持体に戻すようなものが提案され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとしている問題点】しかしながら、
例えば正規現像方式を用いる画像形成装置のように像担
持体に像を形成するために像担持体を帯電する帯電手段
の帯電極性と像担持体の像を転写材に転写する転写帯電
手段の帯電極性が同極性であるものに適用すると前記転
写部材にトナーと同極性、即ち前記帯電手段の帯電極性
と逆極性のクリーニングバイアス電圧を印加して転写部
材をクリーニングするときにクリーニング後の像担持体
の電位は前記帯電手段の帯電極性と逆極性にシフトする
ことがあった。このように、像担持体の電位が前記帯電
手段の帯電極性と逆極性となるとメモリーとして残り、
次に画像形成を行なうために像担持体を前記帯電手段に
より帯電しても像担持体が所望電位まで上がらず画像濃
度が薄くなるような問題があった。また、転写位置でト
ナー像の転写材への転写が行なわれた後の像担持体の電
位は前記帯電手段の帯電極性と同極性となっているが、
この帯電極性と同極性の電位と、既に述べたように転写
部材のトナーのクリーニングにより前記帯電手段の帯電
極性と逆極性の電位とが像担持体にある場合、この両方
の電位部分が次の画像形成時の像担持体の画像領域中に
あると前記帯電手段による帯電後像担持体電位に差が表
われ、とくにハーフトーン画像に濃度ムラが生じる問題
があった。

【０００６】特に像担持体として表面に有機光導電層を
有する感光体を用いた場合には上述した画像濃度の低
下、画像ムラといった画像不良が顕著に発生した。

【０００７】一方、転写部材に印加するクリーニングバ
イアスによって転写部材前後の像担持体の電位差を小さ
くするためにクリーニング電流を最適値よりも小さく設
定することも考えられるが、このような仕方では、トナ
ーの飛散、転写材の裏汚れなどに十分対処出来なかっ
た。

【０００８】以上の問題点は転写ローラのような転写部
材を用いる場合に限らず例えば像担持体に接触する部材
に上記帯電極性と逆極性の電圧を印加した場合にも同様
に発生するものである。

【０００９】［発明の目的］本発明は、上記の問題点に
鑑み成されたものであり、その目的は転写部材をクリー
ニングすることで転写材の裏汚れを防止した画像形成装
置を提供することである。

【００１０】本発明の他の目的は、画像ムラ等の画像不
良を防止して良好な画像を形成する画像形成装置を提供
することである。

【００１１】また、本発明の他の目的は像担持体を像形
成のために帯電した後帯電後画像領域となる像担持体電
位を均一とする画像形成装置を提供することである。

【００１２】更に、本発明の目的は像担持体に接触する
部材を良好にクリーニングする画像形成装置を提供する
ことである。

【００１３】本発明の更なる目的及び特徴とするところ
は図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことにより
明らかとなるであろう。

【００１４】[発明の構成] 上記目的を達成する本発明は、被無端移動する感光体
と、感光体を帯電する帯電手段と、帯電手段により帯電
された感光体を像露光して静電潜像を形成する露光手段
と、感光体上の静電潜像を感光体の帯電極性とは逆極性
に帯電したトナーで現像する現像手段と 、感光体上の
トナー像を転写材に静電的に転写する転写手段と、非転
写時に転写手段にトナーの帯電極性と同極性のクリーニ
ングバイアスを印加するクリーニングバイアス印加手段
と、を有する画像形成装置において、感光体上のクリー
ニングバイアスを受けた領域の少なくとも一部を画像領
域とするとともに、このクリーニングバイアスを受け画
像領域となる領域を予めクリーニングバイアスの極性と
は逆極性に帯電しておくことを特徴とするものである。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００１６】図１は本発明を適用するに適した両像形成
装置の要部の概略側面図である。

【００１７】紙面に垂直方向に軸線を有し、矢印Ｘ方向
に無端状に回転する円筒状の像担持体である負帯電極性
の感光体２の表面は帯電手段である帯電ローラ４によっ
て負に一様に帯電され、この帯電面は露光手段５により
画像情報に応じて像露光を受けて静電潜像が形成され
る。この静電潜像に対して現像器６から帯電手段の帯電
極性と逆極性に帯電された正帯電トナーが供給されてト
ナー像が形成され、即ち正規現像されて、これが、感光
体２と転写部材である転写ローラ１とが圧接して形成さ
れる転写位置に到来する。

【００１８】これとともに、前記転写位置には転写ガイ
ド３により転写材Ｐが案内され、転写材の裏側は転写ロ
ーラ１に押圧接触されると共に転写ローラ１には現像時
のトナーとは逆極性の転写バイアス電源１３により印加
され、よって形成される電界の作用で、トナー像は転写
材Ｐに転移する。なお、このとき電源１３のスイッチは
実線１３ａ側に位置している。

【００１９】その後転写材Ｐは除電針８の作用で除電さ
れ搬送路を経て不図示の定着部位に搬送され、転写時に
転写材Ｐに転移しなかった一部の残留トナーはクリーナ
ー７によって除去され、感光体２は次の画像形成工程に
入ることになる。

【００２０】一方、感光体２に接触する接触部材である
転写ローラ１は、転写ローラ１に現像時のトナーとは逆
極性の転写バイアスが印加されているとき転写材Ｐのサ
イズよりも感光体２のトナー付着領域が大きければ転写
ローラ１にトナーが付着する。従って、感光体２への画
像形成動作が実行される前の感光体２の前回転中、感光
体２上に連続画像形成動作を行なう場合転写位置を転写
材Ｐが通過し終ってから次の転写材Ｐが転写位置に到達
するまでの間など、転写位置に転写材Ｐが存在しない間
の少なくとも一部で転写ローラ１に転写時とは逆極性、
即ち現像時のトナーとは同極性のクリーニングバイアス
が電源１３により印加される。転写ローラ１にクリーニ
ングバイアスを印加するのは少なくとも転写ローラ１が
回転する時間であることが望ましい。これによって、転
写ローラ１に付着しているトナーは感光体に戻されて転
写材の汚れ、トナーの装置内への飛散などを阻止するよ
うになっている。なお、このクリーニングバイアス印加
時電源１３のスイッチは点線１３ｂ側に位置している。

【００２１】図示の装置では、感光体２はマイナス帯電
極性を有するＯＰＣ感光体で、直径６０ｍｍ、プロセス
スピードは７０ｍｍ／ｓｅｃであり、転写ローラ１は直
径２０ｍｍ、長さ２３０ｍｍで、芯金の上にカーボン分
散の発泡ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンの３元共
重合体）層を有し、転写ローラ１に１ＫＶの電圧印加の
場合の体積抵抗率は１０⁹Ωｃｍである。転写ローラ１
には転写時には−４．０ＫＶで定電圧制御、クリーニン
グ時には＋０．５μＡの定電流制御を行なっている。

【００２２】帯電ローラ４は直径１２ｍｍ、芯金の上に
カーボン分散のＥＰＤＭ層を有し、体積抵抗率はローラ
４に１ＫＶの電圧印加時で５×１０⁸Ωｃｍである。

【００２３】次に、転写部材である転写ローラ１の体積
抵抗率と転写ローラ１への印加電圧及び電流との関係を
図９に示す。

【００２４】同図は転写ローラの体積抵抗率の変化に対
して最も転写ローラに付着したトナーのクリーニング効
率の高い電圧、電流値の範囲を示すもので、電圧につい
て云うと、低体積抵抗率の場合には＋５０．０Ｖ程度で
最大の効果があるが、１０¹⁰Ωｃｍ以上ではほぼ＋１．
４ＫＶ以上を必要としている。

【００２５】電流についてみると、この場合にはすべて
の体積抵抗率に対して＋０．５μＡ程度でクリーニング
効率が最大となっている。

【００２６】これは電荷密度に換算すると、およそ３×
１０^-9Ｃ／ｃｍ²で、帯電ローラ４によって帯電された
感光体２の暗部電位部分を露光しないで現像した時のト
ナーの電荷密度とほぼ同じ値である。

【００２７】転写ローラに上述した感光体暗部電位部分
に付着したトナーが転移した場合、この電荷を打ち消す
程度の電荷を転写ローラに付与することによって転写ロ
ーラ上のトナーを感光体へ戻すクリーニング効率があが
り、電荷が過剰になると転写ローラ上のトナーが現像時
の帯電極性と逆極性に帯電してクリーニング効率が低下
すると考えられる。

【００２８】転写ローラに印加する実際の電流と転写ロ
ーラのクリーニング効率との関係は、図１０のようにな
る。即ち、前述したように転写ローラに印加する電流が
＋０．５μＡのときクリーニング効率が最大となってい
る。

【００２９】図１１は転写ローラに印加する電流が＋
０．５μＡのときのクリーニング後（転写位置下流側）
の感光体電位とクリーニング前の（転写位置上流側）感
光体電位の関係を示している。

【００３０】このように、最適クリーニング電流に設定
するとクリーニング前に対してクリーニング後の感光体
電位は転写ローラへ印加した電圧極性側にシフトするこ
とがわかる。

【００３１】アナログ複写機のように正規現像方式を採
用した場合、現像時トナーの極性は感光体の帯電極性、
即ち感光体に像を形成するために感光体を帯電する帯電
手段の帯電極性と、逆極性であり、したがって転写ロー
ラに印加するクリーニングバイアスの極性も帯電極性と
は逆極性になる。

【００３２】ところで、像形成のための帯電手段による
帯電後に感光体の画像領域となる部分が帯電手段による
帯電前に感光体電位に帯電極性の差があると、帯電手段
の帯電能にもよるが、帯電後の感光体電位に差が表わ
れ、これが、とくにハーフトーン画像に濃度ムラとして
表われる。

【００３３】図１２は前述したマイナス帯電極性を有す
るＯＰＣ感光体を帯電手段である帯電ローラ４によって
帯電する場合の、帯電後電位の、帯電前電位依存性を示
しており、画像領域中の帯電前の感光体電位が帯電極性
（マイナス）側になければ帯電後の感光体電位は所望電
位−６５０Ｖより低下して濃度ムラが発生することがわ
かる。なお帯電ローラ４にはピーク間電圧Ｖｐｐが１５
００Ｖの正弦波で直流成分は−６５０Ｖの電圧を印加し
ている。

【００３４】このような濃度ムラを防止するために電源
１３により転写ローラ１に印加するクリーニングバイア
ス（プラス）を転写バイアス（マイナス）に切り替えた
後、転写ローラ１に転写バイアスを印加している間に転
写位置を通過した感光体２面を次の画像領域の先端とな
るように像形成動作を制御する。即ち、転写ローラ１に
よりマイナスに帯電された感光体２面を次の画像形成時
に画像領域とするものである。

【００３５】しかしながら、このような制御シーケンス
をとると転写ローラ１へのクリーニングバイアス印加時
間が短くなってしまう。さらに、この時クリーニングバ
イアス印加時間を十分な時間をとろうとすると連続画像
形成時感光体２上の画像先端位置を常に同じ位置にする
必要があるので転写位置を転写材が通過し終えてから次
の転写材が到達するまで時間が長くなり、連続画像形成
スピードが遅くなる欠点がある。

【００３６】そこで、装置を図２のようなタイミングチ
ャートになるようにＣＰＵで制御するのが望ましい。

【００３７】帯電ローラ４に印加する電圧については交
流成分は４００Ｈｚ、ピーク間電圧Ｖｐｐが１５００Ｖ
の正弦波で、直流成分は−６５０Ｖと−２００Ｖに切り
替えるようになっている。

【００３８】転写ローラ１には、前述したように転写ロ
時には−４．０ＫＶ、クリーニング時には＋０．５μＡ
の定電流制御を行なっている。

【００３９】図３は帯電ローラ４による帯電後に感光体
２の画像領域（斜線部）の先端となる部分が帯電位置に
到達する１回転前の状態を示している。即ち、転写後感
光体２の斜線を付した部分に表面電位の履歴が残ってい
る状態を示している。この時帯電ローラ４に印加され
る。電圧の直流成分は−２００Ｖであり、図３の状態よ
りも感光体２が移動すると斜線を付した部分の表面電位
は−２００Ｖとなる。従って、現像位置で現像スリーブ
に印加する現像バイアスを画像領域、非画像領域で切り
換えなくても−２００Ｖの電位を有する感光体領域は現
像されない。その斜線を付した部分が転写位置に到達す
ると転写ローラ１には電源１３により＋０．５μＡが流
れるようにクリーニングバイアス電圧が印加され、転写
ローラ１に付着した正帯電トナーは感光体２へ転移す
る。このとき正帯電トナーが転移する感光体２はマイナ
ス電位（−２００Ｖ）であるのでクリーニングは良好に
行なえる。クリーニングバイアス印加によって転写位置
通過後の斜線部の表面電位は−１８０Ｖとなり、図３の
状態に戻る。このとき帯電ローラ４に印加される電圧の
直流成分は−６５０Ｖに切り換えられ、画像領域となる
斜線部を−６５０Ｖに帯電する。次いで斜線部は像露光
された後現像され、画像領域となる。図４はその後画像
領域先端Ａが転写位置に到達したところを示す。

【００４０】図４のような状態になる直前に、転写ロー
ラへの印加電圧は−４．０ＫＶとなり、その後感光体２
上のトナー像が転写材Ｐへ転写される。転写後の感光体
表面電位はマイナスであるため、その後の帯電ローラ４
による帯電後電位は、帯電ローラ４に印加される直流バ
イアスが−６５０Ｖである限り、−６５０Ｖと一定であ
り、画像領域全域にわたって均一な所望な帯電後電位が
維持できることになる。

【００４１】図２に上述したタイミングチャートを示し
ているが、ｔ₁は感光体２が帯電位置から転写位置まで
移動するのにかかる時間、ｔ₂は感光体２が転写位置か
ら帯電位置まで移動するのにかかる時間、ｔ₁＋ｔ₂は感
光体２が１回転する時間である。なお、本実施例では、
感光体２の１回転周長よりも、感光体２移動方向の画像
領域の長さが大きい画像が形成可能であり、このような
場合に濃度ムラを生じさせないために図２のタイミング
チャートは有効である。

【００４２】図２に示すように、本実施例では転写位置
が感光体の画像領域の先端となる転写開始時の１回転前
（矢印Ｂの時点）でも転写ローラ１にクリーニングバイ
アスを印加することが可能となり、先に述べた実施例の
ようにＢの時点でクリーニングバイアスを転写バイアス
に切り換える必要はない。従って、その場合に比べて本
実施例では、クリーニングバイアス時間を長くでき、連
続画像形成スピードを速くすることができる。また、本
実施例によれば転写位置で転写ローラ１にクリーニング
バイアス（感光体の帯電極性と逆極性）を印加する感光
体領域をあらかじめ感光体の帯電極性に帯電しておき、
転写ローラ１がクリーニングされた後の感光体の電位が
感光体の帯電極性と逆極性となることを防止している。
従って、次に画像形成のための帯電を行うことで所望電
位に帯電でき、画像濃度ムラとなるようなことがなくな
った。

【００４３】図５は他の実施態様を示す概略側面図であ
って、クリーナ７に設けたクリーニングブレード７ａは
カーボンを分散して体積抵抗１０⁸Ωｃｍに調整したウ
レタンゴムである。図示のように、クリーニングブレー
ド７ａには、電源９によって、４００Ｈｚ、ピーク間電
圧Ｖｐｐ１３００Ｖの交流と、−２００Ｖの直流が印加
されている。

【００４４】感光体２、転写ローラ１などの構成、作動
タイミングは前記実施例のものと同様であるが、帯電ロ
ーラ４への直流成分は−６５０Ｖに固定で、転写位置で
転写ローラ１へクリーニングバイアスが印加された感光
体２の領域がクリーニングブレード７ａを通過するま
で、該ブレードへ上記の電圧を印加する。即ち、転写ロ
ーラ１へのクリーニングバイアス印加により感光体２が
プラスに帯電されてもその領域が、負の電圧が印加され
たクリーニングブレード７ａを通過してマイナスに帯電
される。そして、その後画像形成を行なっても濃度ムラ
は発生しない。

【００４５】図６は本発明の他の実施態様を示す要部の
該略図であって、感光体２、転写ローラ１、帯電ローラ
の構成、動作タイミングは前出の実施例の場合と同様で
ある。

【００４６】図示符号１０はブランクシャッタで、ラン
プ１１からの光を反射集光して感光体２表面を照射す
る。

【００４７】帯電ローラ４へ印加する直流分は−６５０
Ｖに固定とし、これから転写ローラ１にクリーニングバ
イアスが印加される感光体２の領域は、ブランク露光後
の電位が−２００Ｖとなるようにランプ１１により光照
射するものとする。よってクリーニングバイアスが印加
された転写ローラ１を通過した感光体２の領域はマイナ
スに帯電され、これに続く画像形成時に濃度ムラの発生
はない。

【００４８】図５や図６にように構成することによっ
て、帯電バイアスの切り替えの必要がないので、コスト
的に有利である。

【００４９】図７はさらに他の実施態様で、この装置は
現像位置と転写位置との間にプレチャージャー１２をそ
なえた装置に本発明を適用したもので、先の実施例のよ
うに帯電ローラ４により感光体２を−２００Ｖに帯電す
る代わりに転写ローラ１にクリーニングバイアスが印加
される感光体２の領域に予めマイナス帯電（−２００
Ｖ）を行なうようにしてある。

【００５０】このような構成にしても、帯電電圧の直流
成分の切り替えを行なう必要がない。

【００５１】図８は本発明のまたさらに他の実施態様を
示す要部側面図で、感光体２、転写ローラ１は前出の場
合と同様である。

【００５２】帯電手段は帯電ローラ４の代わりにスコト
ロンチャンジャー１３で、そのグリット１３ｇにかかる
バイアスを２段階に切り換えて帯電電位を制御するよう
になっている。

【００５３】帯電後転写ローラ１に転写バイアスが印加
される感光体領域はグリット電圧を−７００Ｖにして−
６５０Ｖに帯電され、転写ローラ１にクリーニングバイ
アスが印加される感光体領域はグリット電圧を−２５０
Ｖに切り替えることによって−２００Ｖに帯電され、ク
リーニングバイアスによる感光体の正のメモリーを生じ
させず、引き続く画像形成時に濃度ムラを発生させな
い。

【００５４】以上の実施例においては、転写ローラ１は
感光体２に押圧接触するように設けられていたが、これ
に限らず、転写材の厚さよりも小さい間隙を感光体２と
転写ローラ１との間に設けても良い。

【００５５】また、以上の実施例において転写ローラ１
のクリーニングを行なうものを示したが、像担持体に接
触する他の部材、例えばクリーニングローラ等について
も適用可能である。即ち、この接触部材に現像時のトナ
ーと同極性のバイアスを印加して接触部材上のトナーを
像担持体に戻すものである。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転写部材を良好にクリーニングでき、転写材の裏汚れ、
トナーの装置内飛散を防止することができた。

【００５７】また、本発明によれば、像担持体がメモリ
ーを発生することなく、濃度ムラのない良好な画像を得
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するに適した画像形成装置の構成
を示す要部の概略側面図である。

【図２】同上の作動シーケンスを示す図である。

【図３】像担持体表面電位の態様を示す説明図である。

【図４】像担持体表面電位の態様を示す説明図である。

【図５】本発明の他の実施態様を示す、画像形成装置の
要部の概略側面図である。

【図６】本発明の他の実施態様を示す、画像形成装置の
要部の概略側面図である。

【図７】本発明の他の実施態様を示す、画像形成装置の
要部の概略側面図である。

【図８】本発明の他の実施態様を示す、画像形成装置の
要部の概略側面図である。

【図９】転写ローラの抵抗と、良好なクリーニング作用
を得られる電圧、電流との関係と示すグラフである。

【図１０】転写ローラ電流とクリーニング効果の関係を
示すグラフである。

【図１１】転写帯電前後における像担持体の表面電位を
示すグラフである。

【図１２】転写帯電前後における像担持体の表面電位を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ 転写ローラ ２ 感光体 ４ 帯電ローラ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無端移動する感光体と、感光体を帯電す
   る帯電手段と、帯電手段により帯電された感光体を像露
   光して静電潜像を形成する露光手段と、感光体上の静電
   潜像を感光体の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーで
   現像する現像手段と 、感光体上のトナー像を転写材に
   静電的に転写する転写手段と、非転写時に転写手段にト
   ナーの帯電極性と同極性のクリーニングバイアスを印加
   するクリーニングバイアス印加手段と、を有する画像形
   成装置において、 感光体上のクリーニングバイアスを受けた領域の少なく
   とも一部を画像領域とするとともに、このクリーニング
   バイアスを受け画像領域となる領域を予めクリーニング
   バイアスの極性とは逆極性に帯電しておくことを特徴と
   する画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記予めクリーニングバイアスと逆極性
   に帯電する帯電電位は画像形成時の帯電電位よりも低い
   ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記帯電手段は感光体と接触して帯電す
   る接触帯電部材を有することを特徴とする請求項1もし
   くは2に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記転写手段は感光体と接触する接触転
   写部材を有することを特徴とする請求項１から３いずれ
   かに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記感光体は有機光導電体を有すること
   を特徴とする請求項１から４いずれかに記載の画像形成
   装置。