JP2002091260A - クリーナレス画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨作用がない放電生成物質除去装置を備え
たクリーナレス画像形成装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 弾性含水層２４と高吸水性部材２５から
なる放電生成物除去部材２６を備えたクリーナレス画像
形成装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーニング装置
を有しないクリーナレスプロセスを利用した画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】クリーナレスプロセスを用いた画像形成
装置においては、クリーニング装置、クリーニングされ
たトナー、すなわち廃トナーを廃棄するための廃棄機
構、スペースが不要となるため、装置の小型化と簡略化
が容易になる。また、転写残トナーは現像装置に回収さ
れて再利用されるので経済的である。また、ブレードな
どのクリーニング装置で像担持体を摺擦することがない
ので、像担持体へのダメージが低減され、像担持体の長
寿命化が可能になるなどの多くのメリットが得られる。

【０００３】しかしながら、このような一連のクリーナ
レス画像形成プロセスが繰り返されるに従い、帯電装置
において、コロナ放電器や帯電ローラに直流あるいは交
流の高圧を印加して像担持体の帯電を行っているため、
コロナ放電によるオゾン発生および窒素酸化物(ＮＯｘ)
等やその窒素酸化物に基づく硝酸塩等の放電生成物が像
担持体表面に蓄積する。このような放電生成物により像
担持体は劣化を受ける。放電生成物は吸水性で、水分を
吸着しやすくなっており、低抵抗化し帯電電荷に流れが
生じる。その結果、露光装置により潜像を形成しても潜
像が乱れ、現像装置によって現像を行った場合、所謂、
画像ボケ、画像流れという問題が引き起こされる。この
傾向は特に高温高湿下に顕著となる。

【０００４】従来、上述したような画像形成プロセスで
はクリーニング部材が設置されており、この放電生成物
はクリーニング部材により転写残トナーとともに掻き取
られ、画像ボケという問題は発生しなかったが、近年で
は像担持体の高耐久化が必須となっており、クリーニン
グ部材を必要としないクリーナレスプロセスが必須とな
っている。これらの問題を解決するために、クリーナレ
スプロセスの画像ボケ対策として、特開平８−１２３１
９５、特開平１１−２３７８２２が提案されている。

【０００５】特開平８−１２３１９５の発明は、以下の
通りである。像担持体として感光ドラム（感光体）を用
い、独立したクリーニング装置を持たないクリーナレス
画像形成装置において、前記感光ドラムとウェブを介し
て単泡スポンジローラを所定の周期で感光ドラムに当接
せしめる刷新装置を設ける。この発明によれば、クリー
ナレス画像形成装置において、感光ドラムの削れ量を制
御することで該感光ドラムの寿命を維持できるととも
に、劣化した感光ドラムの刷新が行われることで、感光
ドラムの劣化による画像不良の発生を防ぎ、安定した画
像形成を行うことができる。

【０００６】特開平１１−２３７８２２の発明は、以下
の通りである。画像形成装置は、電子写真感光体及び、
その周囲には、摺動部材を兼ねるロール状接触型帯電部
材、露光部材、現像部材、転写部材、除電部材及びロー
ル状のナイロンブラシからなる微粒子付着部材（クリー
ニング剤付着部材）を備える。感光体の表面には、微粒
子付着部材により粒子状のクリーニング剤が付与され、
ロール状の帯電部材と、画像書き込みユニットによって
静電潜像が形成され、現像部材によってトナー像とな
り、転写部材によって、供給部材から供給された被記録
媒体に転写され、定着部材を通って機外に排出される。
感光体と帯電部材とは、約１０％の周速差をもって回転
しながら摺動し、電子写真感光体表面の異物を掻き取
る。異物は、画像形成工程において、感光体表面から、
被記録媒体上に転移し、機外に排出される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平８−１２３１９
５においては、感光体の削れ量を制御できるものの、感
光体を削ることによって放電生成物を除去する方法であ
ることには変わりなく、長期に渡って画像形成装置を使
用する場合、感光体の寿命がやはり問題となり、クリー
ナレスプロセスの利点を生かすことができない。また、
特開平１１−２３７８２２においては、感光体の摩耗は
小さくなるが、クリーニング剤を感光体に付着させる制
御、取り除く制御などが複雑となってしまう。

【０００８】上記問題点に鑑み、本発明は、クリーニン
グ剤のような微粒子を供給することなく、また、像担持
体を削り寿命を短くするようなことがない除去装置を備
えたクリーナレス画像形成装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明は、 像担持体に一様に帯電
する帯電装置と、潜像を顕像化する現像装置と、トナー
像を転写する転写装置を具備し、現像装置が像担持体上
に付着している転写残トナーを回収することが可能なク
リーニング装置を兼ねている画像形成装置において、放
電生成物質を像担持体から取り除く研磨作用のない放電
生成物除去部材を設けることを特徴とする画像形成装置
とする。請求項２に記載の発明は、 放電生成物除去部
材は弾性層と高吸水性部材を有し、高吸水性部材で弾性
層を完全に覆うことにより、高吸水性部材内部に弾性層
が密閉されていることを特徴とする請求項１に記載の画
像形成装置とする。請求項３に記載の発明は、 弾性層
が含水性材料であることを特徴とする請求項２に記載の
画像形成装置とする。請求項４に記載の発明は、 放電
生成物除去部材がローラ形状であることを特徴とする請
求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置とす
る。請求項５に記載の発明は、 放電生成物質除去部材
が像担持体へ接触するとき、像担持体へ加圧されながら
連れ廻り方向に回転可能であることを特徴とする請求項
１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置とする。請
求項６に記載の発明は、 非画像形成時に、放電生成物
除去部材を像担持体と接触させることによって、放電生
成物質を像担持体から取り除くことを特徴とする請求項
１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて詳細に説明する。図１、および図２は本発
明による画像形成装置の概略構成図である。この画像形
成装置は、矢印Ａ方向に回転する像担持体１を備え、そ
の周囲に帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装
置５、除電装置６が配置されている。また、像担持体１
上から転写された転写材７上のトナー像を定着するため
の定着装置８が配置されている。像担持体１は、本実施
形態では有機光半導体（ＯＰＣ）の感光体を用いてい
る。像担持体１は、ＯＰＣ感光体以外でもよく、例えば
無機感光体、アモルファスシリコン感光体などでもよ
い。帯電装置２は、像担持体１表面に所定の距離で像担
持体１と非接触で配置され、帯電装置２に電圧を印加す
ることによって像担持体１を所定の極性、所定の電位に
帯電する。本実施例では電極ワイヤ２ａとグリッド電極
２bからなるスコロトロン帯電装置により、像担持体１
をマイナス極性に一様に帯電させている。帯電装置２
は、図２のように像担持体１と接触あるいは非接触に配
置された帯電ローラ９を用いてもよい。露光装置３は発
光素子としてＬＤを使用し、画像データに基づき像担持
体１に光を照射し静電潜像を形成している。本実施例で
はＬＤを用いているがＬＥＤなどの発光素子を用いても
よい。現像装置４は、内部に固定されたマグネットロー
ラ４ａと回転自在の現像剤担持体４ｂを備えており、現
像剤を現像剤担持体４ｂ上に保持させている。本実施形
態では、現像として非磁性トナーと磁性キャリアからな
る二成分現像剤を用いた二成分磁気ブラシ現像を用いて
説明している。トナーは磁性トナーを用いても良い。ま
た現像方式として、磁性一成分現像、あるいは、非磁性
トナーを用いた非磁性一成分現像を用いてもよい。現像
剤担持体４ｂには、現像バイアス電源から電圧が印加さ
れる。この現像バイアスと像担持体１表面に形成された
静電潜像の電位との電位差により、現像領域にて静電潜
像に帯電したトナーを付着させて現像を行う。転写装置
５は、転写時に像担持体１表面に所定の押圧力で接触
し、電圧が印加されることにより、像担持体１と転写装
置５との間の転写ニップ部で像担持体１表面のトナー像
を転写材７に転写する。本実施形態では転写ローラを用
いて転写を行っている。コロトロン、転写ベルトなどの
転写装置を用いてもよい。除電装置６は像担持体１の残
留電荷を除電するもので、ＬＥＤを用いている。定着装
置８は、加熱ローラ８ａと加圧ローラ８ｂを有してお
り、加熱ローラ８ａと加圧ローラ８ｂ間に搬送されるト
ナー像が転写された転写材７を加熱、加圧して転写材７
表面にトナー像を定着する。

【００１１】次に、上記構成の画像形成装置の画像形成
動作について説明する。画像形成時には、像担持体１は
図示していない駆動装置により図１の矢印Ａ方向に回転
駆動され、除電装置２により像担持体１上の残留電荷を
除電された後、帯電装置２によって所定の電位に帯電さ
れる。そして、露光装置３からスキャナあるいはパソコ
ンなどの画像信号に対応したレーザー光が像担持体１上
に照射され、レーザー光が照射された部分の像担持体１
上の電位が低下し、静電潜像が形成される。そして、現
像装置４によって静電潜像のレーザー光が照射された部
分に負極性のトナーが現像され、トナー像が形成され
る。本実施形態では上記で説明したように反転現像方式
を用いている。そして、転写材７が像担持体１と転写装
置５との間の転写ニップ部に給送され、像担持体１から
転写材７上にトナー像が転写される。このとき、転写装
置５にはトナーの帯電極性とは反対の極性の電圧あるい
は電流が印加される。トナー像が転写された転写材７
は、像担持体１から分離され定着装置８へ搬送される。
定着装置８で加熱部材８ａ、加圧部材８ｂのニップを通
過することにより、熱と圧力の作用で転写トナー像が転
写材７上に定着されて排出される。

【００１２】なお、本実施形態の画像形成装置はクリー
ナレスプロセスであるため、クリーニング装置は設けら
れていない。通常、クリーナレスプロセス画像形成装置
は、転写工程で転写装置５にプラスの電圧あるいは電流
を印加し、転写材７に像担持体１に現像されたマイナス
に帯電したトナーを転写するために、転写されずに像担
持体１に残った転写残トナーは、マイナス極性からプラ
ス極性に逆帯電してしまう。クリーニング装置が設けて
あるプロセスでは、クリーニング部材により、そのまま
像担持体１からクリーニング装置に回収される。クリー
ナレスプロセスでは、プラスに帯電しているトナーは帯
電装置２を通過するときにマイナス電荷が注入されるこ
とによりマイナス極性に揃えられる。次作像動作で像担
持体１表面の非画像部となる部分に残っている転写残ト
ナーは、像担持体１の表面電位と現像装置４に印加され
る現像バイアスとの電位差により、現像装置４に回収さ
れる。また、画像部となる部分に残っている転写残トナ
ーは、そのまま現像トナーとして像担持体１に残ったま
まトナー像となる。

【００１３】ここで、放電生成物発生により引き起こさ
れる、現像不良の現象について説明する。実験条件とし
て、スコロトロン帯電装置を用い、電極ワイヤに−６．
０（ｋＶ）、グリッド電極に−９００（Ｖ）の直流電圧
を印加し、像担持体１を約−９００（Ｖ）に均一に帯電
させた。また、露光後の像担持体１の表面電位は−１５
０（Ｖ）とした。像担持体１はアルミニウム製シリンダ
ー上に順にＴｉＯ２とポリアミド樹脂からなる下引き
層、ついでトリスアゾ顔料とポリビニルブチラール樹脂
からなる電荷発生層、ヒドラゾンとポリカーボネート樹
脂からなる電荷輸送層を積層したＯＰＣ感光体を用い
た。電荷発生層は０．２（μｍ）、電荷輸送層は３０
（μｍ）である。像担持体１の直径は３０（ｍｍ）であ
る。温度３０℃、湿度９０％環境の下、線速１８０（ｍ
ｍ／ｓｅｃ）、Ａ４横送りで十万枚連続通紙を行い、像
担持体１表面の画像ボケ発生状況を確認した。その結
果、地肌部の（高い）電荷が画像部の方に流れて行き、
画像部の電位は高くなり現像されなくなるいわゆる白抜
け状態になることがわかった。図３および図４は、この
白く抜けた部分の発生メカニズムを模式図で説明したも
のである。図３は画像流れが発生しない通常の帯電電位
と画像部電位の関係である。一方、図４は地肌部の電荷
が画像部に流れ、白抜けが発生するときの帯電電位と画
像部電位の関係を示す。画像ボケの原因となる放電生成
物は、空気中のアンモニアと放電で発生したＮＯｘが反
応し、硝酸アンモニウムとなって生成されたものである
と考えられる。また、水分を吸収することによって低抵
抗化し、像担持体１にレーザー光が照射されても、電位
が下がらずにシャープで深い潜像が形成されないものと
考えられる。したがって、現像バイアスを印加しても現
像されずに白く抜けた部分が発生すると考えられる。こ
のように放電を長時間続けると、放電生成物は像担持体
一周方向表面に連続的に存在することになる。従って、
放電生成物は帯電（放電）を行ったら直ぐ除去する必要
がある。

【００１４】そこで、本実施形態の特徴である、放電生
成物質の除去方法について詳細に説明する。図１あるい
は図２に示すように、除電装置６と帯電装置９の間に像
担持体１と非接触の状態で放電生成物除去部材２６が設
置されている。放電生成物除去部材２６は、図５に示す
ように芯金２３の外側に弾性含水層２４が有り、その外
側に高吸水性部材２５で略密閉された状態で構成されて
いる。高吸水性部材２５は弾性含水層２４より水分を供
給されゲル状となり、粘着性を持ち適度な水分を保つこ
とができる。像担持体１表面に付着した放電生成物が、
放電生成物除去部材２６と像担持体１が形成するニップ
にくると、入り口側で水分を供給することによって放電
生成物がイオン化し水へ溶け込むか、または、像担持体
１との付着力が弱くなる。放電生成物が水に溶け込んだ
場合は、ニップ部で高吸水性部材２５に吸収され高吸水
性部材２５の内部に保持される。また、像担持体１との
付着力が弱くなり、イオン化する前の場合は、ニップ部
で高吸水性部材２５の粘着力により像担持体１表面から
高吸水性部材２５へ転移し、徐々に水に溶け込み高吸水
性部材２５内部に保持される。一旦高吸水性部材２５内
部にイオンとして保持された放電生成物は、放電生成物
除去部材２６が一回転すると再び水とともにしみ出すわ
けであるが、硝酸化合物は水へ大量に溶解することがで
きるので、再び水と一緒に出ていっても次の放電生成物
と一緒に高吸水性部材２５内部へ取り込まれる。放電生
成物除去部材２６を通過した像担持体１表面には、放電
生成物がないので高湿時に於いても画像ボケが発生しな
い。

【００１５】高吸水性部材２５としては、ポリアクリル
酸、ポリマレイン酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル
アミド、ポリアクリル酸ソーダであり、また各々の誘導
体、およびそれらの共重合体ポリマーである。さらには
ポリエチレンオキサイド等のポリアルキレンオキサイ
ド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポ
リビニルブチラール、ポリアクリルアミド、ポリプロピ
レングリコール、にかわ、ゼラチン、ガゼイン、アルブ
ミン、アルギン酸、アルギン酸ソーダ、メチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、ポリビニルエーテル、ポリビニルメチルセル
ロース、ポリエチレングリコール、グルコース、キシロ
ース、スクロース、マルトース、アラビノース、α−シ
クロデキストリン、でんぷん等の共重合体、グラフト重
合体、架橋体などがあるがこれに限られたものではな
い。また、含水性弾性体の例として、ウレタンゴム、シ
リコンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブタジエンゴ
ム、スチレンゴム、クロロプレンゴム、ブチレンゴム、
エラストマーなどの発泡体、または、海綿、ウレタンフ
ォームなどの多孔質体などがあるが、これに限られたも
のではない。

【００１６】本実施形態では、放電生成物除去部材２６
はローラの形状を用いている。これは、放電生成物除去
部材２６の表面積を大きくすることにより、放電生成物
を多く保持でき、効率よく放電生成物を除去するためで
ある。また、放電生成物を除去するとき、放電生成物除
去部材２６は像担持体１と接触し、押圧されながら像担
持体１と連れ廻り回転する構成になっている。連れ廻り
方向に回転させることにより、放電生成物除去部材２６
が像担持体１と接触している時間が長くなる。また、放
電生成物除去部材２６を像担持体１に押圧することによ
ってニップ部の面積が大きくなるとともに、弾性含水層
２４から多量の水分が高吸水性部材２５に染み込み、像
担持体１表面に水が多量に送り込まれ、像担持体１に付
着している放電生成物をイオン化する効率が上がる。し
たがって、簡易な構成で、像担持体１表面に付着してい
る多量の放電生成物を、放電生成物除去部材２６の高吸
水性部材２５に転移させ、高吸水性部材２５中に保持す
ることができる。

【００１７】また、放電生成物除去部材２６は非画像形
成時に、像担持体１と接触することによって、放電生成
物質を像担持体から取り除く構成となっている。これは
放電生成物除去部材２６を像担持体１に接触させたと
き、内部の水分が像担持体１上に残ってしまうことがあ
るからである。この水分は微量なのですぐに蒸発してし
まうが、画像形成時に放電生成物除去部材２６が像担持
体１と接触していると、像担持体１上に水分が残ったま
ま帯電、露光が行なわれ、水により静電潜像が乱れて画
像ボケが発生することがある。したがって、本実施形態
は、画像形成動作中は放電生成物除去部材２６と像担持
体１が非接触状態、画像形成動作終了後などの画像形成
動作以外の時に、放電生成物除去部材２６を像担持体１
に接触させて放電生成物を除去することにより、たとえ
水分が像担持体１上に残ってしまった場合でも、完全に
水分が蒸発してしまうまで画像形成動作を行なわないの
で、水による画像ボケの発生を防止することができる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１に記載の画像形成装置において
は、放電生成物を像担持体から取り除く放電生成物除去
部材を設けることにより、像担持体を削る装置を有して
いないクリーナレスプロセスの画像形成装置でも、画像
ボケ、画像流れの発生を防止することができる。請求項
２に記載の画像形成装置においては、放電生成物除去部
材の表層が高吸水性材料で構成されているので、像担持
体表面の放電生成物質に水分を供給することができ、放
電生成物をイオン化して高吸水性材料内に吸収、あるい
は粘着力で像担持体表面からはぎ取ることができる。ま
た、高吸水性層の下層が弾性層で構成されているので、
放電生成物除去部材を像担持体に押圧接触した時、放電
生成物除去部材と像担持体との接触部にニップを形成す
ることができ、放電生成物を効率的に除去することがで
きる。請求項３に記載の画像形成装置においては、弾性
層が含水性材料であるので、表層の高吸水性層へ簡易な
構成で水分を常に供給できる。したがって、高吸水性層
の水分量を常に保つことができるので、像担持体表面の
放電生成物を長期に渡って効率よく除去することができ
る。請求項４に記載の画像形成装置においては、放電生
成物除去部材がローラ状であるので、表面積を大きくす
ることができ放電生成物を多く保持でき、放電生成物除
去部材が長寿命となる。請求項５に記載の画像形成装置
においては、放電生成物除去部材が、像担持体に加圧接
触し、連れ廻り回転する構成であるので、構成が簡単で
低コストとなる。請求項６に記載の画像形成装置におい
ては、非画像形成動作時に放電生成物除去部材を像担持
体に接触させ放電生成物を除去することにより、たとえ
水分が像担持体上に残った場合でも、完全に水分が蒸発
している状態して、水による画像ボケの発生を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図２】 本発明による画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図３】 現像不良の発生メカニズムの模式図である。

【図４】 現像不良の発生メカニズムの模式図である。

【図５】 放電生成物除去部材の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１	像担時体 ２	帯電装置 ２ａ	電極ワイヤ ２ｂ	グリッド電極 ３	露光装置 ４	現像装置 ４ａ	マグネットローラ ４ｂ	現像材担時体 ５	転写装置 ６	除電装置 ７	転写材 ８	定着装置 ８ａ	加熱ローラ ８ｂ	加圧ローラ ９	帯電ローラ ２３	芯金 ２４	弾性含水層 ２５	高吸水性部材 ２６	放電生成物除去部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７ Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｂ (72)発明者 野口 愛乃 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 谷川 清 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H027 EC14 ED27 EF07 EF12 EF13 2H034 AA06 BA05 BC02 BC03 BC07 2H077 AA37 AC16 AD06 AD31 AD35 CA01 EA03 EA13 EA14 EA15 EA16 FA13 FA22 GA04 3J103 AA02 AA14 AA33 AA51 FA06 FA07 FA12 FA15 FA18 FA19 GA02 GA52 HA03 HA04 HA05 HA12 HA18 HA31 HA41 HA53 HA54

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に一様に帯電する帯電装置と、
   潜像を顕像化する現像装置と、トナー像を転写する転写
   装置を具備し、現像装置が像担持体上に付着している転
   写残トナーを回収することが可能なクリーニング装置を
   兼ねている画像形成装置において、 放電生成物質を像担持体から取り除く研磨作用のない放
   電生成物除去部材を設けることを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 放電生成物除去部材は弾性層と高吸水性
   部材を有し、高吸水性部材で弾性層を完全に覆うことに
   より、高吸水性部材内部に弾性層が密閉されていること
   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】 弾性層が含水性材料であることを特徴と
   する請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 放電生成物除去部材がローラ形状である
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
   画像形成装置。
5. 【請求項５】 放電生成物質除去部材が像担持体へ接触
   するとき、像担持体へ加圧されながら連れ廻り方向に回
   転可能であることを特徴とする請求項１ないし４のいず
   れかに記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 非画像形成時に、放電生成物除去部材を
   像担持体と接触させることによって、放電生成物質を像
   担持体から取り除くことを特徴とする請求項１ないし５
   のいずれかに記載の画像形成装置。