JP2002116592A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画像流れが生じることなく、また色ずれ等がな
い鮮明画像を形成するカラー画像形成装置を提供する。 【解決手段】０＜Ｖｃ／Ｖｄ≦２（Ｖｃ：クリーニング
ローラ１の周速、Ｖｄ：感光体ドラム１０の周速）、お
よびＲｃ＝ｋＲｄ（ｋ：整数、Ｒｃ：クリーニングロー
ラ１の回転数、Ｒｄ：感光体ドラム１０の回転数）の条
件を満たすようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等のカラー画像形成装置に関し、特に
像担持体である感光体ドラム上の転写後の残留トナーを
除去するクリーニング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、原稿像若しくは画像情報に対
応した光出力を利用してドラム状若しくはベルト状に形
成した像担持体である感光体上に露光像を形成すると共
に、露光像を現像器を用いてトナー像化した後、トナー
像を普通紙その他の記録材に転写可能に構成した電子写
真装置は公知であり、プリンタ、複写機、ファクシミリ
等の画像形成装置に多用されている。

【０００３】しかしながら、従来の画像形成装置におい
ては、トナー像を転写後、感光体表面に残留トナーが付
着する為に、一般にクリーニングローラ若しくはナイフ
エッジ状のクリーニングブレードを感光体表面に摺擦さ
せてトナーの除去を計っている。

【０００４】また、従来の画像形成装置においては、感
光体表面の均一帯電を図る為に、コロナ放電器や帯電ロ
ーラ、帯電ブラシを利用しているが、コロナ放電により
生成するオゾンやその放電生成物である窒素酸化物やア
ンモニウム塩が感光体表面に吸着し画像流れが生じ易く
なる。特に近年、従来のセレン感光体やＯＰＣ感光体に
比較して、無公害、高光感度、硬質であり、この為耐久
性及び画質の良好さにおいて数段優れたアモルファスシ
リコン系の感光体が着目されているが、かかる感光体は
ＯＰＣ感光体に比較して長時間使用により吸湿劣化が生
じ易く、画像流れの問題点が一層顕在化し、アモルファ
ス系の感光体の使用に大きなネックとなっている。

【０００５】かかる欠点を解消する為に、感光体表面上
に付着した付着物を除去する目的に、感光体表面を摺擦
させる弾性力を有したクリーニングローラを用いて研磨
する技術がある。このようなクリーニングローラとし
て、内部に等極で４極以上でありローラ表面で６０ガウ
ス以上の磁力を有する磁石を内臓したこと、クリーニン
グローラを感光体より早い周速で回転するように構成し
たこと、クリーニングローラが感光体に接触するニップ
量を１ｍｍ以上に設定したものがある（特開平９−２９
２７３２号公報参照）。また、クリーニングローラの少
なくとも表層を、表面に気泡を多数散在させた発泡性シ
リコンゴムで形成すると共に、感光体に付着させるトナ
ーに、感光体表層より硬度が同等か大なる研磨材微粒子
を含有させたトナーを用い、クリーニングローラを感光
体の周速と異なる周速で回転させながらトナーを介して
感光体表面を研磨可能に構成したこと、発砲性シリコン
ゴムが発砲率を３０〜６０％、ゴム硬度を２０〜４０Ｈ
ｓの範囲に設定されていること、研磨剤微粒子をトナー
母粒子の表面に付着させて前記トナーを形成すると共
に、（前記トナー母粒子Ｄ）／（研磨材ｄ）の平均粒径
比Ｄ／ｄを１０〜２０の範囲に設定したものもある（実
開平５−８１８６１号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、画像流れは
帯電時における放電現象に伴うオゾン発生等による感光
体表面の劣化や放電生成物の感光体付着により、感光体
表面の吸湿性が高くなり、高湿環境下において感光体表
面抵抗が低下し、感光体表面電位が低下して発生するも
のである。従来の技術は、感光体表面の付着物を除去す
る為、感光体の表面をクリーニングローラとトナーに含
まれている研磨剤を用いて研磨している。

【０００７】しかし、クリーニングローラが感光体にニ
ップ量を確保して接触し、感光体の周速と異なる周速で
回転させる為に発生する感光体の回転方向に対しての負
荷、クリーニングローラの表面の摩擦係数、クリーニン
グローラの回転振れ、クリーニングローラとその軸部と
の真円度等の寸法バラツキにより、感光体の回転負荷変
動が生じ、画像に悪影響を及ぼすという問題がある。

【０００８】特に、カラープリンタ、カラー複写機等の
カラー画像形成装置で、イエロー、マゼンタ、シアン、
ブラックの色の全色あるいはいずれか２色以上を共通す
る感光体上を構成させて順次現像し、感光体から中間転
写体上に１次転写し、中間転写体上で重ね合わせたトナ
ー像を形成した後、中間転写体から用紙に２次転写をさ
せる構成の場合には、モノクロ画像の場合では画像に悪
影響を与えない範囲であっても、上述の回転負荷変動に
おける画像の悪影響（画像周期ぶれ）により、１次中間
転写上での各色の重ね合わせに色ずれが生じ、鮮明な画
像を得ることが出来ないという問題があった。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】本発明は、上記問題に鑑み
てなされたものであり、画像流れおよび感光体の回転負
荷変動による色ずれが生じることがなく鮮明な画像を形
成し得るカラー画像形成装置とすることにある。

【００１０】具体的には、２色以上の単色トナーを順次
１つの像担持体に現像するカラー画像形成装置におい
て、前記像担持体表面層より硬度が略同一もしくはか大
なる研磨材微粒子を含有させたトナーを用い、前記像担
持体上の転写位置より回転方向下流側に前記転写位置で
の残留トナーを清掃するクリーニング手段と、該クリー
ニング手段の回転方向上流側に前記残留トナーを付着し
た状態で像担持体表面に摺擦させるクリーニング回転体
とを設け、以下の条件を満たすカラー画像形成装置とし
たものである。

【００１１】０＜Ｖｃ／Ｖｄ≦２（Ｖｃ≠Ｖｄ）、 Ｒｃ＝ｋＲｄまたはＲｄ＝ｋＲｃ（ｋ：整数） Ｖｃ：クリーニング回転体の周速、Ｖｄ：像担持体の周
速 Ｒｃ：クリーニング回転体の回転数、Ｒｄ：像担持体の
回転数 特に、本発明は、２色以上の単色トナーを順次１つの像
担持体に現像して中間転写体に転写し、該中間転写体上
に多色トナー像を形成した後に用紙に転写するカラー画
像形成装置に有効である。

【００１２】このように研磨材を含有させたトナーを用
い、像担持体表面を摺擦させるクリーニング回転体の周
速比を０＜Ｖｃ／Ｖｄ≦２にすることで画像流れは生じ
ず、回転数を整数倍にすることにより像担持体とクリー
ニング回転体の回転数を同期させ、共通の像担持体で各
色繰り返す際のクリーニング回転体による像担持体の回
転負荷変動による画像の悪影響（画像周期ぶれ）の発生
する位置が各色において同じ位置である為、各色を重ね
合せても色ずれがなく鮮明な画像を形成することができ
る。

【００１３】さらに、Ｌｅ＝ｋＬｄまたはＬｄ＝ｋＬｅ
（ｋ：整数、Ｌｄ：像担持体の周長、Ｌｅ：中間転写体
の周長）とすることにより、1次転写時の感光体から中
間転写体への転写位置を同じ位置に制御し、感光体と中
間転写体の回転同期変動を含ませることにより、1次転
写時においてより各色を重ね合せても色ずれがなく鮮明
な画像を形成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。但し、この実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００１５】図１は、カラープリンタのプロセス図を示
す。図２は、クリーニング装置の概略図を示す。図３
は、カラープリンタの感光体ドラムユニットの前方部、
後方部を示す。図４、感光体ドラムユニットの斜視図を
示す。図５は、クリーニングローラの駆動部の詳細図で
ある。

【００１６】図１乃至図５に示すカラー画像形成装置
は、アモルファスシリコンからなる感光層を形成した感
光体ドラム１０の周囲に、回転方向に沿ってコロナ放電
器からなる帯電器９、光学系からなる露光手段１２、現
像スリーブを介して感光体ドラム１０と対面させたブラ
ック，イエロー，マゼンタ，シアンの各色の現像器１
３，１４，１５，１６、感光体ドラム１０の略整数倍の
周長（本実施例では略２倍）を持つ１次中間転写ドラム
１７、２次転写器１８から構成され、帯電器９より均一
帯電させた外径がφ８０ｍｍの感光ドラム１０上に露光
手段１２により画像情報に対応した露光像を形成すると
共に、露光像を現像器１３，１４，１５，１６のいずれ
かを用いて形成されたトナー像は、順次１次中間転写体
１７に転写され、ブラック，イエロー，マゼンタ，シア
ンと帯電プロセスから１次中間転写プロセス動作を繰り
返し、１次中間転写体１７上で各色トナー像を重ね合わ
せ、フルカラーのトナー像を形成し、２次転写器１８で
用紙に２次転写される。

【００１７】各色における感光体ドラム１０上のトナー
像の位置は、感光体ドラムフレーム１１に設けたＯＤ
（オフセットドラム）センサー８が感光体ドラムギヤの
側面に立てた１／１８本のピンを検知し、１／４色目
（例えば、ブラック）の露光像を形成する位置を決め
る。２／４（例えば、イエロー），３／４（例えば、マ
ゼンタ），４／４色目（例えば、シアン）の露光像の位
置も同様にこのピンを検知し、露光像の位置を決定す
る。これにより、感光体ドラム１０上への各色のトナー
像がずれることはなく、フルカラー画像を得ることがで
きる。

【００１８】感光体ドラム１０上の未転写残留トナー
は、クリーニングブレード２で掻き落とされて回収され
る。未転写残留トナーの付着したクリーニングローラ１
は、支点を設けたアーム部品６を介してバネにてクリー
ニングローラにテンションを掛け０．５ｍｍのニップ量
を確保しつつ、クリーニングローラ１は端部にクリーニ
ングローラ駆動ギヤ［Ｚ１７（ｍ＝０．５）］５を設
け、感光体ドラムギヤ［Ｚ７７（ｍ＝１）］７から第１
アイドルギヤ［Ｚ１４（ｍ＝１）／Ｚ２８（ｍ＝０．
５）］３、第２アイドルギヤ［Ｚ２２（ｍ＝０．５）／
Ｚ１７（ｍ＝０．５）］４を介し、感光体ドラム１０周
速の１．２倍の周速、且つ回転数は感光体ドラムの７倍
で回転し、研磨材としてトナーに添加されている酸化チ
タンが感光体ドラム１０表面を研磨し、感光体ドラム表
面１０の付着物を研磨している。クリーニングローラ１
の材質としては、少なくとも表面は発泡性弾性体で形成
されることが好ましく、例えば発砲ウレタン材を使用す
ればよい。なお、［Ｚ１７（ｍ＝０．５）］は、Ｚ１７
はギヤ歯数で、ｍ＝０．５は歯のモジュールを表す。

【００１９】なお、研磨材としてトナーに添加されてい
るものは、感光体ドラム１０表面層より硬度が略同一も
しくは大なる研磨材微粒子を含有させればよく、酸化チ
タン以外のものであってもよい。

【００２０】また、本実施例では、クリーニングローラ
１の周速を感光体ドラム１０の周速の１．２倍の周速と
しているが、０よりも大きく２以下の周速であればよ
い。これは、感光体ドラム１０の研磨性を向上させるた
めであるが、２よりも大きくなると、研磨性が増大し寿
命低下や回転負荷変動が大きくなるためである。また、
１、すなわち同周速度とするよりも周速差を設ける方が
研磨性が向上するため、０よりも大きく１よりも小さ
い、または1よりも大きく２以下であることがより好ま
しい。さらに、クリーニングローラ１の回転方向を感光
体ドラム１０の回転方向に対し順方向に回転させると共
に、周速を感光体ドラム１０よりも速くすることが好ま
しい。これは、回転負荷変動が少なく、またトナーの回
収がしやすいためである。

【００２１】また、本実施例では、クリーニングローラ
１の回転数を感光体ドラム１０の７倍の回転数としてい
るが、整数倍であればよい。これによる効果は、後述す
る。

【００２２】また、本実施例では、カラープリンタの小
型化を維持しながらも、感光体ドラム１０の周長を一番
印字される可能性が高いＡ４用紙の幅サイズと略同一と
し、１次中間転写ドラム１７上にＡ４用紙の幅サイズで
２枚分を同時にトナー像形成するために、１次中間転写
ドラム１７の周長を感光体ドラム１０の周長の２倍とし
ているが、整数倍であればよい。これにより、感光体ド
ラム１０から１次中間転写ドラム１７へのトナー像転写
時の色ズレを防ぐことができるようになる。

【００２３】また、本実施例では、クリーニングローラ
１０の感光体ドラム１０へのニップ量を０．５ｍｍとし
たが、０．１mm以上１．５ｍｍ以下に設定するようにす
ればよい。これは、０．１mmよりも小さいとクリーニン
グローラ１０とトナーによる研磨効果を得ることができ
ず、１．５ｍｍよりも大きいと回転負荷変動が大きくな
り、カラー画像では不充分な画質なるためである。

【００２４】ここで、従来も本発明も同様に、クリーニ
ングローラ１の研磨による負荷もしくはクリーニングロ
ーラ１の表面の摩擦係数、クリーニングローラ１の回転
振れ、クリーニングローラ１とその軸部との真円度等や
寸法バラツキの為に感光体ドラム１０が回転負荷変動を
起こし、感光体ドラム１０上で画像周期ぶれが発生す
る。そして、同じ傾向の画像周期ぶれはクリーニングロ
ーラ１の１回転の周期で発生し易く、画像上でクリーニ
ングローラ１の全周長さのピッチＣＲｐで発生する。そ
して、感光体ドラムギヤ側面のピンの内１／１８ピンを
検知し、１／４色目の露光像及びトナー像を形成し、感
光体ドラム１０が２回転目の１／４色目の検知ピン位置
を基準とし、２／４色目の露光像及びトナー像を形成す
る。３／４色目、４／４色目も同様である。

【００２５】従来のカラー画像形成装置、すなわちクリ
ーニングローラ１の回転数を感光体ドラム１０の整数倍
としていないカラー画像形成装置では、Ｒｃ＝ｋＲｄ
（ｋ：整数、Ｒｃ：クリーニングローラ１の回転数、Ｒ
ｄ：感光体ドラム１０の回転数）が成立していないため
に、感光体ドラム１０の回転負荷変動による各色の画像
周期ぶれの位置がばらつき、図６に示すように、用紙先
端から最初に現れる画像周期ブレの位置が各色毎でこと
なり、Ａ≠Ｂ≠Ｃ≠Ｄとなり、１次中間転写ドラム１７
で各色を重ねあわせると、図６の右側に示すように、色
ずれとなって鮮明な画像を得ることができない。

【００２６】本実施例のカラー画像形成装置は、クリー
ニングローラ１の回転数を感光体ドラム１０の回転数の
７倍になるように設定しているので（Ｒｃ＝７Ｒｄ）、
感光体ドラム１０が１回転するとクリーニングローラ１
は７回転することになる。よって、感光体ドラム１０の
２回転がＡ３サイズの１色画像形成のサイクルに設定し
ているので、感光体ドラム１０の２回転でクリーニング
ローラ１は整数倍の１４回転することになる。このこと
から、クリーニングローラ１の負荷もしくは寸法バラツ
キによる感光体ドラム１０の回転負荷変動が感光体ドラ
ム１０の各色２回転の間に常に同じ位置で起こることに
なり、図７に示すように、用紙先端から最初に現れる画
像周期ブレの位置が各色毎で同一となり、Ａ＝Ｂ＝Ｃ＝
Ｄとなる。従って、感光体ドラム１０の回転負荷変動に
よるそれぞれの色の画像周期ぶれは発生するが、フルカ
ラー画像として４色重ね合せた場合、図７の右側に示す
ように、各色の画像ずれも重なり合い色ずれとしてはほ
とんど発生しないようになる。このように、１色毎に画
像形成する感光体ドラム１０の回転サイクルをクリーニ
ングローラ１の整数倍回転位置に選択することで、４色
を重ねたカラー画像は色ずれのない鮮明な画像が得られ
るようになる。

【００２７】なお、本実施例では、１つの感光体ドラム
１０に４つの現像器１３，１４，１５，１６を配設した
場合について説明したが、２つの感光体ドラム１０に２
つずつの現像器を配置するような場合でもよい。また、
感光体ドラム１０としては、画像流れの問題が発生しや
すいアモルファスシリコン系で形成した感光体を用いる
場合に特に有効となり、研磨材入りトナーとアモルファ
スシリコン系ドラムを用い、表面が弾性体のクリーニン
グローラを用いることにより、アモルファスシリコン系
の特徴を生かしながら、問題となる画像流れ等を簡単な
クリーニングローラ構成で解消することができる。

【００２８】また、本実施例では、Ｒｃ＝ｋＲｄおよび
Ｌｅ＝ｋＬｄ（ｋ：整数）の条件を満たす場合について
説明したが、Ｒｄ＝ｋＲｃまたはＬｄ＝ｋＬｅの条件を
満たす場合でも同様の効果を得ることができる。さら
に、本実施例では、中間転写ドラムを用いた場合につい
て説明したが、中間転写ベルトを用いた場合、中間転写
体を用いずに１色毎に順次直接用紙に転写するカラー画
像形成装置であっても同様の効果を得ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上記載したように、本発明のカラー画
像形成装置によれば、クリーニング回転体の周速を像担
持体の周速に対して０よりも大きく２以下の周速比と
し、クリーニング回転体の回転数を像担持体の回転数の
整数倍とすることにより、画像流れが生じることなく、
また色ずれ等がない鮮明画像を形成するカラー画像形成
装置を提供することができる。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカラー画像形成装置であるカラープリ
ンタを示すのプロセス図である。

【図２】本発明のカラー画像形成装置内のクリーニング
装置を示す図である。

【図３】本発明のカラー画像形成装置内の感光体ドラム
ユニットを示す図である。

【図４】本発明のカラー画像形成装置内の感光体ドラム
ユニットを示す斜視図である。

【図５】本発明のカラー画像形成装置内のクリーニング
ローラ駆動部を示す図である。

【図６】従来のカラー画像形成装置による色ずれの状態
を示す図である。

【図７】本発明のカラー画像形成装置による色ずれの状
態を示す図である。

【符号の説明】

１：クリーニングローラ ２：クリーニングブレード ３：第１アイドルギヤ ４：第２アイドルギヤ ５：クリーニングローラ駆動ギヤ ６：アーム部品 ７：感光体ドラムギヤ ８：ＯＤセンサ ９：帯電器 １０：感光体ドラム １１：感光体ドラムフレーム １２：露光手段 １３，１４，１５，１６：現像器 １７：１次中間転写ドラム １８：２次転写器

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 9/08 ３７１ Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７１ 21/10 21/00 ３１２ ３１８

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２色以上の単色トナーを順次１つの像担持
   体に現像するカラー画像形成装置において、 前記像担持体表面層より硬度が略同一もしくは大なる研
   磨材微粒子を含有させたトナーを用い、 前記像担持体上の転写位置より回転方向下流側に、前記
   転写位置での残留トナーを清掃するクリーニング手段
   と、該クリーニング手段の回転方向上流側に前記残留ト
   ナーを付着した状態で像担持体表面に摺擦させるクリー
   ニング回転体と、を設け、以下の条件を満たすようにす
   ることを特徴とするカラー画像形成装置。 ０＜Ｖｃ／Ｖｄ≦２（Ｖｃ≠Ｖｄ） Ｒｃ＝ｋＲｄまたはＲｄ＝ｋＲｃ（ｋ：整数） Ｖｃ：クリーニング回転体の周速、Ｖｄ：像担持体の周
   速 Ｒｃ：クリーニング回転体の回転数、Ｒｄ：像担持体の
   回転数
2. 【請求項２】２色以上の単色トナーを順次１つの像担持
   体に現像して中間転写体に転写し、該中間転写体上に多
   色トナー像を形成した後に用紙に転写する構成としたこ
   とを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
3. 【請求項３】以下の条件も満たすようにすることを特徴
   とする請求項２記載のカラー画像形成装置。 Ｌｅ＝ｋＬｄまたはＬｄ＝ｋＬｅ（ｋ：整数） Ｌｄ：像担持体の周長、Ｌｅ：中間転写体の周長
4. 【請求項４】前記クリーニング回転体の表面は弾性体で
   あり、前記潜像担持体はアモルファスシリコン系で形成
   された感光体であることを特徴とする請求項１記載の画
   像形成装置。