JP2004029192A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体を帯電し、その帯電面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像として可視像化し、該トナー像を転写材に転写して記録画像を得る画像形成装置において、像担持体に付着した放電生成物を効率よく除去して異常画像の発生を防止する。
【解決手段】極性吸着剤を担持した２つの生成物除去部材１９，２０を像担持体１の表面に当接させる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体を帯電し、その帯電面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像として可視像化し、該トナー像を転写材に転写して記録画像を得る画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンタ又はその複合機などとして構成される上記形式の画像形成装置においては、像担持体を帯電する帯電装置の作動により発生した放電生成物が像担持体に付着し、その放電生成物が高湿時に空気中の水分を吸収して像担持体表面の抵抗を低下させ、これによった像担持体上に画像流れ又は画像ぼけなどと称せられている異常画像が発生するおそれがある。
【０００３】
上述した欠点を除去し、ないしは抑制するため、従来より各種の構成が提案されている。例えば、像担持体周囲の温度と湿度を検知し、その検知結果に基づいて像担持体を加熱することにより、像担持体表面の温度を制御して異常画像の発生を防止する画像形成装置が提案されている。ところが、この構成によると、像担持体が加熱されるので、これに伴うトナーのブロッキングが発生しやすくなる。また、像担持体表面に水を塗布する水塗布部材と、像担持体表面から水を除去する水除去部材とを有する画像形成装置が提案されており、この構成は像担持体表面に付着した放電生成物が水に溶ける性質を利用したものである。ところが、像担持体表面は一般に疎水性を有しているので、かかる像担持体表面に水を塗布すると、その水は、像担持体表面の疎水性によって、まばらな水滴となって像担持体表面に付着する。従って、像担持体表面に水を塗布したとき、放電生成物がその水に溶け込んだとしても、放電生成物を含んだ水溶液が水滴となって像担持体表面にまばらな状態で付着する。このような水滴が拭き取られるのであるが、その拭き取り時に、像担持体表面の水滴はまばらな状態で存在するので、水滴の付着している像担持体表面部分と、水滴の存在しない像担持体表面部分とで、放電生成物の除去効果に相違が生じ、拭き取り後の像担持体表面の特性が不均一となるおそれがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の提案に係る構成の欠点を回避しつつ、異常画像の発生を防止し、ないしはその発生を効果的に抑制できる画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、冒頭に記載した形式の画像形成装置において、極性吸着剤を担持した少なくとも２つの生成物除去部材を前記像担持体に当接させたことを特徴とする画像形成装置を提案する（請求項１）。
【０００６】
その際、前記生成物除去部材は、極性吸着剤を担持したブラシ繊維を有するブラシ部材、又は極性吸着剤を担持した弾性体ローラにより構成されていると有利である（請求項２）。
【０００７】
また、上記請求項１又は２に記載の画像形成装置において、トナー像転写後の像担持体表面を清掃するクリーニング装置を有し、前記生成物除去部材は、像担持体表面の移動方向に関し、前記クリーニング装置よりも下流側であって、該像担持体を帯電する帯電装置よりも上流側の像担持体表面に当接していると有利である（請求項３）。
【０００８】
さらに、上記請求項１又は２に記載の画像形成装置において、トナー像転写後の像担持体表面を清掃するクリーニング装置を有し、前記生成物除去部材は、前記クリーニング装置の内部に設けられていると有利である（請求項４）。
【０００９】
また、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記極性吸着剤は、ゼオライト、シリカアルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性アルミナ、活性白土のうちの少なくとも１つより成ると有利である（請求項５）。
【００１０】
さらに、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記極性吸着剤は、分子構造の酸素環が６員環以上のゼオライトより成ると有利である（請求項６）。
【００１１】
また、上記請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記像担持体がアモルファスシリコン感光体、又はフィラーを分散した表層を有する感光体より成ると有利である（請求項７）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
図１に示した画像形成装置は、ドラム状の感光体として構成された像担持体１を有し、この像担持体１は時計方向に回転駆動される。このとき、像担持体表面には除電ランプ２からの光を照射され、その表面電位が初期化され、次いで像担持体１は帯電電圧を印加された帯電装置３によって所定極性に帯電される。ここでは像担持体表面に当接しながら回転する帯電ローラより成る帯電装置が用いられているが、像担持体表面から微小ギャップをあけて対置された帯電ローラ、または像担持体表面から離間したコロナ放電器などから成る帯電装置を用いることもできる。
【００１３】
上述のようにして帯電された像担持体の帯電面には、露光装置の一例であるレーザ書き込みユニット５から出射するレーザ光Ｌが照射されてその帯電面が露光され、静電潜像が形成される。次いで、その静電潜像は現像装置６によってトナー像として可視像化される。ここに示した現像装置６は、トナーとキャリアを有する乾式の現像剤Ｄを収容した現像ケース７と、像担持体１に対向配置された現像ローラ８を有し、現像剤Ｄは回転する現像ローラ８の表面に担持されて搬送され、現像ローラ８と像担持体１の間の現像領域において現像剤中のトナーが静電的に像担持体表面に移行することにより、静電潜像がトナー像として可視像化される。
【００１４】
また、像担持体１には転写装置の一例である転写ローラ１１が対置され、この転写ローラ１１は反時計方向に回転駆動され、かかる転写ローラ１１と像担持体１との間に、例えば転写紙より成る転写材Ｐが送り込まれここを通過する。このとき転写ローラ１１に転写電圧が印加され、これによって像担持体上のトナー像が転写材Ｐに転写される。像担持体１から分離された転写材Ｐは図示していない定着装置を通過し、このとき転写材上のトナー像が定着される。このようにして転写材上に記録画像が得られる。中間転写体より成る転写材を用い、像担持体上のトナー像をその中間転写体上に転写し、次いでそのトナー像を最終転写材に転写し、これをその最終転写材上に定着して記録画像を形成するように構成することもできる。
【００１５】
また、転写材に転写されずに像担持体表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置１４により除去される。ここに示したクリーニング装置１４は、クリーニングケース１６と、先端部が像担持体表面に圧接したクリーニングブレード１７を有し、転写残トナーはクリーニングブレード１７によって掻き取られる。このように本例の画像形成装置は、トナー像転写後の像担持体表面を清掃するクリーニング装置１４を有しているが、かかるクリーニング装置を省略し、例えば現像装置６によって転写残トナーを回収するように構成することもできる。
【００１６】
以上のように、本例の画像形成装置は、像担持体１を帯電する帯電装置３を有し、当該帯電装置３に帯電電圧を印加し、このとき生じる放電により像担持体１を帯電するように構成されている。その際、従来のこの種の画像形成装置においては、上記放電によって多量の放電生成物が生成され、これが像担持体表面に付着して異常画像が発生するおそれがあった。これは、帯電ローラ以外の帯電器を用いた場合も同様である。
【００１７】
異常画像を発生させる放電生成物として、各種の物質が存在するものと考えられるが、本発明者は、その放電生成物を特定すべく鋭意工夫を行った結果、その主成分として硝酸アンモニウムを見出した。硝酸アンモニウムは、ほとんどが空気中で微粒子として生成され、その後、像担持体に付着するものと考えられる。このようにして、像担持体表面に付着した放電生成物は、水溶性であるため、高湿時に空気中の水分を吸収して像担持体表面の抵抗値を低下させる。これによって静電潜像がぼけた状態となる。かかる静電潜像をトナー像化すると、これが画像流れ状態の異常画像となり、その画像品質が低下する。かかる現象の発生は環境条件の湿度に依存し、湿度が高くなればその発生が顕著となる。像担持体表面に付着した放電生成物を、像担持体表面に圧接するクリーニングブレード１７によって除去することも可能であるが、全ての放電生成物をこのクリーニングブレード１７により除去することは困難である。
【００１８】
そこで、本例の画像形成装置においては、極性吸着剤を担持した生成物除去部材１９，２０が設けられ、これらの生成物除去部材１９，２０は像担持体１の表面に当接している。図１に示した例では２つの生成物除去部材１９，２０が設けられているが、その数は２以上であればよく、少なくとも２つの生成物除去部材が設けられる。また、図１に示した生成物除去部材１９，２０は芯軸２１，２２と、その外周面に基端部が固定された多数のブラシ繊維より成るブラシ２３，２４とを有するブラシ部材により構成され、その各ブラシ繊維に極性吸着剤が固着され、或いは粒子状の極性吸着剤がブラシ繊維に付着するなどして、各ブラシ繊維に極性吸着剤が担持されている。かかる生成物除去部材１９，２０は回転自在に支持され、像担持体表面に接触しながら図示していない駆動装置によって矢印方向に回転駆動される。これにより、生成物除去部材１９，２０に担持された極性吸着剤が像担持体表面に接触して、像担持体表面に付着した放電生成物を除去する。
【００１９】
極性吸着剤は、ゼオライト、シリカアルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性アルミナ、活性白土のうちの少なくとも１つより成るが、図示した例では、極性吸着剤としてゼオライトが用いられている。
【００２０】
以下、ゼオライトを用いて像担持体表面に付着した放電生成物を除去する作用を説明する。
【００２１】
一般にゼオライト結晶はアルミノケイ酸塩の３次元骨組み構造を持つ縮合アニオンの大きな空洞に水分子と交換性のカチオンが含まれている。カチオンの種類と数によって多様な構造をとっている。従って、ゼオライトの性質としては、結晶内の酸素による環状構造の空洞による分子ふるい作用、可逆的なイオン交換作用を示す。さらに、分子ふるい作用やカチオンの作用による分子の形状および寸法に応じて、あるいは双極子、四極子、不飽和結合を有する物質及び分極性の強い物質などを吸着分離する作用を示す（吸着分離作用）。また、結晶を構成する空洞内の電子ポテンシャルエネルギー場の中を物質が移動することができる（空洞内拡散）。結晶内の空洞径が、現時点で最も小さい３Ａ型ゼオライト（約３Åの空洞径）でも、水分を吸着することなどにより乾燥作用を持っていると共にアンモニア、水素、メタノールなども吸着する。ゼオライトの１種であるモレキュラーシーブ（商品名）などは結晶内にカチオンを持っているためこのカチオンとの静電引力による極性分子に対して活性アルミナやシリカゲルよりも強い親和性を示す（イオン親和性作用）。さらに、各種の化学反応を引起す触媒作用も示す。
【００２２】
以上のような一般的性能を持つゼオライトをスポンジ、ブラシ、紙、布、フェルト、プラスチックス、ゴムなどの生成物除去部材に担持させ、これをシート状、ローラ状、板状、スティック状、ハニカムなどの形態にして極性吸着剤を像担持体表面に接触させることにより、異常画像の原因物質である放電生成物を効果的に除去することができる。
【００２３】
異常画像の原因物質の除去に対してゼオライトが効果を示す理由については詳しいことは不明であるが、次のように考えられる。
【００２４】
空気中の水分を吸湿した硝酸アンモニウムはイオン化している（このイオン化が像担持体表面の低抵抗化を引起し画像流れの発生となる）。水分でイオン化した硝酸アンモニウムに、生成物除去部材に担持されたゼオライトが接触すると、ゼオライトのイオン交換作用、吸着分離作用、空洞内拡散などによりアンモニウムカチオンがゼオライトに吸着し、残った硝酸イオンは水分と共に硝酸となる。しかし、ゼオライトの乾燥作用により硝酸は脱水されることになる。脱水された硝酸は光や熱で分解する性質があり、最終的に二酸化窒素に分解し空気中に飛散していったり、或いは水分を含んだ硝酸は生成物除去部材に吸着されることも考えられる。いずれにせよ、ゼオライトとの接触でゼオライトの各作用が複合的に作用することによって、硝酸アンモニウムは除去され、像担持体表面からは異常画像の原因物質である放電生成物が除去される。ゼオライトの分子構造の酸素環は、３、４、５、６、８、１０、１２、１８の８種類が存在し、いずれの酸素環のゼオライトも採用可能であるが、当該酸素環が６員環以上、特に８員環以上であると、その空洞の入口径が大きいため、放電生成物を効果的に吸着させることができる。
【００２５】
図１に示した例では、生成物除去部材１９，２０が、像担持体表面の移動方向に関し、クリーニング装置１４よりも下流側であって、像担持体１を帯電する帯電装置３よりも上流側の像担持体表面に当接している。放電領域で像担持体表面に付着した硝酸アンモニウムは、その一部がクリーニングブレード１７により例えば５０％程度除去される。その残りの硝酸アンモニウムがクリーニングブレード１７を通過して一方の生成物除去部材１９に進入し、ここでその生成物除去部材１９により除去されるが、ここでもその硝酸アンモニウムを全て除去することは困難であり、生成物除去部材１９に進入した硝酸アンモニウムの例えば５０％程度が除去される。生成物除去部材１９を通過した像担持体上の硝酸アンモニウムは、次いで他方の生成物除去部材２０に進入し、ここでその残りの硝酸アンモニウムが生成物除去部材２０によってほぼ全て除去される。このように複数の生成物除去部材１９，２０を設けることにより、像担持体上に付着した放電生成物をほぼ全て除去することが可能となり、像担持体上に異常画像が発生することを阻止することができる。
【００２６】
また本例の画像形成装置においては、生成物除去部材１９，２が前述のようにクリーニング装置１４よりも下流側で帯電装置３よりも下流側の像担持体表面に当接しているので、生成物除去部材１９，２０が転写残トナーで汚される不具合を効果的に抑制でき、生成物除去部材１９，２０が長期に亘って放電生成物を効率よく除去することができる。
【００２７】
図２は、生成物除去部材１９，２０として、芯軸２１Ａ，２１Ｂに発泡体又はソリッドゴムなどから成る弾性体２３Ａ，２４Ａを固定して成る弾性体ローラを用いた例を示している。かかる弾性体ローラの周面に極性吸着剤が担持され、各生成物除去部材１９，２０が矢印方向に回転駆動される。このような生成物除去部材１９，２０によっても像担持体表面に付着した放電生成物を効率よく除去することができる。
【００２８】
また、図３に示した例では、像担持体表面の移動方向上流側に位置する一方の生成物除去部材１９が図１に示した例と同じくブラシ部材より成り、下流側に位置する他方の生成物除去部材２０が図２に示した例と同じく弾性体ローラより成る。上流側の生成物除去部材１９を弾性体ローラにより構成し、下流側の生成物除去部材２０をブラシ部材により構成してもよい。
【００２９】
上述のように、生成物除去部材は、極性吸着剤を担持したブラシ繊維を有するブラシ部材、又は極性吸着剤を担持した弾性体ローラにより構成されるが、生成物除去部材としてブラシ部材を用いると、この生成物除去部材により像担持体に加えられる外力を小さくすることができ、これによって、像担持体１の回転変動を少なくでき、画像上に細かな濃淡が生じるジッターの発生を低減できる。これに対し、生成物除去部材として弾性体ローラを用いると、この弾性体ローラはブラシ部材よりも広い面で像担持体表面に接触するので、放電生成物の除去効率を高めることができる。
【００３０】
また、図１及び図２に示したように、複数の生成物除去部材１９，２０の形状と大きさをほぼ同一にすると、各生成物除去部材１９，２０に保持された放電生成物の量をほぼ同一にすることができる。これに対し、図３に示した例のように各生成物除去部材１９，２０の形態を異ならせると、像担持体の負荷が過度に増大することを防止しつつ、放電生成物の除去効率を高めることができる。すなわち、一方の生成物除去部材１９がブラシ部材より成ると、そのブラシ繊維とブラシ繊維の間に隙間が生じるため、放電生成物の除去むらが発生しやすくなる（像担持体に対するブラシ繊維の食い込み量や、ブラシ部材の回転数を増やせば、この不具合を除去できるが、このようにするとブラシ部材の寿命が低下する）。ところが、他方の生成物除去部材２０が弾性体ローラより成るので、そのローラの広い面が像担持体表面に接触して、放電生成物の除去むらをなくすことができる。また、両生成物除去部材が共に弾性体ローラより成ると、像担持体に大きな外力が加えられるが、一方の生成物除去部材１９はブラシ部材より成るので、このような不具合も阻止できる。
【００３１】
図４は、複数の生成物除去部材１９，２０をクリーニング装置１４のクリーニングケース１６内に設けた例を示す。図４に示した例では、複数の生成物除去部材１９，２０が共にブラシ部材より成るが、これらの生成物除去部材１９，２０を共に弾性体ローラにより構成し、或いは一方の生成物除去部材をブラシ部材、他方の生成物除去部材を弾性体ローラにより構成することもできる。このように生成物除去部材１９，２０をクリーニング装置１４の内部に設けると、像担持体まわりのスペースが少なくてすむため、像担持体の径を小さくでき、画像形成装置を小型化することができる。
【００３２】
図２乃至図４に示した画像形成装置の他の構成は図１に示した画像形成装置と変わりはない。
【００３３】
また、以上説明した画像形成装置の像担持体１としては各種形式のものを用いることができるが、特にアモルファスシリコン感光体を用いると、その表面の硬度が高いため、当該表面の摩耗を抑え、像担持体の寿命を大きく伸ばすことができる。さらに、例えば０．１μｍ以下のアルミナ粉などからなるフィラーを分散した表層を有する感光体を像担持体として用いた場合も同様である。従来は、このように表面の硬度が高く、その摩耗量の少ない像担持体を用いると、その表面に付着した放電生成物をクリーニングブレードなどによって効率よく除去できないため、異常画像が発生しやすくなっていたが、前述の各構成を採用することによって、表面硬度の高い像担持体を用いても、異常画像の発生を阻止できる。像担持体の長寿命化と、画質の向上を共に達成することができるのである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、像担持体に付着した放電生成物を効率よく除去でき、放電生成物に基因する異常画像の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の一例を示す部分断面概略図である。
【図２】画像形成装置の他の例を示す部分断面概略図である。
【図３】画像形成装置のさらに他の例を示す部分断面概略図である。
【図４】画像形成装置のさらに別の例を示す部分断面概略図である。
【符号の説明】
１　像担持体
３　帯電装置
１４　クリーニング装置
１９　生成物除去部材
２０　生成物除去部材

Claims (7)

1. 像担持体を帯電し、その帯電面を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像として可視像化し、該トナー像を転写材に転写して記録画像を得る画像形成装置において、極性吸着剤を担持した少なくとも２つの生成物除去部材を前記像担持体に当接させたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記生成物除去部材は、極性吸着剤を担持したブラシ繊維を有するブラシ部材、又は極性吸着剤を担持した弾性体ローラにより構成されている請求項１に記載の画像形成装置。
3. トナー像転写後の像担持体表面を清掃するクリーニング装置を有し、前記生成物除去部材は、像担持体表面の移動方向に関し、前記クリーニング装置よりも下流側であって、該像担持体を帯電する帯電装置よりも上流側の像担持体表面に当接している請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. トナー像転写後の像担持体表面を清掃するクリーニング装置を有し、前記生成物除去部材は、前記クリーニング装置の内部に設けられている請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記極性吸着剤は、ゼオライト、シリカアルミナ系吸着剤、シリカゲル、アルミナゲル、活性アルミナ、活性白土のうちの少なくとも１つより成る請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記極性吸着剤は、分子構造の酸素環が６員環以上のゼオライトより成る請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体がアモルファスシリコン感光体、又はフィラーを分散した表層を有する感光体より成る請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。

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