JP2005234248A - クリーニングシステム、該クリーニングシステムを備えた画像形成装置およびプロセスカートリッジ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 平均粒径70〜100μmの大きいキャリアと平均粒径20〜50μmの小さいキャリアでトナー保持装置40の磁気ブラシを形成する。これにより、磁気ブラシが感光体と密に接触することができ、転写残トナーを確実に保持することができる。また、磁気ブラシ先端の磁気拘束力を強くすることができ、磁気ブラシ先端が脱落することがない。
【選択図】 図4
Description
また、請求項2の発明は、請求項1のクリーニングシステムにおいて、上記磁性粒子は、平均粒径70μm以上100μm以下の磁性粒子と、平均粒径20μm以上50μm以下の磁性粒子とからなり、その内、上記平均粒径70μm以上100μm以下の磁性粒子が40重量%以上80重量%以下であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2のクリーニングシステムにおいて、上記トナーが磁性トナーであることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3のクリーニングシステムにおいて、上記制御手段は、上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位と同程度の保持バイアスまたは上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位と同極性でかつ、上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位の絶対値よりも大きい絶対値の放出バイアスを選択的に上記磁気ブラシに印加する印加バイアス選択手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4のクリーニングシステムにおいて、非画像形成時に上記印加バイアス選択手段が放出バイアスを選択するように上記制御手段で制御を行うことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4または5のクリーニングシステムにおいて、上記一時保持手段は、上記回転部材を上記潜像担持体の回転方向と同方向に回転させる駆動手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、潜像担持体と、潜像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段、または該潜像担持体表面を一様帯電せしめる帯電手段のうち少なくとも現像手段とを一体に構成し装置本体に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、トナー像を表面移動部材に転写した後に潜像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6のクリーニングシステムを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、トナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、請求項7のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、トナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、トナー像を表面移動部材に転写した後に潜像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6のクリーニングシステムを用いたことを特徴とするものである。
また、上記磁気ブラシは、粒径分布の異なる2種類以上の磁性粒子で形成されている。これにより、磁気ブラシは、粒径の大きい磁性粒子の周りに粒径の小さい磁性粒子が付着したものとなる。この粒径の小さな磁性粒子が磁気ブラシの先端となり潜像担持体表面と隙間なく摺接し、また、潜像担持体表面が磁気ブラシと接触する回数が多くなるので、潜像担持体に付着した転写残トナーを確実に機械的に保持することができる。また、粒径の大きな磁性粒子は磁気的な拘束力が高いので、この粒径の大きな磁性粒子の周りの粒径の小さな磁性粒子は、粒径の大きな磁性粒子に確実に磁気的に保持される。その結果、磁気ブラシ先端の粒径の小さい磁性粒子が転写残トナーの静電力や潜像担持体との摺接によって脱落し、潜像担持体表面に付着することがない。よって、脱落した磁性粒子によって未露光部が形成されることがないので、ベタ画像部分に白ポチが発生することが抑制され、良好な画像を得ることができるという効果がある。
また、摩擦帯電によりトナーを所望の極性に帯電できる材料で、磁性粒子を形成したり磁性粒子をコートしたりすれば、一時保持される転写残トナーの極性を揃えることができる。これにより、一時保持される転写残トナーを例えば、帯電バイアスと同極性に揃えれば、上記タイミングで潜像担持体表面に戻された転写残トナーは、帯電手段に静電吸着することなく通過することができる。
図1は、本実施形態1に係るプリンタの概略構成図である。本プリンタは、潜像担持体として4つの感光体1Y,1C,1M,1Kを備えている。なお、ここでは、ドラム状の感光体を例に挙げているが、ベルト状の感光体を採用することもできる。各感光体1Y,1C,1M,1Kは、それぞれ表面移動部材としての無端移動部材である中間転写ベルト10に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。本実施形態において、各感光体1Y,1C,1M,1Kは、それぞれ表面移動部材としての無端移動部材である中間転写ベルト10に接触しながら、図中矢印の方向に回転駆動する。各感光体1Y,1C,1M,1Kは、比較的薄い円筒状の導電性基体上に感光層を形成し、更にその感光層の上に保護層を形成したもので、その外径が30[mm]で、その内径が28.5[mm]である。本実施形態では、低コスト化、感光体設計の自由度、無公害性等の観点から有機系感光体を用いている。
感光体1の周りには、その表面移動方向に沿って、一時保持手段としてのトナー保持装置40、帯電手段としての帯電装置3、現像手段としての現像装置5の順に配置されている。帯電装置3と現像装置5との間には、潜像形成手段としての露光装置4から発せられる光が感光体1まで通過できるようにスペースが確保されている。
図4は、トナー保持装置40を示す概略構成図である。このトナー保持装置40は、磁気ブラシローラ41を備えている。この磁気ブラシローラ41は、回転スリーブ41aと回転スリーブ41aの内部に固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラ41bとからなっている。回転スリーブ41aは、図示しない駆動装置により感光体1と同様に図中時計回りに回転している。これにより、回転スリーブ41aと感光体1とが対向する位置では、回転スリーブ41aの表面は感光体表面の移動方向に対して逆方向に移動することとなる。この結果、感光体の表面が保持ニップを通過する間に多数の磁気ブラシの先端が接触することとなる。よって、感光体表面に付着した転写残トナーを確実に保持することができる。また、磁気ブラシと転写残トナーとの接触回数が増えるので、転写残トナーの摩擦帯電が進行して、逆帯電トナーが確実に転極して正規帯電トナーとすることができる。マグネットローラ41bの内部にはN極の磁石とS極の磁石が交互に配置されている。また、トナー保持装置40には、磁性粒子(キャリア)47を収容するケーシング46を備えている。また、磁気ブラシと感光体との接触幅(保持ニップ)は5〜6mm程度に設定する。
また、装置の立ち上げ時、画像形成動作終了時やある一定回数画像形成動作を行った後にクリーニングモードを設け、このクリーニングモード時に切替スイッチ45を第2電源部44に切り替えてもよい。このクリーニングモード時では、画像が形成されていないので、磁気ブラシから放出された転写残トナーが未露光部を形成することはない。
また、上記磁気ブラシは、平均粒径70〜100μmの大きいキャリアの周りに平均粒径20〜50μmの小さいキャリアが付着している。この粒径の小さなキャリアが感光体表面と隙間なく摺接して感光体に付着した転写残トナーを確実に保持することができる。また、感光体表面が磁気ブラシと接触する回数が多いので、転写残トナーの摩擦帯電が進行し、磁気ブラシとの摩擦により転写残トナーの負帯電量を増加させたり、逆帯電トナーを正規帯電トナーに転極させたりすることができる。その結果、上記タイミングで感光体表面に戻された転写残トナーは、帯電バイアスと同極性の正規帯電トナーであるので、帯電ローラ3aに静電吸着することなく通過することができる。また、粒径の大きなキャリアの磁力により粒径の小さなキャリアが確実に保持されるので、磁気ブラシ先端の粒径の小さいキャリアが感光体上の転写残トナーの静電力や感光体との摺接によって脱落し、感光体表面に付着することがない。よって、脱落したキャリアによって未露光部が形成されることがないので、ベタ画像部分に白ポチが発生することが抑制され、良好な画像を得ることができる。
また、大きい粒径のキャリアを40Wt%以下とすると、20〜50μmの小さい粒径のキャリアの割合が多くなり、磁気ブラシが小さい粒径のキャリアのみで形成される割合が高くなる。この小さい粒径のキャリアのみで形成された磁気ブラシの先端のキャリアは、磁気的な結合力が弱くなっているため、磁気ブラシ先端の粒径の小さいキャリアが転写残トナーの静電力や感光体との摺接によって脱落し感光体表面に付着してしまう。その結果、脱落したキャリアによって未露光部が形成されベタ画像部分に白ポチが発生してしまう。一方、平均粒径70〜100μmの大きい粒径のキャリアが80Wt%以上となると、大きい粒径のキャリアの周りに付着する小さい粒径のキャリアの量が減少する。すると、磁気ブラシが感光体表面と隙間なく摺接することができなくなり、感光体に付着した転写残トナーを磁気ブラシで確実に保持することができなくなる。その結果、転写残トナーによる未露光部が形成され、ベタ画像部分に白ポチが発生してしまう。よって、磁気ブラシを形成するキャリアのうち、平均粒径70〜100μmの大きい粒径のキャリアを40Wt%〜80Wt%とすることで、転写残トナーを確実に保持することができ、小さいキャリアが転写残トナーの静電力や感光体との摺接によって脱落し、感光体表面に付着することがない。その結果、転写残トナーや脱落したキャリアなどによって未露光部が形成されることが抑制され、ベタ画像部分に白ポチが発生することが抑制され、良好な画像を得ることができる。
また、磁性トナーとすることで、磁気ブラシの磁気により転写残トナーを確実に磁気ブラシに保持することができる。よって、転写残トナーによる未露光部が形成されることが一段と抑制される。その結果、ベタ画像部分に白ポチが発生することが一段と抑制され、より良好な画像を得ることができる。
また、本実施形態では、露光装置4が動作中は、第1電源43から転写後の感光体の表面電位とほぼ同じ電位の保持バイアスが印加される。これにより、磁気ブラシと感光体表面との間に電位差が発生しなくなる。このため、負帯電している正規帯電トナーや、正帯電している逆帯電トナーが感光体表面に静電吸着することが抑制される。その結果、磁気ブラシの摩擦力で確実に転写残トナーを保持することができる。よって、露光装置4によって潜像画像形成中に潜像形成領域を通過する感光体表面に転写残トナーが付着することが抑制される。そして、露光装置4が非動作中すなわち非画像形成中に、選択手段としての切替スイッチ45を第1電源43から第2電源44に切り替える。これにより、転写後の感光体表面と同極性のマイナス極性でかつ、転写後の感光体表面電位の絶対値(50V)よりも大きい電位(350V)を持つ放出バイアスが磁気ブラシに印加される。すると、感光体表面と磁気ブラシとの間に電位差が生じる。磁気ブラシに保持されている転写残りトナーは、磁気ブラシとの摩擦帯電により、一様に正規帯電トナーとなっている。このため、磁気ブラシに保持されている転写残トナーは、磁気ブラシから放出されて電位の高い感光体表面に静電吸着する。これにより、磁気ブラシの転写残トナーを再び感光体表面に戻すことができる。このように非画像形成中に保持装置40に保持された転写残トナーを感光体表面に戻すので、露光装置4が非作動中に転写残トナーが潜像形成領域を通過することができる。
また、本実施形態においては、画像動作中は保持装置40で転写残トナーを保持して潜像形成領域に転写残トナーを通過させないようにしている。そして、非画像形成中に潜像形成領域を通過して現像装置で転写残トナーが回収されるようにしている。これにより、転写残トナーによって未露光部が形成されることなく現像装置に転写残トナーを回収することができる。その結果、ベタ画像部分に白ポチが発生することが抑制され、良好な画像を得ることができる。
また、本実施形態においては、回転スリーブ41aは、感光体1と同じ回転方向で回転している。これにより、回転スリーブ41aと感光体1とが対向する位置では、回転スリーブ41aの表面は感光体表面の移動方向に対して逆方向に移動することとなる。この結果、感光体の表面が保持ニップを通過する間に多数の磁気ブラシの先端が接触することとなる。よって、感光体表面に付着した転写残トナーを確実に保持することができる。また、磁気ブラシと転写残トナーとの接触回数が増えるので、転写残トナーの摩擦帯電が進行して、逆帯電トナーが確実に転極して正規帯電トナーとすることができる。
また、磁気ブラシローラ41が感光体1の表面に対して連れ回る構成や、感光体ドラム1の表面に対して同方向に駆動する構成に比べて、感光体1の表面に付着したトナーの添加剤を掻き取る作用が強い。その結果、フィルミング現象の発生を防止することができる。
またプロセスカートリッジ化することにより、プロセスカートリッジ30内に収容された部品に寿命が到来したり、メンテナンスが必要になったりしたときには、そのプロセスカートリッジ30を交換すればよく、利便性が向上する。
3a 帯電ローラ
3,203 帯電装置
4 露光装置
5 現像装置
10 中間転写ベルト
14Y,14C,14M,14K 1次転写ローラ
15 ベルトクリーニング装置
16 2次転写ローラ
30 プロセスカートリッジ
31Y,31C,31M,31K トナーボトル
40 トナー保持装置
41 磁気ブラシローラ
41a 回転スリーブ
41b マグネットローラ
42 ブレード
43 第1電源
44 第2電源
45 切替スイッチ
46 ケーシング
47 キャリア
Claims (9)
- 潜像担持体表面を帯電手段によって一様帯電し、該一様帯電された潜像担持体表面に潜像形成手段によって潜像が形成され、該潜像は現像手段によってトナー像化され、該トナー像は転写手段によって表面移動部材に転写され、該転写手段によって転写された後に潜像担持体表面に残留した転写残トナーを現像手段にて回収するクリーニングシステムにおいて、
上記転写残トナーが上記転写手段から上記帯電手段に到達する間に磁界発生手段を内蔵し異なる粒径分布をもつ2種類以上の磁性粒子を磁気ブラシとして表面に担持する回転部材を配置し、該磁気ブラシを上記潜像担持体表面に摺接させて、上記転写残トナーを該磁気ブラシで一時保持する一時保持手段と、該一時保持手段に保持された転写残トナーを所定のタイミングで再び潜像担持体表面に戻すための制御手段とを備えたことを特徴とするクリーニングシステム。 - 請求項1のクリーニングシステムにおいて、上記磁性粒子は、平均粒径70μm以上100μm以下の磁性粒子と、平均粒径20μm以上50μm以下の磁性粒子とからなり、その内、上記平均粒径70μm以上100μm以下の磁性粒子が40重量%以上80重量%以下であることを特徴とするクリーニングシステム。
- 請求項1または2のクリーニングシステムにおいて、上記トナーが磁性トナーであることを特徴とするクリーニングシステム。
- 請求項1、2または3のクリーニングシステムにおいて、上記制御手段は、上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位と同程度の保持バイアスまたは上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位と同極性でかつ、上記転写手段通過後の上記潜像担持体表面の電位の絶対値よりも大きい絶対値の放出バイアスを選択的に上記磁気ブラシに印加する印加バイアス選択手段を備えたことを特徴とするクリーニングシステム。
- 請求項4のクリーニングシステムにおいて、非画像形成時に上記印加バイアス選択手段が放出バイアスを選択するように上記制御手段で制御を行うことを特徴とするクリーニングシステム。
- 請求項1、2、3、4または5のクリーニングシステムにおいて、上記一時保持手段は、上記回転部材を上記潜像担持体の回転方向と同方向に回転させる駆動手段を備えたことを特徴とするクリーニングシステム。
- 潜像担持体と、潜像担持体の表面にトナー像を形成する現像手段、または該潜像担持体表面を一様帯電せしめる帯電手段のうち少なくとも現像手段とを一体に構成し装置本体に対して着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、トナー像を表面移動部材に転写した後に潜像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6のクリーニングシステムを用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
- 潜像担持体と、該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、トナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、請求項7のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 潜像担持体と、該潜像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、一様帯電された潜像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、トナーを該潜像に付着させて現像を行う現像手段と、該潜像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して、該現像手段により該潜像担持体表面に形成されたトナー像を表面移動部材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
トナー像を表面移動部材に転写した後に潜像担持体の表面に残留する転写残トナーを除去するクリーニング手段として、請求項1、2、3、4、5または6のクリーニングシステムを用いたことを特徴とする画像形成装置。
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