JP2007140026A - 画像形成装置および飛散トナー回収方法 - Google Patents

画像形成装置および飛散トナー回収方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 飛散トナーを簡単な構成で回収し、外部への排出を軽減した画像形成装置および飛散トナー回収方法を提供すること。
【解決手段】飛散トナー回収フィルム4は、電源5および接地に切替接続され、像担持体2に付着した不要トナーのクリーニングブレード11を設ける。飛散トナーの回収時には、飛散トナー回収フィルム4に電源5よりバイアス電圧を印加すると共に、像担持体に帯電手段により再帯電電圧を印加して、飛散トナー回収フィルム4に回収された飛散トナーを像担持体に排出する。像担持体に排出された飛散トナー14は、現像ローラ7で回収する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、飛散トナーを簡単な構成で回収し、外部への排出を軽減した画像形成装置および飛散トナー回収方法に関するものである。
一般に、電子写真方式のトナー像形成手段は、外周面に感光層を有する像担持体としての感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、この露光手段により形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像手段とを有している。
このような画像形成装置においては、前記現像手段でトナーの攪拌や搬送が行なわれることに起因して、前記現像手段からトナーが飛散し、画像形成装置の内外を汚染することがある。このため、特許文献1、特許文献2に記載されているように、現像手段の近傍に飛散トナーを回収する飛散トナー回収ローラを設けて、トナーが現像手段から飛散しないように構成している。飛散トナー回収ローラで回収されたトナーは、ブレードにより掻き落している。
特開平10−339998号公報 特開平10−3220号公報
特許文献1、特許文献2に記載されているような従来技術は、飛散トナー回収ローラに専用のトナー掻き落し用のブレードを設けている。この種の画像形成装置においては、前記像担持体としての感光体に残存するトナーにより、画質が劣化することを防止するために残存トナーを掻き落すためのクリーニングブレードを設けている。したがって、不要なトナーを掻き落すためのブレードが感光体、および飛散トナー回収ローラにそれぞれ設けられることになり、ブレードが複数必要となっている。このため、構成が複雑になりコストも嵩むという問題があった。
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、飛散トナーを簡単な構成で回収し、外部への排出を軽減した画像形成装置および飛散トナー回収方法を提供することにある。
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と電源および接地に切替接続される飛散トナー回収フィルムとの各画像形成用ユニットを配した画像形成装置であって、
制御手段により画像形成後の飛散トナークリーニングモードが設定されたときに、前記飛散トナー回収フィルムに前記電源よりバイアス電圧を印加すると共に、前記像担持体に前記帯電手段により断続的に再帯電電圧を印加して、前記飛散トナー回収フィルムに回収された飛散トナーを前記像担持体に排出し、前記現像手段にバイアス電圧を印加して、前記像担持体に排出された飛散トナーを前記現像手段で回収することを特徴とする。このような構成によれば、飛散トナーの回収手段としてフィルムを使用しているので、簡単な構成で飛散トナーを回収できる。また、飛散トナー回収フィルムに付着している正負両極性の飛散トナーは、電気的な制御により像担持体に排出される。その後、感光体ドラムから現像手段に回収される。このため、飛散トナー回収ローラにはトナー掻き取り用のブレードが不用となり、構成が簡素化されてコストを低減することができる。また、飛散トナーはクリーニングブレードを用いることなく現像手段に回収されるので、回収されたトナーに劣化が生じておらず再度の画像形成を行う際に画質を高めることができる。さらに、飛散トナー回収フィルムから飛散トナーを排出する際に、感光体ドラムに断続的に再帯電電圧を印加しているので、感光体ドラムは分割露光されることになる。このため、飛散トナー回収フィルムから感光体ドラムには、薄く疎らに飛散トナーが排出されるので、現像手段による飛散トナーの回収が、無理な負担がかかることなく円滑に、効率よく行なえる。
また、本発明の画像形成装置は、前記像担持体に断続的に印加する再帯電電圧は、低電圧と高電圧の異なる電圧に設定したことを特徴とする。このような構成によれば、正負両極性の飛散トナーをむらなく飛散トナー回収フィルムから感光体ドラムに排出することができる。
また、本発明の画像形成装置は、前記像担持体と現像手段とは接触して配置されて、接触現像処理を行うことを特徴とする。このような構成によれば、
接触現像方式の画像形成装置において、飛散トナーをクリーニング手段により、効果的に回収することができる。
また、本発明の画像形成装置は、前記画像形成装置はカラー画像形成装置であって、各色毎の飛散トナーを個別に回収することを特徴とする。このような構成によれば、3色または4色などの多色を用いるカラー画像形成装置において、混色を避けて各色で飛散トナーを回収することができる。
本発明の飛散トナー回収方法は、像担持体の周囲に帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段との各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを設け、転写媒体が前記画像形成ステーションを通過することにより画像形成を行う工程と、
画像形成後の飛散トナークリーニングモードにおいて、
飛散トナー回収フィルムにバイアス電圧を印加する工程と、前記像担持体に再帯電電圧を印加して、前記飛散トナー回収フィルムに回収された飛散トナーを前記像担持体に排出する工程と、前記像担持体に排出された飛散トナーをクリーニング手段で回収する工程と、からなることを特徴とする。このような構成によれば、既存の装置を用いて電気的な制御により、飛散トナーを精度良く回収することができる。また、飛散トナー回収フィルムから感光体ドラムに、少しずつ、疎らに排出された飛散トナーを、現像手段により効果的に回収することができる。
また、本発明の飛散トナー回収方法は、前記像担持体に印加される断続的な再帯電電圧は、先の低電圧の印加期間と後の高電圧の印加期間とを含むことを特徴とする。このような構成によれば、正負両極性の飛散トナーを効率よく感光体ドラムに排出することができる。また、再帯電電圧の印加の際に、先に低電圧の印加期間を含んでいるので、飛散トナーは急激な電気的ストレスを加えられることなく、円滑に飛散トナー回収フィルムから感光体ドラムに排出される。
本発明によれば、次のような格別な効果が得られる。(1)飛散トナー回収フィルムに付着している正負両極性の飛散トナーは、電気的な制御により像担持体に排出され、像担持体に残存する不要トナーを掻き取るために設けられている既存のクリーニング手段により、飛散トナーも合わせて回収しているので、当該クリーニング手段の有効利用が図れる。(2)飛散トナーの回収手段としてフィルムを使用しているので、簡単な構成で飛散トナーを回収できる。(3)飛散トナー回収フィルムから感光体ドラムには、薄く疎らに飛散トナーが排出されるので、現像手段による飛散トナーの回収が、無理な負担がかかることなく円滑に、効率よく行なえる。(4)飛散トナー回収フィルムには、トナー掻き取り用のブレードが不用となり、構成が簡素化されてコストを低減することができる。(5)飛散トナー回収フィルムには、ブレードによる機械的な押圧力が印加されることがないので、飛散トナー回収手段の変形や損傷の発生を防止できる。(6)回収された飛散トナーは、画像形成用として再利用できるので、トナー資源の有効利用を図ることができる。(7)飛散トナーを装置内部に回収して、飛散トナーの外部への排出を軽減しているので、環境に配慮した画像形成装置および飛散トナー回収方法を提供することができる。
次に、本発明の実施形態について、図1〜図3に示された説明図により説明する。図2は、画像形成装置1を部分的に示しており、飛散トナーを飛散トナー回収フィルムで回収するプロセスの説明図である。図2において、2は感光体ドラム(像担持体)、4は電源5およびスイッチ6に電気的に接続される飛散トナー回収フィルム、7は現像装置3内に設けられており電源9と電気的に接続される現像ローラ、8はトナー供給ローラである。
11は現像装置3と感光体ドラム2の周辺に飛散している飛散トナーで、黒丸は負極性の負帯電トナー、白丸は正極性の正帯電トナーである。スイッチ6を電源5から開放して、飛散トナー回収フィルム4を接地に接続する。この際に、飛散トナー回収フィルム4には負帯電トナー、正帯電トナーの正負双方の極性トナーが吸引される。図2の例は、感光体ドラム2と現像ローラ7が離間した状態で現像される非接触方式の画像形成装置を示している。
図3は、図2で飛散トナー回収フィルム4に回収されたトナーを、感光体ドラム2に排出する(吐き出す)プロセスの説明図である。この際には、図示を省略している帯電手段により、感光体ドラム2の電位を0V(露光電位)基準で高電位のVa(―900V)と、低電位のVb(―500V)に切り替えて制御する。VaおよびVbは、画像形成後に制御手段によりクリーニングモードが設定されたときに、感光体ドラム2に印加される再帯電電圧に相当する。また、スイッチ6を電源5に接続して、飛散トナー回収フィルム4に、例えば(DC−600V)のバイアス電圧を印加する。感光体ドラム2の電圧制御と、飛散トナー回収フィルム4の電圧制御の詳細については、図4のタイミングチャートにより後述する。
感光体ドラム2の電位がVaの場合には、飛散トナー回収フィルム4に回収された白丸で示した正帯電トナーが感光体ドラム2に排出される。すなわち、感光体ドラム2の電位は負極性なので、感光体ドラム2の電位に対して逆電位となる正帯電トナーが感光体ドラム2に排出される。また、感光体ドラム2の電位がVbの場合には、黒丸で示した負帯電トナーが感光体ドラム2に排出される。12はこのようにして感光体ドラム2に排出された飛散トナーを示している。
この例では、飛散トナー回収手段としてフィルム状の部材を用いているので、簡単な構成とすることができる。なお、飛散トナー回収手段としては、フィルム状の部材を用いる構成の他に、ローラを用いる構成とすることもできる。印字処理の終了後には、感光体ドラム2には不要トナーが残存しているが、この不要トナーは飛散トナーと共にクリーニング手段により回収される。
図1は、感光体ドラム2に排出された飛散トナーを現像ローラ7により回収するプロセスの説明図である。図1において、10は例えばコロナ帯電器を用いた帯電手段である。また、飛散トナー回収フィルム4は、スイッチの切替により電源5から開放されている。感光体ドラム2には、再度直流―500Vの帯電電圧Vcが印加されて、感光体ドラム2に付着している印字後の残存トナーおよび飛散トナーのような不要トナーの極性を負極性に揃える。さらに、現像ローラ7には例えば直流―200V程度のバイアス電圧を印加する。このため、負極性に極性が揃えられた飛散トナーを、効果的に感光体ドラム2から現像ローラ7に回収することができる。13は、現像ローラ7に回収された飛散トナーである。なお、印字後の感光体ドラム2に残存している不要トナーも合わせて回収できる。
本発明においては、現像ローラ7により、図1のようにして感光体ドラム2に排出された飛散トナー12を回収する。回収された飛散トナー13は、図示を省略したトナー回収ケースに収容され、画像形成時に再利用することができる。このように、飛散トナー14を回収して再利用するので、トナー資源の有効利用が図れる。
図4は、本発明の処理プロセスを経時的に示すタイミングチャートである。この画像形成装置においては、印加される電圧値をいずれも概算で示している。
時刻ta〜tbの期間は、画像形成時の露光による感光体ドラム(OPC)の電位の変化を示している。初期電位はー500V、露光電位は0Vであり、露光電位が0Vのときに感光体ドラムには画像が形成される。
時刻tc〜tdの期間は、現像バイアスの印加期間であり、現像ローラ7には直流(DC)―200V+交流(AC)2kVの現像バイアスが印加される。この際には、現像処理を行うと共に飛散トナーが発生する。なお、感光体ドラム2の画像形成終了時刻tbと、現像ローラ7の現像終了時刻tdは同じ時刻に設定されている。
時刻te〜tfの期間は、飛散トナー回収フィルム4のバイアスはオフ(GND)であり、前記飛散トナーが飛散トナー回収フィルム4に回収される。時刻tb経過後に図示を省略している制御装置によりクリーニングモードが設定され、画像形成処理後のクリーニング処理(飛散トナー回収ローラ4から飛散トナーの感光体ドラム2への排出、感光体ドラム2から現像ローラ7への回収)に移行する。
時刻tb〜tgの期間は、感光体(OPC)電位を0Vとする期間である。
この期間に続く時刻tj〜tlで、飛散トナー回収フィルム4にDC―200V+AC2kVのバイアス電圧を印加する。時刻tj〜tkの期間は、感光体ドラム2を1周以上回転させる期間であり、この間に負帯電トナーを感光体ドラム2に排出する。また、時刻tk〜tlの期間は、感光体ドラム2を1周以上回転させる期間であり、この間に逆帯電トナーを感光体ドラム2に排出する。したがって、飛散トナー回収フィルム4に付着している負帯電(負極性)トナー、および逆帯電(正極性)トナーが感光体ドラム2の表面に分散して排出される。
時刻tg〜thの期間は、感光体ドラム(OPC)を再帯電して、0V(露光電位)を基準として低電位のー500Vを印加する期間である。この期間は、前記した負帯電トナーを感光体ドラム2に回収する期間である。また、時刻th〜tiの期間は、感光体(OPC)電位を再帯電して、0V(露光電位)を基準として高電位のー900Vを印加する期間である。この期間は、前記した逆帯電トナーを感光体ドラム2に回収する期間である。ここで、時刻tg〜thの期間に印加される低電位の電圧と、時刻th〜tiの期間に印加される高電位の電圧は、いずれも断続的に感光体ドラムに印加される。このため、感光体ドラムは分割露光されることになる。このため、飛散トナー回収ローラから感光体ドラムには、薄く疎らに飛散トナーが排出されるので、その後の現像手段による飛散トナーの回収が、無理な負担がかかることなく円滑に、効率よく行なえる。なお、再帯電電圧の印加の際に、先に低電圧の印加期間を含んでいるので、飛散トナーは急激な電気的ストレスを加えられることなく、円滑に飛散トナー回収ローラから感光体ドラムに排出される。
このようにして、感光体ドラム2に正負の極性の飛散トナーを排出した後に、
時刻tm〜tnの期間で感光体ドラム2には、再度直流―500Vの帯電電圧Vcが印加されて、感光体ドラム2に付着している不要トナーの極性を負極性に揃える。次に、時刻tp〜trの期間で現像ローラ7に直流―200V程度のバイアス電圧を印加する。このような処理により、時刻tp〜trの期間で、図1で説明したように現像ローラ7による飛散トナーの回収処理を行う。この例では、感光体ドラム2に付着している不要トナーの極性を負極性に揃えているので、現像ローラ7に円滑に回収することができる。図4の例では、制御装置により飛散トナーのクリーニングモードが設定されて、感光体ドラム2の再帯電と、飛散トナー回収フィルム4のバイアス電圧印加と、感光体ドラム2の付着トナーの極性を揃えるための帯電電圧印加と、現像ローラのバイアス電圧印加がシーケンス制御されている。
本発明の実施形態においては、飛散トナー回収フィルム4に付着している正負両極性の飛散トナーは、電気的な制御により感光体ドラム2に排出され、現像ローラ7により飛散トナーを回収している。このため、飛散トナー回収フィルム4にはトナー掻き取り用のブレードが不用となり、構成が簡素化されてコストを低減することができる。
さらに、飛散トナー回収フィルム4にはブレードによる機械的な押圧力が印加されることがないので、飛散トナー回収フィルム4の変形や損傷の発生を防止できる。なお、回収された飛散トナーは、画像形成用として再利用できるので、トナー資源の有効利用を図ることができる。このように、本発明の実施形態においては飛散トナーを装置内部に回収して、飛散トナーの外部への排出を軽減しており、環境に配慮した画像形成装置を得ることができる。
本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段との各画像形成用ユニットを配置している構成を対象とする。この画像形成装置は、モノクロ形式のものでも、また、カラー画像形成方式のいずれでも良い。カラー画像形成方式の場合には、例えばタンデム方式の画像形成装置として構成される。この場合には、各色の画像形成用ユニットに飛散トナー回収フィルムを設け、この飛散トナー回収フィルムから飛散トナーを感光体ドラムに排出させる。そして、各色の感光体ドラムからクリーニングブレードで飛散トナーを掻き取る構成とする。このような構成によれば、3色または4色などの多色を用いるカラー画像形成装置において、混色を避けて各色で飛散トナーを回収することができる。次に、タンデム方式の画像形成装置について、図5の縦断断面図により説明する。
タンデム式カラープリンター(画像形成装置)は、図5の断面図に示すような4つの感光体に4つのラインヘッドで露光し、4色の画像を同時に形成し、1つの無端状中間転写ベルト(中間転写媒体)に転写するものである。この画像形成装置は、同様な構成の露光装置101K、101C、101M、101Yを、対応する同様な構成である4個の感光体ドラム(像担持体)41K、41C、41M、41Yの露光位置にそれぞれ配置している。露光装置101K、101C、101M、101Yは、光源にLEDや有機EL素子の発光素子を用いたラインヘッドで構成される。なお、露光装置としてレーザ光を走査する走査光学系を用いても良い。
画像形成装置には、駆動ローラ51と従動ローラ52とテンションローラ53が設けられており、テンションローラ53によりテンションを加えて張架されて、図示矢印方向(反時計方向)へ循環駆動される中間転写ベルト(中間転写媒体)50を備えている。この中間転写ベルト50に対して所定間隔で配置された4個の像担持体としての外周面に感光層を有する感光体41K、41C、41M、41Yが配置される。
前記符号の後に付加されたK、C、M、Yはそれぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエローを意味し、それぞれ黒、シアン、マゼンタ、イエロー用の感光体であることを示す。他の部材についても同様である。感光体41K、41C、41M、41Yは、中間転写ベルト50の駆動と同期して図示矢印方向(時計方向)へ回転駆動される。各感光体41(K、C、M、Y)の周囲には、それぞれ感光体41(K、C、M、Y)の外周面を一様に帯電させる帯電手段(コロナ帯電器)42(K、C、M、Y)と、この帯電手段42(K、C、M、Y)により一様に帯電させられた外周面を感光体41(K、C、M、Y)の回転に同期して順次ライン走査する露光装置(ラインヘッド)101(K、C、M、Y)が設けられている。
また、この露光装置101(K、C、M、Y)で形成された静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像(トナー像)とする現像装置44(K、C、M、Y)と、この現像装置44(K、C、M、Y)で現像されたトナー像を一次転写対象である中間転写ベルト50に順次転写する転写手段としての一次転写ローラ45(K、C、M、Y)と、転写された後に感光体41(K、C、M、Y)の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置46(K、C、M、Y)とを有している。
現像装置44(K、C、M、Y)は、例えば、現像剤として非磁性一成分トナーを用いるもので、その一成分現像剤を例えば供給ローラで現像ローラへ搬送し、現像ローラ表面に付着した現像剤の膜厚を規制ブレードで規制し、その現像ローラを感光体41(K、C、M、Y)に接触あるいは押圧させることにより、感光体41(K、C、M、Y)の電位レベルに応じて現像剤を付着させることによりトナー像として現像するものである。
このような4色の単色トナー像形成ステーションにより形成された黒、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像は、一次転写ローラ45(K、C、M、Y)に印加される一次転写バイアスにより中間転写ベルト50上に順次一次転写され、中間転写ベルト50上で順次重ね合わされてフルカラーとなる。フルカラーとなったトナー像は、二次転写ローラ66において用紙等の記録媒体Pに二次転写され、定着部である定着ローラ対61を通ることで記録媒体P上に定着され、排紙ローラ対62によって、装置上部に形成された排紙トレイ68上へ排出される。
なお、図5中、63は多数枚の記録媒体Pが積層保持されている給紙カセット、64は給紙カセット63から記録媒体Pを一枚ずつ給送するピックアップローラ、65は二次転写ローラ66の二次転写部への記録媒体Pの供給タイミングを規定するゲートローラ対、66は中間転写ベルト50との間で二次転写部を形成する二次転写手段としての二次転写ローラ、69は二次転写後に中間転写ベルト50の表面に残留しているトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレードである。
以上、本発明の画像形成装置および飛散トナー回収方法をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示す概略の説明図である。 本発明の実施形態を示すタイミングチャートである。 本発明に適用される電子写真プロセスを用いた画像形成装置の1実施例の全体構成を示す模式的断面図である。
符号の説明
1・・・画像形成装置、2・・・感光体ドラム(像担持体)、3・・・現像装置、4・・・飛散トナー回収フィルム、5・・・飛散トナー回収ローラの電源、6・・・電源5のスイッチ、7・・・現像ローラ、8・・・トナー供給ローラ、9・・・現像ローラの電源、10・・・帯電手段(コロナ帯電器)、11・・・クリーニングブレード、12・・・トナー回収ケース、13・・・飛散トナー、14・・・排出トナー、15・・・回収トナー

Claims (6)

  1. 像担持体の周囲に帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、電源および接地に切替接続される飛散トナー回収フィルムとの各画像形成用ユニットを配した画像形成装置であって、制御手段により画像形成後の飛散トナークリーニングモードが設定されたときに、前記飛散トナー回収フィルムに前記電源よりバイアス電圧を印加すると共に、前記像担持体に前記帯電手段により断続的に再帯電電圧を印加して、前記飛散トナー回収フィルムに回収された飛散トナーを前記像担持体に排出し、前記現像手段にバイアス電圧を印加して、前記像担持体に排出された飛散トナーを前記現像手段で回収することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記像担持体に印加する再帯電電圧は、低電圧と高電圧の異なる電圧に設定したことを特徴とする、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記像担持体と現像手段とは接触して配置されて、接触現像処理を行うことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記画像形成装置はカラー画像形成装置であって、各色毎の飛散トナーを個別に回収することを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の画像形成装置。
  5. 像担持体の周囲に帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、散トナー回収フィルムとの各画像形成用ユニットを配した画像形成ステーションを設け、転写媒体が前記画像形成ステーションを通過することにより画像形成を行う工程と、
    画像形成後の飛散トナークリーニングモードにおいて、
    飛散トナー回収フィルムにバイアス電圧を印加する工程と、前記像担持体に再帯電電圧を印加して、前記飛散トナー回収フィルムに回収された飛散トナーを前記像担持体に排出する工程と、前記像担持体に排出された飛散トナーをクリーニング手段で回収する工程と、からなることを特徴とする飛散トナー回収方法。
  6. 前記像担持体に印加される断続的な再帯電電圧は、先の低電圧の印加期間と後の高電圧の印加期間とを含むことを特徴とする、請求項5に記載の飛散トナー回収方法。
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