JP2008225319A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アモルファスシリコン感光体と非磁性トナーとを用いた画像形成装置において、感光体の絶縁破壊を発生させることなく、感光体からトナーを円滑に取り除くようにする。
【解決手段】波長６００〜７５０ｎｍの範囲の光を放射する光源２１を設け、クリーニングブレード１１と感光体４０の接触部分に光源２１から光を照射して感光体４０の表面を除電する。ここで、光源２１からの光が前記接触部分に多く照射するようにする観点から、クリーニングブレード１１と感光体４０との接触部分の方向に開口部を設けた略直方体形状の反射部材２２内に光源２１を取り付けるのが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は画像形成装置に関し、より詳細にはアモルファスシリコン層が形成された感光体（以下、「アモルファスシリコン感光体」と記すことがある）の表面に残留した非磁性トナーを、クリーニング部材で除去する画像形成装置に関するものである。

ファクシミリやプリンタ、複写機などの画像形成装置において、静電潜像が形成される感光体としてアモルファスシリコン感光体やＯＰＣ感光体、Ｓｅ感光体などがこれまでから使用されている。この中でもアモルファスシリコン感光体は、表面硬度が高く耐久性に優れる。

また画像形成装置における現像方式としては、トナーの帯電極性と感光体の帯電極性が異なる正規現像方式と、トナーと感光体の帯電極性が同じ反転現像方式とがある。高画質化や高速化の観点からは反転現像方式が好適である。

ところで、図７に示すように、感光体４０の表面からトナーＴを引き離すと、トナーＴの帯電極性（ここではプラス帯電）と逆極性の電荷が感光体４０の表面に残る。反転現像方式の場合には、感光体４０とトナーＴの帯電極性は同じであるから、感光体４０の帯電極性と逆極性の電荷が感光体４０表面に残ることになり、ここに剥離放電が生じることになる。

アモルファスシリコン感光体の場合、印加電圧に対する耐圧性は帯電極性と同極性には強く、逆極性には弱い。このため、感光体表面からトナーを引き離すことにより剥離放電が生じると感光体表面に絶縁破壊が生じる。感光体表面に絶縁破壊が生じると、画像に黒点となって現れ、画像品質が極端に低下する。

そこで例えば特許文献１では、感光体として所定の膜厚と固有抵抗値とを有する表面保護層を備えたものを用いるとともに、トナーとして磁性体が所定量遊離した磁性トナーを用いて、感光体の絶縁破壊を抑制し且つ磁性トナーによる感光体の過剰な研磨を抑制する技術が提案されている。
特開２００３−１４９８５７号公報

しかしながら、提案技術のような感光体は製造工程が煩雑となり高い生産性が得られないおそれがある。また提案技術では磁性トナーを用いるためカラー画像の形成には適さない。加えて、磁性粉などの導電性の外添剤を用いると、トナーの帯電量が変化しやすくなりトナーの耐久性が低下することがある。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アモルファスシリコン感光体と非磁性トナーとを用いた画像形成装置において、感光体の絶縁破壊を発生させることなく、感光体からトナーを円滑に取り除くようにすることにある。

本発明によれば、アモルファスシリコン層が形成された感光体と、感光体表面に形成された静電潜像を、感光体の帯電極性を同じ帯電極性の非磁性トナーで現像する現像手段と、感光体表面に形成されたトナー画像を被転写部材に転写する転写手段と、被転写部材に転写されずに感光体表面に残留した非磁性トナーを、感光体表面に接触して除去するクリーニング部材とを備えた画像形成装置において、波長６００〜７５０ｎｍの範囲の光を放射する光源をさらに設け、クリーニング部材と感光体の接触部分に光源から光を照射して感光体表面を除電することを特徴とする画像形成装置が提供される。

ここで、光源からの光が前記接触部分に多く照射するようにする観点から、クリーニング部材と感光体との接触部分の方向に開口部を設けた略直方体形状の反射部材内に前記光源を取り付けるのが好ましい。

また、前記クリーニング部材と前記光源とをハウジングに取り付けた場合、感光体から除去されたトナーが反射部材内に入り込み、接触部分への光照射が弱まるのを防止する観点から、反射部材の開口部の外周縁を、クリーニング部材の、感光体と対向する面と反対側の面に接触させてもよい。あるいはハウジング内の、光源が取り付けられた領域と、感光体表面から除去された非磁性トナーを貯留する領域とを遮蔽部材によって仕切ってもよい。

さらに、感光体から除去されたトナーによって接触部分への光照射が妨げられるのを防止する観点から、ハウジングの外壁を貫いて、クリーニング部材と感光体の接触部分の近傍に至る送風管を設け、この送風管の途中に光源を設けるとともに、送風管の端部に送風機を設けてもよい。

本発明の画像形成装置では、アモルファスシリコン感光体と非磁性トナーとを用いて画像形成を行うので、優れた耐久性が得られると共にカラー画像形成も可能となる。また、クリーニング部材と感光体の接触部分に、所定波長の光を光源から照射して感光体表面を除電するので、クリーニング部材で感光体表面からトナーを除去しても、感光体表面に生じる絶縁破壊は従来に比べ格段に抑えられるようになる。

クリーニング部材と感光体との接触部分の方向に開口部を設けた略直方体形状の反射部材内に前記光源を取り付けると、光源からの光を接触部分により多く照射できるようになり、絶縁破壊の発生が一層抑えられる。

また、クリーニング部材と光源とをハウジングに取り付けた場合であっても、反射部材の開口部の外周縁を、クリーニング部材の、感光体と対向する面と反対側の面に接触させるようにする、あるいはハウジング内の、光源が取り付けられた領域と、感光体表面から除去された非磁性トナーを貯留する領域とを遮蔽部材によって仕切るようにすると、感光体から除去されたトナーが反射部材内に入り込むのが有効に防止され、接触部分への光照射がトナーによって妨げられるのが防止される。

さらに、ハウジングの外壁を貫いて、クリーニング部材と感光体の接触部分の近傍に至る送風管を設け、この送風管の途中に光源を設けるとともに、送風管の端部に送風機を設けて、ハウジング内に外部から空気を送るようにすると、感光体から除去されたトナーによって接触部分への光照射が妨げられるのを効果的に防止できる。

以下、本発明に係る画像形成装置について図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。図１の画像形成装置はカラープリンタであって、中間転写ベルトを用いたものである。なお図１において、右方がプリンタの前面側、左方が背面側である。

図１に示すように、プリンタの装置本体Ｓの内部下方には、用紙カセットＣが配置されている。用紙カセットＣの内部には、用紙Ｐが積まれて収容されている。そして、この用紙Ｐは、図１において用紙カセットＣの右上方に向けて送り出される。用紙カセットＣは、装置本体Ｓの前面側、すなわち図１において右方から水平に引き出すことが可能である。

用紙カセットＣの用紙搬送方向下流には、給紙用用紙搬送路７１、給紙用搬送ローラ６１、レジストローラ対６２、及び画像形成部４が配置されている。画像形成部４には、その中心に、アモルファスシリコン層が形成された、回転体の像担持体である感光体ドラム４０が備えられている。感光体ドラム４０は、図１において反時計方向に回転する。感光体ドラム４０の周囲には、その回転方向に沿って順に帯電装置４１、現像装置Ｇ、及びクリーニング装置１が配置されている。

現像装置Ｇは、その主たるところが図１において時計方向に回転するロータリーラック４４で構成され、このロータリーラック４４に計４台の現像器４２が周方向に等間隔に配置されている。４台の現像器４２とは、ブラック用の現像器４２Ｂ、イエロー用の現像器４２Ｙ、マゼンタ用の現像器４２Ｍ、及びシアン用の現像器４２Ｃである。ロータリーラック４４は、図示しない駆動手段により回転せしめられ、４台の現像器４２を順次感光体ドラム４０と対向する位置に移動させて、感光体ドラム４０表面に各色の現像剤であるトナーを供給し、トナー像を形成させるものである。画像形成部４の上方には、この現像装置Ｇにトナーを補給するためのトナー補給容器５１及び補給パイプ５２が備えられている。トナー補給容器５１及び補給パイプ５２は、各色用のものが、ロータリーラック４４軸線方向に並べて配置されている。

画像形成部４の上方には光学部９が備えられ、ここからレーザ光Ｌが感光体ドラム４０に向かって照射される。図中の点線がレーザ光Ｌを示す。

感光体ドラム４０のすぐ下方には、中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルトＢが配置されている。中間転写ベルトＢは、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図１において時計方向に回転する。中間転写ベルトＢは、感光体ドラム４０に下方から圧接し、一次転写部８０を形成している。

中間転写ベルトＢが用紙搬送路に懸かる箇所には、二次転写部６３が配置されている。用紙Ｐは、この二次転写部６３に形成された二次転写ニップ部に挿通されることにより、中間転写ベルトＢに圧接せしめられ、トナー像が転写される。二次転写部６３の用紙搬送方向下流には、ベルト用クリーニング手段８１が備えられている。

画像形成部４及び二次転写部６３の用紙搬送方向下流には、定着部６４、排出用用紙搬送路７２、及び用紙排出部７４が配置されている。用紙排出部７４は、装置本体Ｓの上面に、印刷済みの用紙Ｐを外部から取り出し可能な位置に設けられている。

定着部６４及び二次転写部６３の下方であって、用紙カセットＣとの間には、両面印刷用用紙搬送路７３が配置されている。両面印刷用用紙搬送路７３は、排出用用紙搬送路７２の途中から分岐し、定着部６４及び二次転写部６３の下方を通り、レジストローラ６２のすぐ上流で給紙用用紙搬送路７１に合流している。

続いて、上記プリンタの画像形成部４周辺の詳細な構成について、図２を用いて説明する。図２は、画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図である。

図２に示すように、画像形成部４には、その中心に像担持体である感光体ドラム４０が備えられている。そして、前述のように、感光体ドラム４０の近傍には、その回転方向に沿って順に、帯電装置４１、現像装置Ｇ、及びクリーニング装置１が配置されている。感光体ドラム４０と中間転写ベルトＢとが圧接する一次転写部８０は、感光体ドラム４０の回転方向に沿って、現像装置Ｇとクリーニング装置１との間に設けられている。

感光体ドラム４０は、プリンタ内の用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図２の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。感光体ドラム４０は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコン層を設けた無機感光体のドラムで、直径が３０ｍｍである。感光体ドラム４０は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度（例えば２１０ｍｍ／ｓｅｃ）とほぼ同じになるように回転せしめられている。

帯電装置４１は、その内側に、感光体ドラム４０に接触する帯電ローラ４１ａを備えている。帯電ローラ４１ａは、所定の圧力で感光体ドラム４０に圧接し、感光体ドラム４０の回転に従って回転する。この帯電ローラ４１ａにより、感光体ドラム４０の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。

現像装置Ｇは、先に説明したように、その主たるところがロータリーラック４４で構成され、このロータリーラック４４に計４台の現像器４２が周方向に等間隔に配置されている。各現像器４２には、感光体ドラム４０の近傍に、現像ローラ４３が設けられている。現像ローラ４３には、感光体ドラム４０の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ４３により、現像剤である非磁性トナーが、感光体ドラム４０と同極性に帯電せしめられるとともに、感光体ドラム４０の表面の静電潜像に移動せしめられ、静電潜像が現像される。非磁性トナーは、トナー補給容器５１（図１参照）に収容され、現像装置Ｇの箇所まで補給パイプ５２により搬送されて補給される。トナーを補給する際、補給パイプ５２は、図２に示す二点鎖線の箇所まで伸びる。

現像装置Ｇにて使用される非磁性トナーとしては、攪拌、搬送時の高い流動性を確保する観点から、高い円形度の形状を有するものが望ましい。トナーの平均円形度は、シスメックス（株）製フロー式粒子像分析装置ＦＰＩＡによって計測し、０．９３０〜０．９９５になるのが好ましい。トナーの外添剤としては、時が経過しても流動性に変化が少ない、比較的大径のシリカを多く配合するのが良い。

一次転写部８０には、中間転写ベルトＢを介して感光体ドラム４０に接触する一次転写ローラ４５が設けられている。この一次転写ローラ４５が設けられた箇所に、感光体ドラム４０と中間転写ベルトＢとが接触する一次転写ニップ部が形成される。一次転写ローラ４５は、駆動装置を有することなく、中間転写ベルトＢに接触することによって、中間転写ベルトＢの回転に従って回転する。また、一次転写ローラ４５には、感光体ドラム４０やトナーの帯電電荷とは逆極性である一次転写バイアスが必要に応じて印加される。

なお、中間転写ベルトＢは、ポリイミド等の合成樹脂のみで形成した単層の樹脂ベルト、またはそのような合成樹脂表面にゴム層を積層した弾性ベルトで構成され、複数のローラに巻き掛けられて支持されている。

クリーニング装置１は、図２に示すように、感光体ドラム４０の回転方向に沿って、一次転写部８０のさらに下流側に配置されている。クリーニング装置１は、ハウジング１０と、クリーニングブレード（クリーニング部材）１１と、略直方体形状の反射部材２２と、反射部材２２内に配置された線状の光源２１と、回収したトナーを不図示の廃トナー容器に搬送する排出スクリュー１２とを備えている。

図３にクリーニング装置１の拡大図を示す。クリーニングブレード１１は、図示しないバネ等の弾性部材により付勢され、その自由端側が感光体ドラム４０に圧接されている。クリーニングブレード１１は感光体ドラム４０の軸線方向に延び、感光体ドラム４０の感光層とほぼ同じ軸線方向長さを有している。中間転写ベルトＢへのトナー像の転写後、感光体ドラム４０の表面に残留したトナーＴは、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４０の接触部分で感光体ドラム４０から除去されハウジング１０内に回収される。回収されたトナーＴは排出スクリュー１２によって不図示の廃トナー容器に搬送される。

クリーニングブレード１１の内側面には、反射部材２２の開口の外周縁が接着剤等によって固着されている。これによって、反射部材２２内へのトナーＴの進入が確実に防止され、反射部材２２の内周壁や光源２１へのトナー付着が防止される。また、反射部材２２内に配設された光源２１から発せられた光は、直接あるいは反射部材２２の内周面で反射してクリーニングブレード１１の内側面から入射し、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４０との接触部分を照射する。この照射光により、クリーニングブレード１１によって感光体ドラム４０からトナーＴを除去した際に、感光体ドラム４０表面に残るトナーＴの帯電極性と逆極性の電荷が除電され、従来のような感光体ドラム４０上の剥離放電の発生が効果的に防止できるようになる。なお、ここで使用するクリーニングブレード１１は透光性を有している。

本発明で使用する光源２１は、感光体ドラム４０を除電する波長の光を発するものである必要があり、アモルファスシリコン感光体ドラムの場合には、波長６００〜７５０ｎｍ、好ましくは６５０〜７２０ｎｍの範囲の光を放射するものである必要がある。

図４に、本発明で使用するクリーニング装置の他の実施形態を示す。図４のクリーニング装置は、図３のクリーニング装置と同様に、ハウジング１０と、クリーニングブレード１１と、略直方体形状の反射部材２２と、反射部材２２内に配置された線状の光源２１と、回収したトナーＴを不図示の廃トナー容器に搬送する排出スクリュー１２とを備えている。

一方、図４のクリーニング装置が図３のクリーニング装置と大きく異なる点は、ハウジング１０内の、光源２１が取り付けられた領域と、感光体ドラム４０から回収されたトナーＴが貯留されている領域とが遮蔽フィルム（遮蔽部材）２３で仕切られている点である。２つの領域を遮蔽フィルム２３で仕切ることによって、光源２１が取り付けられた領域に、回収されたトナーＴが進入するのが防止され、図３のクリーニング装置と異なって、反射部材２２の開口部をクリーニングブレード２１の内側面に接触させる必要がなくなる。さらには、反射部材２２をなくし光源２１のみを設置することもできるようになる。もちろん、遮蔽フィルム２３を設けると共に反射部材２２の開口部をクリーニングブレード１１の内側面に接触させて、反射部材２２内へのトナーＴの進入を一層防止しても構わない。

遮蔽フィルム２３は、光源２１が取り付けられた領域と、感光体ドラム４０から回収されたトナーＴが貯留されている領域とを完全に仕切ると同時に、光源２１から放射された光がクリーニングブレード１１と感光体ドラム４０との接触部分を照射するのを妨げないように取り付ける必要がある。そのためには図４に示すように、クリーニングブレード１１の自由端側とハウジング１０の側壁とに遮蔽フィルム２３を固着させることが推奨される。

図５に、本発明で使用するクリーニング装置の他の実施形態を示す。図５のクリーニング装置は、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４０との接触部分近傍とハウジング外とを結ぶ送風管３１を、ハウジング１０の側壁を貫くように設け、送風管３１の途中に光源２１を設けるとともに、ハウジング外の送風管３１の端部に送風機３０を設けたことを特徴としている。なお、光を効率的に反射するように、送風管３１の内周壁に反射層を形成しておくことが推奨される。

光源２１を点灯すると、光源２１から放射された光は、送風管３１内を反射しあるいは直接にクリーニングブレード１１に当たり前記接触部分を照射する。これによって前述のように感光体ドラム４０の除電がなされる。また、少なくとも画像形成中は送風機３０が駆動し、クリーニングブレード１１に向かって送風管３１内を空気が流れるので、クリーニング装置に回収されたトナーＴが送風管３１内に進入することが確実に防止され、送風管３１の内周壁や光源２１へのトナー付着が防止される。

図６に、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示す。図６の画像形成装置がこれまで説明した実施形態と異なる点は、クリーニング装置１の外に光源２１を設けた点にある。これまで説明した実施形態は、クリーニング装置１のハウジング１０内に光源２１を設けていたので、回収されたトナーＴによって光源２１が汚れるのを防止するため、それぞれ工夫をしていたが、この実施形態の装置では、クリーニング装置１の外に光源２１を設けているので、回収されたトナーＴによる光源２１の汚れを考慮する必要がなく装置構造を簡略にできる。

光源２１の設置位置は、クリーニングブレード１１と感光体ドラム４０との接触部分を光照射できる位置であれば特に限定はないが、クリーニング装置１などから漏れたトナーＴの落下を考えると、クリーニング装置１よりも上方に設けるのが好ましい。また、光源２１から放射された光を前記接触部分に効率的に照射させる観点から、図６に示すように、前記接触部分の方向にのみ開口部を形成した反射部材２２で光源２１を覆うようにするのが好ましい。

以上説明した実施形態では、クリーニング部材としてクリーニングブレードを用いているが、クリーニングローラなど従来公知のものを用いてももちろん構わない。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概説図である。 図１の画像形成装置の現像部の拡大概説図である。 本発明で使用するクリーニング装置の一例を示す概説図である。 本発明で使用するクリーニング装置の他の例を示す概説図である。 本発明で使用するクリーニング装置のさらに他の例を示す概説図である。 本発明で使用するクリーニング装置のさらに他の例を示す概説図である。 従来のクリーニング装置の不具合を説明する図である。

符号の説明

１ クリーニング装置
Ｇ 現像装置（現像手段）
Ｐ 用紙（被転写部材）
Ｔ 非磁性トナー
１０ ハウジング
１１ クリーニングブレード（クリーニング部材）
２１ 光源
２２ 反射部材
２３ 遮蔽フィルム（遮蔽部材）
３０ 送風機
３１ 送風管
４０ 感光体ドラム

Claims (5)

1. アモルファスシリコン層が形成された感光体と、感光体表面に形成された静電潜像を、感光体の帯電極性と同じ帯電極性の非磁性トナーで現像する現像手段と、感光体表面に形成されたトナー画像を被転写部材に転写する転写手段と、被転写部材に転写されずに感光体表面に残留した非磁性トナーを、感光体表面に接触して除去するクリーニング部材とを備えた画像形成装置において、
   波長６００〜７５０ｎｍの範囲の光を放射する光源をさらに設け、クリーニング部材と感光体の接触部分に光源から光を照射して感光体表面を除電することを特徴とする画像形成装置。
2. クリーニング部材と感光体との接触部分の方向に開口部を設けた略直方体形状の反射部材内に前記光源を取り付け、光源からの光が前記接触部分に多く照射するようにした請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記クリーニング部材と前記光源とをハウジングに取り付け、前記反射部材の開口部の外周縁を、前記クリーニング部材の、前記感光体と対向する面と反対側の面に接触させた請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記クリーニング部材と前記光源とをハウジングに取り付け、ハウジング内の、前記光源が取り付けられた領域と、感光体表面から除去された非磁性トナーを貯留する領域とを遮蔽部材によって仕切った請求項１又は２記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニング部材をハウジングに取り付け、
   このハウジングの外壁を貫いて、クリーニング部材と感光体の接触部分の近傍に至る送風管を設け、この送風管の途中に前記光源を設けるとともに、前記送風管の端部に送風機を設けた請求項１記載の画像形成装置。

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