JP2011118154A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置にクリーニング装置の清掃部材から付着物を静電的に感光体側に移行させるモードを設けて、当該モードで付着物を一旦感光体に戻し、現像装置の磁気ブラシで掻き取るか、再度クリーニング装置でクリーニングすることで清掃部材の再生を図り、付着物による画像汚染などを無くすことのできる画像形成装置の提供。
【解決手段】感光体と、感光体に作られた静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、感光体に突き当てられる清掃部材を有し転写後の感光体をクリーニングするクリーニング手段と、感光体の周囲に設けられた少なくとも１つの帯電手段と、画像を形成せずに感光体を回転させる所定の非作像モードにおいて、帯電手段を制御して清掃部材の付着物を感光体に移行させるよう感光体を帯電させる制御手段と、を有する画像形成装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置にかかわり、特にはクリーニング装置の改良に関する。

電子写真画像形成装置は、感光体を一様帯電し、この感光体に像露光を行って静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーで現像し、トナー像を用紙に転写し定着することで、画像を用紙上に作成する。画像を用紙に転写した後の感光体は、クリーニング装置で感光体上に残留したトナーを清掃して次の作像に供される。

クリーニング装置としては、ブレードクリーニング方式がよく用いられており、この方式では、感光体に対して圧接される板状の弾性ゴムブレードで感光体上のトナーや紙粉等を掻き取る。掻き取られたトナーは廃トナーボックスに送られたり、現像装置にリサイクルされたりする。ブレードによるクリーニングは、物理的にトナー等を掻き取るため、掻き取り性能はブレードの材質やクリーニング装置の構成などに大きく依存し、そのため、様々な改良が提案されている。

近年の電子写真画像形成装置は、負帯電の感光体に形成された静電潜像を反転現像（負極性トナーで現像）するものが多い。この場合、転写は、一般的に、正極性の転写チャージャにより用紙裏面に正の電荷を与えて、感光体上の負極性トナーを用紙側に引き付けることで行われる。また、転写チャージャの後に逆極性またはＡＣ印加の分離チャージャで用紙裏面の電荷を中和して分離性を高めることも行われている。

このような構成においては、転写後の感光体の表面電位、および残留トナーの電荷量は低下しており、クリーニング装置での残留トナーの除去は比較的容易であるが、クリーニング性をさらに助長するために、転写工程とクリーニング工程の間で、チャージャにより残留トナーの電荷をさらに中和する技術もある。

特許文献１は、この残留トナーの電荷中和と類似の技術を開示している。特許文献１は、正規現像方式においてクリーニングブレード先端に残ったトナーの電荷が感光体を劣化させ画像上で白筋となる問題を、クリーニングの前に設けたチャージャによりトナーと逆極性の電荷を与えてトナーの電荷を除去している。

また、ブレードでの掻き取りを完全に行うためにブレードの感光体への圧接力を強くするとブレードの磨耗や感光体を傷つけるなどの悪影響があるので、感光体への圧接力は強すぎない適切な値に設定されるが、このため、トナーを完全には掻き取ることは難しい。

そのため、ブレードを２枚並べた構成や、ブラシクリーニングとブレードクリーニングの２段構成の提案、あるいはクリーニング装置の出口側に感光体に接触するフィルム状のシール部材を設け、残留トナーや飛散トナーがクリーニング装置からモレでないようにする提案などがある。シール部材は、感光体にカウンタ方式で突き当てると、ブレードで掻き取れなかった残留トナーを掻き落とすスクレーパの機能も果たす。

特許文献２は、弾性クリーニング部材と非変形クリーニング部材を並べた２枚構成を開示している。

特許文献３は、ブラシローラとブレードの２段構成としたクリーニング装置を開示している。

特許文献４は、クリーニング装置からトナー等が漏れ出るのを防止するため、ブレードとその下流の帯電装置との間に遮断用のシートを設ける構成を開示している。

また、別な観点では、クリーニングブレードは、物理的に残留トナーを掻き取るため、磨耗するので、交換しなければならない。この交換を簡単に行うため、クリーニング装置内に複数枚のクリーニングブレードを回動体に取り付けて、この回動体を感光体から離隔してから回動させることにより交換する構成の提案もある（特許文献５）。すなわち、１枚のブレードであれば、サービスマンを呼んでブレードやクリーニング装置そのものを交換しなければならないが、複数枚のブレードを有していれば、装置が自動的に適切なタイミングで交換してくれるので、クリーニング性能を長く維持できるのである。

特開平８−１３７３５６号公報 特開２００２−２７８３１９号公報 特開平８−１６０８２５号公報 特開平６−１４９０１９号公報 特開平６−９５５７３号公報

ブレード等により掻き取られたトナー等は、ブレード等に付着せず下方に落下するのが理想的であるが、トナー等が持つ電荷をクリーニング以前に完全に中和することは難しく、この電荷によりトナー等が静電的に、あるいは物理的にブレード等の先端に付着する。このような付着物は、感光体との間に入ってクリーニング性能を低下させたり、潜り抜けたりする。

特に、付着物がシール部材を潜り抜けると、装置内を汚染したり、感光体上に付着したまま転写位置にまで至り、用紙を汚染したりする。

本発明は、このようなブレードやシール部材へのトナー等の付着物が起こす弊害を解決することを目的とする。なお、本発明では、ブレードやシール部材などの板状でトナー等を掻き落とす機能を持つ部材を清掃部材と言う。

上記目的は、画像形成装置にクリーニング装置の清掃部材から付着物を静電的に感光体側に移行させるモードを設けて、当該モードで付着物を一旦感光体に戻し、現像装置の磁気ブラシで掻き取るか、再度クリーニング装置でクリーニングすることで清掃部材の再生を図ることによって達成される。

具体的には、上記目的は
感光体と、前記感光体上に作られた静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、前記感光体に突き当てられる清掃部材を有し転写後の前記感光体をクリーニングするクリーニング手段と、前記感光体の周囲に設けられた少なくとも１つの帯電手段と、画像を形成せずに前記感光体を回転させる所定の非作像モードにおいて、前記帯電手段を制御して前記清掃部材の付着物を前記感光体に移行させるよう前記感光体を帯電させる制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
によって達成される。

さらに具体的には、
・前記制御手段が所定の非作像モード時に制御する前記帯電手段は、感光体回転方向において前記クリーニング手段の下流で前記現像手段の上流に配置される第１帯電装置である。この第１帯電装置は、露光前の感光体を一様帯電するメインチャージャである。
・前記制御手段は、所定の非作像モード時に第１帯電装置を作像モード時と同極性に制御する。
・前記制御手段が所定の非作像モード時に制御する前記帯電手段は、感光体回転方向において前記現像手段下流で前記クリーニング手段上流に配置される第２帯電装置である。この第２帯電装置は、転写チャージャ、もしくは分離チャージャである。
・前記制御手段は、所定の非作像モード時に第２帯電装置を作像モードの作像領域と逆極性に制御する。
・前記制御手段が所定の非作像モード時に制御する前記帯電手段は、感光体回転方向において前記転写手段下流で前記クリーニング手段上流に配置される第３帯電装置である。この第３帯電装置は、転写手段とクリーニング手段の間に配置されるプレクリーニングチャージャである。
・前記制御手段は、所定の非作像モード時に第３帯電装置を作像モードの作像領域と同極性に制御する。
・前記制御手段は、所定の非作像モード時に、前記転写手段をオフとし、前記現像手段を現像しないレベルの現像バイアスを印加するよう制御する。
・前記クリーニング手段は、複数の清掃部材を有し、最下流の清掃部材はフイルム状のシール部材である。
・前記シール部材の上流の清掃部材は、板状の弾性ブレードである。

本発明は、画像形成装置にクリーニング手段の清掃部材から付着物を静電的に感光体側に移行させるモードを設けて、当該モードで付着物を一旦感光体に戻し、再度クリーニング手段でクリーニングすることで清掃部材の再生を図るようにしたため、清掃部材のクリーニング性能を長期にわたって保つことができるとともに、付着物による機内汚染や用紙汚染を防止できる。

本発明に係る画像形成装置の概略を示す要部断面図。 本発明のクリーニング装置の詳細を示す部分断面図。 本発明に係る帯電手段の極性切換え制御を示すタイミングチャート。

以下、本発明を図を用いて説明する。図１は、本発明を実施した画像形成装置の概略を示す要部断面図である。

図１において、１は感光体ドラムであり、この感光体ドラム１の回転方向に沿って、メインチャージャ２、ＬＥＤ光源の画像書込み装置３、二成分現像方式の現像装置４、転写紙を転写領域に導く転写紙ガイド５、感光体ドラム１上に形成されたトナー像を転写紙に転写する転写ベルト６、感光体ドラム１を清掃するクリーニング装置７、及び感光体ドラム１にイレース光を照射して電荷を除去する光イレーサ８を有している。そして、転写ベルト６とクリーニング装置７の間に、プレクリーニングチャージャ９が設けられている。また、転写ベルト６の下流には、定着装置１０が設けられ、転写紙にトナー像を定着する。

メインチャージャ２は、２連のスコロトロン形式のチャージャであり、その電極に定電流電源２１が接続されて、制御手段１１により印加タイミング及び電流量を制御される。

現像装置４は、そのハウジングの開口部に現像スリーブ４１を有し、現像スリーブ４１の後方（図中右方向）には、現像スリーブ４１に現像剤（トナーとキャリア）を搬送する現像剤搬送部材４２、トナーとキャリアを攪拌する攪拌部材４３が配置される。

転写ベルト６は、２つの支持ローラ６１、６２の間に張架され、支持ローラ６１、６２の間で、転写ベルト６の内側に設けられるバックアップローラ６３により感光体ドラム１に圧接されている。転写ベルト６は、半導電性のベルト基材と、表層として設けられた体積抵抗率が１×１０^１１Ωｃｍ以上の絶縁層の２層からなる構造であり、全体的には１×１０^８Ωｃｍから１×１０^１０Ωｃｍの体積抵抗を有するものである。

バックアップローラ６３には、定電流電源６４が接続され、制御手段１１により印加タイミング及び電流量を制御される。

転写ベルト６は、図示しない機構により感光体ドラム１と接離するように構成されており、後述する非作像モード時は、感光体ドラム１から離隔される。

プレクリーニングチャージャ９は、コロトロン形式のチャージャであり、その電極に定電流電源９１が接続されて、制御手段１１により印加タイミング及び電流量を制御される。なお、制御手段１１は、メインチャージャ２、転写ベルト６、プレクリーニングチャージャ９への電流印加制御以外に、各プロセス手段を制御して画像形成を行うものである。

図２は、クリーニング装置７の詳細を示す部分断面図である。図２において、７１はクリーニングブラシであり、７２ａ、７２ｂはクリーニングブレードである。クリーニングブラシ７１の斜め下方には、スクリューローラ７３が配置され、掻き落とされたトナー等を図示しない廃トナーボックスに搬送する。

クリーニング装置７のハウジングの入口側にはシール部材７４が、出口側にはシールスクレーパ７５が設けられ、クリーニング装置７からの飛散トナー等の漏出を防止している。シール部材７４とシールスクレーパ７５は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などで作成される薄いフイルム状部材である。

シール部材７４は感光体ドラム１の回転方向に沿う順方向に向いて感光体ドラム１に当接させてあり、一方、シールスクレーパ７５は感光体ドラム１の回転方向と逆方向に向いて当接させている。このため、シールスクレーパ７５は、シール機能とともに、ブレードでも掻き落とされなかったトナー等を最終的に掻き取る機能を持つ。

クリーニングブレード７２ａ、７２ｂは、支持体７６に固定されており、この支持体７６は、回転軸７７でケーシング７８に回転可能に保持されている。そして、ケーシング７８は、回動軸７９により、ブレードが感光体ドラム１から離隔する位置と当接する位置との間で回動可能に保持されている。回転軸７７、回動軸７９は、図示しないカム機構、モータなどにより回転、回動される。この機構の詳細については、例えば、特許文献５に記載の機構を用いることができる。

クリーニングブレード７２ａの所定耐久期間が過ぎると、制御手段１１が自動的に回動軸７９を回動させてケーシング７８を離隔位置に移動させ、その後、回転軸７７の回転によりクリーニングブレード７２ｂに切り替える制御を行う。両方のブレードの耐久期間が過ぎるとケーシング毎のサービスマン交換を行う。

本発明は、画像形成装置にクリーニング装置の清掃部材から付着物を静電的に感光体側に移行させるモードを設けて、当該モードで付着物を一旦感光体に戻し、再度クリーニング装置でクリーニングすることで清掃部材の再生を図るものである。ここで、清掃部材から付着物を静電的に感光体側に移行させるモードは、非作像モードのうちの所定の非作像モードである。

非作像モードは、画像形成を行わずに感光体ドラム１を回転させるモードであるが、そのうちにも、画像安定化制御モードのように所定の濃度のパッチを作成してその濃度を測定し、作像パラメータを修正するモードがある。しかし、画像安定化制御モードで本発明の制御を行うと、画像安定化に影響を与えるので本発明の制御は行わない。そのほか、メインチャージャ２に所定の電流を印加して感光体電位を測定し、帯電電位の調整を行う帯電調整モードなども本発明の所定の非作像モードに入れない。

本発明の所定の非作像モードは、低温起動時予備回転モード（定着装置が所定温度以下の状態で電源オンされたときに予備回転するモード）、定期補正時予備回転モード（制御手段が所定期間の経過を判断し自動的に予備回転を行うモード）、メモリ回復モード（感光体上に発生する電位メモリを除去するモード）、カートリッジ装着モード（カートリッジを取出し、再装着を行った後、万一のトナーモレなどで汚れた感光体ドラム１を清掃するために予備回転を行うモード）、ブレード自動交換後予備回転モード（交換後のブレードをなじませるために予備回転するモード）などがあり、これらのモードで感光体ドラム１を回転させる際に、帯電手段を制御して清掃部材から付着物を静電的に感光体側に移行させる。

この所定の非作像モードにおいては、勿論、通紙はされないし、転写ベルト６は退避されている状態で、感光体ドラム１を回転させ、メインチャージャ２、プレクリーニングチャージャ９を作動させる。また、現像装置４には、現像を行わないレベルの現像バイアスを印加している。

本発明において、感光体ドラム１を所定電位に帯電するためには、メインチャージャ２、プレクリーニングチャージャ９のいずれか、あるいは両方を用いることができる。また、転写手段がチャージャの場合は、この転写チャージャも用いることができる。さらには、転写チャージャの直後に配置される分離チャージャでもよい。

図３は、作像モードと本発明の所定の非作像モードでのメインチャージャ２、転写ベルト６、およびプレクリーニングチャージャ９への高圧電源の印加極性を説明する図である。ここで、この図は、高圧電源出力の極性を説明するものであり、出力の大きさは示していないことに注意すべきである。出力の大きさについては後述する。

まず、画像形成プロセスとして、負帯電の感光体を用い、負帯電トナーを用いた反転現像方式で現像を行うものとする。感光体上のトナー像は負に帯電しているので、このトナー像を用紙に転写するためには、転写ベルトは正極性の電荷を与えられる。

図において、メインチャージャ２は、作像モード中は負の極性の電荷を発生し続けるが、転写ベルト６とプレクリーニングチャージャ９とは、作像モード時に極性を交互に切り替えている。これは、作像領域Ａと作像領域間の像間領域Ｂでの切り替えである。この像間領域Ｂでは、画像濃度が低い場合などに現像装置内のトナー濃度を調整するため、黒帯を形成してトナーを排出する場合がある。また、画像濃度調整のためトナーパッチを形成してこの反射濃度を測定し、露光レベルの調整を行うこともある。

このような像間領域Ｂに形成されるトナー像は転写されないので、その極性は負極性のままとなっている。この負極性のトナーを転写ベルト６に転移させないように、転写ベルト６は像間領域Ｂでは負極性の電流が印加される。また、プレクリーニングチャージャ９は、負極性のトナーの感光体への付着力を減少させ、クリーニング装置７の負担を軽減するため、像間領域Ｂでは、正極性の電流が印加される。

一方、本発明の所定の非作像モードにおいては、メインチャージャ２とプレクリーニングチャージャ９とは負極性に保たれる。また、転写手段がチャージャの場合も同様に負極性とされる（図において点線で示している）。これは、クリーニングされたトナー等は転写によりおおむね正極性に変わっているため、正極性のトナーを感光体ドラム１に付着させる極性が必要だからである。

言い換えれば、メインチャージャ２は、作像モード時と同極性、転写チャージャの場合は、作像モードの作像領域と逆極性、プレクリーニングチャージャ９は作像モードの作像領域と同極性の電流が印加される。この非作像モード時の印加電流は、後述する実施例に具体例を示すが、作像モード時より高い目に設定される。

なお、トナー等が転写により正極性に変わっているといっても、負極性のままのトナー等も存在するが、このような負極性のトナー等を感光体ドラム１に付着させるため、帯電手段の印加極性を非作像モードの間で負から正に交互に切り替えるよう制御することもできる。正極性への切替えは、負極性の１／３から１／５程度の時間でよい。

さらに、所定の非作像モード時に行う感光体の帯電レベルは、非作像モード中に段階的に変更することもできる。例えば、プレクリーニングチャージャ９に印加する電流は、−２０μＡから−５０μＡの範囲で変更できる。

転写ベルト６、転写ベルト６、プレクリーニングチャージャ９に接続される高圧電源は、定電流電源を使うとして説明してきたが、定電圧電源を使うこともできる。また、プレクリーニングチャージャ９の電源は、感光体上のトナーの除電であるので、ＤＣにＡＣ重畳の電源でも良い。

上述した本発明を、コニカミノルタビジネステクノロジーズ社製Ｂｉｚｈｕｂ Ｐｒｏ１０５０の改造機で実施した。その際の画像形成プロセスのパラメータは以下の通りである。

感光体ドラム・・・直径１００ｍｍＯＰＣ感光体
現像剤 ・・・６μｍ重合トナー＋６０μｍキャリア
感光体ドラム表面電位 ・・・−７５０Ｖ
現像バイアス ・・・−６００Ｖ
メインチャージャ（作像モード） ・・・−３００μＡ
メインチャージャ（非作像モード）・・・−３５０μＡ
転写ベルト（作像モード） ・・・＋８０μＡ
ＰＣＣ （作像領域） ・・・−２０μＡ
ＰＣＣ （像間領域） ・・・＋４０μＡ
ＰＣＣ （非作像モード）・・・−４０μＡ
注）ＰＣＣはプレクリーニングチャージャの略称。

上記の改造機に本発明の非作像モードのうち、低温起動時予備回転モード、定期補正時予備回転モード、メモリ回復モードの制御を組み込み、所定のテストチャートを用いて５０万枚の複写を行った。また、複写の１万枚ごとに装置を停止・再起動して起動時予備回転モードが機能するようにした。

そして、複写後の用紙を確認したが、クリーニング装置からのトナーモレに起因すると思われる画像汚染は発生しなかった。

１ 感光体ドラム
２ メインチャージャ
４ 現像装置
６ 転写ベルト
７ クリーニング装置
７２ａ、７２ｂ クリーニングブレード
７５ シールスクレーパ
９ プレクリーニングチャージャ
１１ 制御手段
２１、６４、９１ 高圧電源

Claims (10)

1. 感光体と、
   前記感光体上に作られた静電潜像をトナーによって現像する現像手段と、
   現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、
   前記感光体に突き当てられる清掃部材を有し転写後の前記感光体をクリーニングするクリーニング手段と、
   前記感光体の周囲に設けられた少なくとも１つの帯電手段と、
   画像を形成せずに前記感光体を回転させる所定の非作像モードにおいて、前記帯電手段を制御して前記清掃部材の付着物を前記感光体に移行させるよう前記感光体を帯電させる制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段が所定の非作像モード時に制御する前記帯電手段は、感光体回転方向において前記クリーニング手段の下流で前記現像手段の上流に配置される第１帯電装置であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、所定の非作像モード時に前記第１帯電装置を作像モード時と同極性に制御することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段が所定の非作像モード時に制御する前記帯電手段は、感光体回転方向において前記現像手段下流で前記クリーニング手段上流に配置される第２帯電装置であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、所定の非作像モード時に前記第２帯電装置を作像モードの作像領域と逆極性に制御することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段が所定の非作像モード時に制御する前記帯電手段は、前記転写手段下流で前記クリーニング手段上流に配置される第３帯電装置であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、所定の非作像モード時に前記第３帯電装置を作像モードの作像領域と同極性に制御することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、所定の非作像モード時に、前記転写手段をオフとし、前記現像手段に現像しないレベルの現像バイアスを印加するよう制御することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記クリーニング手段は、複数の清掃部材を有し、最下流の清掃部材はフイルム状のシール部材であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記シール部材の上流の清掃部材は、板状の弾性ブレードであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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