JP2633686B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、感光体等の像担持体に静電潜像を形成し、
この静電潜像を現像して、用紙等の被転写材に記録する
記録装置に関する。

（従来の技術） この種の記録装置としては、電子写真装置や静電プリ
ンタなどが知られている。これらの記録装置では、感光
体上に静電潜像を形成後、該静電潜像に現像剤を静電的
に付着させて現像剤像を形成し、続いて、現像剤像を用
紙に転写することにより記録している。また、転写後の
感光体上には静電潜像および転写しきれない現像剤が残
存しているので、この残存現像剤をクリーニング装置に
より除去し、続いて静電潜像を除電装置により除去して
いる。

ところで、近年、装置の小型化が要求されており、例
えば、時開昭47−11538号公報には現像装置と清掃装置
とを一つの装置で兼用することにより装置を小型にする
方法が開示されている。この方法は、一個の現像装置に
おいて、感光ドラムが１回目にここを通過する際に静電
潜像を現像し、続いて２回目に現像装置を通過させて転
写後の残留像を清掃している。しかし、従来のこの方法
では、現像装置に対して感光ドラムが２回目の通過に差
掛かる際にそこから残留像が除去されるために、記録ス
ピードが半分になってしまうとともに、感光ドラムの周
面全体の寸法以上の記録面積が得られないという問題が
あり、必然的に感光ドラムを比較的大きな寸法にしなけ
ればならなくなり、装置を十分に小型化することができ
ない。

一方、米国特許番号364926号公報には、静電潜像の１
回目の通過の際に、静電潜像の現像と、前回の転写後残
存している現像剤との清掃を同時にする現像装置を用い
ることにより、スピードに関する欠点を解決する方法が
開示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、この従来の装置においては、転写後の
残留像を感光ドラム上に残したまま、その上から次ぎの
帯電、静電潜像の形成、そして現像することになる。し
たがって、帯電においては、残存している潜像及びトナ
ー像に重ねて帯電し、更にこのトナー像の上から次ぎの
像露光を行うために均一な帯電および潜像の形成が損わ
れてしまい、前記工程の残像が、いわゆるメモリ画像と
して、次ぎの画像に重なって現われるため、画像が不鮮
明になるという欠点がある。このような現像は、特に、
ソリッド部（現像剤が広い範囲に亙り付着する領域）と
前工程で形成された文字などの残留像とが遭遇した場合
に生じ易く、しばしば潜像のみならず現像剤も十分に除
去できないために現像剤像も残像メモリとして残りその
まま用紙に転写されてしまうこともある。このように、
従来の記録装置では十分な信頼性を得られずしばしば、
鮮明な画像が得られないという問題点があった。また、
使用する感光体ドラムを記録サイズより小さくすること
も実現していなかった。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鮮明
な画像を得ることができるより小型な記録装置を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するため、所定の電位に帯電
した像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像
して画像を形成する画像形成装置において、前記像担持
体の帯電極性と同極性に帯電する１成分現像剤を担持す
る弾性現像手段を具備し、この弾性現像手段を前記像担
持体に対して押圧させつつ摺接させることにより、前記
像担持体に形成された静電潜像に前記弾性現像手段上の
現像剤を供給して反転現像を行うと同時に、前記像担持
体上の残留現像剤を除去する現像清掃手段と、前記現像
清掃手段によって現像された現像剤像を被転写材に転写
する転写手段と、前記像担持体に接触して設けられ、前
記転写手段による現像剤像の転写後に、前記像担持体上
に残留した現像剤を撹乱して非パターン化すると同時
に、前記像担持体の表面を前記所定の電位に帯電させる
単一の帯電撹乱手段とを具備してなる。

また、所定の電位に帯電した像担持体に静電潜像を形
成し、この静電潜像を現像して画像を形成する画像形成
装置において、前記像担持体の帯電極性と同極性に帯電
する１成分現像剤を担持する弾性現像手段を具備し、こ
の弾性現像手段を前記像担持体に対して押圧させつつ摺
接させることにより、前記像担持体に形成された静電潜
像に前記弾性現像手段上の現像剤を供給して反転現像を
行うと同時に、前記像担持体上の残留現像剤を除去する
現像清掃手段と、前記現像清掃手段によって現像剤像が
形成された像担持体に、被転写材を押圧し、前記現像剤
像を前記像担持体から前記被転写材に転写する転写手段
と、前記転写手段に前記現像剤像を転写するための電圧
を印加する第１の電圧印加手段と、前記像担持体に接触
して設けられ、前記転写手段による現像剤像の転写後
に、前記像担持体上に残留した現像剤を撹乱して非パタ
ーン化すると同時に、前記像担持体の表面を前記所定の
電位に帯電させる単一の帯電撹乱手段と、前記帯電撹乱
手段に、前記残留現像剤を撹乱しかつ前記感光体を帯電
するための電圧を印加する第２の電圧印加手段とを具備
してなる。

（作用） 帯電攪乱手段より、像担持体上に残留した現像剤を攪
乱して非パターン化することにより、露光むらを防止す
るとともに、残留現像剤のクリーニング効率の向上を図
り、また、反転現像により、像担持体の帯電極性と現像
剤の帯電極性を同極性とすることにより、残留現像剤の
クリーニング効率を向上させ、さらに、弾性現像部材を
静電潜像に押圧摺接させることにより、弾性現像剤と残
留現像剤との間に強い摩擦力を発生させ、クリーニング
効率を向上させる。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して説明す
る。

第１図はこの発明に拘る記録装置を示すもので、その
本体Ｈの略中央部には、記録すべき像の面積より小さな
記録面を（すなわち小さな径の）像担持体としての感光
体ドラム１が矢印Ａ方向に回転自在に設けられている。
前記感光体ドラム１は、有機感光体（OPC）系の光導電
材料から形成されている。また、前記感光体ドラム１の
周囲にはその回転方向に沿って順次、帯電攪乱器２、レ
ザー装置３、現像清掃装置４、転写ローラ５が配設され
ている。

上記帯電攪乱器２は10³〜10⁹Ωmmの電気抵抗を有する
繊維（商品名トレカ、カイノールなど）で作られた回転
ブラシ2aを有し、上記感光体ドラム１の周速の２〜４倍
の速度で回転摺接するとともに、マイナス700〜1500ボ
ルトの電圧が印加されるようになっている。この帯電攪
乱器２は感光体ドラム１の上方部に位置されており、感
光体ドラム１の表面を−500〜800ボルトに略均一に負に
帯電させるようになっている。前記レーザ装置３は記録
するべき画像情報に応じて、感光体ドラム１の表面にレ
ーザビーム８を照射して帯電領域に静電潜像を形成す
る。

また、上記現像清掃装置４には摩擦帯電性のいわゆる
一成分の現像剤Ｔを収納するホッパ９が設けられてい
る。前記ホッパ９内には現像剤Ｔを感光体ドラム１に対
面する位置に向けて搬送するとともに、感光体ドラム１
に残留している現像剤Ｔをホッパ９内に戻す現像ローラ
10が設けられている。

前記現像ローラ10には10²〜10⁸Ωcmの電気抵抗を有す
る導電性表面層11と、この内部には発泡ウレタンによる
弾性層12が配置されて全体として弾力性のあるローラを
構成している。

上記現像ローラ10には現像剤Ｔを摩擦帯電しつつ、薄
層を形成するためリン青銅やウレタン、あるいはシリコ
ン樹脂などからなる弾性ブレード13が押圧されており、
ここを通過する現像剤Ｔは感光体ドラム１と同極性の負
の帯電を帯びて１層〜２層の現像剤層を形成する。尚、
上記現像ローラ10の表面は現像剤Ｔとの摩擦帯電を考慮
して、また適度な弾性と摩擦性を考慮して選ぶ必要があ
る。

上記表面層11の材質としては、たとえば、ウレタン樹
脂に導電性カーボンを10〜30重量パーセント混合したも
のを塗布して形成している。更に、上記現像ローラ10に
はバイアス電源14が接続されており、上記表面層11と導
通している。これにより、現像及び清掃時に所定の現像
バイアスが印加される。ホッパ９内にはスポンジ状現像
剤搬送ローラ14が設けられており、ホッパー９内の現像
剤Ｔの凝集防止と、搬送供給の役割をはたしている。

上記転写ローラ５は実質的に上述感光体ドラム１の下
方において、用紙の搬送路16を介して、感光体ドラム１
の周面に対面して設けられている。上記転写ローラ５は
現像ローラ10と同様な構造を有するが、表面層11の電気
抵抗は10⁵〜10Ω¹⁰cmである。この転写ローラ５によ
り、ここに、搬送されてきた用紙の裏面に800〜1800ボ
ルトの電圧を印加してトナーを静電的に引付けて、感光
体ドラム１からトナー画像を用紙に転写する。このよう
な接触式の転写手段では、多湿化においても安定した転
写特性を発揮するため、転写残留現像剤量を減少させて
清掃の負担を軽減する効果があるとともに、転写紙中の
紙粉も除去し、現像剤への混入を防止する。上記帯電攪
乱器２の回転ブラシ2aは感光体ドラム１の回転とともに
摺接され、バイアス電源22と接続して700〜1500ボルト
の電圧が印加され、感光体ドラム１上の転写残留現像剤
を攪乱して判読不能状態、すなわち、非パターン化する
とともに、残留していた静電潜像も導電性の回転ブラシ
2aにより除電して消去する。なお、かつ、これらの作用
と同時に印加された電圧により感光体ドラム１に対して
放電を生じ、500〜800ボルトの帯電が行われる。この電
位は印加する電圧により調整される。

また、上記帯電攪乱器12の配置位置を感光体ドラム１
に対して上方にしたため、回転ブラシ2aに付着した現像
剤Ｔが落下して機内に飛散するのが防止される。すなわ
ち、感光体ドラム１上に落下してもそのまま現像清掃装
置４に搬送回収される利点がある。

また、上記感光体ドラム１の下方部には、用紙Ｐを搬
送路16に供給する給紙ユニット18が設けられている。こ
の給紙ユニット18には画像を転写すべき用紙Ｐが収納さ
れている。給紙ユニット18の上方部には回転により給紙
ユニット18から用紙Ｐを搬送路16へ供給する給紙ローラ
19が設けられている。

尚、搬送路16には用紙Ｐに転写後のトナー画像を定着
する定着器20が設けられている。

次ぎに、この実施例による電子複写装置の動作につい
て説明する。

感光体ドラム１を矢印Ａ方向に回転させ、感光ドラム
１の周面を帯電攪乱装置２により、約マイナス500乃至8
00V（ボルト）に帯電する。続いて、この帯電領域にレ
ーザ装置３からレーザビーム８を照射して露光し、感光
体ドラム11の表面に静電潜像を形成する。前記静電潜像
は次ぎに現像清掃装置４と対面する現像清掃位置に搬送
される。現像清掃装置４の現像ローラ10からは現像剤
（以下トナーと呼ぶ）Ｔが送り出され、これが、静電潜
像に弾性的に且つ、変形によりニップ幅をもって接触し
てトナーＴを付着させてトナー像を形成する。この場
合、トナーＴは光の照射域に付着し、いわゆる反射現像
される。トナーＴはブレード13および現像ローラー10の
表面層11との摩擦により、約マイナス５乃至30μc/g
（マイクロクーロン／グラム）に帯電されており、現像
ローラ10には約マイナス200乃至450ボルトの電圧が印加
される。

現像後のトナー像は、次ぎに転写ローラ５と対面する
転写領域に搬送される。一方、転写領域には、給紙ロー
ラ19の回転により給紙ユニット18から用紙Ｐが感光体ド
ラム１の回転に同期して送られてくる。

この用紙Ｐは転写ローラ５によりその裏面がプラスの
極性に帯電される。したがって、感光体ドラム１の表面
上のトナー画像は静電気的に用紙Ｐに引寄せられて転写
される。こここにおいて、転写ローラ５は直流電源21に
より、1000ボルトないし2000ボルトの電圧が回転軸に与
えられ、転写ローラ５の両端部に設けたシリコン樹脂に
導電性カーボン30〜40重量パーセント混合してなる導通
部を介して、ローラ表面の10⁵〜10⁹Ωcmの導電性表面部
に電圧が引火されるようになっている。尚、転写ローラ
５の表面は付着する現像剤や紙粉等の異物を清掃しやす
くするため、表面の平滑性と、低摩擦性を備えた材質性
が好ましく、本例では、導電性ポリフッ化樹脂、導電性
ポリエステルなどを用いており、クリーニングブレード
により良好にクリーニングされる。また、ローラ全体の
ゴム高度としてはJIS法の比較測定で25〜50度の柔軟な
ものが、転写ローラ５の感光体ドラム１に対する押圧力
の許容度が広く良好であった。この転写ローラ５による
良好な転写特性範囲（動作環境）を第２図（ａ）に斜線
で示した。

同じく、従来の転写コロナによる測定を同図（ｂ）に
示した。この比較により、転写ローラ５によれば、相対
湿度30％から85％の範囲で転写効率は85％以上を得てい
るのに対し、コロナ転写方法では30〜50％、また、転写
効率を60％まで許容しても70％までしか転写性を維持し
ないことがわかる。

このことは本発明のような清掃装置を持たない記録装
置では、多湿下において、転写残留トナーが急増するこ
とを意味し、従来の清掃装置を持たない、いわゆるクリ
ーナレス記録装置の清掃不良の最大原因となっていた。

以上から弾性導電性の転写ローラ５による接触式の転
写により、極めて高効率で、かつ、広範囲な環境に亙っ
て転写残留トナーを軽減するとともに、転写時に転写紙
に直接接触するため、用紙Ｐに付着している紙粉も効率
良く吸着除去するため、転写後、感光体ドラム１に残留
する付属物は極めて減少する。

更に、転写ローラ５を用いることで、用紙Ｐを機械的
に押圧するので、転写抜け（部分的に転写しない事や）
防止される事や、紙のサイズや質にも影響が少なく鮮明
な画像が転写される。

また、転写後の用紙Ｐは定着器20に送られ、ここでト
ナーが用紙Ｐに溶融定着された後、排出される。

ところで、転写後の感光体ドラム１の表面には僅かな
がら転写しきれずに残留したトナー像あるいは、トナー
転写後に残された正および負の静電潜像が残留してい
る。これらのトナー像あるいは静電潜像は次ぎに帯電攪
乱器２に搬送されて攪乱非パターン化されるとともに、
次工程のための帯電が行われる。帯電攪乱器２では、回
転ブラシ2aを静電的潜像に接触させて機械的及び静電的
な力を及ぼして判読不能な状態にまで細かく、残留して
いるトナー像と静電潜像とを乱し、更に、印加電圧によ
り、ブラシからの放電で感光体ドラム１を帯電させる。
このようにして残像は攪乱されて、ほとんどのトナーは
感光体ドラム１の表面上に散乱してそこに付着するが、
帯電攪乱器12内にはほとんど蓄積しない。すなわち、こ
の帯電攪乱器２は清掃装置として機能を持つものではな
く、補助的な機能を持つものである。

感光体ドラム１の表面上に散乱されたトナーＴは十分
に小さな点状な分布しており、もはや文字または画像と
しての情報は有していない。攪乱と同時に帯電された感
光体ドラム１は、帯電後、レーザ装置３により露光され
て静電潜像が形成され、再び（第２回目）現像清掃装置
４に対面する現像清掃位置に到達する。

この場合、第２回目に形成された静電潜像において、
露光部（トナーが付着するべき画像部）および非露光部
（非画像部）においてもローラ転写により大幅に減少し
ている上、予めほぼ均一に且つ十分に薄く残留トナーは
散らされているから、露光むらが生じない。従って、第
２回目の現像においても、露光後残留電位が均一となる
ため均一なトナー画像が得られる。ここにおいて、既述
したように、現像ローラ10はJISゴム硬度測定法で30〜7
0度の弾性を有するとともに10²〜10⁸の導電性を有する
ため、現像ローラ10に線加重として20g/cm〜150g/cmの
加重を加え、感光体ドラム１と同方向で、かつ、周速が
1.5〜４倍の速度差を持って押圧摺接することにより、
１〜4mmの接触幅（ニップ）を生じ、このニップにおい
て、残留トナーと現像ローラ10上のトナーＴとが、攪乱
摺接されるため、強い摩擦力が生じ、清掃能力が増強さ
れる。しかし、トナーＴだけで現像剤が形成されている
ため、スジやハキ目状の画質低下も生じない。更に、非
露光部では、現像バイアスによる吸引力が感光体ドラム
１のそれより勝るために付着してたトナーＴは次々に現
像清掃装置４に引付けられて回収される。すなわち、現
像ローラ10には、露光部の残留電位と非露光部の電位と
の間に適切な値の現像バイアスを印加することにより、
現像ローラ10から露光部に新たなトナーが付着するとと
もに、同時に非画像印加部に付着している残留トナーは
ここから現像ローラ10に引付けられて回収される。この
場合、残存トナーは少量で、かつ、帯電攪乱器２におい
て予め小さな点上に分散しているから、現像清掃装置４
は残留トナーを効率よく回収することができ、回収不良
を生じることがない。このようにして、感光ドラム１を
重複回転させて重複使用し、一枚の記録像を得る。そし
て、現像及び清掃後、トナー画面は転写ローラ５と対面
する位置において用紙Ｐに転写される。以下、同様な工
程が繰返される。

この実施例によれば、小さな径の感光体ドラム１を使
用しても、従来発生していたメモリ画像の発生が皆無と
なるばかりか、清掃不良をも防止することができる。

この実施例において、画像面積率約７％、A4サイズの
用紙を２万枚プリントしたところ、清掃不良を生じるこ
となく、最後まで良好な画像を得ることができた。

また、帯電攪乱器12にバイアス電圧22を調整すること
により、帯電電位の調整とともに、トナーの攪乱効果及
びトナーの回収を積極的に阻止するように調整すること
ができる。すなわち、帯電攪乱器２内へのトナーＴの蓄
積を防止できる。この場合、電子写真装置の非プリント
動作時、つまり非画像領域通過時に、回転ブラシ2aに例
えば、約プラス100乃至300ボルトの電圧を印加して、現
像剤溜めに溜められたトナーを回転ブラシ2aから感光体
ドラム１に強制的に放出させたのち、これを現像清掃装
置４に搬送してここでトナーＴを回収することができ
る。

また、他の帯電攪乱器２へのトナー蓄積防止方法とし
て感光体ドラム上の非画像領域に帯電攪乱器２に付着し
たトナーＴを吸着するための帯電帯を形成させる方法が
ある。これは、転写ローラ５により、潜像と逆極性に感
光体ドラム１を帯電させることにより、帯電攪乱器２内
のトナーＴが感光体ドラム１に吸引されるため、反転現
像方式では実行が容易である。

また、転写ローラ５に限られず、非コロナ転写式の接
触式転写手段としてはベルト状に変形しても機能は同様
である。また、本例では転写ローラ５として導電性の弾
性ローラを用いたが、絶縁性の弾性ローラやベルトをコ
ロナ帯電として用いても、同様の転写性の向上が認めら
れることから、本発明のようなクリーナレスシステムに
組込んで用いることで、同様の効果が得られることはい
うまでもない。

なお、上記実施例では、最も小型化される例として、
非磁性一成分現像方式を用いたが、これに限定されるも
のではなく、他に知られる磁性一成分ブラシ法、フアー
ブラシ法、カスケード法などに置いても実現可能である
ことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、像担持体上に
残留した現像剤を攪乱して非パターン化するとともに像
担持体を帯電させる帯電攪乱手段を備えたから、露光む
らを防止してメモリ画像の発生を防止し、鮮明な画像を
得ることができるとともに、残留現像剤のクリーニング
効率も向上でき、しかも、帯電装置を特別に必要とする
ことがなく、小型化を図ることができる。

また、反転現像により、像担持体の帯電極性と現像剤
の帯電極性とを同極性とするから、像担持体に対する残
留現像剤の付着力を軽減でき、残留現像剤を良好に回収
できる。

さらに、弾性現像部材を静電潜像に押圧摺接させるか
ら、弾性現像剤と残留現像剤との間に強い摩擦力が発生
し、残留現像剤を良好に回収でき、現像剤として装置の
小型化を可能とする一成分現像剤を用いることができ
る。

さらに、像担持体は必要な必要サイズよりも小さな長
さのものを採用することができ小型化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である記録装置を示す概略的
構成図、第２図（ａ）はローラ転写の特性を示すグラフ
図、第２図（ｂ）はチャージャー転写の特性を示すグラ
フ図である。 １……感光体ドラム（像担持体）、２……帯電攪乱器
（帯電攪乱手段）、３……レーザ装置（像露光手段）、
４……現像清掃装置（現像清掃手段）、５……転写ロー
ラ（転写手段）、Ｔ……トナー（現像剤）、10……現像
ローラ（弾性現像部材）、Ｐ……用紙（被転写材）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の電位に帯電した像担持体に静電潜像
   を形成し、この静電潜像を現像して画像を形成する画像
   形成装置において、 前記像担持体の帯電極性と同極性に帯電する１成分現像
   剤を担持する弾性現像手段を具備し、この弾性現像手段
   を前記像担持体に対して押圧させつつ摺接させることに
   より、前記像担持体に形成された静電潜像に前記弾性現
   像手段上の現像剤を供給して反転現像を行うと同時に、
   前記像担持体上の残留現像剤を除去する現像清掃手段
   と、 前記現像清掃手段によって現像された現像剤像を被転写
   材に転写する転写手段と、 前記像担持体に接触して設けられ、前記転写手段による
   現像剤像の転写後に、前記像担持体上に残留した現像剤
   を撹乱して非パターン化すると同時に、前記像担持体の
   表面を前記所定の電位に帯電させる単一の帯電撹乱手段
   と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】所定の電位に帯電した像担持体に静電潜像
   を形成し、この静電潜像を現像して画像を形成する画像
   形成装置において、 前記像担持体の帯電極性と同極性に帯電する１成分現像
   剤を担持する弾性現像手段を具備し、この弾性現像手段
   を前記像担持体に対して押圧させつつ摺接させることに
   より、前記像担持体に形成された静電潜像に前記弾性現
   像手段上の現像剤を供給して反転現像を行うと同時に、
   前記像担持体上の残留現像剤を除去する現像清掃手段
   と、 前記現像清掃手段によって現像剤像が形成された像担持
   体に、被転写材を押圧し、前記現像剤像を前記像担持体
   から前記被転写材に転写する転写手段と、 前記転写手段に前記現像剤像を転写するための電圧を印
   加する第１の電圧印加手段と、 前記像担持体に接触して設けられ、前記転写手段による
   現像剤像の転写後に、前記像担持体上に残留した現像剤
   を撹乱して非パターン化すると同時に、前記像担持体の
   表面を前記所定の電位に帯電させる単一の帯電撹乱手段
   と、 前記帯電撹乱手段に、前記残留現像剤を撹乱しかつ前記
   感光体を帯電するための電圧を印加する第２の電圧印加
   手段と、 を具備したことを特徴とする画像形成装置。