JP2633704B2 - 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、現像手段によりクリーニングを行う工程を
含む画像形成装置に係わり、特に像担持体上に残存した
現像剤を一旦取去り再び放出することにより残存した現
像剤による像担持体上のメモリをぼかす補助清掃手段を
具備してなる画像形成装置に関する。

（従来の技術） 近年、電子写真法を用いた画像形成装置として、感光
体などの像担持体上に形成した静電潜像に、現像手段を
用いて現像剤であるところのトナー（着色粉）を付着せ
しめてトナー像を形成する現像工程を行い、その後、こ
の像担持体上のトナー像を普通紙等の記録媒体に転写す
る一方、転写後に像担持体上に残った残留現像剤として
の未転写トナーを次の画像形成サイクルで、前記現像手
段により像担持体から除去（クリーニング）するように
した画像形成装置が開発されている。

この種の画像形成装置は、専用のクリーナを必要とせ
ず、像担持体の小径化が可能となり、さらには装置全体
の小形化、低コスト化、および保守性の向上が図れると
いった大きな特長を有し、実用化が強く切望されてい
る。

しかしながら、この種の装置においては、前の画像形
成サイクル中の転写工程時に転写されずに像担持体にト
ナーが残った場合には、次のサイクルにおいて像担持体
に対する帯電・露光工程がこの未転写トナーを通して行
われるために帯電あるいは露光むらが生じ、不要な画像
が発生するといった重大な問題がある。

そこで、これを防止すべく、像担持体上に残存した残
存現像剤を一旦取去り再び放出する補助清掃手段を設
け、残存現像剤による像担持体上のメモリをぼかすもの
が実用化されつつある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の補助清掃手段は、単に合成樹脂
繊維を束ねたブラシからなるため、像像担持体に厚いト
ナー層が残った場合には、残存現像剤を一旦取去り再び
放出する能力が追い付かず、メモリが残ってしまうとと
もに現像手段で確実に除去できないことがあった。

本発明は上記事情に基づきなされたもので、その目的
とするところは、像担持体上に残存した残存現像剤を一
旦取去り再び放出することにより残存現像剤による像担
持体上のメモリをぼかす補助清掃手段を具備してなる画
像形成装置において、簡単な構成でありながら補助清掃
手段のぼかし能力を向上でき、前の画像形成サイクルの
残留現像剤による不要な画像の発生を防止して良好な画
像を得ることができ、ひいては装置全体の小型化、低コ
スト化および保守性の向上を図ることができる画像形成
装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決する手段） 本発明は、上記目的を達成するために、像担持体を帯
電する帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記
像担持体を露光し、像担持体上に静電潜像を形成する露
光手段と、磁性を有する現像剤を担持する現像剤担持
体、およびこの現像剤担持体にバイアス電圧を印加する
電圧印加手段と、を備え、前記像担持体の帯電電位と前
記現像剤担持体に印加されるバイアス電圧との電位差に
より、前記現像剤担持体から前記像担持体に現像剤を供
給して前記静電潜像を現像し現像剤像を形成すると同時
に、前記像担持体上に残留している転写残り現像剤を前
記現像剤担持体に回収する清掃兼現像手段と、前記清掃
兼清掃手段により形成された前記像担持体上の現像剤像
を記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体に接触
して設けられているとともに磁力を有し、前記転写手段
にて転写が行われた後に前記像担持体上に残留している
残留現像剤によるメモリを除去する補助清掃手段と、を
具備し、前記補助清掃手段は、前記補助清掃手段と前記
像担持体との接触位置における前記像担持体の接線と、
前記補助清掃手段が形成する磁界の向きと、がなす角度
をθとした場合、 ｜θ｜≦45゜および｜θ−180゜｜≦45゜ のいずれかの関係をみたすように前記像担持体に当接し
て設けられていることを特徴としている。

（作用） すなわち、本発明は磁力を持った補助清掃手段を設け
ることにより、残留現像剤の吸引および吐出能力が向上
し、厚い残留現像剤層が残った場合でも確実に薄くで
き、これにより、良好なメモリぼかし効果が維持できる
とともに現像手段によるクリーニング不良がなくなり、
装置全体の小型化、低コスト化および保守性の向上が図
れるといった特長を有するクリーナレスのもので安定し
た画像形成動作が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図は、半導体レーザを用いた電子写真方式の画像
形成装置の外観を示し、第３図はその内部構成を示す。
この画像形成装置（レーザプリンタ）は、電子計算機，
ワードプロセッサなどの外部出力装置であるホストシス
テム（図示しない）とインターフェイス回路等の伝送コ
ントローラを介して結合された状態となっている。そし
て、ホストシステムにより印字開始信号を受けると、画
像記録動作を開始し、被転写材としての用紙に記録して
出力させるようになっている。

この画像形成装置は、次のような構成となっている。

すなわち、図中１は装置本体であり、この装置本体１
内の中央部には主制御基板２が配置されている。そし
て、この主制御基板２の後方（第３図の状態において右
側方向）には画像を形成するための電子写真プロセスユ
ニット３が配置されており、また、前記下部には複数枚
の機能追加用制御基板４を複数枚収容する制御基板収容
部５が、また、前方上部には排紙部６が形成された状態
となっている。

また、装置本体１内下部は、給紙カセット７を収容す
るカセット収容部８となっている。

前記排紙部６は、第２図に示すように装置本体１の前
部上面に形成された凹所からなり、その前端縁部には、
排紙部６に折り重ねたり、図のように展開できる回動可
能な排紙トレイ９が設けられている。さらに、この排紙
トレイ９の前端中央部には、切欠部が形成されていると
共に、この切欠部に収容したり、図のように展開できる
回動可能なコ字状の補助排紙トレイ10が設けられてい
る。そして、排紙される用紙Ｐのサイズに応じて排紙部
６の大きさを調節できるようになっている。

さらに、この排紙部６の左側に位置する装置本体の左
枠部1aの上面には、コントロールパネル11が配置されて
いると共に、装置本体１の後面側には、手差トレイ12が
装着された状態となっている。

つぎに、帯電、露光、現像、転写、剥離、清掃および
定着等の電子写真プロセスを行う前記電子写真プロセス
ユニット３について第３図及び第４図を参照して説明す
る。

ユニット収容部のほぼ中央部に位置して像担持体とし
てのドラム状感光体15が配置されており、この感光体15
の周囲には、その回転方向に沿ってスコロトロンからな
る帯電手段16、露光手段（静電潜像形成手段）としての
レーザ露光ユニット17の露光部17a、現像工程と清掃
（クリーニング）工程とを行う磁気ブラシ式の現像手段
18、スコロトロンからなる転写手段19、ブラシ部材を有
する補助清掃手段20、および前露光手段21が順次配設さ
れている。

また、装置本体１内には、給紙カセット７から給紙手
段22を介して給紙された用紙Ｐおよび手差トレイ12から
手差給紙された用紙Ｐを前記感光体15と転写手段19との
間の画像転写部23を経て装置本体１の上面側に設けられ
た排紙部６に導く用紙搬送部24が形成されている。

また、この用紙搬送路24の画像転写部23の上流側には
アライニングローラ対25および搬送ローラ対26が配置さ
れ、下流側には定着ユニット27および排紙ローラ対28が
配置されている。なお、13はアライニングスイッチであ
る。

しかして、ホストシステムにより印字開始信号を受け
るとドラム状感光体15が回転すると共に、感光体15は帯
電手段16で帯電される。次にホストシステムよりのドッ
トイメージデータを受けて変調されたレーザビームａを
ポリゴンミラースキャナ30を含むレーザ露光ユニット17
を用いて上記感光体15上を操作露光し、感光体15上に画
像信号に対応した静電潜像を形成する。この感光体15上
の静電潜像は、現像手段18の磁気ブラシＤ′中の現像剤
としてのトナーｔによって現像され顕像化される。

一方、このトナー像の形成動作に同期して給紙カセッ
ト７から取り出された手差トレイ12から手差供給された
用紙Ｐが、アライニングローラ対25を介して送り込ま
れ、予め感光体15上に形成された上記トナー像が転写手
段19の働きにより用紙Ｐに転写される。ついで、用紙Ｐ
は用紙搬送路24を通過して定着ユニット27に送り込まれ
る。この定着ユニット27はヒータランプ40を収容したヒ
ートローラ41と、このヒートローラ41に押圧された加圧
ローラ42を備え、これらローラ41,42間を通過すること
により前記トナー像が用紙Ｐに溶融定着される。そし
て、この後、排紙ローラ対28を介して排紙部６に排出さ
れる。

なお、用紙Ｐ上にトナー像を転写した後、感光体15上
に残った残留トナーは、導電性ブラシからなる補助清掃
手段20により除去されてメモリ除去がなされ、次の現像
工程に前述したように回収されることになる。

また、本発明にあっては従来の電子写真方式のプロセ
スの簡素化を行うため露光された部分を現像する反転現
像法を採用し、かつ転写残りトナーｔの除去を現像手段
により除去するクリーナレス方式を採用した。この際に
は、感光体15の表面電位の変化および感光体15上のトナ
ーｔ…の状況等は第５図Ａに示すように遷移される。

すなわち、帯電手段16により感光体２が−500Vに帯電
される「（Ａ）参照］。この時感光体15上の前のプロセ
スで転写しきれなかったトナーｔ…も同時に帯電され
る。この時トナーｔ…をウレタンブレード等で除去して
も表面電位が80〜90％以上保持されているという実験結
果から判明している。

次に、感光体15は先に述べたようにホストシステムよ
りのドットイメージデータを受けて変調されたレーザ露
光ユニット17により走査されたレーザビームａを受け、
表面電位を減衰され静電潜像を形成する「（Ｂ）参
照］。この時の露光部の表面電位は−50V（室温）とな
る。

なお、転写残りトナーｔ…の層が厚い場合には、第５
図Ｂに示すように遷移される。これから明らかなよう
に、転写残りトナーｔの下の表面電位が十分乗らず
「（Ａ）参照］、転写残りトナーｔは現像器に戻らない
「（Ｃ）参照］。

よって、そのトナーｔがクリーニング不良となる。

また、前記レーザー露光ユニット17は、第４図に示す
ように、図示しない半導体レーザー発振器、ポリゴンミ
ラー30とミラーモータ31からなるポリゴンスキャナ32,f
θレンズ33,補正レンズ34,走査されたレーザ光ａを所定
の位置へ走査するための反射ミラー35,36等から構成さ
れている。

また、清掃兼現像手段として機能する現像手段18は、
前述したように、電子写真方式のプロセスの簡素化を行
うために、反転現像法を採用し、かつ、転写残りトナー
ｔの除去を現像と同時に行う方法を採用している。この
現像手段18は、第４図に詳図するように現像剤収容部50
を有したケーシング51内に、感光体15およびこれに対向
して現像ローラ52が設けられていると共に、現像剤収容
部50には、現像剤としてのトナー（着色粉）ｔとキャリ
ア（磁性粉）ｃとからなる二成分現像剤Ｄが収容されて
いる。

また、現像剤担持体として機能する現像ローラ52の表
面に形成された現像剤磁気ブラシＤ′の感光体15との摺
接部、すなわち現像位置53よりも感光体15の回転方向の
上流側に現像剤磁気ブラシＤ′の厚みを規制するドクタ
54が設けられた状態となっている。さらに、現像剤収容
部50には、第1,第２の現像剤撹拌体55,56が収容されて
いる。

なお、現像手段18には、トナー補給装置（図示しな
い）が装着されていて現像剤収容部50にトナーｔを適宜
補給するようになっている。

また、上記現像ローラ52は、第４図に示すように３つ
の磁極部60,61,62を有した磁気ローラ63と、この磁気ロ
ーラ63に外嵌され図中時計方向に回転する非磁性のスリ
ーブ64とから構成されている。磁気ロール63の３つの磁
極部60,61,62の内、現像位置63に対向する磁極部61はＮ
極であり、他の磁極部60,62はＳ極となっている。ま
た、磁極部60と磁極部61との間の角度θ１は150゜、磁
性部61と磁極部62との間の角度θ２は120゜に設定され
ている。

そして、二成分現像剤Ｄを使用する磁気ブラシ現像に
よる機械的な掻き取り力と反転現象による所の帯電電位
と図示しない電圧印加手段により磁気ブラシＤ′に印加
される現像バイアスとの電位差により、感光体15上の静
電潜像の現像と同時に機械的、電気的に残留トナーｔを
回収するようになっている。

次に、第１図、第６図、第７図、第８図、および第９
図を参照して補助清掃手段20について説明する。

この補助清掃手段20は、第１図に示すように、ブラシ
部材70と、このブラシ部材70を保持する保持部材71とか
らなる。

ブラシ部材70は、有機製樹脂（例えばレーヨン）を主
成分とし、磁性粉もしくは磁性塊を混入して磁力を持た
せた導電性の人工繊維を多数本束ねて第６図に示すよう
にブラシ状にしたものである。

そして、第１図に示すようにブラシ部材70を穂先では
なく腹当て状態で取り付け、感光体15に対して十分な接
触状態が得られるとともにトナー落ち防止効果が得られ
るようにしている。

なお、保持部材71は、保持金具72、樹脂製の裏当て部
材73及び補助板金74からなる。ブラシ部材70の先端は第
７図に示すように裏当てフィルム71の先端より寸法ｌ
（本実施例ではｌ＝1.5mmとした）だけ引っ込んであ
り、ブラシ部材70の先端部における繊維の広がりを防止
している。

また、ブラシ部材70の磁界の強さは、50〜800ガウス
程度である。

しかして、補助清掃手段20のブラシ部材70に磁力を持
たせることにより、トナーｔの持つ磁力との間に引力が
働き、磁力を持たない場合に比べトナーｔの吸引と吐出
し能力が強力となる。このため、第５図Ｂで示した転写
残りトナーｔ…の層が厚い場合でも、確実に薄くでき
る。

これにより、前の画像形成サイクルの残留現像剤によ
る不要な画像の発生を防止して良好な画像を得ることが
でき、ひいては装置全体の小型化、低コスト化および保
守性の向上を図ることができるクリーナレスのものにお
いて良好な画像品質を維持することが可能となる。

また、補助清掃手段20の磁力の方向は、感光体15との
接触面の方線方向と磁界の向きのなす角度をΘとしたと
き、第８図で示すように、ＩΘＩ≦45゜で示す第１ゾー
ンと、ＩΘ−180゜Ｉ≦45゜で示す第３ゾーンの方向と
した場合には磁力を強くすることができる。

また、第９図で示すように、ＩΘ−90I≦45゜で示す
第２ゾーンと、ＩΘ−270I≦45゜で示す第４ゾーンの方
向とした場合には吸引力を強くすることができる。

［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
残存した残存現像剤を一旦取去り再び放出することによ
り残存現像剤による像担持体上のメモリをぼかす補助清
掃手段を具備してなる画像形成装置において、前記補助
清掃手段に磁力を持たせるとともに、補助清掃手段と像
担持体との接触位置における像担持体の接線と、補助清
掃手段が形成する磁界の向きと、がなす角度をθとした
場合、｜θ｜≦45゜および｜θ−180゜｜≦45゜のいず
れかの関係をみたすように設けたことから、残留現像剤
の吸引および吐き出し能力が向上し、厚い残留現像剤層
が残った場合でも確実に薄くでき、簡単な構成でありな
がら補助清掃手段のぼかし能力を向上でき、前の画像形
成サイクルの残留現像剤による不要な画像の発生を防止
して良好な画像を得ることができ、ひいては装置全体の
小型化、低コスト化および保守性の向上を図ることがで
きる画像形成装置を提供できるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
の要部の構成を示す図、第２図は画像形成装置全体の外
観斜視図、第３図は同じく概略的縦断面正面図、第４図
は主要部の構成を示す概略的縦断正面図、第５図Ａは本
発明の記録装置の表面電位の変化および感光体上のトナ
ー状態をプロセスに従って模式的に示す説明図、第５図
Ｂは本発明の残留現像剤の層が厚い場合の記録装置の表
面電位の変化および感光体上のトナー状態をプロセスに
従って模式的に示す説明図、第６図は補助清掃手段のブ
ラシ部材の斜視図、第７図は同じくブラシの裏当てフィ
ルムの状態を示す図、第８図はブラシ部材の磁力の方向
を示す説明図、第９図は同じくブラシ部材の磁力の異な
る方向を示す説明図である。 15……像担持体（感光体）、20……補助清掃手段、160
……ブラシ部材、ｔ……現像剤（トナー）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−203182（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241587（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体を帯電する帯電手段と、 前記帯電手段により帯電された前記像担持体を露光し、
   像担持体上に静電潜像を形成する露光手段と、 磁性を有する現像剤を担持する現像剤担持体、およびこ
   の現像剤担持体にバイアス電圧を印加する電圧印加手段
   と、を備え、前記像担持体の帯電電位と前記現像剤担持
   体に印加されるバイアス電圧との電位差により、前記現
   像剤担持体から前記像担持体に現像剤を供給して前記静
   電潜像を現像し現像剤像を形成すると同時に、前記像担
   持体上に残留している転写残り現像剤を前記現像剤担持
   体に回収する清掃兼現像手段と、 前記清掃兼清掃手段により形成された前記像担持体上の
   現像剤像を記録媒体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ているとともに磁力を
   有し、前記転写手段にて転写が行われた後に前記像担持
   体上に残留している残留現像剤によるメモリを除去する
   補助清掃手段と、を備え、 前記補助清掃手段は、前記補助清掃手段と前記像担持体
   との接触位置における前記像担持体の接線と、前記補助
   清掃手段が形成する磁界の向きと、がなす角度をθとし
   た場合、 ｜θ｜≦45゜および｜θ−180゜｜≦45゜ のいずれかの関係をみたすように前記像担持体に当接し
   て設けられていることを特徴とする画像形成装置。