JP2633711B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
この静電潜像を現像して、用紙等の被転写材に記録する
画像形成装置に関する。
置や静電プリンタなどが知られている。これらの画像形
成装置では、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を行って
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。
とえば、特開昭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形化す
る方法が開示されている。この方法は一般に2サイクル
方式と呼ばれるもので、1個の現像装置において、感光
ドラムが1回転目にここを通過する際に静電潜像を現像
し、続いて2回転目に現像装置を通過させて転写後の残
留像を清掃するものである。しかしながら、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を除去しなければなら
ないために、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サイズが得
られないという問題があり、必然的に感光ドラムは必要
とする記録サイズより大きな寸法にしなければならなく
なり、装置の小形化を図ることができない。
回目の通過の際に、静電潜像の現像と、前回転写後残存
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。
残留像を感光ドラム上に残したまま、その上から次の帯
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、残存している潜像およびトナ
ー像に重ねて帯電し、さらにこのトナー像の上から次の
像露光を行うために均一な帯電および潜像の形成が損な
われてしまい、前工程の残像が、いわゆるメモリ画像と
して、次の画面に重なって現れるため、現像の忠実性が
損なわれるという欠点がある。
囲にわたり全面付着する領域)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顕在化しやすい。ま
た、残留現像剤も十分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汚染画像
を呈することも多々ある。このように、従来の画像形成
装置では十分な信頼性が得られず、しばしば鮮明な画像
が得られないという問題があった。
で、従来に較べて鮮明な画像を得ることができ、かつ、
小形化を図ることのできる画像形成装置を提供すること
を目的とする。
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特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残留
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直流電圧にて偏奇された交流電圧
を印加する電圧印加手段と を具備したことを特徴とする。
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特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残留
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
記像担持体を帯電するため直流電流にて偏奇された交流
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。
畳した導電性帯電攪乱手段により、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と同時に帯電を行
う事により、帯電ムラや露光ムラ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
を同極性とすることにより、残留現像剤のクリーニング
効率を更に向上させる。さらには、一成分現像剤を担持
した弾性現像部材を静電潜像に押圧摺接させることによ
り、弾性現像部材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。
る。
を示すもので、その本体Hのほぼ中央部には、記録すべ
き像の面積よりも小さな記録面(すなわち小さな径)を
有する像担持体としての感光体ドラム1が配設されてい
る。この感光体ドラム1は、有機感光体(OPC)系の光
導電材料から形成されており、矢印A方向に所定速度
(本例では80mm/秒)で回転するよう構成されている。
に沿って帯電攪乱器2、レーザ装置3、現像清掃装置
4、転写ローラ5がこの順で配設されている。
り、第2図に示すような、直径がおよそ20〜30mmの回転
ブラシ2aを備えている。この回転ブラシ2aは、ベース素
管2b上に、導電性接着剤等からなる導電層2cを介して繊
維2dを1000〜20000本/cm2程度の密度で植毛して構成さ
れている。なお、繊維2dは、電気抵抗が103〜109Ωcm、
長さ2〜10mm、大きさ30〜100μmに形成されている。
この繊維2dとしては、たとえばトレカ、カイノール(い
ずれも商品名)等が好適である。また、ベース素管2bと
しては、たとえば紙、プラスチック、金属等からなる管
体を用いることができるが、ベース素管2bが金属製であ
れば、導電層2cは不要である。また、導電性繊維を別途
織物状にしてベース素管2bに巻き付けて回転ブラシ2aを
構成しても良い。
倍の速度で回転しながら、この感光体ドラム1に摺接す
るよう構成されている。また、この回転ブラシ2aの導電
層2cには、後述するような理由により、バイアス電源22
から−400〜−1000Vの直流電圧に、周波数1〜5KHz、ピ
ークトゥピークの電圧が800〜20000Vの交流成分を重畳
した電圧(偏倚せしめた交流電圧)が印加されるよう構
成されている。
をおよそ−500〜−800ボルトにほぼ均一に負に帯電させ
るようになっている。
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。
ゆる一成分の現像剤(トナー)T(体積平均粒子径、6
〜15μm)を収納するホッパ9と、このホッパ9内から
トナーTを感光体ドラム1に対面する位置に向けて搬送
し、感光体ドラム1の静電潜像を現像するとともに、感
光体ドラム1に残留していた現像剤Tを回収してホッパ
9内に戻す現像ローラ10が設けられている。
る導電性表面層11と、導電性表面層11の内部に設けられ
た発泡ウレタンあるいはシリコンゴム、ジエン系ゴム
(EPDM等)等からなる弾性層12とからなり、全体として
弾力性のあるローラを構成している。
層を形成するためのリン青銅やウレタン、シリコン樹
脂、あるいはこれらの複合されたもの等からなる弾性ブ
レード13が押圧されており、ここを通過するトナーTは
感光体ドラム1と同極性の負の摩擦帯電を帯びて1層〜
3層(6〜45μm厚)の現像剤層を形成する。
電を考慮して、また適度な弾性と摩擦性を考慮して材質
や添加剤を選ぶ必要がある。この表面層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。
されており、上記表面層11と導通している。これによ
り、現像および清掃時に所定の現像バイアスが印加され
る。また、ホッパ9内にはスポンジ状現像剤搬送ローラ
15が設けられており、ホッパ9内のトナーTの凝集防止
と、搬送供給、さらには現像ローラ10上に過度のトナー
Tが付着しないよう掻き取りの役割を果たしている。
の下方において、用紙Pの搬送路16を介して、感光体ド
ラム1の周囲に対面して設けられている。この転写ロー
ラ5は、現像ローラ10と同様な構造を有するが、表面層
の電気抵抗は105〜1010Ωcm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Pの裏面に+800〜2
200Vの電圧を印加して、トナーT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Pに転写する。こ
のような接触式の転写手段では、多湿下においても安定
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、トナーTへの混入を防止する。
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。
を定着するための定着器20が設けられている。
源22に接続されており、前記した条件の電圧が印加され
る。そして、感光体ドラム1上の転写残留現像剤を機械
的および静電的吸着と反発作用によって攪乱して判読不
能状態、すなわち、非パターン化する。また、これとと
もに、残留していた静電潜像も除電、あるいは帯電され
て電位差が除去されるので、実質的に静電的残留像(メ
モリ)は除去される。これは、感光体ドラム1に対して
放電を生じるに十分な電圧が印加されるためで、この放
電により感光体ドラム1は−500〜−800Vに帯電され
る。この回転ブラシ2aへの電圧印加は感光体ドラム1の
帯電とは別に、残留したトナーTを一時的に静電吸着す
るとともに、トナーTを反発して感光体ドラム1に再び
戻す作用を与える。これにより、感光体ドラム1上の残
留現像剤像を静電的に攪乱して非パターン化することが
助長される。
1の帯電電圧との関係を測定した例を示すもので、縦軸
は感光体1の帯電電位、横軸は印加電圧の直流成分(偏
倚成分)を示している。また、このグラフにおいて、曲
線Aは周波数2KHz、ピークトゥピーク1.5KVの交流電圧
成分を重畳した場合、曲線Bは周波数2KHz、ピークトゥ
ピーク1KVの交流電圧成分を重畳した場合、曲線Cは交
流成分が無い場合の帯電特性を示している。
圧成分を重畳した電圧を印加すると、感光体ドラム1が
帯電し易くなる。たとえば、本実施例のように感光体ド
ラム1を−500Vに帯電させるためには、曲線Aの条件で
偏倚成分が−500V〜−550Vでよい事が分かる。また、上
記各条件において形成された画像を目視により検査した
結果、交流成分の印加が無い場合には、帯電ムラが大き
く、画像には回転ブラシ2aで擦られた跡が残り易かった
が、ピークトゥピークの電圧が1KV以上の交流電圧を印
加した場合は帯電ムラは格段に減少した。
V、現像ローラ10に印加するバイアス電圧を−200Vと
し、回転ブラシ2aに印加する交流成分(周波数2KHz)の
ピークトゥピークの電圧値と、画像上に現れる画像履歴
(メモリー画像)の発生の度合いとを調べた結果を示す
ものである。なお、同図において、縦軸は画像履歴の発
生の度合いを目視により評価した結果を任意単位で表し
たもので、上方に行くほどメモリは少なく、下方に行く
ほどメモリーがはっきりと現れる事を示している。ま
た、図中に示す一点鎖線は、使用に耐えるか否かの基準
ラインを示すものであり、一点鎖線より上方がこの基準
を満たす領域となる。また、同図において横軸は、回転
ブラシ2aに印加する交流成分のピークトゥピークの電圧
(振幅)を示している。この図から、周波数2KHzの場合
ピークトゥピークの電圧がおよそ1KVの交流成分を印加
することにより、十分なメモリー軽減効果が得られるこ
とが解る。
上方としたため、回転ブラシ2aに付着したトナーTが落
下しても、感光体ドラム1上に落下するので、そのまま
現像清掃装置4に搬送回収され、装置内に飛散するのが
防止される利点がある。
体ドラム1の周面を帯電攪乱装置2により、約−500〜
−800Vに帯電する。
ム8を照射して露光し、感光体ドラム1の表面に静電潜
像を形成する。この静電潜像は、次に現像清掃装置4と
対面する現像清掃位置に搬送される。
出され、これが静電潜像に弾性的にかつ、変形によりニ
ップ幅をもって接触する。そして、このトナーTが静電
潜像に付着することにより、トナー像が形成される。
反転現像される。トナーTはブレード13および現像ロー
ラ10の表面層11との摩擦により、約−5〜−30μc/g
(マクロクーロン/グラム)に帯電されており、現像ロ
ーラ10には約−100〜−400Vの電圧が印加される。最も
好ましい電圧は−150〜−300Vである。
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。
00〜2000V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を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印加されるよ
うになっている。なお、転写ローラ5の表面は付着する
トナーTや紙粉等の異物を清掃し易くするため、表面の
平滑性と、低摩擦性を兼ね備えた材質が好ましく、本例
では、導電性ポリフッ化樹脂、導電性ポリエステル等を
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、ローラ全体のゴム硬度としては、
JIS法の比較測定で25〜50゜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。
が用紙Pに溶融定着された後、排出される。
ながら転写し切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つぎに帯電攪
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。
せて機械的および静電的な力を及ぼして判読不良な状態
まで細かく、残留しているトナー像と静電潜像とを乱
す。さらに印加電圧による回転ブラシ2aからの放電で、
トナーTが感光体ドラム1の表面上に散乱して付着する
が、帯電攪乱器2内にはほとんど蓄積しない。すなわ
ち、この帯電攪乱器2は清掃装置としての機能を持つも
のではなく、あくまで補助的な機能を持つものである。
に小さな霧状あるいは海島状に分布しており、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(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Tが付着すべき画像部)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、あらかじめほぼ均一に且つ十分に薄く残留トナー
Tが散らされているから、レーザビーム8は十分感光体
に到達し、露光ムラが生じない。
電位が均一となるため均一な現像結果が得られる。ここ
において、現像ローラ10はJISゴム硬度測定法で20〜60
゜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に線荷重として10〜150g/cmの荷重を
加え、且つ1〜4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、残留像との間に強い摩擦力が
生じ、清掃能力が増強される。しかも、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。さらに、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
していたトナーTは次々に現像清掃装置4に引き付けら
れて回収される。
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
Tが付着するとともに、同時に非画像領域(非画像部)
に付着している残留トナーTはここから現像ローラ10に
引付けられて回収される。
においてあらかじめ小さな霧状に分散しているから、現
像清掃装置4は残留トナーT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。この様にして、感
光体ドラム1を重複回転させて重複使用し、一枚の記録
像を得る。
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。
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、あるいはメモリーの発生を生じること無く、
最後まで良好な画像を得る事できた。
により、帯電電位の調整とともに、トナーTの攪乱効果
およびトナーTの回収、放出状態を積極的に制御するよ
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の一方的蓄積を防止できる。この場合、更
に非プリント動作時、つまり非画像領域が帯電攪乱装置
2通過する時に、回転ブラシ2aに例えば、偏倚成分を現
像正掃時とは逆極性の約+100〜300Vにして、現像剤溜
めに溜められたトナーT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後、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。
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、フォーブラシ法、カスケード法等に用いても実現可
能であることはいうまでもない。また、帯電攪乱手段と
してはブラシ状に限らず、発泡体等の弾性体であれば使
用可能であるし、回転させずに固定子としても長寿命を
必要としない場合には使用可能である。
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として導電性のブラシ
等の弾性部材を用い、交流成分を有する電圧を印加した
ため、露光ムラを防止し、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、さらに、帯電装置を特別に必要とすることがなく、
格段の小形化を図ることができる。
剤の帯電極性とを同極性とすることにより、像担持体に
対する残留−現像剤の付着力を最大限に軽減することが
でき、残留現像剤の回収をより容易に行うことが可能と
なる。
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
小形化を可能とする一成分現像剤を用いることができ
る。
成図、第2図は第1図に示す画像形成装置の帯回転ブラ
シの構成例を示す図、第3図は帯電攪乱器の帯電特性を
示すグラフ図、第4図はメモリー画像消去条件を示すグ
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……レーザ光学系(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)
- 【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特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残留現
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直流電圧にて偏奇された交流電圧を
印加する電圧印加手段と を具備したことを特徴とする画像形成装置。 - 【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特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残留現
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
像担持体を帯電するため直流電流にて偏奇された交流電
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。
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