JP2677619B2 - 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、感光体に電子写真工程を施して画像を形成
する装置に関し、特に電子写真工程において、現像工程
とクリーニング工程とを同時に行なう画像形成装置に関
する。

（従来の技術） 感光体に対し電子写真工程を施して画像を形成する装
置としては、例えば複写機、あ４るいはレーザビームプ
リンタといった画像形成装置がある。

そして、この種の画像形成装置において近年、感光体
上に形成した静電潜像をトナーとキヤリアとからなる二
成分現像剤を用いて顕像化して、この感光体上のトナー
像を記録媒体に転写するとともに、転写後に感光体上に
残った未転写トナーを前記現像手段により現像と同時に
クリーニングするようにした現像形成装置が開発されて
いる。

この種の画像形成装置は、現像と同時にクリーニング
する方式のため、専用のクリーナを必要とせず、装置の
小型化、低コスト化、および保守性の向上が図れるとい
った大きな特長を有し、多用される傾向にある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記画像形成装置においては、前の画
像形成サイクルにおける未転写トナーが、次の画像形成
サイクルの帯電露光工程時において、感光体上に部分的
に凝集して残っている。従ってこの転写残りのトナーの
ために正常な帯電・露光作用が乱され、その結果不必要
な潜像パターンが感光体上に形成される。そしてこれが
画像メモリとして次の形成画像中に発生するといった問
題があった。

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、現像と同時にクリーニングを行なう
画像形成装置において、前の画像形成時の転写残りのト
ナーの影響による画像メモリの発生を防止し、良好な画
像形成を行なうことが可能な画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置
は、所定の方向に回転する感光体を特定の極性に帯電す
る帯電手段と、前記帯電手段により帯電された前記感光
体に露光し、静電潜像を形成する露光手段と、前記感光
体に対向して設けられ回転に伴って前記特定の極性と同
極性の電荷を有する現像剤を前記感光体側に搬送する現
像剤搬送部材、および、この現像剤搬送部材に対し、バ
イアス電圧を印加する第１の電圧印加手段を有し、前記
感光体の電位と前記現像剤搬送部材に印加されるバイア
ス電圧との差に応じて、前記現像剤搬送部材から前記感
光体に前記現像剤を供給して前記静電潜像を現像すると
同時に、前記感光体に付着している残留現像剤を前記現
像剤搬送部材に回収する反転現像方式の清掃兼現像手段
と、前記清掃兼現像手段により現像された前記感光体上
の現像剤像を転写材上に転写する転写手段と、前記感光
体の回転方向に沿って、前記転写手段の下流側で、かつ
前記帯電手段の上流側において前記感光体表面に摺設回
転可能に設けられ、回転することにより、前記転写手段
による転写後に、前記感光体上に残留する残留現像剤を
撹乱する撹乱部材と、前記撹乱部材に、前記特定の極性
と逆極性のバイアス電圧を印加する第２の電圧印加手段
とを具備し、前記撹乱部材は、前記第２の電圧印加手段
から電圧供給されつつ前記感光体と摺設回転し、かつ表
面に付着する前記残現像剤を担持したまま回転を続ける
ことにより、前記残留現像剤を前記感光体上に一様に拡
散し、前記清掃兼現像手段によってこの拡散された残留
現像剤を回収することを特徴とする。

（作 用） すなわち、本発明は、現像同時クリーニング前、且つ
転写後の感光体に回転接触する部材を設けたことによ
り、感光体上に部分的に凝集して残っていた未転写トナ
ーが均一に拡散される。このため、感光体上の転写残り
トナーが帯電，露光，作用に影響を与えることがなくな
り、画像メモリの発生が防止される。

（実施例） 以下、本発明を一実施例を図面を参照して説明する。

第３図は、半導体レーザーを用いた電子写真方式の画
像形成装置の内部構成を示している。この画像形成装置
（レーザープリンタ）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、このメイン制御基板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、前方下部には複
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、装置本体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9aが形成されているとともに、この切欠部9a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の近傍に位置する装置本体の上
面には、コントロールパネル11が配置されているととも
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。

次に、帯電、露光、現像、転写、剥離、清掃及び定着
などの電子写真プロセスを行なう前記電子写真プロセス
ユニット３について第１図及び第３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ドラム感光上
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チャージャからなる帯電
手段16、露光手段（静電潜像形成手段）としてのレーザ
ー露光ユニット17の露光部17a、現像工程と清掃リーニ
ング）工程とを同時に行なう磁気ブラシ式の現像手段1
8、スコロトロンチャージャからなる転写手段19、感光
体15に回転接触する拡散部材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及び手差しトレイ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に導く用紙搬送路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。さらに、搬送ローラ対26の配置位置の
上方には、冷却ファンユニット29が配設された状態とな
っている。

しかして、ホストシステムにより印字開始信号をうけ
るとドラム状感光体15が回転するとともに、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ービーム
をポリゴンミラースキャナを含むレーザー露光ユニット
17を用いて上記感光体15上を走査露光し、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の磁気ブラシ中のトナー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、ヒータランプを収容したヒ
ートローラと、このヒートローラに押圧された加圧ロー
ラを備え、これらローラ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、拡散部材20により均一に拡散さ
れ、次の現像工程時に現像手段18により回収されること
になる、 次に、本発明における像形成プロセスについて詳述す
る。

まず、感光体15は帯電手段16により例えばマイナス−
500Vに帯電される。この時感光体15上には前のプロセス
で転写しきれなかったトナーｔが存在し、この状態で感
光体15が帯電される。このため、トナーｔの下の部分の
感光体15は他の部分よりも絶対値の低い電位に帯電され
る。すなわち、感光体15は均一に帯電されずに不必要な
潜像パターンが形成される。この現象は、感光体15にお
けるトナーｔの付着状態に応じて変わり、例えば複数の
トナーｔが部分的に凝集して付着している場合には、よ
り顕著と成り、無視できなくなる。つまり潜像パターン
の電位が大きくなり、現像工程において現像されること
になり、画像に黒斑とし現れる。

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レーザー露
光ユニット17により走査されたレーザービームを受け、
表面電位を減衰され静電潜像を形成する。この時露光部
の表面電位は例えば−50V（室温）となる。ここで露光
部に相当する感光体15の部分には、上記転写しきれなか
ったトナーｔが存在していると、このトナーｔにより露
光が妨げられて、上記−50Vに減衰されない。すなわち
不必要な潜像パターンがここでも形成される。そしてこ
の現象も、感光体15におけるトナーｔの付着状態によっ
て変わり、トナーｔが部分的に凝集して付着している場
合には、顕著となり、無視できなくなる。つまりこの場
合には潜像パターンが現像工程において現像されずに白
斑として画像に現れる。

一方上記黒斑あるいは白斑といった画像メモリの発生
は、感光体15に上記拡散部材20を回転接触させることに
より、防止される。ここでこの拡散部材20について説明
する。

拡散部材20は、第１図（ａ）に示す如く、ローラ状の
基材20aに、導電性の繊維20bを螺旋状に植毛したもので
ある。上記導電性繊維20bとしては、例えばレーヨン、
ナイロン、アクリル、ポリエステル等の樹脂にカーボン
や金属等を混ぜたもの、フェノール樹脂等を炭化させた
もの、あるいはステンレスファイバーを使用することが
でき、比抵抗値は10³Ωcm〜10⁸Ωcm程度が望ましい。こ
こでは特にレーヨンにカーボンを含ませた比抵抗10⁶Ω
・cmの導電性繊維を使用する。またこのように構成され
る拡散部材20には、ローラ状の基材20aに電源20cが接続
されており、このローラ状の基材20aを通して、トナー
極生と反対極性の電圧例えば300Vが導電性繊維20bに印
加されている。なおこの印加電圧は、200V〜500Vの間で
適宜選択することが望ましい。さらに拡散部材20は、感
光体15に対し回転接触する構成を有している。ただしそ
の回転させるための構成については単にモータ等を用い
ることにより容易に実現できるので、ここではその詳細
を省略する。

以上のように構成された拡散手段20が感光体15に回転
接触すると、その機械的摺擦力及び静電気的効果によ
り、感光体15上のトナーが掻き乱されて均一に拡散され
る。すなわち複数のトナーが感光体15上に部分的に凝集
して付着するといった状態がなくなる。この状態で感光
体15上に上記帯電、露光作用が施されると、上述した如
く未転写トナーｔが存在している部分において、やはり
帯電電位が不均一になり、あるいは露光ぬけが生じる。
しかしながらその度合いは無視できるほどのものとな
り、正常な潜像パターンが形成される。そしてこの潜像
パターンが現像手段18により現像されると同時に、未転
写トナーがクリーニングされる。次にこの現像手段18に
ついて説明する。

現像手段18は回転する現像ローラ92を有し、トナーと
キヤリアとからなる二成分現像剤を収容している。そし
て現像ローラ92上に磁気ブラシを形成し、この磁気ブラ
シを感光体15上に摺擦させる。トナーの極性は、感光体
15の帯電極性と同じであり、所謂反転現像方式が採用さ
れる。この場合上記未転写トナーが帯電工程において帯
電されても、極性が反転しないというメリットがある。
現像ローラ92には、電源18aにより現像バイアスV_Bが印
加される。この現像バイアスV_Bは、感光体15の帯電電位
をV_Oとし、露光後の減衰した感光体15の電位をV_Dとする
と、V_OとV_Dとの間の値に設定される。本実施例の場合に
は、特に−100V〜−300Vに現像バイアスを設定すること
により良好な画像が得られる。なお−100Vよりも現像バ
イアスを低くすると画像濃度が低下し、−300Vよりも現
像バイアスを高くするとトナー付着量が増加し、転写工
程後の転写残りトナーが増加する。

以上のような現像手段18の構成において、磁気ブラシ
の機械的摺擦力と|V_B−V_D|の電位差とにより、磁気ブラ
シ中のトナーが現像手段18から感光体15方向に付勢され
て感光体15上に付着し、潜像パターンを反転現像する。
またこれと同時に、磁気ブラシの機械的摺擦力と|V_O−V
_B|の電位差とにより感光体15上の未露光部に付着した未
転写トナーが感光体15から現像手段18に向かって付勢さ
れ、感光体15上からクリーニングされて現像手段18内に
回収される。この回収されたトナーは以後の現像工程に
おいて再利用されることになる。

なお感光体15上に、上述したような不必要な潜像パタ
ーンが形成されている場合には、その不必要な潜像パタ
ーンもいっしょに反転現像されて、画像メモリが発生す
る。しかしながら、本実施例では、上述した如く、未転
写トナーによる帯電、露光作用への影響がほとんど無視
し得る程度であるので、現像手段18により現像されるこ
とはない。すなわち画像メモリは発生しない。以後感光
体15上の現像像は、転写手段19により用紙Ｐに転写され
る。

以上述べた画像形成装置の構成は本発明の一実施例に
すぎない。特に本実施例においては、拡散手段20とし
て、導電性繊維20bをローラ状基材20aに螺旋状に植毛し
たものを用いたが、本発明はこれに限られるものではな
い。例えば第２図（ｂ）及び（ｃ）に示す如く、互いに
逆巻方向の複数状に導電性繊維20bを植毛しても良い。
螺旋状に導電性繊維20bを植毛した場合には、例えば拡
散したトナーが拡散部材20の回転と共に一方向に寄って
いく傾向になるが、互いに逆巻方向の複数条に導電性繊
維20bを植毛すれば、そのような不都合を防止できる。
導電性繊維20bの植毛状態は特に限定されない。拡散手
段20において、重要なことは、回転するということであ
る。これは、仮に回転しない構成とすると、局部的に多
重のトナーが感光体上に残った場合に、拡散部材20およ
び感光体15の回転軸方向へのトナーの拡散が十分に行え
なくなるからである。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本願発明によれば、撹乱部材に現
像剤の帯電極性と逆極性のバイアス電圧を印加している
ので、残留現像剤は撹乱部材に静電吸着される。撹乱部
材は表面に付着した現像剤を担持したまま、感光体と摺
接回転し、この回転中に現像剤を感光体上に均一に分散
させる。これにより残留現像剤の上からの帯電、露光が
充分行われる程度に、残留現像剤が感光体上に均一に分
散される。従って本発明によれば、現像と同時にクリー
ニングを行って清掃専用装置を不要とし小型な画像形成
装置を提供できる上、前の画像形成時の転写残り現像剤
による画像メモリの発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は同例
を用いた画像形成装置の断面図、第３図は同例の要部を
示す斜視図である。 15……感光体、16……帯電手段、17……露光手段、18…
…現像手段（現像同時クリーニング装置）、19……転写
手段、20……拡散部材。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の方向に回転する感光体を特定の極性
   に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感光体に露光し、静
   電潜像を形成する露光手段と、 前記感光体に対向して設けられ回転に伴って前記特定の
   極性と同極性の電荷を有する現像剤を前記感光体側に搬
   送する現像剤搬送部材、および、この現像剤搬送部材に
   対し、バイアス電圧を印加する第１の電圧印加手段を有
   し、前記感光体の電位と前記現像剤搬送部材に印加され
   るバイアス電圧との差に応じて、前記現像剤搬送部材か
   ら前記感光体に前記現像剤を供給して前記静電潜像を現
   像すると同時に、前記感光体に付着している残留現像剤
   を前記現像剤搬送部材に回収する反転現像方式の清掃兼
   現像手段と、 前記清掃兼現像手段により現像された前記感光体上の現
   像剤像を転写材上に転写する転写手段と、 前記感光体の回転方向に沿って、前記転写手段の下流側
   で、かつ前記帯電手段の上流側において前記感光体表面
   に摺設回転可能に設けられ、回転することにより、前記
   転写手段による転写後に、前記感光体上に残留する残留
   現像剤を撹乱する撹乱部材と、 前記撹乱部材に、前記特定の極性と逆極性のバイアス電
   圧を印加する第２の電圧印加手段とを具備し、 前記撹乱部材は、前記第２の電圧印加手段から電圧供給
   されつつ前記感光体と摺設回転し、かつ表面に付着する
   前記残留現像剤を担持したまま回転を続けることによ
   り、前記残留現像剤を前記感光体上に一様に拡散し、前
   記清掃兼現像手段によってこの拡散された残留現像剤を
   回収することを特徴とする画像形成装置。