JP3134027B2 - クリーナレス画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潜像保持体上に残留し
た残留現像剤をクリーニングするクリーニング装置を不
要としたクリーナレス画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式に基づく画像形成装置にお
いて、転写残り現像剤をクリーニング装置を用いずに現
像装置によって現像と同時に吸引回収する画像形成装
置、いわゆるクリーナレス画像形成装置は、例えば特開
昭５９−１３３５７３号公報や特開昭５９−１５７６６
１号公報などにより知られている。

【０００３】画像形成装置においては、周知の反転現像
法を使用する場合が多い。反転現像法は例えば図８に示
すように、潜像保持体１と同極性に帯電している現像剤
粒子２を用いて、潜像保持体１表面の電荷が存在しない
部分、あるいは電荷量が少ない部分に現像剤粒子２を付
着させ、電荷が存在する部分には現像剤粒子２を付着さ
せないことにより現像を行う。

【０００４】このような選択的な現像剤の付着を実現さ
せるためには、現像装置３内の現像剤保持体４に潜像保
持体１表面の帯電部分の電位Ｖ0 と非帯電部分の電位Ｖ
l の間の電圧Ｖb （｜Ｖl ｜＜｜Ｖb ｜＜｜Ｖ0 ｜）を
印加し、帯電部分との間の電界によって潜像保持体１へ
の現像剤付着を抑制し、非帯電部分との間の電界によっ
て潜像保持体１に現像剤粒子２を付着させる。このとき
現像剤保持体４は潜像保持体１に対接している。潜像保
持体１に付着した現像剤粒子２は周知の転写装置５によ
って記録紙６に転写する。

【０００５】転写工程においては、一般にすべての現像
剤が転写することはなく、転写後の潜像保持体１面上に
は転写残り現像剤粒子２′が画像状に分布している。

【０００６】クリーナレス画像形成装置においては、転
写残り現像剤粒子２′を現像工程に至らしめ、現像と同
時に現像剤保持体４によって現像装置３内に転写残り現
像剤粒子２′を回収する。すなわち、露光手段からの光
ビーム７の露光によって形成した潜像のうち、帯電部分
（未露光部もしくは非画像部）に存在する転写残り現像
剤粒子２′は帯電装置８によって潜像と同極性に確実に
帯電するため、現像剤保持体４から潜像保持体１へ現像
剤粒子２が転移することを抑制する電界（Ｖ0とＶb の
電位差による電界）によって現像剤保持体４側へ転移す
る。同時に非帯電部分（露光部もしくは画像部）に存在
する転写残り現像剤粒子２′は現像剤保持体４から潜像
保持体１へ向かう力を受け、潜像保持体１面上に残留す
る。

【０００７】このような反転現像法においては、記録画
像を良好に形成するためには、潜像担持体の感光層の幅
を、使用可能な最大の記録紙の範囲に現像剤を供給でき
る幅にしなければならず、このため使用可能な最大の記
録紙の幅に対して潜像保持体１の回転軸方向の長さを長
く取り、その方向について潜像保持体面上に現像剤を充
分供給できるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来装置で
は、図９に示すように、潜像保持体１の感光層の幅ｌは
現像剤保持体４の導電層の幅ｍより長く設定している。
そして現像剤保持体４の端部より現像装置３内に存在す
る現像剤が現像剤保持体４の回転に伴い少量ずつ潜像保
持体１上に流出するため、潜像保持体面上の周縁部、す
なわち図中斜線で示す領域９に現像剤が付着することに
なる。そしてこの装置では現像剤保持体４の導電層にて
クリーニング工程を担うため、領域９に付着した現像剤
はクリーニングされることなく蓄積する。

【０００９】一方、記録紙６の使用最大幅Ｐは、現像剤
保持体４の導電層の幅ｍより小さいので記録紙６が正常
に搬送しているときにはその両端は領域９より内側に位
置するが、記録紙６が斜行あるいは蛇行することがある
と、記録紙６の一部が領域９に位置し、これによりこの
領域９に蓄積した現像剤が記録紙の一部に転写して汚れ
のようになり、画像記録品質が低下してしまう問題があ
った。また領域９に蓄積した現像剤が周囲に飛散し装置
内を汚してしまう問題があった。

【００１０】さらに潜像保持体１の感光層表面は常に大
気に触れ、現像中は帯電装置８や転写装置５の放電によ
る正、負電荷やオゾンあるいは現像剤による影響を受け
る。また潜像保持体１の感光層表面は記録紙６の接触や
現像剤保持体４の導電層の接触により摩耗を受け活性化
されるが、領域９の部分は接触による摩耗が無いため、
活性化されず、感光層の両端部において帯電ムラや帯電
性の低下、露光感度の低下等、潜像保持体１の静電特性
が劣化する問題があった。図１０は潜像保持体の静電特
性を印刷枚数と帯電ムラ変化量（電圧）との関係で示し
たグラフで、帯電装置８の帯電チャージャグリッド電圧
Ｖcgを−４２０Ｖ、実効現像バイアスＶe を−１５０Ｖ
とし、キャラクタイメージ画像を連続印刷したときの印
刷枚数に対する潜像保持体１の中央部、両端部の帯電ム
ラ変化量を示している。グラフａは潜像保持体の感光層
の中央部分の特性を示し、グラフｂは潜像保持体の感光
層の右端よりも１０mm程度内側に入った部分の特性を示
し、グラフｃは潜像保持体の感光層の左端よりも１０mm
程度内側に入った部分の特性を示している。

【００１１】このグラフからも分かるように印刷枚数が
１０，０００枚を越えると感光層の両端部分では帯電ム
ラ変化量が大きくなる。このように潜像保持体の静電特
性が劣化すると、領域９への現像剤の付着量の増加の原
因ともなり、その結果、記録紙に画像記録したときに黒
すじが発生したり、かぶりや汚れ等が発生し、画像記録
品質が低下してしまう問題があった。

【００１２】そこで本発明は、潜像保持体上への現像剤
蓄積を防止し、また潜像保持体の静電寿命劣化を抑制
し、それにより画像記録品質の低下を防止できるクリー
ナレス画像形成装置を提供する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、感光層を設け
た潜像保持体と、この潜像保持体の感光層に潜像を形成
する手段と、現像剤を導電層に保持した現像剤保持体を
潜像保持体に対接して配置し、その潜像保持体上に形成
した潜像上に現像剤層を形成する現像装置と、潜像上に
形成した現像剤層を記録紙上に転写する転写装置を設
け、現像装置により潜像上に現像剤層を形成すると同時
に転写装置による転写後に潜像保持体上に残留した残留
現像剤を吸引回収するクリーナレス画像形成装置におい
て、潜像保持体の感光層の幅を現像剤保持体の導電層の
幅以下に設定したことにある。

【００１４】

【作用】このような構成の本発明においては、潜像保持
体の感光層の幅を現像剤保持体の導電層の幅以下に設定
しているので、潜像保持体の感光層全域にわたって現像
装置により現像同時クリーニングが行われる。従って潜
像保持体への現像剤の蓄積は生じない。また潜像保持体
の感光層全域にわたって現像剤保持体の導電層が接触す
るので、感光層全域にわたって適度な接触摩耗が行われ
活性化される。

【００１５】

【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。

【００１６】図１はクリーナレス画像形成装置の概略構
成を示す図で、筐体１１の略中央部に潜像保持体１２を
設けている。この潜像保持体１２の周囲にスコロトロン
帯電チャージャを備えた帯電装置１３、露光手段である
レーザユニット１４、現像装置１５、転写チャージャを
備えた転写装置１６を図中時計回りの方向に順に配置し
ている。すなわち前記レーザユニット１４を潜像保持体
１２の上方に配置し、前記転写装置１６を潜像保持体１
２の下方に配置し、前記帯電装置１３及び現像装置１５
を潜像保持体１２の側方に配置している。

【００１７】前記レーザユニット１４は、先端に書込み
ヘッド１４ａを備え、このヘッド１４ａから前記帯電装
置１３で均一に負に帯電した潜像保持体１１の面にレー
ザビームを照射して記録情報に基づいて静電潜像を形成
するようにしている。

【００１８】前記現像装置１５は、一成分系の現像剤１
７を収納した現像剤容器１８、前記潜像保持体１２の面
に対接して設けた現像剤保持体１９、この現像剤保持体
１９に容器１８内の現像剤１７を供給する現像剤供給ロ
ーラ２０、この現像剤供給ローラ２０から現像剤保持体
１９に供給した現像剤１７を規制してその現像剤保持体
１９上に略均一な現像剤層を形成するブレード２１で構
成している。前記現像装置１５は、前記レーザユニット
１４により潜像保持体１２面に形成した静電潜像に現像
剤保持体１９から現像剤１７を供給して可視像化する。

【００１９】前記筐体１１の現像装置配置側の下方に給
紙装置２２を設け、この給紙装置２２から記録紙２３を
給紙ローラ２４によって搬送路に送出している。記録紙
２３は搬送路を搬送ローラ２５により搬送し、前記潜像
保持体１２と転写装置１６との対向部及び熱定着装置２
６を通過して筐体１１の外部に排出する。すなわち記録
紙２３には潜像保持体１２と転写装置１６との対向部を
通過するとき転写装置１６の動作により潜像保持体１２
から現像剤１７による可視像が転写する。そしてその可
視像を熱定着装置２６のヒートローラ２６ａにより加熱
及び加圧して定着する。

【００２０】前記潜像保持体１２上には転写装置１６で
可視像の転写が行われた後に現像剤１７の一部が残留す
る。この残留現像剤を再び帯電装置１３で帯電して潜像
保持体１２表面と同じ極性にする。その後潜像保持体１
２表面をレーザユニット１４からのレーザビームで露光
して静電潜像を形成し、その静電潜像を現像装置１５の
現像剤保持体１９からの現像剤１７で可視像化し転写装
置１６により再び記録紙２３に転写する。

【００２１】この一連の画像記録動作において、残留現
像剤を現像装置１５内に回収する。すなわち潜像保持体
１２の表面電位のうち非画像部（未露光部）の電位をＶ
0 、画像部（露光部）の電位をＶer、直流電源から保護
抵抗を介して前記現像剤保持体１９に印加する現像バイ
アス電圧をＶb とし、また現像剤保持体１９の表面電位
Ｖe を現像バイアスＶb に等しくする。そして露光によ
り得られる静電潜像を、負極性に帯電した一成分系現像
剤１７により反転現像する。

【００２２】この反転現像においては一般に実効現像電
圧バイアスＶe が、｜Ｖ0 ｜＞｜Ｖe ｜＞｜Ｖer｜を満
たすように設定し、電位差｜Ｖe −Ｖer｜により、現像
を行いつつ、電位差｜Ｖ0 −Ｖe ｜によって非画像部
（未露光部）への現像剤１７の付着抑制（かぶりの抑
制）を行う。

【００２３】潜像保持体１２表面に負に帯電された残留
現像剤が付着しているが、非画像部（未露光部）に存在
する残留現像剤は現像位置において電位差｜Ｖ0 −Ｖe
｜による吸引力を受け、より高電位側にある現像剤保持
体１９表面に転移する。

【００２４】一方、画像部（露光部）では電位差｜Ｖe
−Ｖer｜の作用により残留現像剤が付着したまま現像が
行われ、現像剤保持体１９から潜像保持体１２表面に現
像剤が転移する。

【００２５】このようにして画像部（露光部）の現像が
行われると同時に非画像部（未露光部）の残留現像剤は
現像装置内に回収される。

【００２６】図２は前記潜像保持体１２、現像装置１５
及び記録紙２３の関係を示す要部斜視図で、潜像保持体
１２は丸棒状のもので、感光層１２ａを形成した部位と
軸を形成する導電性支持体１２ｂからなり、導電性支持
体１２ｂにより駆動機構（図示せず）から回転力を受け
るようになっている。なお、導電性支持体１２ｂは真ち
ゅう、ステンレス、アルミニウム、鉄、銅などの金属材
料で構成している。

【００２７】感光層１２ａは、アルコール溶性ナイロン
（東レ製Ｋ−８０）をメタノールに溶解し乾燥後の膜厚
が０．６μｍになるように導電性支持体１２ｂの上に浸
漬塗布する。さらに電荷発生層としてτ型無金属フタロ
シアニン（東洋インキ製）とポリビニルブチラール（積
水化学製）をシクロヘキサノン中で重量比１対１で混合
し、ボールミルにて２４時間混合した塗液を乾燥後の膜
厚が０．２μｍになるように塗布する。なお、電荷発生
物質としては光を吸収し高い効率で電荷を発生できれば
何でもよい。

【００２８】さらに電荷発生層の上に電荷輸送層として
ヒドラゾン系化合物の１つであるＮ−エチルカルバゾー
ル−３−カルボキシアルデヒド−メチルフェニルヒドラ
ゾンとポリカーボネート（帝人化成製）を１，１，２−
トリクロロエタンに重量比１対１で溶解、均一溶液と
し、乾燥後の膜厚が２０μｍになるように浸漬塗布す
る。 前記潜像保持体１２の感光層の径は、φ１０mm、
導電性支持体の径は、φ６mmになっている。

【００２９】前記現像剤保持体１９は図３に示すよう
に、導電性シャフト１９ａを中心軸として弾性体層１９
ｂ、表面導電層１９ｃを順次同軸的に配置したもので、
表面導電層１９ｃは弾性体層１９ｂの端面側に延出して
導電性シャフト１９ａと連接して電気的導通状態を保持
している。前記表面導電層１９ｃの１cm² と導電性シャ
フト１９ａとの間の電気抵抗値は１×１０⁹ Ω／cm² 以
下、好ましくは１×１０⁷ Ω／cm² 以下となるように構
成している。

【００３０】前記表面導電層１９ｃは導電性の他、耐摩
耗性、化学安定性、弾性体層１９ｂとの接着性等が要求
されるため、例えばポリウレタンポリエステル、テトラ
フロロエチレン、ポリスチレン、アクリル、シリコーン
等のエラストマや樹脂に導電性カーボンや金属粉末、金
属繊維を分散含有させ抵抗値を１０⁸ Ω・cm以下、好ま
しくは１×１０⁶ Ω・cm以下に調整した組成物をスプレ
ー法やディッピング法で前記弾性体層１９ｂの表面にコ
ーティングするか、もしくは調整した組成物から形成し
た導電性チューブを弾性体層１９ｂの表面に被覆した構
成としている。前記表面導電層１９ｃの厚さは２０〜４
００μｍ程度が望ましく、これにより表面導電層１９ｃ
の機能が損なわれたり、画像上にかぶり、濃度ムラ等が
生じるのを回避している。

【００３１】前記弾性体層１９ｂに要求される特性とし
ては、硬度、圧縮永久歪み、化学的安定性、表面導電層
１９ｃとの接着性等がある。すなわち硬度は、装置、部
品の加工精度や取り付け精度に対する要求を緩和する目
的から柔軟であることが望ましい。化学的安定性は、例
えば分散含有する添加物が析出して現像剤と反応し、こ
れを融着させたり、感光層と反応して感度の劣化を招い
たりすることがあってはならないし、また表面導電層１
９ｃとの接着性も重要である。

【００３２】なお、本実施例における現像剤保持体１９
は、外形６mmの導電性シャフト１９ａの外周に肉厚２mm
の弾性体層１９ｂを設けて最終外径１０mmとしたものに
対して、表面導電層１９ｃとしてウレタン系導電性エラ
ストマ塗料、エレクトロパックＺ−２７９（商品名、大
泰化工社製）と無黄変性のイソシアネート系硬化剤と希
釈剤としてのシンナーとを１０：１：２〜３の割合で混
合した塗料を肉厚５０μｍ程度でコーティングしたもの
で構成している。

【００３３】そして図４に示すように前記潜像保持体１
２の感光層の幅ｌ′を前記現像剤保持体１９の導電層の
幅ｍ′より短く設定している。また記録紙２３の使用最
大幅Ｐ′を前記潜像保持体１２の感光層の幅ｌ′より小
さくしている。すなわちｍ′＞ｌ′＞Ｐ′となるように
設定している。例えばｍ′＝２３６mm、ｌ′＝２２６m
m、Ｐ′＝２１０mmに設定している。

【００３４】このような構成の実施例においては、帯電
装置１３で潜像保持体１２の感光層を均一に帯電した
後、その感光層をレーザユニット１４からレーザビーム
で露光し感光層上に画像記録すべき情報を静電潜像とし
て形成する。この静電潜像は現像装置１５の現像剤保持
体１９からの現像剤１７で可視像化し転写装置１６によ
り記録紙２３に転写する。こうして記録紙２３に対する
画像記録を行う。その後記録紙２３を定着装置２６で熱
定着し外部に排出する。

【００３５】一方、転写時に潜像保持体１２上に残留し
た残留現像剤は帯電装置１３により再び帯電される。そ
してレーザビームによる静電潜像の形成、現像装置１５
による現像が順次行われるが、現像時において非画像部
（未露光部）の残留現像剤は同時に現像装置内に回収さ
れる。

【００３６】この一連の動作において現像装置１５の現
像剤保持体１９に対して潜像保持体１２の感光層は全幅
にわたって接触するため、潜像保持体１２の現像同時ク
リーニングが全幅にわたって良好に行われる。従って潜
像保持体１２の周縁部に現像剤が付着し蓄積することは
ない。

【００３７】従って画像記録時にたとえ記録紙２３が斜
行するようなことがあっても潜像保持体１２から画像記
録に関係のない現像剤が記録紙２３に転写することはな
く、画像記録の品質低下を防止できる。また潜像保持体
１２の周縁部に蓄積した現像剤が周囲に飛散して装置内
部を汚損するという問題も発生しない。

【００３８】また潜像保持体１２の感光層は全域にわた
って現像剤保持体１９と接触するので感光層の摩耗が満
遍なく行われ、感光層の活性化が全域にわたって行われ
ることになり、その結果印刷枚数に対する潜像保持体１
２の中央部、両端部の帯電ムラ変化量、特に両端部の帯
電ムラ変化量は図５に示すように印刷枚数が１０，００
０枚を越えても大きくなることはない。なお、図５は帯
電装置１３の帯電チャージャグリッド電圧Ｖcgを−４２
０Ｖ、実効現像バイアスＶe を−１５０Ｖとし、キャラ
クタイメージ画像を連続印刷したときの印刷枚数に対す
る潜像保持体１２の中央部、両端部の帯電ムラ変化量を
示している。図中グラフａ′は潜像保持体１２の感光層
の中央部分の特性を示し、グラフｂ′は潜像保持体１２
の感光層の右端よりも１０mm程度内側に入った部分の特
性を示し、グラフｃ′は潜像保持体１２の感光層の左端
よりも１０mm程度内側に入った部分の特性を示してい
る。

【００３９】このように潜像保持体１２の静電特性が印
刷合計枚数が増えても劣化することはなく、すなわち静
電寿命劣化を抑制でき、従って記録紙２３に画像記録し
たときに黒すじが発生したり、かぶりや汚れ等が発生す
ることはない。

【００４０】次に本発明の他の実施例を図面を参照して
説明する。なお、前記実施例と同一の部分には同一符号
を付して詳細な説明は省略する。

【００４１】これは図６及び図７に示すように、中空の
アルミニウム製の筒状支持体３２ｂの両端に中央に孔を
設けたフランジ３２ｃ，３２ｄの先端部をそれぞれ嵌合
し、その各フランジ３２ｃ，３２ｄの孔に導電性シャフ
ト３２ａを筒状支持体３２ｂ内を介して挿通して潜像保
持体３２を形成したものである。前記筒状支持体３２ｂ
の外周面には感光層３２ｆを形成している。

【００４２】前記各フランジ３２ｃ，３２ｄの前記筒状
支持体３２ｂから外部に露出している部分の外径は、前
記筒状支持体３２ｂの外径よりも小さくし、各フランジ
３２ｃ，３２ｄの露出部が現像装置１５の現像剤保持体
１９の表面に接触しないようにしている。

【００４３】前記導電性シャフト３２ａと筒状支持体３
２ｂとは所定の抵抗値で電気的に導通しており、かつ導
電性シャフト３２ａは外部から回転駆動力を与えられて
筒状支持体３２ｂ、すなわち潜像保持体３２を回転する
ようになっている。

【００４４】この実施例においても潜像保持体３２の感
光層の幅ｌ′を現像剤保持体１９の導電層の幅ｍ′より
短く設定し，また記録紙２３の使用最大幅Ｐ′を潜像保
持体３２の感光層の幅ｌ′より小さくしている。

【００４５】このような構成の実施例では、潜像保持体
３２の支持体３２ｂが中空であってもフランジ３２ｃ，
３２ｄにより両端部を強固に支持できるので、変形する
虞は無く、潜像保持体３２への現像剤の付着、潜像保持
体３２から記録紙２３への可視像の転写は前記実施例と
同様に確実にできる。

【００４６】そして本実施例においても潜像保持体３２
の現像同時クリーニングが全幅にわたって良好にでき、
また潜像保持体３２の感光層の全域にわたる活性化がで
きるので、前記実施例と同様の効果が得られる。

【００４７】なお、前記各実施例においては、潜像保持
体の感光層の幅ｌ′を現像剤保持体の導電層の幅ｍ′よ
り短く設定したが必ずしもこれに限定するものではな
く、感光層の幅ｌ′と導電層の幅ｍ′を等しくてもよ
く、このようにしても潜像保持体の現像同時クリーニン
グが全幅にわたって良好にでき、また潜像保持体の感光
層の全域にわたる活性化ができる。

【００４８】

【発明の効果】以上、本発明によれば、潜像保持体の感
光層の幅を現像剤保持体の導電層の幅以下に設定したの
で、潜像保持体上への現像剤蓄積を防止し、また潜像保
持体の静電寿命劣化を抑制し、画像記録品質の低下を防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成図。

【図２】同実施例の要部斜視図。

【図３】同実施例の現像剤保持体の構成を示す一部切欠
した斜視図。

【図４】同実施例の潜像保持体、現像剤保持体及び記録
紙の幅の関係を示す展開図。

【図５】同実施例の印刷枚数に対する潜像保持体の中央
部、両端部の帯電ムラ変化量の特性を示すグラフ。

【図６】本発明の他の実施例を示す要部斜視図。

【図７】同実施例の要部の部分断面図。

【図８】従来例を示す構成図。

【図９】従来における潜像保持体、現像剤保持体及び記
録紙の幅の関係を示す展開図。

【図１０】従来における印刷枚数に対する潜像保持体の
中央部、両端部の帯電ムラ変化量の特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１２…潜像保持体 １４…レーザユニット １５…現像装置 １６…転写装置 １７…現像剤 １９…現像剤保持体 ２３…記録紙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/08 - 13/095 G03G 15/08 - 15/095

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光層を設けた潜像保持体と、この潜像
   保持体の感光層に潜像を形成する手段と、現像剤を導電
   層に保持した現像剤保持体を前記潜像保持体に対接して
   配置し、その潜像保持体上に形成した潜像上に現像剤層
   を形成する現像装置と、潜像上に形成した現像剤層を記
   録紙上に転写する転写装置を設け、前記現像装置により
   潜像上に現像剤層を形成すると同時に前記転写装置によ
   る転写後に前記潜像保持体上に残留した残留現像剤を吸
   引回収するクリーナレス画像形成装置において、前記潜
   像保持体の感光層の幅を前記現像剤保持体の導電層の幅
   以下に設定したことを特徴とするクリーナレス画像形成
   装置。