JP3280953B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は例えば、電子写真装
置や静電記録装置などの画像形成装置に係わり、特にク
リーナレスプロセスを用いて画像を形成する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】クリーナレスプロセスの技術を用いて画
像を形成する装置としては、例えば、特開昭４７−１１
５３８号公報に開示されるように、現像装置と清掃装置
とを一つの装置で兼用し、感光ドラムの１回転目にその
表面上の静電潜像を現像装置により現像し、感光ドラム
の２回転目にその表面上に残留した残留トナー像を現像
装置により清掃するものがある。

【０００３】また、米国特許番号３６４９２６号公報に
は、感光ドラムの１回転目に静電潜像の現像と、残存現
像剤との清掃を同時にする現像装置を用いるものが開示
されている。

【０００４】ところで、このクリーナレスプロセスの技
術を用いるものは、感光ドラム上に転写後の残留像を残
したまま、その上から次の帯電を行って静電潜像を形成
し、この静電潜像を現像する。

【０００５】従って、帯電時においては、感光ドラム上
に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、均
一な帯電及び潜像の形成が損なわれてしまう。このた
め、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、画像が不鮮明になる。

【０００６】これを防止するため、感光ドラムには像攪
乱用のブラシを摺接させ、この像攪乱用のブラシにより
感光ドラム上の残留トナーを撹乱して非パターン化し、
メモリ画像として現れることのないようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、像攪乱用のブラシの摺接により感光ドラムか
ら落下するトナーを受け止めることができず、この落下
するトナーが転写部を通過する用紙を汚したり、装置内
部を汚してしまうといった問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、像攪乱手段から現像剤
が落下しても転写材を汚したり、装置内部を汚すとこと
のないようにした画像形成装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【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、請求項１記載のものは、像を担持する回動自
在な像担持体と、この像担持体に潜像を形成する潜像形
成手段と、この潜像形成手段により形成された潜像に現
像剤を供給して顕像化するとともに、前記像担持体上の
残留現像剤を回収する現像手段と、この現像手段により
顕像化された像を転写材に転写させる転写手段と、この
転写手段による像転写後に前記像担持体上に残留した現
像剤に摺接して非パターン化する像撹乱手段と、この像
撹乱手段よりも像担持体の回動方向の下流側に略水平な
状態で配設されて前記像担持体に近接または当接する残
留現像剤の均一化手段と、前記像担持体上に付着する転
写材の粉体を捕獲する粉体捕獲手段と、前記像撹乱手段
及び前記粉体捕獲手段よりも前記像担持体の回動方向の
上流側に設けられ、前記像担持体に対しその回動方向の
下流側に向けて当接する自由端を有し、前記像撹乱手段
により掻き落とされる現像剤を受け止める現像剤受け手
段と、を具備してなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す一実施
例を参照して説明する。

【００１１】図１は本発明に使用される現像装置２を示
すもので、この現像装置２は像担持体としての感光体１
に対向されている。上記現像装置２は現像容器３を備
え、この現像容器３はその前面部には筐体９が分離可能
に取り付けられている。

【００１２】上記筐体９の内部にはその開口部９ａに臨
む状態で現像ロ−ラ１４が設けられ、この現像ロ−ラ１
４の一側部側は上記感光体１に転接されている。

【００１３】上記現像容器３内には現像剤収納部（以
下、ホッパという）１０が設けられている。このホッパ
１０内には現像剤としてのトナ−を攪拌する攪拌手段１
１，１２が配設されている。

【００１４】また、上記現像ロ−ラ１４の他側部側には
現像剤供給手段としての中間ロ−ラ１３が転接されてい
る。上記中間ローラ１３は現像剤としてのトナーを現像
ローラ１４に供給する働きとともに、現像ローラ１４上
のトナーを引き離す働きを兼ねている。

【００１５】この中間ロ−ラ１３にはバイアスが印加さ
れ、現像バイアス−２００ｖに対して中間ローラバイア
スは、トナーを供給するモードでは−２７９ｖ、剥離す
るモードでは０ｖ（ＧＮＤ）となるように制御される。

【００１６】また、上記現像ロ−ラ１４には一定の層厚
のトナ−層を形成するための層形成手段としての層形成
ブレ−ド１５が接触されている。

【００１７】しかして、現像時には、ホッパ１０内の攪
拌手段１１および１２によりトナーが絶えず攪拌され、
中間ローラ１３へと供給される。この中間ローラ１３の
付近に供給されたトナーは中間ローラ１３の回動ととも
に現像ローラ１４の表面に供給される。中間ローラ１３
には供給モードのバイアス−２７０ｖが印加され、マイ
ナス極性のトナーが現像ローラ１４の表面へと供給され
る。現像ローラ１４の表面へと供給されたトナーは現像
ローラ１４の回動とともに、層形成ブレード１５へと到
達する。トナーは現像ローラ１４および層形成ブレード
１５との摩擦帯電により十分にマイナス極性に帯電され
つつ薄層となり、現像領域Ａへと搬送される。この現像
領域Ａで現像ローラ１４はトナー薄層を介して感光体１
に所定のニップを有して接触する。感光体１は像形成手
段により、静電潜像が形成されており、非画像部の電位
は−３５０〜−８００ｖ、画像部の電位は−６０ｖ程度
となっている。この感光体１の静電潜像は現像ローラ１
４上のトナー薄層により反転現像される。このとき、現
像されずに現像領域Ａを通過したトナー層は、リカバリ
ーブレード１６を通過し現像容器３の内部に回収され、
中間ローラ１３と現像ローラ１４が形成するニップＢに
到達する。中間ローラ１３は、導電性あるいは半導電性
を有するスポンジローラであり、通常印字モードのバイ
アス（−２７０ｖ）が印加されている場合、マイナスに
帯電されたトナーには、中間ローラ１３から現像ローラ
１４に押し付けられる方向に電気的な力がかかってい
る。よって、供給モードではニップＢにおける現像ロー
ラ１４上の剥ぎ取る力は中間ローラ１３がニップＢにお
いて現像ローラ１４に対してアゲインスト方向に回転し
ている（周速差を持って回転している）ことによるメカ
ニカルな力のみである。

【００１８】よって、現像ローラ１４上のトナ−は中間
ローラ１３にほとんど転移しない。

【００１９】一方、中間ローラ１３に回収モードのバイ
アス（０ｖ）が印加されている場合、中間ローラ１３の
メカニカルな剥ぎ取り力と、現像ローラ１４と中間ロー
ラ１３の間に形成されている電界により、中間ローラ１
３へと転移する。

【００２０】なお、この現像ローラ１４からはぎ取る力
は、ニップＢの幅により異なり、ニップＢが大きい方が
はぎ取る効果は大きい。

【００２１】実施例では、現像ローラ１４の径が１８m
m、中間ローラ１３の径が１２mmの場合、両者の食い込
みが０．２５mm以上であれば、良好な剥ぎ取りが行なわ
れることが確認されている。

【００２２】また、両者の食い込みが強すぎると、中間
ローラ１３や現像ローラ１４の破損、現像器のトルクア
ップなどの問題が発生し、適正な食い込み量は０．２５
〜２mmである。中間ローラ１３へと転移したトナーは、
現像剤剥離手段（以下、剥離グリッドという）１７によ
り、中間ローラ１３から引き剥がされた後、ホッパ１０
へと戻される。

【００２３】ところで、上記トナーとしてはポリエステ
ル樹脂にカーボン、帯電制御剤、ワックスを混練配合
し、シリカを１％添加したものを使用した。

【００２４】また、現像ローラ１４としては抵抗１０2
〜１０8 Ω・cm、ゴム硬度２５〜６０度（ＪＩＳ−
Ａ）、表面粗さ１〜８μｍ程度の弾性ローラが一般的に
用いられる。

【００２５】図１の実施例では、現像ローラ１４として
ゴム硬度３６度、抵抗１０3 Ω・cmの導電性ウレタンゴ
ムの表面にウレタン系の塗料に帯電制御剤を分散させ、
ディッピングにより４０μｍの表面層を形成したものを
使用した。

【００２６】上記中間ローラ１３としては、１０4 〜１
０5 Ω・cm、セル数８０個／インチのウレタンスポンジ
を使用した。

【００２７】上記現像ローラ１４上にトナー薄層を形成
するための層形成ブレード１５としては、図２に示すよ
うな、厚み０．１２mmのステンレス薄板（SUS304CSP ）
１５ａに、半球形（半径2.5mm ）のシリコンゴムのチッ
プ１５ｂをマウントしたものを使用した。上記ゴムチッ
プ１５ｂの材質は、トナーをマイナス帯電させるものを
選定する必要がある。また、上記剥離グリッド１７は、
図３ａのような、厚さ０．１５mmのステンレス薄板のメ
ッシュを、中間ローラ１３に対して０．５mm程度食い込
ませて当接させた。

【００２８】上記剥離グリッド１７の板薄は、薄すぎる
と中間ローラ１３に対して食い込ませることができず、
厚すぎるとトルクが大きくなってしまうため、ある範囲
の板厚を選定する必要があり、０．１〜０．３mmの範囲
で良好であった。

【００２９】また、上記剥離グリッド１７のメッシュ状
開口部１７ａの形状は、図３ｂあるいは図３ｃに示すよ
うな亀甲型あるいは菱形になっている。この剥離グリッ
ド１７は図４に示すように、中間ローラ１３の当接部を
挟んだ両側で支持され、かつその支持部１８ａ，１８ａ
間には図５に示すように、複数の補強部材としての補強
リブ１８ｂが配設されることにより、上記支持部１８
ａ，１８ａは開口部１８の集合体で構成され、中間ロー
ラ１３との密着性が良くなり、良好な剥離効果が得られ
た。

【００３０】さらに、上記補強リブ１８ｂ…は傾斜する
とともに剥離グリッド１７のメッシュ状開口部１７ａに
は接触していないため、中間ローラ１３から剥離された
トナーを塞止めることなくホッパ１０へ送ることができ
る。

【００３１】上記したように構成される現像装置２を光
プリンタに搭載し、印字テストをおこなった。

【００３２】感光体１の表面電位が−４５０ｖ、現像バ
イアス−２００ｖの条件で、現像ローラ１４は感光体１
に対して現像ニップにおいて同一方向（ウイズ方向）
に、周速比１．６倍で回転している。中間ローラバイア
スとしては−２７０ｖが印加されており、現像バイアス
との電位差によりトナーは中間ローラ１３から現像ロー
ラ１４へと供給され、連続でベタ画像を印字しても画像
濃度の低下などがおこらないようになっている。

【００３３】なお、上記実施例のような接触一成分現像
は、図６に示すような現像特性を有しており、感光体１
と現像バイアスが同電位であっても、トナーが感光体１
に付着してしまう。

【００３４】例えば、電源投入時やジャム発生時の場合
において、感光体１の帯電から現像までの帯電電荷が消
失し、表面電位は０ｖ（あるいは非常に小さく）なって
いたため、帯電から現像までの感光体１が帯電されてい
ない領域が現像器を通過する間、現像バイアスを０ｖと
してトナーが現像されるのを防止しようとしても、先の
現像特性カーブから明らかなように、かなりのトナーが
感光体１に付着してしまう。

【００３５】このように、感光体１の回動開始時にトナ
ーが付着してしまうと、トナー消費量が多くなってしま
うし、転写ローラなどの接触転写装置を用いた場合に
は、転写装置を汚してしまい、用紙薄汚れが発生する。
このような、感光体１の回動開始時のトナー付着防止対
策としては、領域Ｂが通過するまでは現像ローラ１４に
逆極性の現像バイアス（＋１００ｖ程度）を印加し、領
域Ｂが通過した後は、通常のバイアス電位−２００ｖを
印加している。

【００３６】中間ローラバイアスは、通常印字状態では
トナーを現像ローラ１４に押し付ける方向の電界を形成
するよう−２７０ｖが印加されているが、電源投入時の
イニシャライズ動作時、プリント開始動作、終了動作
時、プリント中の用紙間隔においては、バイアス電位を
０ｖとし、電気的に現像ローラ１４上のトナーを中間ロ
ーラ１３に引き離している（以下トナー剥離モード）。
図７にトナー付着防止と剥離モードを含めた現像バイア
スのタイミングシーケンスを示す。

【００３７】ここで、ｔ1 は感光体１から帯電までの付
着防止バイアス印加時間、ｔ2 はプリント開始と終了時
間、ｔ3 は用紙間隔でのトナ−回収時間である。

【００３８】以上のように、中間ローラバイアス電位を
制御し、現像ローラ１４から中間ローラ１３にトナーを
転移させることにより、白率の多い原稿を印字しても、
現像ローラ１４上のトナーは絶えずリフレッシュされ
る。その後、中間ローラ１３の表面のトナーは剥離グリ
ッド１７にて剥離され、ホッパ１０へと送り出される。
その後、トナ−はホッパ１０内の攪拌手段１１により攪
拌されつつ、再び、中間ローラ１３にトナーを供給す
る。上記攪拌手段１１は図８に示すように、主に中間ロ
ーラ１３への供給を行なうトナー供給部分１１ａと、主
にトナーを長手方向に移動させる拡張オーガ部分１１ｂ
から構成され、前者はホッパ１０内のトナーの効率的使
用（デットトナーを最小限にするため）、およびトナー
の安全供給のためのものであり、後者は中間ローラ１３
から剥離されたトナーとホッパ１０内のトナーを拡散さ
せるためのものである。

【００３９】なお、後者の拡散オーガ１１ｂは中間ロー
ラ１３への供給能力をできるだけ少なくすることが重要
であり、比較的供給能力を持ち合わせたオーガを用いる
と、中間ローラ１３から剥離されたトナーを拡散する前
に中間ローラ１３へ供給してしまう可能性があるからで
ある。

【００４０】本実施例において、後者の拡張オーガ１１
ｂはコイルスプリング１１ｃを回転軸に対して螺旋状に
配置してなり、トナー供給部１１ａは１回転で１回供給
するように、しかも長手方向で分割したペダル形状にす
ることにより良好な拡散効果を実現した。

【００４１】また、中間ローラ１３から剥離されたトナ
ーをホッパ１０に送る際、図９のように中間ローラ１３
から剥離グリッド１７を通過して剥離されたトナーは、
攪拌手段１１により中間ローラ１３に搬送する通常の供
給用開口部１９とは異なる回収路２０を経由してホッパ
１０内に戻る。したがって、剥離されたトナーがすぐに
攪拌手段１１で中間ローラ１３へ搬送されないようにす
ることが重要であり、図１の本実施例に於いては、図９
のように現像ローラ１４、中間ローラ１３、層形成ブレ
ード１５を保持する筐体９と、攪拌手段１１及び１２を
内蔵するホッパ１０とは分離可能な構造で、剥離グリッ
ド１７はホッパ１０に図５に示されるような開口部１８
を介して支持されるとともに、上記筐体９とホッパ１０
が溶着等で組立時に複数の開口部１８は剥離グリッド１
７により中間ローラ１３からはぎ取られたトナーをホッ
パ１０内に戻す回収路２０となっている。

【００４２】さらに、中間ローラ１３と剥離グリッド１
７の当接位置については、中間ローラ１３の回転軸をと
おる水平面に対して下方向だと、剥離されたトナーは剥
離グリッド１７から重力の効果もあり離れやすい。しか
し、このトナ−をホッパ１０へ搬送するためには別の手
段が必要となり、複雑かつコストアップとなり、さらに
デットトナーが増大する問題がある。したがって、中間
ローラ１３の回転軸を通る水平面に対して上方向にしな
ければならないが、今度は重力の問題で剥離グリッド１
７ではぎ取ったトナーをホッパ１０に搬送不能になって
しまう。

【００４３】そのため、本発明の実施例においては、図
１に示すような中間ロ−ラ１３と剥離グリッド１７との
当接位置と、中間ローラ１３の回転軸をとおる水平面か
らの角度αを上方向に０°〜４５°の範囲とすることに
より、デットトナーの適正化と剥離トナーのホッパ１０
への搬送性を両立することができた。

【００４４】以上のような制御を行なったマシンで、印
字テストを行なったところ、１０，０００枚印字を行な
った後にも良好な画像を得ることができた。

【００４５】次に、中間ローラ１３によるトナー剥離の
効果、および、攪拌手段１１内の拡張オーガ１１ｂによ
る拡散の効果を見るために、表１のような（１）〜
（６）の条件で印字テストを行なった。

【００４６】

【表１】

【００４７】印字チヤートとしては、図１０に示すよう
に、右半面文字、左半面は白地のものを使用した。連続
で１０，０００枚印字を行ない、ベタの追従性について
評価を行なった結果を表２に示す。

【００４８】かぶり、および、ベタ追従性の定義は以下
の通りである。

【００４９】か ぶ り（％）＝［白紙の反射率］−
［印字画像を背景部の反射率］ ベタ追従性（％）＝［全ベタでの画像先端から５０mm付
近での濃度］−［全ベタでの画像後端から５０mm付近で
の濃度］

【００５０】

【表２】

【００５１】何も対策を行なっていない条件（１）で
は、１０，０００枚通紙後には、印字を行なっていな
い、右半面において、ベタ濃度の低下、ベタ追従性の低
下、かぶりの問題が発生した。

【００５２】条件（１）で１０，０００枚印字後に、現
像ローラ１４上のトナー、中間ローラ１３付近のトナ
ー、ホッパ１０内のトナーのそれぞれ現像器の左右半面
計６カ所のトナー粒径分布を測定した（表３）。

【００５３】初期のトナー粒径に対して、６カ所とも平
均体積粒径（Ｄｖ）が小さくなり、粒径分布がブロード
になっており（Ｄｖ／Ｄｎが大きい）、５μｍ以下の微
粉末が増加している。ホッパ１０内部の分布はさほど大
きな変化はないが、現像ローラ１４、中間ローラ１３付
近の右半面（非印字領域）では顕著である。これは、ト
ナーが層形成ブレード１５や、現像ニップを通過する際
にかなりのストレスを受けて砕けることに起因してい
る。左半面は現像が行なわれトナーが消費され、トナー
ホッパ１０よりフレッシュなトナーが供給されるため、
右半面ほど大きな粒径分布の変化はない。粒径分布がブ
ロードになり、微粉が増えるとトナーの帯電量分布もブ
ロードになり、未帯電および逆帯電が増えるため、かぶ
りが増加する。また、微粉が増加しトナー平均粒径が小
さくなると、トナーの流動性が低下し、ベタ追従が悪化
する。

【００５４】

【表３】

【００５５】また、平均帯電量を測定すると、右半面は
９．７μｃ／ｇ、左半面は６．５μｃ／ｇで、むしろ右
半面の方が高い。これは、右半面においては、同じトナ
ーが何度もブレードにより摩擦帯電され、チャージアッ
プしているためであり、そのため画像濃度の低下が発生
している。

【００５６】以上、条件（１）の、１０，０００枚印字
を終了後の右半面（非印字領域）では次の３つの問題が
発生していることがわかった。

【００５７】 （ア）トナ−のチャージアップ →画像濃度の低下 （イ）トナ−の粉砕による微粉の発生→流動性低下→ベタ追従性の低下 （ウ） 〃 →逆帯電トナーの発生→かぶり発生 条件（１）では、トナーの現像器からの剥離は、中間ロ
ーラ１３によるメカニカルな掻き取りのみであり、また
中間ローラ１３からのトナー剥離はまったく行なわれな
いため、現像ローラ１４上のトナーが消費され、新しい
トナーが必要にならないと、ホッパ１０とのトナーのや
りとりは行なわれない。そのため、右半面では、トナー
のチャージアップ、および現像ローラ１４、中間ローラ
１３付近への微粉トナーの集中が発生し、ライフテスト
終了後の右半面では上記問題が発生する。

【００５８】トナーの現像ローラ１４からの剥離のみを
行なった条件（２）では、チャージアップは防止される
ため、濃度低下はかなり軽減されるが、剥離されたトナ
ーが中間ローラ１３からは剥離されず、すぐに現像ロー
ラ１４に供給されるため、現像ローラ１４、中間ローラ
１３付近に微粉トナーが集中し、ベタ追従不良はあまり
改善されていない。また、現像ローラ１４からの剥離は
中間ローラ１３のメカニカルな掻き取り効果のみで、中
間ローラ１３からの剥離グリッド１７を用いた条件
（３）では、現像ローラ１４からのトナー剥離が不十分
なため、僅かに右半面の画像濃度の低下、ベタ追従性の
劣化、かぶりの増加が改善されれているのみである。よ
って、条件（３）に攪拌オーガ１１ｂを加えた条件
（４）では、条件（３）と大きな差はない。条件
（２）、（３）を組み合わせた条件（５）ではトナーの
剥離は十分に行なわれ、トナーのチャージアップおよ
び、現像ローラ１４付近、中間ローラ１３付近への微粉
トナーの集中はかなり改善されるが、左右方向の攪拌が
不十分なため、左半面に比較して右半面の粒径分布がブ
ロードになっており、右半面のかぶり、ベタ追従不良が
残る。条件（６）では、現像ローラ１４からのトナー剥
離、中間ローラ１３からのトナー剥離、および横方向の
トナー攪拌が行なわれており、１０，０００枚のライフ
テスト後も良好な画像が得られる。

【００５９】上記検討結果からわかる通り、１成分現像
において、現像ローラ１４からトナーを剥離する手段、
およびその剥離したトナーをホッパ１０内で十分な拡散
および攪拌する機構を設けることによりロングライフ化
を図ることができる。

【００６０】次に、本発明の現像器を現像同時クリーニ
ングプロセスに用いたプロセスユニットの例を図１１に
示す。

【００６１】図示されない画像形成装置に着脱自在であ
るプロセスユニット８の略中央部には、記録すべき像の
面積よりも小さな記録面を（すなわち小さな径の）像担
持体としての感光体１が矢印方向に回転自在に設けられ
ている。前記感光体１は、有機感光体（ＯＰＣ）系の光
導電材料から形成されておりドラム径は３０mmである。
また、前記感光体１の周囲には像形成手段４９を構成す
る除電装置７、現像剤攪乱手段４２、スコロトロン帯電
器４３、潜像形成手段４、現像手段としての現像清掃装
置５、転写帯電器６がその回転方向に沿って順次、配設
され、いわゆる感光体１の清掃手段のないクリーナレス
（現像同時クリーニング）プロセスとなっており、廃ト
ナーがないためプロセスユニット８の小形化が可能な構
成となる。

【００６２】上記感光体１はスコロトロン帯電器４３に
より−５５０ｖに帯電された後、この帯電領域に画像濃
度に応じて、ＥＬ（エッジエミッタアレイ）からなる静
電潜像形成手段４により、感光体ドラム１の表面に静電
潜像が形成され、現像清掃装置５へと至る。

【００６３】なお、本実施例においては静電潜像形成手
段としてＥＬを用いているが、本発明においてはレー
ザ、液晶シャッタやＬＥＤなどの光源によるものでも何
等支障はない。

【００６４】現像清掃装置５は、転写残りトナーをクリ
ーニングしつつ、静電潜像を現像する。

【００６５】なお、現像バイアスは通常−２００ｖが印
加されており、前述のとおり、感光体１の回転始動時に
は、トナー付着防止のため、＋１００ｖのバイアスが印
加されている。現像されたトナー像は、転写領域に搬送
され、転写領域において給紙ローラ２１の回転により図
示されない給紙ユニットから転写材としての用紙Ｐが感
光体ドラム１の回転に同期して送られ、この用紙Ｐには
転写帯電器６により、感光体１の表面上のトナー画像が
静電気的に用紙Ｐに引き寄せられて転写される。トナー
像を受像した用紙Ｐは図示されない定着器へと搬送さ
れ、トナー像は用紙Ｐに熱および圧力で定着され、装置
本体外へと排出される。

【００６６】一方、感光体１に形成されたトナー像は全
て用紙Ｐに転写されるわけではなく、転写残りトナーと
して感光体１に残存する。

【００６７】クリーナレスプロセスにおいては、この転
写残りトナーをクリーニングするクリーニング装置はな
く、感光体１は除電装置（ＬＥＤ）７により潜像を消去
された後、現像剤攪乱手段４２により、転写残りトナー
は非パターン化され判別不能状態に乱される。この現像
剤攪乱手段４２がトナーを回収せず、パターンを消去す
ることにより次のプリントへのメモリを消去している。
均一化手段としての均一化部材２２は感光体１の回転方
向に対して現像剤攪乱手段４２の下流側に配置され、感
光体１に近接または接触するたとえば、ウレタンゴム等
のシート状の部材であり、ジャム処理や感光体起動時に
おいて、現像剤攪乱手段４２のブラシ４２ａに多量の残
留トナーが通過する際、威力を発揮する。すなわち、一
旦、ブラシ４２ａはトナーを蓄積したのち逆転移させて
感光体１に戻すから、ブラシ４２ａを多量の残留トナー
が通過する際には、ブラシ４２ａに蓄積できるトナー量
を越えてしまうと未帯電のトナーが感光体１上に塊で落
ちてしまう。上記ブラシ４２ａを通過したトナーの塊は
帯電領域で感光体１の帯電ムラを引き起こしたり、露光
領域で遮ることにより現像領域でクリーニングすること
が出来なくなり、画像にそのトナー塊が現れてしまう。
したがって、上記均一化部材２２がブラシ４２ａの下流
側に配置され、上記トナー塊を崩して均一化することに
より画像欠陥を防ぐことができる。

【００６８】また、上記現像剤攪乱手段４２と紙粉捕獲
手段２４との上流側で転写帯電器６との間には、感光体
１と腹の面で当接されるシート状のトナー落下防止部材
２３が設けられ、感光体１上の付着した転写残りトナー
やジャム時などの非定常時のトナー像をかき落とすこと
なく、しかも前記ブラシ４２ａから重力方向に落下する
トナーを受けることにより、感光体１の転写部において
用紙Ｐに転写される転写像を汚すことがない。

【００６９】なお、本実施例は用紙Ｐが感光体１の下側
を通過する下パスであるため、現像剤攪乱手段４２の重
力方向に配設するには、上記トナー落下防止部材２３の
当接位置が現像剤攪乱手段４２の上流側で転写手段６と
の間となるが、用紙Ｐが感光体１の上側を通過する上パ
スの場合には、現像剤攪乱手段４２の下流側でスコロト
ロン帯電器４３との間となる。

【００７０】本実施例においては、現像剤攪乱手段４２
として、図１２ａに示すようにブラシ４２ａを２枚重ね
して、アルミ板４２ｂに挿入したのち、アルミ板４２ｂ
をカシメた構成となっている。

【００７１】ブラシ４２ａの長さを変えることにより、
感光体１との当接部におけるニップ幅を持たせ、非常に
シンプルで低コストでありながら攪乱性能を出すことが
可能となる。また、感光体１との当接部が段差を有して
接触することによって、その段部の空隙がトナーを多少
とも蓄えるバッファ的な役割をもち、すなわち、ジャム
処理時や高濃度パターン印字後のクリーニング作用に大
きな影響をもち、その段差の距離（ｄ）を変化させて実
験したところ、距離（ｄ）が１mm以上好ましくは３mm以
上有していれば、ベタ等の印字後やジャム処理時に対し
ても十分対応可能であった。ブラシ４２ａは、１０3 〜
１０9 Ω・cmの非抵抗を有した太さ２００〜８００Ｄ／
１００Ｆ、密度５，０００〜２００，０００本／インチ
範囲のものが良好に画像メモリを消去する。

【００７２】なお、攪乱ブラシ４２ａには、直流５００
〜＋１０００ｖ、または直流を重畳した交流（実効値２
５０〜６００ｖ、周波数２００〜２ｋＨｚ）を印加電圧
しており、電気的に転写残りトナーを非パターン化し、
メモリ画像の発生を防止する。

【００７３】このように、現像同時クリーナレスプロセ
スにおいては、クリーナを持たないゆえに、画像メモリ
以外に、紙粉による画像欠陥が発生する。クリーナを有
するプロセスにおいては、転写領域で感光体１に付着す
る紙粉はクリーナにおいて転写残りトナーとともにクリ
ーナに回収される。一方、現像同時プロセス（クリーナ
レスプロセス）においては、紙粉の一部は攪乱ブラシ４
２ａに吸着トラップされるが、大方の紙粉は現像器に到
着し、現像器に回収されてしまう。

【００７４】攪乱ブラシ４２ａに吸着した紙粉が増大す
ると、転写残りトナーを感光体１から吸着および逆転移
という攪乱ブラシ４２ａの作用を妨げるとともに、吸着
した紙粉が外乱等による装置の振動などにより突然、紙
粉の塊として感光体１上に放出してしまい、後述される
現像清掃作用に大きな影響を与えてしまう。このため、
本発明の実施例においては、攪乱ブラシ４２ａの感光体
１の移動方向に対して上流側に、即ち感光体１周面の攪
乱ブラシ４２ａの直前に粉体捕獲手段としての紙粉捕獲
２４を配置することにより、攪乱ブラシ４２への紙粉の
吸着を最小限に抑えることが可能となり、しいては、現
像清掃装置５への紙粉の混入量も減少させることができ
る。

【００７５】このとき、紙粉捕獲手段２４の機能として
は、感光体１に付着した転写残りトナーはきるだけ通過
させ、紙粉のみ捕獲することが重要となる。

【００７６】本実施例では、図１３に示すように塩化ビ
ニール基板２４ａに長さ４mmのアクリルの毛ブラシ２４
ｂを付けたものを使用し、これを前記攪乱ブラシ４２の
アルミ板４２ｂに取付け、一体化することにより感光体
１との位置決めが容易となった。

【００７７】図１４は上記毛ブラシ２４ｂの幅（感光体
１との当接面）に対する紙粉除去量を示したグラフであ
り、これにより、上記毛ブラシ２４ｂの幅は２mm以上あ
れば良好であり、本発明の実施例では長さ４mmの毛ブラ
シ２４ｂを用いている。

【００７８】また、感光体１に対して毛ブラシ２４ｂが
０．６mm食い込むように設定した。

【００７９】感光体１への食い込み量は大き過ぎると、
トナ−まで除去してしまい、小さ過ぎると、すべて通過
してしまうため、ある範囲に設定することが必要であ
り、食い込み量が０．３〜１mmの範囲で良好な結果が得
られた。

【００８０】なお、本実施例では、紙捕獲部材２４とし
て固定ブラシを用いたが、図１５ａに示すような回転自
在に支持されたロ−ラ状の回転ブラシ５１でも良く、こ
の回転ブラシ５１を用いることにより、ロングライフ化
が期待できる。

【００８１】また、ブラシ２４ｂの材料としてアクリル
系のものを用いたが、トレカ、トレシ−（商品名）等の
極細繊維や、繊維の構造も図１５ｂに示すようなパイル
織構造のものを用いることにより、紙粉捕獲効果を増す
ことも可能である。

【００８２】紙には填料と呼ばれる粒子が含まれてお
り、この填料としては、一般的に、炭酸カルシュ−ム、
タルク、カオリン等が用いられる。このうちタルク、カ
オリンは自らがマイナスに帯電しやすく、炭酸カルシュ
−ムはプラスに帯電しやすい。表４に、トナ−および各
添料のブロ−オフでの帯電測定結果を示す。

【００８３】

【表４】

【００８４】よって、本実施例のようにマイナス極性の
トナ−を用いた場合に、タルク、カオリンを填料として
含む紙で印字を行うと、トナ−は混入した填料との摩擦
帯電により逆極性（＋）に帯電され、かぶりが発生す
る。

【００８５】図１６に、現像器の条件を前記（１）にて
紙Ａ（填料タルク）、紙Ｂ（填料カオリン）、紙（填料
炭酸カルシュ−ム）にて５ｋ枚のランニングテストを行
った結果を示す。

【００８６】クリ−ナ付きのプロセスでのランニングテ
ストと同様、右反面を非印字領域として通紙を行った。

【００８７】用紙Ａ，Ｂにおいては、印字を行っていな
い右反面でかぶりが発生し、左反面では用紙Ｃと大きな
差はなかった。

【００８８】５ｋ枚終了時の現像ロ−ラ１４上のトナ−
の帯電量を図１７に示すような吸引式の帯電量測定装置
にて測定した。

【００８９】この装置は、トナ−がノズル６１に吸引さ
れることにより、消失する鏡像電荷を測定している。

【００９０】用紙Ａ，Ｂを通紙した後の右反面の帯電量
は著しく低下していた。

【００９１】感光体１に発生したかぶりトナ−の帯電量
を同様の吸引式の帯電量測定装置で測定したところ、極
性がプラスとなっており、紙粉（の中の填料）との摩擦
帯電によって極性が反転したトナ−が多数含まれている
ことがわかった。

【００９２】なお、紙Ａでのライフ終了時に、現像器各
場所におけるトナ−に含まれるタルクの含有量を測定し
たところ、右反面の現像ロ−ラ１４上のトナ−、中間ロ
−ラ１３の中のトナ−、現像ロ−ラ１４、ブレ−ド１
５、中間ロ−ラ１３で囲まれた領域のトナ−に含まれる
タルクの量が、他の場所と比較して著しく多いことがわ
かった。

【００９３】クリ−ナレスプロセスにおいては、前述し
た通り、１成分トナ−の粒径分布の変化によるベタ追随
性の低下や、かぶりの発生の他に、紙粉が混入すること
によるベタ濃度の低下、追随性の低下、かぶりの発生が
重なり巌しい条件となっている。クリ−ナレスプロセス
を用いたマシンで、現像器の条件（１）〜（６）におい
て、図１０のような半面印字チャ−トにて５ｋ枚のライ
フテストを行った（表５）。

【００９４】

【表５】

【００９５】クリ−ナレスプロセスにおいても、トナ−
剥離モ−ドにおいて現像ロ−ラ１４からトナ−を中間ロ
−ラ１３にて移転させ、剥離グリッド１７で中間ロ−ラ
１３から剥離し、現像容器３内のオ−ガ１１ｂにて横方
向の拡散するすることにより、５ｋ枚印字終了時におい
ても、良好な画像が得られることが分かった。

【００９６】このときのタルクの混入比の場所による差
はほとんどなくなった。

【００９７】しかしながら、クリ−ナ付きのプロセスと
同様に１００００枚のテストを行うと、１％を越えるか
ぶりが発生してしまった。

【００９８】

【表６】

【００９９】（１）〜（６）までは、グリッド１７にバ
イアスを印加せずにフロ−ティングにして中間ロ−ラ１
３に当接しており、中間ロ−ラ１３からの剥離は、基本
的にはメカニカルな掻き取り効果によるものであった。

【０１００】そこで、グリッド１７にバイアスを印加
し、電気的な剥離を行うことを考え、剥離グリッドバイ
アスとして−１５０ｖを印加した。

【０１０１】５ｋ枚のテストの結果を表６、表７に示し
た。

【０１０２】メカニカルな剥離のみの時（６）と比較し
て、改善されていることがわかる。また、１００００枚
の印字テストを行っても１％以下の良好な画像が得られ
た。なお、グリッドバイアスとしては、ＣＤを重畳した
ＡＣバイアスでも良好な結果が得られることがわかって
いる。

【０１０３】しかしながら、中間ロ−ラ１３との電位差
を大きくし、グリッド１７の剥離能力を強力にし過ぎる
と、中間ロ−ラ１３のトナ−供給手段としての能力が低
下し、ベタ追随性が悪化する。

【０１０４】実施例において中間ロ−ラ１３の供給バイ
アスを−２７０ｖとしたとき、グリッドバイアス（ＡＣ
印加の場合はＤＣ偏奇電圧）を、−１００ｖより大きく
（プラス側に）するとベタ追随不良が見られた。

【０１０５】このように、グリッド１７のメカニカルな
掻取り効果に、電気的に適度な剥離効果を加えることに
より、ロングライフ化を図ることが可能となる。

【０１０６】つまり、トナ−を現像ロ−ラ１４から剥離
してから、ホッパ−１０を経由して再度、現像ロ−ラ１
４へと供給されるまでの経路において、横方向の攪拌機
構を有していればよい。

【０１０７】上述のように、特に、クリ−ナレスプロセ
スにおいては、紙粉の影響が大きいため現像清掃装置５
の対策のみならず、紙粉の侵入経路での除去方策も重要
となる。

【０１０８】まず、給紙搬送系では従来、感光体１にブ
レ−ドクリ−ニングが設けられたシステムにおいても感
光体１に付着したりクリ−ニング不良などの不都合が発
生してしまうため、アライニングロ−ラにブラシやマイ
ラを当接させて感光体１に付着する紙粉を低減させてい
た。

【０１０９】しかし、従来の上記紙粉除去用のブラシや
マイラは、画像形成装置本体に配設されていたため、紙
粉の除去能力が画像形成装置本体の寿命に比較して非常
に短いため、初期は良好でもある期間経過すると、ほと
んど効果が得られなくなるという問題があった。

【０１１０】このため、本実施例では、プロセスユニッ
ト８には感光体１へ用紙Ｐが搬送されるまでの最下流に
ある一対のアライニングロ−ラ２５を構成する上部側の
ロ−ラ２５ａに、プロセスユニット８を画像形成装置に
装着する際に当接するように、除去手段２６が設けられ
ている。さらに、プロセスユニット８には上記除去手段
２６により除去された紙粉を収納する粉体収納部として
の紙粉収納部２７が設けられ、この紙粉収納部２７の容
積はプロセスユニット８の寿命に相当する通紙枚数から
除去される紙粉量の相当容積よりも大きくされている。

【０１１１】これにより、プロセスユニット８の交換時
期までに上記紙粉収納部２７に紙粉が飽和することな
く、上記除去手段２６はプロセスユニット８の寿命まで
安定した画質を長期間維持することができる。また、プ
ロセスユニット交換と同時に除去手段２６が新品となる
ため画像形成装置本体の信頼性を向上させることができ
る。

【０１１２】なお、上記除去手段２６としては、アクリ
ルなどの毛ブラシやマイラ．ステンレスなどのシ−ト材
を用いることができるが、毛ブラシでは紙粉を蓄積し
て、紙粉の蓄積量が飽和状態になると著しく除去能力が
低下してしまう。

【０１１３】したがって、シ−ト材が望ましいが、ステ
ンレスなどの金属シ−ト材では、ロ−ラを損傷させる可
能性があるため、好ましくはポリエチレンなどの樹脂シ
−トを上記印字面側のロ−ラ２５ａにエッジ当てにする
ことにより、紙粉除去効果の改善が期待できる。

【０１１４】上記樹脂シ−トの厚さはあまり薄いと腰が
なくなるため、紙粉除去能力が低減し、厚過ぎると紙粉
収納部２７へ移動しにくく、プロセスユニット８を画像
形成装置から外す際に、紙粉が画像形成装置内に落ちて
しまう虞がある。

【０１１５】樹脂シ−トの厚さを変えて除去される紙粉
量およびプロセスユニットの脱着に伴う紙粉の落下量を
評価した結果、樹脂シ−トの厚さは、0.05〜0.5mm の範
囲で良好であった。

【０１１６】また、前記除去手段２６は導電性を有して
おり、前記印字面側のロ−ラ２５ａにバイアスを印加す
ることにより、表７に示すように、除去手段２６からバ
イアス印加することにより、紙粉の除去効果を増大させ
ることができるとともに、紙粉除去手段への紙粉のフィ
ルミングの防止効果も合わせもっている。

【０１１７】表７のデ−タは上ロ−ラ（印字面側）２５
ａで下ロ−ラ２５ｂがゴムの場合の例であり、通常はグ
ランド接地で問題はないが、システムによってバイアス
電圧を８００ｖ程度印加することにより、さらに、紙粉
除去の効果が期待できる。

【０１１８】その際、前記除去手段２６は少なくとも前
記印字面側のロ−ラ２５ａに面する側が導電性を有して
いれば良い。

【０１１９】

【表７】

【０１２０】さらに、シ−ト状の除去手段２６を用いた
場合、上述のように、プロセスユニット８の離間時に紙
粉が落ちてしまうという欠点があるため、本実施例では
プロセスユニット８が記録装置に脱着される際、すなわ
ち、印字面側のロ−ラ２５ａと接離する際に紙粉収納部
２７が開閉されるように、開閉部材としての紙粉落ち防
止部材２８が上記ロ−ラ２５ａの移動方向に対して除去
手段２６よりの上流側で、しかも、上記ロ−ラ２５ａと
の当接部が腹部となるように、プロセスユニット８に配
設される。

【０１２１】したがって、プロセスユニット８に回動自
在に保持された保持部材２９に取り付けられた紙粉落ち
防止部材２８は、プロセスユニット８が画像形成装置に
装着されたときには、図１８ａに示すように、上記ロ−
ラ２５ａに当接する。上記保持部材２９を本体から突出
した位置決め部３０により上記ロ−ラ２５ａに対して位
置決めされることにより紙粉収納部２７が開放される。
プロセスユニット８が画像形成装置から離間したとき
は、図１８ｂのように上記保持部材２９の係止部２９ａ
がプロセスユニット８に係止され、上記紙落ち防止部材
２８がシ−ト状の紙粉除去手段２６の下部にくるよう
に、かつ、オ−バラップ（ｆ）させるように、紙粉収納
部２７を閉塞する。これにより、プロセスユニット８の
脱着の際にも紙粉が落ちることなく、信頼性の高い画像
形成装置を提供できる。

【０１２２】上記オ−バラップ量ｆは、本実施例では、
１〜２mm程度に設定することにより、良好であった。

【０１２３】また、紙粉落ち防止部材２８は、除去手段
２６よりも腰の弱いシ−ト状で例えば、厚さ０．２mmの
ウレタンシ−トからなり、印字面側のロ−ラ２５ａとの
当接の際は除去手段２６とは異なり、シ−トの腹で当接
されるためロ−ラ２５ａ上に付着した紙粉を剥がすこと
なく、通過させることができる。

【０１２４】本発明の一実施例は、１成分非磁性接触現
像クリ−ナレスプロセスを用いたものであったが、本発
明の意図するところは、それに限られることなく、現像
剤供給手段に剥離手段を設けているものであればよく、
たとえば、磁性トナ−、非接触現像やブレ−ドクリ−ニ
ングなどの通常の清掃手段を用いたものでも良い。

【０１２５】また、実施例おけるプロセスユニットの形
態としては静電潜像担持体、帯電器、および像攪乱手段
を一体とした構成であったが、それに限られることな
く、その他として現像装置、清掃手段、転写帯電器や除
電ランプなどを一体としたものであればよく、すなわ
ち、静電潜像担持体と、少なくともこれらプロセス手段
のうち１つを一体化させたものであればよい。

【０１２６】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、像攪乱手
段の摺接により像担持体から落下する現像剤を受け止め
る現像剤受け手段を備えるから、像攪乱手段から現像剤
が落下しても転写材を汚したり、装置の内部を汚すとこ
とがないという効果を奏するとともに粉体捕獲手段の上
流側に現像剤受け手段を設けたことから、粉体の除去を
効果的に実行することができるという効果を奏する。ま
た、像撹乱手段よりも像担持体の回動方向の下流側に残
留現像剤の均一化手段を備え、この均一化手段を像担持
体に近接または当接させるから、残留現像剤の塊りを崩
して均一化することができ、画像欠陥を防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例である現像装置を示す
構成図。

【図２】図１の現像装置に用いられる層形成ブレ−ドを
示す斜視図。

【図３】図１の現像装置に用いられる剥離グリッドを示
すもので、図３ａはその斜視図、図３ｂはそのメッシュ
開口部を拡大して示す図、図３ｃは同じくそのメッシュ
開口部を拡大して示す図。

【図４】図３の剥離グリッドの周辺部を拡大して示す
図。

【図５】図３の現像剤剥離手段の支持開口部を示す図。

【図６】図１の現像装置における現像特性を示すグラフ
図。

【図７】図１の現像装置に印加するバイアスのシ−ケン
スを示すタイミングチャ−ト図。

【図８】図１の現像装置の攪拌手段を示す斜視図。

【図９】図１の現像装置を分解した状態を示す図。

【図１０】図１の現像装置を備える記録装置によって印
字される印字試験用チャ−ト図。

【図１１】図１の現像装置を備えるプロセスユニットを
示す構成図。

【図１２】図１のプロセスユニットの像攪乱部材を示す
もので、図１２ａはそのブラシ部をアルミ板に挿入する
状態を示す図、図１２ｂはそのアルミ板をカシメタ状態
を示す図。

【図１３】図１１のプロセスユニットの紙粉捕獲部材と
像攪乱部材を拡大して示す図。

【図１４】図１１のプロセスユニットの紙粉捕獲部材の
幅と紙粉捕獲量との関係を示すグラフ図。

【図１５】図１３の紙粉捕獲部材の他の実施例を示すも
ので、図１５ａはその正面図、図１５ｂはブラシ材料を
示す図。

【図１６】図１１のプロセスユニットによって画像が形
成される用紙の種類による現像剤カブリの違いを示すグ
ラフ図。

【図１７】図１１のプロセスユニットの現像ロ−ラ上の
トナ−の帯電量を測定する吸引式帯電量測定装置を示す
図。

【図１８】図１１のプロセスユニットに備えられる紙粉
除去部材および紙粉落ち防止部材がローラに当接した状
態を示す図。

【図１９】図１１のプロセスユニットに備えられる紙粉
除去部材および紙粉落ち防止部材がローラから離間した
状態を示す図。

【符号の説明】

１…感光体（像担持体）、２…現像装置、３…現像容
器、４…潜像形成手段、６…転写手段、８…ユニット、
９…筐体、１０…ホッパ、１１…攪拌手段、１３…中間
ロ−ラ、１４…現像ロ−ラ、Ｐ…用紙（転写材）、１７
…剥離グリッド（剥離手段）、１８ｂ…補強リブ（補強
部材）、１８…開口部、２０…回収路、２３…トナ−落
下防止部材（現像剤受け手段）、２４…紙粉捕獲手段
（粉体捕獲手段）、２５…アライニングロ−ラ（搬送手
段）、２６…除去手段、２７…紙粉収納部（粉体収納
部）、２８…紙粉落下防止部材（開閉手段）、４２…像
攪乱手段、４９…像形成手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 雅夫 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝柳町工場内 (72)発明者 渡辺 猛 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会 社東芝柳町工場内 (72)発明者 平野 浩二 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 東芝ソ シオエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−267282（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−271385（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241587（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−153287（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−245285（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−59865（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−12269（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 21/00 G03G 21/10 - 21/12 G03G 15/08 507

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像を担持する回動自在な像担持体と、 この像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、 この潜像形成手段により形成された潜像に現像剤を供給
   して顕像化するとともに、前記像担持体上の残留現像剤
   を回収する現像手段と、 この現像手段により顕像化された像を転写材に転写させ
   る転写手段と、 この転写手段による像転写後に前記像担持体上に残留し
   た現像剤に摺接して非パターン化する像撹乱手段と、 この像撹乱手段よりも像担持体の回動方向の下流側に略
   水平な状態で配設されて前記像担持体に近接または当接
   する残留現像剤の均一化手段と、 前記像担持体上に付着する転写材の粉体を捕獲する粉体
   捕獲手段と、 前記像撹乱手段及び前記粉体捕獲手段よりも前記像担持
   体の回動方向の上流側に設けられ、前記像担持体に対し
   その回動方向の下流側に向けて当接する自由端を有し、
   前記像撹乱手段により掻き落とされる現像剤を受け止め
   る現像剤受け手段と、 を具備してなることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記像撹乱手段は抵抗性もしくは導電性
   のブラシであることを特徴とする請求項１記載の画像形
   成装置。
3. 【請求項３】 前記像撹乱手段には直流電圧を印加し、
   もしくは、直流を重畳した交流電圧を印加することを特
   徴とする請求項１記載の画像形成装置。