JP3792140B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ装置、複写機、プリンタ等に用いられ、電子写真方式における転写残トナー（現像剤）のクリーニング機構のない、クリーナレス画像形成装置と称される画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、帯電させた像担持体（感光体）上にレーザやＬＥＤの光源によって、画像信号に応じて露光を行い静電潜像を形成する。その後、現像剤（トナー）を格納する現像ユニットにより顕像化して、転写手段により被転写材の記録紙にトナー像を転写し、記録紙に転写したトナー像を定着手段の定着ローラと加圧ローラ間を通過させ画像形成を終了する。
【０００３】
以上の処理において、転写手段により記録紙に転写されなかった転写残トナーはクリーニング装置によって清掃され、次の帯電工程では感光体上のトナーは殆ど取り除かれている。しかしながら、このクリーニングによるトナー除去は完全ではなく、わずかながら残ったトナーは現像ローラと接することになる。
【０００４】
また、近年において装置の小形化が強く要求されおり、これに応じるべく、例えば現像装置と清掃装置とを一つの装置で兼用すると共に、さらに、転写残トナー像の撹乱と帯電工程とを同一の手段により同時に実行できるようにした画像形成装置が提案されている。これにより、小形化と共に廃トナーが無く、廃トナー回収のための帯電部をなくしオゾンの発生の少ない装置の実現を可能とする。この方法は一般にクリーナレス方式と呼ばれ、一基の現像装置によって、静電潜像の一回目の通過の際に、静電潜像の現像と、前記転写後に残存している転写残トナーの清掃とを同時に行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成の画像形成装置、特にクリーナレス方式において、画像形成処理後の記録紙に転写されずに感光体上に残ったトナーは、帯電ブラシによって感光体上に散らされるが、感光体の周方向（記録紙上に形成された画像の縦方向）にスジ状に残ったトナーを充分に散らすことができないため、現像清掃部で回収しきれないことがある（特に、表や罫線などの画像を形成出力した場合に顕著となる）。結果として、この回収しきれなかった感光体上に残ったトナーが次の画像形成をする際、記録紙に転写され異常画像が発生するという問題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、感光体上の転写残トナーを十分に散らし、異常画像の発生をなくした画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、画像を担持する像担持体と、像担持体とニップ部を形成する可撓性の帯電部材に電圧を印加することにより像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、潜像形成手段により形成された静電潜像に現像剤を供給して現像すると共に、像担持体上に残留している転写残現像剤を同時に除去する現像清掃手段と、現像清掃手段により現像された画像を記録紙に転写する転写手段とから構成される画像形成装置であって、像担持体上に残留している転写残現像剤を散らし、かつクリーニング不良による画像異常発生時に像担持体と離間した状態から当接する散らし部材を備えた構成によって、異常画像の発生を防ぐことができる。
【０００８】
また、前記像担持体と当接する散らし部材を、ユーザにより操作される切換レバーによって移動する構成によって、ユーザの所望する時期において転写残現像剤を散らす動作をすることができる。
【０００９】
また、前記散らし部材を像担持体に当接させる駆動手段と、装置本体への指示入力および装置状態の情報出力を行う操作パネルに駆動手段を起動する起動スイッチを設け、起動スイッチの操作指示により駆動手段を動作させて散らし部材を移動させる構成によって、操作パネル上の起動スイッチの簡単な操作により像担持体上の転写残現像剤を散らす動作をすることができる。
【００１０】
また、前記散らし部材を像担持体に当接させる駆動手段を設け、装置本体により検出する所定枚数の画像形成処理後に、自動的に駆動手段を動作させて散らし部材を移動させる構成によって、ユーザの操作を必要とせず転写残現像剤を散らす動作をすることができる。
【００１１】
さらに、前記駆動手段により散らし部材を移動させる動作を、装置本体の画像形成の非処理中に行う構成によって、転写残現像剤を散らす動作を行うことにより異常画像の発生を防ぐことができる。
【００１２】
以上のことから、異常発生時に当接し、像担持体上に残留した転写残現像剤を散らし部材によって散らし、画像形成装置における異常画像の発生を防ぐことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態１における画像形成装置に用いられる作像装置であるＰＣカートリッジの概略構成を示す側断面図であり、また、図２は画像形成装置の概略構成を示す側断面図である。
【００１５】
図１，図２において、１はＰＣカートリッジ、２は感光体、３は帯電ブラシローラ、４は現像ローラ、５はトナー補給ローラ、６はトナータンク、７はアジテータ、８は現像ブレード、９は転写ローラ、１０はレーザユニット、１０ａはビーム光、１１はトナー散らし部材、１１ａは廃タンク、１２はトナー散らし支持板、１３はトナー散らし切換レバー、１６は分離パッド、１７は給紙コロ、１８はレジストローラ、１９ａは加圧ローラ、１９ｂは定着ローラである。
【００１６】
図１に示すように、ＰＣカートリッジ１内部の感光体２は、一定電位に帯電されて光源（図２に示すレーザユニット１０）からのビーム光１０ａが照射された露光部分において電位が低下する。また帯電手段の帯電ブラシローラ３は、感光体２を一定電位に帯電する機能を有する。また、現像ローラ４により、感光体２上に形成された静電潜像の部分、すなわちビーム光１０ａが照射されて電位が低下した部分に、トナー（現像剤）を供給してトナー像を形成する。
【００１７】
トナー補給ローラ５により、先の現像ローラ４にトナータンク６内のトナーを供給し、またアジテータ７は、トナータンク６内のトナーを撹拌して固まるのを防ぐと同時に、トナーの偏りも防止している。さらに、現像ブレード８によって、現像ローラ４上のトナー層厚を一定の厚みに規制すると共に、トナーに電荷を与える機能を兼ねている。トナー散らし部材１１は、感光体２上の転写残トナーを散らして転写残トナーの層厚が均一になるようにしている。図２に示す転写ローラ９は、前述の感光体２上に形成されたトナー像（画像）を記録紙へ転写する機能を有する。
【００１８】
図１に示す基本構成のＰＣカートリッジ１において、まず、現像ユニットで使用されるトナーは、粒径を８〜１０μｍのものに限定し、かつ磁性一成分系のトナーを採用する。まず粒径については、８〜１０μｍにすることで転写率が向上し、画像上異物を抑えることができ、クリーナレス方式の画像形成装置においては、現像ローラ４におけるトナー回収量の低減につながり、転写残トナーによる不良画像の発生防止に非常な効果がある。
【００１９】
また、トナーに磁性体のトナーを用いることで、トナーのエンド検知を精度良く行うことができる。従来のクリーナレス方式の画像形成装置に使用していた、非磁性トナーを用いて光学的にトナーエンドを検知していたものに比べて、トナーによってトナータンク６の壁面が汚れ検知不良が出るなどの不具合を防止することができ、かつ壁面を常時こすって透明性を保つ部材も必要がなくなる。
【００２０】
さらに、クリーナレス方式の画像形成装置に用いられる感光体２の径の大きさについては、クリーナ部材を削除できることから、直径２０ｍｍ以下にすることが可能となり、これによって、従来薄紙を用いる場合に感光体から分離する分離手段が必要であったが、分離手段が必要なくなり大幅なコスト削減を図ることができる。
【００２１】
また、ＰＣカートリッジ１のトナー散らし部材１１においては、トナー散らし切換レバー１３を操作することにより、感光体２と当接可能なように構成されており、図３に示す矢印Ａ方向へトナー散らし切換レバー１３を移動することによって、トナー散らし支持板１２を介してトナー散らし部材１１を感光体２と接触するように移動する。例えば、形成された画像上に異常（異常黒記録）が発生した場合に、図４に示すように、カバーオープンレバー２０を操作して装置カバーを開き、図５に示すように、ＰＣカートリッジ１上部に設けられたトナー散らし切換レバー１３を操作して、トナー散らし部材１１を感光体２に接触させるように構成されている。この状態で装置を動作させると、トナー散らし部材１１により感光体２上の転写残トナーにより形成されたトナー層（転写残トナーの多い部分）を均一にすることができ、画像上の異常をなくすことができる。
【００２２】
通常、クリーナレス方式の作像では、転写残トナーは現像ローラ４により現像時に回収されるため、トナーの消費が少なくてすみ、ランニングコストが安くできるが、クリーナレス構造であるため、感光体２への異物付着等によりクリーニング不良が発生し、異常画像（異常黒記録）が発生する場合がある。本実施の形態１によれば、この時の異常画像の確認時にユーザ操作により、トナー散らし部材１１を感光体２に接触させることで、転写残トナーを含め付着した異物を取り除き廃タンク１１ａに回収して、異常画像の発生を回避することができ、前述したランニングコストの低減を達成しつつ画像品質を保持することができる。
【００２３】
また、図６は本発明の実施の形態２おける画像形成装置の側断面図である。図６において、トナー散らし部材１１の移動を装置本体に設けた駆動手段（トナー散らしカム１４）により行うことができるように構成し、図７に示すように操作パネル上にトナー散らしカム１４を起動する起動スイッチ１５を設けた画像形成装置である。このように構成することにより、異常画像（異常黒記録）が発生した場合に、ユーザがこの起動スイッチ１５を操作すると、図６に示す装置本体側のトナー散らしカム１４が図示しない駆動源により回転し、トナー散らし支持板１２を押してトナー散らし部材１１を感光体２に接触させ、図８に示すような状態となる。
【００２４】
この状態で感光体２を回転させると、感光体２上の転写残トナーがトナー散らし部材１１により均一な層となり、転写残トナーを先の現像ローラ４で回収しやすくなる共に、感光体２へのビーム光１０ａの照射による露光処理を正常に行うことが可能となり、結果、感光体２上の転写残トナーによる影響を無くすことができる。この構成によって、図４に示すようにユーザが装置カバーを開閉して、図５に示すＰＣカートリッジ１上部のトナー散らし切換レバー１３を操作する必要がなく、異常画像の回避を行うことができ、その操作性が著しく向上する。
【００２５】
また、トナー散らし部材１１を感光体２に接触させて感光体２を回転させる動作として、感光体２を３回転分程度行うようにし、その後はトナー散らしカム１４を再度回転させて、トナー散らし部材１１を感光体２より離すようにする。これにより、感光体２上の転写残トナーは現像ローラ４ですべて回収されるようになる。つまり、トナー散らし部材１１の感光体２との接触により、感光体２上の転写残トナーを散らす動作において、異物と共に現像ローラ４において回収可能である一部トナーも廃タンク１１ａに回収されることから、感光体２とトナー散らし部材１１を離すことでトナーの消費量を減らすことができる。
【００２６】
また、前述の動作をユーザによる操作ではなく、画像形成処理終了後における画像形成が未処理時のみにトナー散らし部材１１を感光体２に接触させるように構成することによって、ユーザの煩わしい操作をなくすと共に、異常画像の発生をなくすことができる。また、予め設定された画像形成枚数を検出したことにより、トナー散らし動作を自動的に行ってもよい。さらに、画像形成の未処理時にトナー散らし動作を行うことで、トナー散らし部材１１によってトナー落ちが発生した場合でも、画像形成された画像上にトナーが落ちることがなく、異常画像の発生を抑えることができる。
【００２７】
さらに、転写ローラ９の材質を、電子導電またはハイブリッドタイプとする構成によって、従来のイオン導電タイプのものより環境変動による抵抗変動を低く抑えることができ、また転写電流の設定値を高めにすることができ、厚紙における転写性を大幅に改善できる。これによって、現像ローラ４におけるトナー回収性が大きく改善され、転写残トナー等による異常画像の発生を防ぐことができる。
【００２８】
また、感光体２の外周上に配置される帯電ブラシローラ３，現像ローラ４，転写ローラ９を、１２０°の等間隔で配置する構成とする。これにより、感光体２に対する押し付け力が均等化され、感光体２の変位量を極小化することができ、よって感光体２のフレも最小化され、画像のムラ等の異常画像の発生を防止できる。
【００２９】
以上のように構成される本実施の形態における画像形成装置の動作について説明する。画像形成装置は、感光体２を帯電ブラシローラ３により一定電圧に帯電し、次の露光部分において画像に相当する位置にビーム光１０ａを照射して静電潜像を形成する。さらに、次の現像部分において、現像ローラ４により形成された静電潜像にトナーを付着し、トナー像を形成する。給紙部から分離パッド１６と給紙コロ１７により分離搬送された記録紙が送られる。転写部の転写ローラ９において、先のトナー像先端部と記録紙先端部が一致するようにレジストローラ１８によりタイミング制御されて、感光体２上のトナー像が、記録紙に転写される。トナー像が転写された記録紙は、定着部の加圧ローラ１９ａ，定着ローラ１９ｂに送られて加圧および加熱され排出される。
【００３０】
転写ローラ９により記録紙側に転写されず感光体２上に残留した転写残トナーは、次の帯電ブラシローラ３において、感光体２が一定電圧に帯電されると同時に、転写残トナーも電荷を受ける。この時、帯電ブラシローラ３も揺動可能で、感光体２へ食い込み気味に接触しているので、転写残トナーを散らし、トナー層厚を均一にならす効果を得ることができる。
【００３１】
また、転写残トナーは、均一にならされて感光体２表面が見えるレベルであるので、次の露光工程においては、適正電位に下げられた、感光体２に対する静電潜像の形成は支障なく行われる。よって、次の現像工程では、現像ローラ４と感光体２との接触部に形成されるニップ部において、帯電ブラシローラ３によって帯電した電荷量により、転写残トナーは現像ローラ４に回収され、感光体２上に形成された静電潜像の部分にはトナーが供給されてトナー像が形成される。
【００３２】
前述の処理に加え、異常画像が発生した場合、あるいは発生が予測される時期に、トナー散らし動作をユーザ指示により、または装置本体が自動的に行うことで、常に正常な画像形成を行うことができる。
【００３３】
また、前述の作像工程の前、または後の非作像工程において、トナー散らし部材１１と、帯電ブラシローラ３の清掃モードを持つことができる。具体的には、転写ローラ９に作像工程の動作時とは逆極性の−ＡＶ、トナー散らし部材１１と帯電ブラシローラ３には−ＢＶ、さらに、現像バイアスを−ＣＶとし、この大きさをＡ＞Ｃ＞Ｂの関係として、トナー散らし部材１１と帯電ブラシローラ３に付着していたトナーを感光体２へ付着させ、それを現像ローラ４により回収することによって、トナー散らし部材１１と帯電ブラシローラ３の清掃を行うことが可能となる。
【００３４】
さらに、トナー散らし部材１１と帯電ブラシローラ３に、ＡＣ電源を印加することも可能である。このＡＣ電源を印加することで、トナー散らし部材１１と帯電ブラシローラ３を振動させることができ、各部に付着しているトナーを振動により落とすことができ清掃性を向上させることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、感光体上に残留した転写残トナーをトナー散らし部材によって散らす動作を任意あるいは自動的に行うことにより画像形成装置において異常画像の発生を防ぐことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における画像形成装置に用いられる作像装置であるＰＣカートリッジの概略構成を示す側断面図
【図２】本発明の実施の形態１における画像形成装置の概略構成を示す側断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるＰＣカートリッジの概略構成を示す側断面図
【図４】本発明の実施の形態１における画像形成装置の部分斜視図
【図５】本発明の実施の形態１における装置カバーを開いた画像形成装置の部分斜視図
【図６】本発明の実施の形態２における画像形成装置の概略構成を示す側断面図
【図７】本発明の実施の形態２における画像形成装置の部分斜視図
【図８】本発明の実施の形態２におけるトナー散らしカムを移動した画像形成装置の概略構成を示す側断面図
【符号の説明】
１ ＰＣカートリッジ
２ 感光体
３ 帯電ブラシローラ
４ 現像ローラ
５ トナー補給ローラ
６ トナータンク
７ アジテータ
８ 現像ブレード
９ 転写ローラ
１０ レーザユニット
１１ トナー散らし部材
１２ トナー散らし支持板
１３ トナー散らし切換レバー
１４ トナー散らしカム
１５ 起動スイッチ

Claims (5)

1. 画像を担持する像担持体と、前記像担持体とニップ部を形成する可撓性の帯電部材に電圧を印加することにより前記像担持体を帯電する帯電手段と、帯電された前記像担持体に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像形成手段により形成された前記静電潜像に現像剤を供給して現像すると共に、前記像担持体上に残留している転写残現像剤を同時に除去する現像清掃手段と、前記現像清掃手段により現像された画像を記録紙に転写する転写手段とから構成される画像形成装置であって、
   前記像担持体上に残留している前記転写残現像剤を散らし、かつクリーニング不良による画像異常発生時に前記像担持体と離間した状態から当接する散らし部材を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体と当接する散らし部材を、ユーザにより操作される切換レバーによって移動することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記散らし部材を前記像担持体に当接させる駆動手段と、装置本体への指示入力および装置状態の情報出力を行う操作パネルに前記駆動手段を起動する起動スイッチを設け、前記起動スイッチの操作指示により前記駆動手段を動作させて前記散らし部材を移動させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記散らし部材を前記像担持体に当接させる駆動手段を設け、装置本体により検出する所定枚数の画像形成処理後に、自動的に前記駆動手段を動作させて前記散らし部材を移動させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記駆動手段により散らし部材を移動させる動作を、装置本体の画像形成の非処理中に行うことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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