JP3862766B2

JP3862766B2 - 電子写真装置

Info

Publication number: JP3862766B2
Application number: JP20717994A
Authority: JP
Inventors: 清治荒井
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 1994-08-31
Filing date: 1994-08-31
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JPH0869176A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は現像装置により現像および感光体における転写残りトナーの回収をする電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子写真装置は、回転可能な負帯電有機材からなる無端状の感光体と、感光体の表面を帯電する帯電装置と、この帯電装置に対して感光体の回転方向下流側に位置し感光体の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置と、この露光装置に対して感光体の回転方向下流側に位置し現像ローラに担持された二成分現像剤を感光体の表面に付着して静電潜像を現像してトナー像を形成する二成分現像式の現像装置と、この現像装置に対して感光体の回転方向下流側に位置し感光体のトナー像を記録紙に転写する非接触型の転写装置と、この転写装置に対して感光体の回転方向下流側に位置し固定ブレードを感光体の表面に接触させて転写後に感光体の表面に残留するトナーを攪乱する固定式の攪乱装置とを備えたものがある。
【０００３】
この構成の電子写真装置では、画像記録時に感光体が回転され、感光体はその回転に伴い帯電装置により帯電され、次いで露光装置により静電潜像が形成される。次いで現像装置では感光体にトナーが付着され静電潜像が顕在化されてトナー像が形成され、次いで転写装置により感光体のトナー像が記録紙に転写される。この転写装置では感光体に付着しているトナーは全てが記録紙に転写されず、一部のトナーは感光体に残留する（転写残りトナー）。次いで、感光体に残留する転写残りトナーは固定式の攪乱装置により攪乱され、次いで帯電装置で再帯電された後に現像装置において現像ローラに吸収されて回収される。すなわち、現像装置において現像と転写残りトナー回収の両方の作用が行われる。
【０００４】
ところが、この従来の電子写真装置において採用されている二成分現像方式は、トナーの濃度を制御する機構を設ける必要があるために現像装置が大型化および重量化する傾向にあり、また帯電装置および現像ローラの印加電圧の設定に制約があり、電位差が大きすぎると現像剤におけるトナーと逆極性のキャリアの飛翔を生じ、感光体の劣化や画質の低下を生じるという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために非接触一成分現像方式の現像装置を用いた電子写真装置が提案されている。この記録装置は前記二成分現像方式における問題の発生を回避できるが、しかし感光体と現像ローラとの電位差を大きくしなければならないために現像ローラにＤＣ重量の交流電圧を印加する必要があり、使用する高圧電源の設備が高価になるという問題がある。
【０００６】
また、この電子写真装置に用いる非接触一成分現像方式の現像装置は、ＡＣ電界によりトナーを現像ローラと感光体との間で飛翔させるためにトナーの帯電量を低く抑える必要がある。また、この記録装置において感光体における転写残りトナーを帯電装置により再帯電させた後に現像ローラに回収する場合、帯電装置でトナーを過剰帯電させてしまい現像ローラによりトナーを回収できないという問題が生じている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような問題を解決するために非磁性一成分接触現像方式を採用した現像装置を用いた電子写真装置が提案されている。この現像方式は、感光体ドラムに形成されている静電潜像に対し現像電極がトナーを介して近接して存在する形となり、静電潜像に忠実な現像を行うことができる。このため、感光体の転写残りトナーが帯電電位（白電位）上にあれば、この転写残りトナーが現像ローラにより円滑に回収される。
【０００８】
しかし、この電子写真装置では、記録紙の搬送により発生する紙粉が感光体に付着する。そして、固定型のトナー撹乱部材ではこの紙粉を吸着するが保持できないためすぐに感光体上に吐き出してしまうので、この紙粉が現像ローラとトナー帯電装置間に入り込み、トナーの帯電を妨げて画像劣化を引き起こす。また、感光体に付着した紙粉が現像装置でトナーを回収する際に、トナーと一緒に現像装置の内部に入り込み画像を劣化させる。
【０００９】
また、負帯電有機感光体を使用しているので、トナーを負に帯電させて使用している。前記の紙粉の中には紙中にある無機填料（タルク、炭酸カルシウム等）が含まれている。特にタルクは摩擦帯電性がよく、自らは負に帯電し、相手側を正に帯電させる性質を持っており、これが現像装置に入り込むと本来負にすべきトナーを正に帯電させてしまい画像かぶり等の画像劣化をひきおこす。
【００１０】
さらに、従来の転写装置は、コロトロンに代表される非接触型のものが使用されていた。非接触型の転写装置の場合には、周囲環境によりトナーの転写効率が変動し、転写残りトナーの量も変動する。このため、現像装置に対して下流側にあるトナー撹乱装置の電圧設定ができない問題点が生じる。これを改善するために、転写装置をスコロトロン型にして放電を安定する方法があるが、高価になるとともに、トナーによりグリッド面が汚れるという問題点が生じる。
【００１１】
また、撹乱部材に常時トナーと逆極性の電圧（ブラシの放電開始電圧以上の電圧）を印加し、トナーの吸引と電荷注入による吐き出しを行う方法がある。吸引から電荷注入による吐き出しまでの時間差があるために、記録枚数がふえていくとブラシに保持されるトナー量が増えてくる。従って、ブラシから感光体へのトナー吐き出し量も多くなるので、現像ローラによりトナーの全てを回収することが困難であり、残留した感光体上のトナーがポジメモリとして画像に出てくるという問題がある。
【００１２】
本発明は前記事情に基づいてなされたもので、正帯電有機感光体と非磁性一成分接触現像を用いて現像同時クリーニングを実現し、装置の小型および軽量化とやコストダウンを図り、さらには感光体の劣化を防止し長寿命化を図るとともに良好な画像形成ができる電子写真装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子写真装置は、
正帯電有機材からなり、画像記録時に回転される感光体と、
この感光体を帯電する帯電装置と、
この帯電装置に対して感光体回転方向下流側に位置し、前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
この露光装置に対して感光体回転方向下流側に位置し、正極性の非磁性一成分トナーを前記感光体に回転接触する現像ローラが担持して前記感光体に付着させ、前記静電潜像を顕在化させてトナー像を形成する現像装置と、
この現像装置に対して感光体回転方向下流側に位置し、前記感光体に接触するローラにより前記感光体のトナー像を記録紙に転写する接触式転写装置と、
前記転写装置に対して感光体回転方向下流側に位置し、前記感光体に摺接して前記転写装置による転写の後に前記感光体に残留する転写残りトナーを撹乱するとともに、前記感光体に付着した前記記録紙の紙粉を除去する回転可能な導電性ローラ部材と、を具備し、
前記感光体における画像記録領域が前記導電性ローラ部材を通過する時に、前記導電性ローラ部材に前記感光体の電位より低い電位の電圧を印加して前記感光体にある前記転写残りトナーを前記導電性ローラ部材に吸引し、
且つ前記感光体における非画像記録領域が前記導電性ローラ部材を通過する時に、前記導電性ローラ部材に前記感光体の電位より高い電位の電圧を印加して前記導電性ローラ部材が吸引した前記転写残りトナーを前記感光体に戻すことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
前述したように本発明の電子写真装置は、正帯電有機感光体と、非磁性１成分接触式現像装置と、接触式転写装置と、回転する導電性ローラ部材と、導電性ローラ部材に印加するバイアス電圧を記録領域中に非記録領域中で切り替える装置と用いることにより現像同時クリーニングを行う。
【００１５】
まず、画像記録に際しては、導電性ローラ部材に対してこれに接触する感光体の表面電位より低い電圧を導電性ローラ部材に印加して、感光体における記録領域時の転写残りトナーを、感光体と導電性ローラ部材の電位差により一旦導電性ローラ部材に取り込む。非記録領域通過時には、導電性ローラ部材に対してこれに接触している感光体の表面電位より高い電圧を印加させることにより、導電性ローラ部材に取り込んだトナーを感光体側に戻す。感光体側に戻されたトナーは感光体帯電装置によって再帯電されて現像ローラにより回収される。
【００１６】
このように感光体の記録領域では導電性ローラ部材によりトナーを感光体から除去し、非記録領域（記録の前後）では前記除去したトナーを感光体に戻し、現像ローラによって回収する。記録中において感光体の表面はクリーニングされた状態と同じであるためポジ・ネガメモリの発生はない。
【００１７】
導電性ローラ部材から戻されたトナーは記録の前後で現像ローラによりすぐに回収されるので導電性ローラ部材に多量のトナーが蓄積されることもない。導電性ローラ部材へのトナーの蓄積も少ないので、感光体上にもどされるトナー量も少なく現像ローラによる回収不良も生じない、
また、紙粉はトナーほど感光体に密着されていないので、導電性ローラ部材の駆動力により感光体から取り去ることができる。多少取り残された紙粉が現像装置に混入してもトナーが正極性のため、トナーの帯電を妨げることにはならない。
【００１８】
【実施例】
本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
電子写真装置における画像記録プロセスの概略的構成について図１を参照して説明する。図中１は正帯電有機材で形成されたドラム形をなす感光体で、これは図示しない回転駆動装置により図示矢印方向に回転される。２はこの感光体１の表面を帯電するスコロトロン型の帯電装置、３はこの帯電装置２に対して感光体１の回転方向下流側に位置し、画像データに基づいて感光体１の表面を露光して静電潜像を形成する露光装置である。
【００１９】
４は非磁性一成分接触式の現像装置で、これは露光装置３に対して感光体１の回転方向下流側に位置して設けられている。この現像装置４は非磁性一成分であるトナーを溜めるトナーホッパ（図示せず）と、トナーを担持するとともに感光体１に接触する現像ローラ５と、トナーホッパに溜められたトナーを現像ローラ５に供給する供給ローラ６と、現像ローラ５に担持されたトナーを薄層化するとともにトナーを摩擦帯電する現像ブレード７とを有している。現像ローラ５と供給ローラ６は図示しない回転駆動装置により図示矢印方向に回転される。
【００２０】
８は接触型転写装置において感光体１に接触する部材である転写ローラで、これは現像装置４に対して感光体１の回転方向下流側に位置して感光体１に接触して設けられている。この転写ローラ８は図示しない回転駆動装置により図示矢印方向に回転される。
【００２１】
９は導電性ローラ部材の一例である導電性ブラシローラで、これは転写ローラ８に対して感光体１の回転方向下流側であって、且つ帯電装置２に対して回転方向上流側に位置して設けられている。この導電性ブラシローラ９は、回転自在に支持された軸１０の周囲に導電性材料からなる多数の毛１１を植設して構成され、約１０⁶Ωの抵抗値を有しており、毛１１の先端が感光体１の表面に接触している。この導電性ブラシローラ９は図示しない回転駆動装置により図示矢印方向に回転される。
【００２２】
１２は帯電装置２に＋２００μＡの電流を供給する電源、１８はこの帯電電位を規定するツェナーダイオードである。１３は現像装置４の駆動ローラ５に＋３００Ｖのバイアス電圧を印加する電源、１４は供給ローラ６に＋４００Ｖのバイアス電圧を印加する電源、１５は転写ローラ８に−１０００Ｖのバイアス電圧を印加する電源である。１６は導電性ブラシローラ９にバイアス電圧を印加する電源であり、スイッチ１７の切り替えにより感光体１における非記録領域が導電性ブラシローラ９を通過する時には＋３００Ｖのバイアス電圧を印加し、感光体１における記録領域が導電性ブラシローラ９を通過する時には０Ｖのバイアス電圧を印加する。
【００２３】
本実施例の電子写真装置における画像記録プロセスの動作について図１に従って説明する。画像記録時には感光体１が回転される過程で次に述べる動作が行われる。
【００２４】
まず、スコロトロン帯電装置２により感光体１の表面が６００Ｖに帯電され、次いで露光装置３により画像データに応じて図示していない感光体１の表面に露光が行われて静電潜像が形成される。この場合、黒画像の所は１５０Ｖ、白画像の所は６００Ｖの電位となる。現像装置４では現像ローラ５により感光体１の表面に静電潜像に従ってトナーが付着されてトナー像が形成され、次いでこの感光体１のトナー像は転写ローラ８により記録紙Ｐに転写される。この時、感光体１の全てのトナーＴが記録紙Ｐに転写されるわけではなく、トナーの１０〜２０％は感光体１の表面に残される。
【００２５】
また、転写工程では記録紙Ｐの紙粉Ｓが感光体１の表面に付着する。そして、感光体１の表面が導電性ブラシローラ９に到達する。導電性ブラシローラ９は回転駆動装置により強制回転されて毛１１が感光体１の表面に摺接する。このため、導電性ブラシローラ９の毛１１は感光体１の表面に付着している紙粉Ｓを取り去り保持する。これにより転写工程において感光体１の表面に付着した紙粉Ｓは導電性ブラシローラ９によって取り去られる。紙粉Ｓはトナーほど感光体１に密着されていないので、導電性ブラシローラ９の駆動力により感光体１から取り去ることができる。多少残された紙粉Ｓが現像ローラ５によって現像装置４に混入してもトナーＴが正極性のため、トナーＴの帯電を妨げることにはならない。従って、紙粉Ｓの存在を原因とする種々の不具合の発生を回避できる。
【００２６】
次に転写後に感光体１に残留しているトナーが現像ローラ５に回収される過程を図２ないし図５を参照して説明する。
図２はプロセスの制御タイミングを示したチャートであり、感光体（ドラム）、現像ローラ、露光装置、帯電装置、転写ローラおよび導電性ブラシロールにおけるバイアス印加のタイミングを示している。このチャートには、導電性ブラシローラ９に対するバイアスを記録領域（０Ｖの印加バイアス）と非記録領域（３０Ｖの印加バイアス）とで切り替えて制御を行っていることが示されている。
【００２７】
図３は図２に示したプロセス制御で黒を印字した時の現像装置４付近と導電性ブラシローラ９付近の表面電位を示した図である。図３の表面電位波形に示すように記録領域時には転写ローラ８を通過した後にトナーＴと紙粉Ｓは感光体電位として約７０Ｖのところにある。なお、感光体電位が１５０Ｖから７０Ｖに減衰したのは、転写ローラ５によりマイナス側に帯電されたためである。
【００２８】
ここで、導電性ブラシローラ９には電源１６により感光体１の電位より低い電圧である０Ｖが印加されている。このため、感光体１の表面が導電性ブラシローラ９と接触すると、感光体１の表面にある＋（プラス）トナーＴは、感光体１との電位差により導電性ブラシブラシ９側に吸引される。また、感光体１の表面にある−（マイナス）トナーＴは導電性ブラシローラ９をそのまま通過する。
【００２９】
図４は感光体１の記録領域時に存在する転写残りトナーＴが感光体１の回転に伴い転写ローラ８から現像装置４まで移動する時の変化を示した図である。すなわち、転写ローラ通過後、導電性ブラシローラ接触時、導電性ブラシローラ通過後、帯電装置通過後および現像ローラ接触時の各時点における転写残りトナーの変化を示している。図４において丸で囲まれた＋および−は＋トナーおよび−トナーを示している。
【００３０】
図４に示すように導電性ブラシローラ９をそのまま通過した転写残りの−トナーＴは、帯電装置２により＋に極性反転されて＋６００Ｖの電位上に引き上げられる。そして、現像装置４では電源１３により３００Ｖにバイアスされた現像ローラ５に吸引されて現像装置４のトナーホッパの内部へ回収される。この時、感光体１の表面には殆どトナーが存在していないので、このトナーが感光装置を妨害せずポジ・ネガメモリの発生はない。転写残りトナーは＋トナーがほとんどである。
【００３１】
また、感光体１における記録領域中の白電位の部分は、導電性ブラシローラ９を通過した時には２００Ｖまで減衰する。これは感光体１が転写ローラ８により一側へ帯電されるためである。なお、導電性ブラシローラ９は電源１６により０Ｖが印加されているので、導電性ブラシローラ９に蓄積されたトナーが感光体１の白電位部分に戻されることはない。
【００３２】
次いで、感光体１における記録領域時に導電性ブラシローラ９に吸引された＋トナーが非記録領域時に現像ローラ５に回収されていく過程について説明する。図２のタイミングチャートに示されるように、感光体１における非記録領域時には電源１６により導電性ブラシローラ９に＋３００Ｖのバイアス電圧が印加される。図３の表面電位波形にあるように、記録前において感光体１が導電性ブラシローラ９を通過する時の表面電位は一側に、頁間と記録後では０Ｖ付近にある。
【００３３】
そこで、導電性ブラシローラ９には前記の電位より高い電圧（３００Ｖ）が印加される。図５は非記録領域時の感光体１のトナーＴが感光体１の回転に伴い転写ローラ８から現像装置４まで移動する時の変化を示した図である。すなわち、転写ローラ通過後、導電性ブラシローラ接触時、導電性ブラシローラ通過後、帯電装置通過後および現像ローラ接触時の各時点における転写残りトナーの変化を示している。図５において丸で囲まれた＋は＋トナーを示している。この図５で示されているように転写ローラ８を通過した後の感光体１の表面はトナーが無い状態にある。これは感光体１の非記録領域では露光時の電位が白電位となっているので、現像装置４によるトナーの現像が無いという理由によるものである。
【００３４】
感光体１が導電性ブラシローラ９を通過した時点では、導電性ブラシローラ９に吸引された記録領域中の＋トナーが、導電性ブラシローラ９と感光体１との電位差によって感光体１に戻される。戻された＋トナーは帯電装置２により再帯電されて電位が＋６００Ｖ上まで引上げられる。次いで、トナーは現像装置４において３００Ｖにバイアスされた現像ローラ５に吸引されて現像装置４に回収される。
【００３５】
ここで、本発明方法を実施して１枚間欠の通紙試験を１８．５Ｋ枚（黒率５％記録）実施した。この試験おける全トナー消費量が５０４ｇ、導電性ブラシローラ８へのトナー蓄積量が２ｇであり、ネガおよびポジメモリの発生はなかった。転写工程での転写効率８０％とすると転写残りトナーは約１００ｇ程出たことになるが、その転写残りトナーのうち約９８％は現像装置で回収されていることになる。このことからも本発明により現像装置４において現像とクリーニングとが同時且つ円滑に行われているといえる。
なお、本発明は前述した実施例に限定されずに種々変形して実施することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の電子写真装置によれば、感光体における画像記録領域と非画像記録領域が導電性ローラ部材を通過する時に導電性ローラ部材に印加する電圧の電位を切換えて、感光体における画像記録領域が導電性ローラ部材を通過する時に、導電性ローラ部材に感光体の電位より低い電位の電圧を印加して感光体にある転写残りトナーを導電性ローラ部材に吸引し、且つ感光体における非画像記録領域が導電性ローラ部材を通過する時に、導電性ローラ部材に感光体の電位より高い電位の電圧を印加して導電性ローラ部材が吸引した転写残りトナーを感光体に戻すことにより、感光体における転写残りトナーの現像ローラへの回収を円滑に行うことができるので、次の画像形成工程の妨げにならない。また、転写残りトナーを撹乱する手段に導電性ローラ部材を用いたので、導電性ローラ部材と感光体との摺接力が高く感光体に付着した紙粉を取り除くことができる。
【００３７】
そして、このことにより電子写真装置を小型化および軽量化してコストを低減できることに加えて、トナーを効率良く使え、且つ感光体の寿命も長くなるなど消耗品のコストも安価になるとともに、電子写真装置のメインテナンスも容易となる。
加えて、正帯電有機感光体および正極性のトナーを使用しているので、感光体に多少取り残された紙粉が現像装置に混入しても、トナーの帯電を妨げることにはならず、良好な画像形成が可能となる。
【００３８】
さらに、正帯電有機感光体と転写ローラを使用したことにより、オゾンの発生も低減できユニット内の部材にも悪影響を与えずユニットの長寿命化にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における一実施例の電子写真装置のプロセス部を示す概略的構成図。
【図２】同実施例のプロセス制御を示すタイミングチャート。
【図３】同実施例において黒を印字した時の現像装置と導電性ブラシローラの表面電位波形を示す図。
【図４】同実施例において感光体の記録領域時の転写残りトナーの変化を示す図。
【図５】同実施例において感光体の非記録領域時のトナーの変化を示す図。
【符号の説明】
１…正帯電有機感光体、２…帯電装置、３…露光装置、４…現像装置、５…現像ローラ、８…接触式転写装置（転写ローラ）、９…導電性ローラ部材（導電性ブラシローラ）、Ｔ…トナー、Ｐ…記録紙、Ｓ…紙粉。

Claims

正帯電有機材からなり、画像記録時に回転される感光体と、
この感光体を帯電する帯電装置と、
この帯電装置に対して感光体回転方向下流側に位置し、前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
この露光装置に対して感光体回転方向下流側に位置し、正極性の非磁性一成分トナーを前記感光体に回転接触する現像ローラが担持して前記感光体に付着させ、前記静電潜像を顕在化させてトナー像を形成する現像装置と、
この現像装置に対して感光体回転方向下流側に位置し、前記感光体に接触するローラにより前記感光体のトナー像を記録紙に転写する接触式転写装置と、
前記転写装置に対して感光体回転方向下流側に位置し、前記感光体に摺接して前記転写装置による転写の後に前記感光体に残留する転写残りトナーを撹乱するとともに、前記感光体に付着した前記記録紙の紙粉を除去する回転可能な導電性ローラ部材と、を具備し、
前記感光体における画像記録領域が前記導電性ローラ部材を通過する時に、前記導電性ローラ部材に前記感光体の電位より低い電位の電圧を印加して前記感光体にある前記転写残りトナーを前記導電性ローラ部材に吸引し、
且つ前記感光体における非画像記録領域が前記導電性ローラ部材を通過する時に、前記導電性ローラ部材に前記感光体の電位より高い電位の電圧を印加して前記導電性ローラ部材が吸引した前記転写残りトナーを前記感光体に戻すことを特徴とする電子写真装置。