JP4778768B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはこれらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式を用いる複写機等の画像形成装置においては、像担持体として感光体を備えており、この感光体の表面に放電によって電荷を与えて帯電させ、帯電した感光体表面を露光して静電潜像を形成し、その静電潜像に現像装置によってトナーを供給してトナー像として可視像化し、このトナー像を転写ベルトに搬送された転写材に転写した後、定着部によって定着して排出するようになっている（例えば、特許文献１参照）。

近年、上記のような画像形成装置において、その高精細、高画質化のために、トナーの粒径を細かくして、高画質化を達成しようとする試みがなされている。しかし、感光体の表面に付着した小粒径のトナーは、クリーニングブレードにより掻き落として除去するのが困難であることが知られている。

これは、感光体を駆動させたとき、感光体の表面に当接したクリーニングブレードの先端が微小に振動して、クリーニングブレードの先端と感光体の表面との間に僅かにでも隙間が生じると、小粒径のトナーがこの隙間をすり抜け易いからである。このような現象は、トナーの粒径が小さければ小さいほど顕著にあらわれる。

ここで、上記クリーニングブレードの性能は、クリーニングブレードを感光体に押し当てる当接圧に依存しており、比較的大きなトナーを用いる場合、クリーニングブレードの当接圧は２５ｇｆ／ｃｍ程度である。そこで、クリーニングが困難な小粒径トナーを感光体の表面から掻き落とすためには、当接圧を上げることが考えられる。

特開２００５−８４２９２号公報

しかしながら、クリーニングブレードは、感光体の駆動方向に対してカウンター方向に当接しているため、当接圧を上げすぎると、感光体との摩擦力が増加して、クリーニングブレードがめくれてしまい、クリーニング不良が生じるという課題がある。また、当接圧を上げると、摩擦による感光体の磨耗を加速するため、感光体の寿命を縮めてしまい、長時間安定してクリーニングを行なえないという課題もある。

本発明は、長時間安定して良好なクリーニングを行なうことができる画像形成装置及びこれに用いるトナーを得ることを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、電子写真方式により作像を行なう作像部を有し、該作像部は像担持体に残留した残留トナーを掻き落とすクリーニング部を備える画像形成装置において、前記作像部は、記録媒体に転写させるトナー像を形成する実記録用作像手段と、記録媒体に転写させないトナー像を形成する非記録用作像手段とを有し、前記非記録用作像手段で形成したトナー像を転写体を介して前記実記録用作像手段の像担持体に逆転写可能に構成するとともに、前記非記録用作像手段で用いるトナーが、前記実記録用作像手段で用いるトナーよりも大きい粒径のトナーであることを特徴とする。

なお、転写体としては、転写材を搬送しつつこの転写材にトナー像を転写したり、トナー像が直接転写され、このトナー像を搬送したりする転写ベルトや、複数色のトナー像が重ねあわされるように一次転写されるいわゆる中間転写ベルト（中間転写体）等をも含む。

請求項２に記載された発明は、前記クリーニング部は、前記像担持体に対しその駆動方向でのカウンター方向に当接されるクリーニングブレードを有することを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、前記非記録用作像手段で用いるトナーは、その平均粒径が６．５μｍ以上であることを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、前記非記録用作像手段で用いるトナーは、その粒径分布の２０％以上が７．０μｍ以上であることを特徴とする。

本発明によれば、実記録用作像手段のクリーニング部には、比較的粒径の大きい非記録用作像手段のトナーが堆積するため、ここに実記録用作像手段で用いている小粒径のトナーが入ってきても、この小粒径のトナーがすり抜けるのを防止することができ、良好なクリーニングを行なうことができる。

したがって、良好なクリーニングを行なうために、像担持体に対するクリーニング部の当接圧を上げる必要がないので、像担持体に対するクリーニング部の摩擦を抑えることができ、像担持体の長寿命化を図ることができる。その結果、長時間安定して良好なクリーニングを行なうことができる。

以下、本発明の一実施形態を、図１を参照しながら説明する。図１は本実施の形態に係る画像形成装置の要部を概略的に示す図である。

図１に示すように、本実施例の画像成形装置は、いわゆるタンデム型の画像形成装置であり、概して、トナーによるトナー像を形成する画像形成部６と、転写材を搬送すると共にこの転写材に画像形成部６で形成された画像を転写する転写部２と、この転写部２によって転写材に転写されたトナー像を定着する定着部７とを備えている。

画像形成部６は、転写部２の後述する転写ベルト２ｆの搬送方向下流側（図１における左側）から上流側に向けて、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の各色の画像（トナー像）を作成するための４つの画像形成ユニット（他の画像形成ユニット）５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂと、これらの画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂにトナーを供給するためのステーション（起点）となる画像形成ユニット（一の画像形成ユニット）１Ｓとが、この順序で転写ベルト２に沿って直線状に並んで配置されている。なお、各色の画像を形成するための画総形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂの配置順は、図１の並び順に限定されず、他の並び順であっても良いことは言うまでもない。

画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂ、１Ｓはいずれも同様な構成をなしており、これらの画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂ、１Ｓはそれぞれ、画像形成時に図１における時計方向に回転駆動する像担持体としての感光体ドラム５０、４０、３０、３０、１０と、感光体ドラムを一様に帯電する帯電装置５１、４１、３１、２１、１１と、帯電した感光体ドラムを露光して静電潜像を形成する露光装置５２、４２、３２、２２、１２と、感光体ドラムの静電潜像をトナーによりトナー像として可視化する現像装置（現像部）５３、４３、３３、２３、１２と、転写後に感光体ドラムに残留した残留トナー等の異物を除去するクリーニング装置（クリーニング部）５５、４５、３５、２５、１５とを備えている。

ここで、画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂ、１Ｓの現像装置５３、４３、３３、２３、１２、１１は、上述のようにいずれも同様の構成をなしており、これらは使用するトナーの色及びトナーの粒径が異なるのみである。

すなわち、現像装置５３はマゼンタのトナーを、現像装置４３はシアンのトナーを、現像装置３３はイエローのトナーを、現像装置２３及び現像装置１３はブラックのトナーを用いている。また、現像装置５３、４３、３３、２３のトナーの平均粒径は同じものを用いており、現像装置１３のトナーは、他の現像装置５３、４３、３３、２３のトナーよりも大きな平均粒径のトナーを用いている。具体的には、現像装置５３、４３、３３、２３のトナーの平均粒径は４．０〜６．０μｍであり、現像装置１３のトナーの平均粒径は６．５μｍ以上である。また、現像装置１３のトナーは、その粒径分布の２０％以上が７．０μｍ以上である。

ここで、画像形成ユニット１Ｓは、図１にも示すように、各画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂ、１Ｓのうち、転写ベルト２の搬送方向における最上流側に位置しており、上述のように他の画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂにトナーを供給するためのものである。すなわち、画像形成ユニット１Ｓは、画像形成作動中では、転写ベルト２の非画像部（転写ベルト２の表面において転写材で覆われている部分以外の部分）にトナー像を転写させるために、感光体ドラム１０の表面のうち、転写ベルト２の非画像部に対応した部分にトナー像を形成する一方で、画像形成動作中以外のタイミングでは、転写ベルト２に対し、画像形成作動中よりも広範囲にトナー像を転写させるために、例えば感光体ドラム１の表面にまんべんなくトナー像を形成するようになっている。

また、画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂ、１Ｓのクリーニング装置５５、４５、３５、２５、１５も、上述のようにいずれも同様の構成をなしており、転写処理後の感光体ドラム５０、４０、３０、２０、１０に残留した残留トナーを掻き落とすクリーニングブレード５５ａ、４５ａ、３５ａ、２５ａ、１５ａと、クリーニングブレード５５ａ、４５ａ、３５ａ、２５ａ、１５ａで掻き落とした廃トナーを搬送するブラシ状ローラ５５ｂ、４５ｂ、３５ｂ、２５ｂ、１５ｂと、ブラシ状ローラ５５ｂ、４５ｂ、３５ｂ、２５ｂ、１５ｂによって搬送された廃トナーを、回収して図示しない廃トナー収納部に搬送するトナー搬送オーガ５５ｃ、４５ｃ、３５ｃ、２５ｃ、１５ｃとを備えている。

各クリーニングブレード５５ａ、４５ａ、３５ａ、２５ａ、１５ａは、各感光体ドラム５０、４０、３０、２０、１０の駆動方向に対してカウンター方向に、所定の当接圧で当接して、各感光体ドラム５０、４０、３０、２０、１０に残留した残留トナーを掻き落として除去するようになっている。

転写部２は、５つのローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅに掛け渡されて転写材を搬送する無端状の転写ベルト（転写体）２ｆと、この転写ベルト２ｆの裏面でかつ各感光体ドラム５０、４０、３０、３０、１０に対向した位置に設けられ、各感光体ドラム５０、４０、３０、３０、１０のトナー像を、転写ベルト２ｆの表面または転写ベルト２ｆに搬送されている転写材に転写するための転写バイアス印加部材５４、４４、３４、２４、１４と、転写ベルト２ｆの表面に付着したトナー等の異物を除去するクリーニング装置９とを備えている。

転写バイアス印加部材５４、４４、３４、２４、１４は、転写バイアスを印加することによって、各感光体ドラム５０、４０、３０、３０、１０のトナー像を、転写ベルト２ｆの表面または転写ベルト２ｆに搬送されている転写材に転写するようになっている。

また、これらの転写バイアス印加部材５４、４４、３４、２４、１４のうち、各色の画像を形成するための画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂに対応した転写バイアス印加部材５４、４４、３４、２４は、転写ベルト２ｆにトナー像を転写するときとは正負が逆の転写バイアスを印加することにより、画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂにトナーを供給する画像形成ユニット１Ｓによって転写ベルト２の表面または転写ベルト２の非画像部に転写されたトナー像を、画像形成ユニット５Ｍ、４Ｃ、３Ｙ、２Ｂのそれぞれの感光体ドラム５０、４０、３０、２０に転写するようになっている。すなわち、転写バイアス印加部材５４、４４、３４、２４は、転写ベルト２ｆのトナー像を、感光体ドラム５０、４０、３０、２０に逆転写する逆転写部としても機能する。

次に、通常の画像形成動作について説明する。画像形成時においては、図示しない給紙部から給紙された転写材は、搬送ローラ等によって搬送されて所定のタイミングで転写ベルト２ｆに送り出される。転写ベルト２ｆに送り出された転写材は、転写ベルト２ｆに担持されつつ、各画像形成ユニット１Ｓ、２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍに向けて搬送され、各転写部（感光体ドラム１０、２０、３０、４０、５０と転写ベルト２ｆとの間）を通過する。

各画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍの感光体ドラム２０、３０、４０、５０上に現像された各色のトナー像はそれぞれ、各転写部において各転写バイアス印加部材２４、３４、４４、５４の作用により、転写材上に重ね合わされるように転写されて、転写材上にはフルカラートナー像が形成される。その後、転写ベルト２ｆにより定着部７に搬送された転写材は、定着部７により転写されたフルカラートナー像を定着されて排紙される。

一方、転写後において、各感光体ドラム２０、３０、４０、５０の表面は、各クリーニング装置２５、３５、４５、５５の各クリーニングブレード５５ａ、４５ａ、３５ａ、２５ａによって、その残留トナーを除去されてクリーニングされ、次の静電潜像の形成に備えられるようになる。

本実施の形態では、蒸気画像形成動作の他、画像形成ユニット１Ｓによる各画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍへのトナーの供給をも行なっており、このトナー供給動作について説明する。

上記画像形成動作時以外のタイミングにおいて、画像形成ユニット１Ｓによって、他の画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍで用いるトナーよりも粒径の大きい大粒径トナーを用いたトナー像が形成され、このトナー像が転写バイアス印加部材１４の作用により、転写ベルト２ｆの表面に転写される。そして、このトナー像が画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍの転写部に到達するタイミングで、転写バイアス印加部材２４、３４、４４、５４が画像形成時とは正負が逆の転写バイアスを印加することにより、転写ベルト２ｆの表面に転写されたトナー像が、画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍの感光体ドラム２０、３０、４０、５０に逆転写される。

なお、全ての画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍに大粒径のトナーを供給したい場合には、画像形成ユニット１Ｓによって連続して４つのトナー像を転写ベルト２ｆに転写し、これらのトナー像をそれぞれ、各画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍの感光体ドラム２０、３０、４０、５０に逆転写するようにすれば良い。また、画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍのいずれかに大粒径のトナーを供給したい場合には、画像形成ユニット１Ｓによって必要な数のトナー像（例えば、２つの画像形成ユニットに供給する場合には、２つのトナー像にする等）を形成し、それぞれ対応する画像形成ユニットの感光体ドラムに逆転写するようにすれば良い。

大粒径のトナー像を逆転写した後、画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍでは、感光体ドラム２０、３０、４０、５０に逆転写された大粒径トナーによるトナー像を、クリーニングブレード２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａによって掻き落とす。このとき、クリーニングブレード２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａには、画像形成ユニット１Ｓの大粒径トナーが堰き止められているため、クリーニングブレード２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａのブレードエッジ上流の極近傍に、大粒径トナーが蓄積される。

このように、クリーニングブレード２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａに、大粒径のトナーが蓄積されることにより、画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍで用いられている比較的径の小さい小粒径のトナーによる作像を行なう際に、感光体ドラム２０、３０、４０、５０を駆動させたとき、その表面に当接したクリーニングブレード２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａの先端が微小に振動して、クリーニングブレード２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａの先端と感光体ドラム２０、３０、４０、５０の表面との間に生じる隙間から、小粒径のトナーがすり抜けることを防止することができる。

これは、小粒径のトナーは、クリーニングブレードの先端と感光体ドラムの表面との間に振動によって生じる隙間からすり抜けし易いが、大粒径のトナーは上記隙間からすり抜けることが少ないと共に、クリーニングブレードのブレードエッジに大粒径のトナーが蓄積していると、そこに小粒径のトナーが入ってきても、すり抜けを起こし難いからである。

したがって、良好なクリーニングを行なうことができる。また、良好なクリーニングを行なうために、感光体ドラム２０、３０、４０、５０に対するクリーニングブレード２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａの当接圧を上げる必要がないので、感光体ドラム２０、３０、４０、５０に対するクリーニングブレード２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａの摩擦を抑えることができ、感光体ドラム２０、３０、４０、５０の長寿命化を図ることができる。その結果、長時間安定して良好なクリーニングを行なうことができる。

また、本実施の形態では、画像形成ユニット１Ｓで用いる大粒径のトナーは、その平均粒径を６．５μｍ以上としていることにより、他の画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍで用いる小粒径のトナーの平均粒径が４．０〜６．０μｍであっても、クリーニング不良を防止することができる。さらに、画像形成ユニット１Ｓのトナーの粒径分布の２０％以上を７．０μｍとすることにより、他の画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍのトナーの平均粒径が４．０〜６．０μｍであっても、クリーニング不良を防止することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

例えば、転写体としては、図２に示す中間転写体である中間転写ベルト２ｋを用いることができる。この図２において、中間転写ベルト２ｋには、各画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍからの各色のトナー像が重ね合わされるように一次転写される。この中間転写ベルト２ｋに一次転写されたトナー像は、５つのローラ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅとともに中間転写ベルト２ｋを掛け渡すローラ２ｇに対向して設けられたローラ状の転写バイアス印加部材２ｈによって、この転写バイアス印加部材２ｈと中間転写ベルト２ｋの間を通過する転写体に２次転写される。その後、トナー像が２次転写された転写材は、搬送ベルト６０により定着部７に向けて搬送される。このように、転写体として中間転写ベルト２ｋを用いても、上記実施の形態と同様な作用効果を奏する。なお、図２においては、上記実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付することによってその説明を簡略化した。

また、上記実施の形態に用いられる画像形成装置としては、複写機の他、ファクシミリ、プリンタ、あるいはこれらの複合機等を用いることができる。

また、上記実施の形態では、画像形成部６において、他の画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍにトナーを供給するためだけの画像形成ユニット１Ｓを設けた。

また、上記実施の形態では、上流側の画像形成ユニット１Ｓから下流側の画像形成ユニット２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍにトナーを供給するようにしたが、これに代えて、例えば、画像形成ユニット１Ｓを、画像形成ユニット４Ｃと画像形成ユニット３Ｙとの間に配置すると共に、転写ベルト２ｆを正逆回転可能に設けるような構成にしても良い。

この構成では、画像形成ユニット１Ｓから下流側の画像形成ユニット４Ｃ、５Ｂに大粒径のトナーを供給する場合には、上記実施の形態と同様にして行い、画像形成ユニット１Ｓから上流側の画像形成ユニット３Ｙ、２Ｂに大粒径のトナーを供給する場合には、転写ベルト２ｆを、画像形成動作時とは逆方向に駆動させることによって、画像形成ユニット３Ｙ、２Ｂの転写部に大粒径のトナーによるトナー像を逆転写させるようにすれば良い。要は、全ての画像形成ユニットのうち、少なくとも１つの画像形成ユニットに、他の画像形成ユニットのトナーよりも平均粒径の大きいトナーを用いるようにし、この少なくとも１つの画像形成ユニットから他の画像形成ユニットに平均粒径の大きい大粒径のトナーを供給するようにすれば良い。このようにしても、上記実施の形態と同様な作用効果を奏する。

本実施の形態に係る画像形成装置の要部を概略的に示す図である。 変形例に係る画像形成装置の要部を概略的に示す図である。

符号の説明

２ｆ 転写ベルト（転写体）
２ｋ 中間転写ベルト（転写体）
１Ｓ 一の画像形成ユニット
２Ｂ、３Ｙ、４Ｃ、５Ｍ 他の画像形成ユニット
１０、２０、３０、４０、５０ 感光体ドラム（像担持体）
１３、２３、３３、４３、５３ 現像装置（現像部）
１５、２５、３５、４５、５５ クリーニング装置（クリーニング部）
１５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａ、 クリーニングブレード
２４、３４、４４、５４ 転写バイアスローラ（逆転写部）

Claims (4)

1. 電子写真方式により作像を行なう作像部を有し、該作像部は像担持体に残留した残留トナーを掻き落とすクリーニング部を備える画像形成装置において、
   前記作像部は、記録媒体に転写させるトナー像を形成する実記録用作像手段と、記録媒体に転写させないトナー像を形成する非記録用作像手段とを有し、
   前記非記録用作像手段で形成したトナー像を転写体を介して前記実記録用作像手段の像担持体に逆転写可能に構成するとともに、
   前記非記録用作像手段で用いるトナーが、前記実記録用作像手段で用いるトナーよりも大きい粒径のトナーであることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニング部は、前記像担持体に対しその駆動方向でのカウンター方向に当接されるクリーニングブレードを有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記非記録用作像手段で用いるトナーは、その平均粒径が６．５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記非記録用作像手段で用いるトナーは、その粒径分布の２０％以上が７．０μｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

Images