JPH01100574A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえばレーザープリンタ等に適用し得る画
像形成装置に係わり、特に像担持体に対し現像工程と清
掃工程とを同時に同一手段により行なう画像形成装置に
関する。

（従来の技術）゛ 従来の画像形成装置は、第５図に示すように、像担持体
としてドラム状感光体ａの周囲に、該感光体ａの回転方
向に沿って、コロナ帯電器す、レーザー露光手段Ｃ１現
像器ｄ、転写チャージャｅ。

剥離チャージャｆ、ブレード式清掃装置（クリーナ）ｇ
、除電器り等を順次配置させた構成となっている。

さらに、転写チャージャｅと感光体ａとの間の画像転写
部ｉを通過する状態に記録媒体としての用紙Ｐを搬送す
る用紙搬送路ｊが形成された状態となっている。ｋは用
紙搬送路ｊの画像転写部ｉよりやや上流側に設けられた
アライニングローラ対である。

そして、上記感光体ａは、帯電器すによって帯電された
後、レーザー露光手段Ｃでのレーザープリンタの照射に
より感光体ａ上に静電潜像が形成される。ついで、この
静電潜像は現像器ｄに対向することにより現像剤中の着
色粉（以後、トナーという）で現像され顕像化される。

一方、この現像剤像の形成動作に同期して給紙カセット
ｍから取出された被転写材（用紙）ｎがアライニングロ
ーラ対ｋを介して送り込まれ、予め感光体ａ上に形成さ
れた上記現像剤像が転写チャージャｅの働きにより被転
写材ｎに転写される。

ついで、被転写材ｎは用紙搬送路ｊを通過して定着器０
に送り込まれ、ここで、現像剤像が被転写材ｎに溶融定
着された後、排紙ローラ対ｐ、　　ｑを介して排紙部ｒ
に排出されることになる。

なお、被転写材ｎ上に現像剤像を転写した後、感光体ａ
上に残った残留現像剤は清掃装置ｇで清掃された後、除
電器りで潜像が消去されて１工程が終了し、次の像形成
が可能な状態となる構成となっている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来においては、像転写後に感光体ａ上
に残留したトナーを清掃装置ｇの内部に回収するため、
通常、２０００〜３０００枚の記録で清掃装置ｇがトナ
ーで満杯になり使用不能となってしまう。

なお、一部の機器では清掃袋ｆｉｇを感光体ａと一緒に
廃棄してしまうものがあるが、消耗品コストが高くなる
上、プリンタのような使用頻度の高い機器には交換作業
中に使用不能となるので好まれない。

そこで１、通常は、清掃装置ｇ内に回収トナー搬出スク
リュー（トナーオーガ）Ｓを設け、清掃装置ｇの外部に
設けられたトナー回収ボックス（図示せず）にトナーを
送り出し回収するようになっている。

しかしながら、上記回収ボックスは機器内の場所を専有
するため、大きなものが付けられず、数十枚の記録で交
換が必要となり好ましくない。また、回収ボックスの取
外し時に、トナーの一部が零れ、交換者の手や衣類、床
等を汚すことがあるため好まれない。さらに、清掃装置
ｇは、ブレードｔを感光体ａの表面に当接させるため、
感光体ａが傷付き易く、ＯＰＣ感光体のような安全無害
であるが、柔らかい感光体ａは極端に寿命が縮むため、
小径の感光体ａの場合には交換サイクルが短くなって好
ましくなく、機器の小型化の障害となるという問題があ
る。

そこで、現像工程と同時に清掃（クリーニング）工程を
行なわせることにより、従来必要としていた清掃装置ｇ
を除去したプロセスとし、上記問題点を解決しようとす
るものが開発されつつあるが、次のような問題が発生し
て実用化する上で大きな障害となっている。

すなわち、現像工程と同時に清掃工程を行なわせる方式
は、現像剤として着色粉（トナー）と磁性粉（キャリヤ
）とからなる二成分現像剤を使用して現像剤磁気ブラシ
を形成し、これを感光体に摺擦させるものであり、トナ
ーの動きとしては、現像剤磁気ブラシ中から感光体ａへ
移動するものと、感光体ａから現像剤中へ移動するもの
との２通りが同時に行われる。

この内、感光体ａから現像剤中へ移動するトナ一とは、
転写工程時に、感光体ａから被転写材ｎ上に転写されず
に残ったトナーである。

現像兼清掃工程時に、このトナーが現像剤中へ移動せず
に、感光体ａ上に残っていると、次ぎの転写工程時には
被転写材ｎ上に転写され、感光体ａ上における前回の像
メモリとして現われてしまうといった問題がある。

本発明は上記事情に基づきなされたもので、その目的と
するところは、像担持体に対し現像工程と清掃工程とを
同時に同一手段により行なう画像形成装置において、転
写されずに残ったトナーを確実に回収させることにより
、像メモリを発生せず良好、かつ鮮明な像形成が行なえ
るようにした画像形成装置を提供しようとするものであ
る。

［発明の構成］ （問題点を解決する手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、像担持体上の
静電潜像を現像手段により反転現像して、この反転現像
された顕像を転写手段により被転写材に転写するととも
に、前記現像手段により像担持体上に残留した現像剤を
現像と同時に電気的に吸引除去するものにおいて、前記
像担持体の帯電電位と現像手段に印加される現像バイア
ス電位との電位差を絶対値で５０Ｖ〜３００ｖの範囲に
設定したものである。

（作用） すなわち、本発明は上記構成とすることにより、像担持
体上に残留する着色粉を現像手段により現像と同時に電
気的に吸引除去でき、従来のように独立した清掃手段や
回収ボックスを必要とすることがなく、小型、軽量、低
コスト化が可能となるとともに、汚れを生じる虞れもな
く、さらに、像担持体に清掃ブレードを当接させないた
め、像担持体の寿命も長くできる。また、像担持体の帯
電電位と現像手段に印加される現像バイアス電位との電
位差を絶対値で５０Ｖ〜３００ｖの範囲に設定したから
、転写残りトナーの電気的吸引性が向上して転写残りト
ナーの清掃性が向上し、故に像メモリを防げ良好、かつ
鮮明な像形成が可能となる。

（実施例） 以下、本発明を一実施例を第１図ないし第４図を参照し
て説明する。

第２図は、半導体レーザーを用いた電子写真方式の画像
形成装置の全体構成を示し、第１図は、その主要部の構
成を示す。

この画像形成装置（レーザービームプリンタ）は、電子
計算機、ワードプロセッサなどの外部出力装置であるホ
ストシステム（図示しない）とインターフェース回路等
の伝送コントローラを介して結合された状態となってい
る。

そして、ホストシステムより印字開始信号を受けると画
像記録動作を開始し被転写材としての用紙（転写紙）Ｐ
に記録して出力させるようになっている。

この画像形成装置は、次ぎのような構成となっている。

すなわち、図中１は装置本体であり、この装置本体１内
には、像担持体としてのドラム状感光体２が配置されて
いる。この感光体２の周囲には、その回転方向に沿って
スコロトロンからなる帯電手段３．静電潜像形成手段と
しての後述するレーザー露光手段４の露光部４ａ、現像
工程と清掃（クリーニング）工程とを同時に行なう装置
としての磁気ブラシ式の現像手段５．スコロトロンから
なる転写手段６．ブラシ部材からなるメモリー除去手段
７．および除電器８が順次配設されている。

また、装置本体１内下部には、給紙カセット９から給紙
手段１０を介して給紙された用紙Ｐを前記感光体２と転
写手段６との間の画像転写部１１を経て装置本体１の上
面側に設けられた排紙トレイ１２に導く用紙搬送路１５
が形成されている。

また、この用紙搬送路１５の画像転写部１１の上流側に
はアライニングローラ対１６が配置され、下流側には定
着装置１７および排紙ローラ対１８が配置されている。

また、レーザー露光手段４は、図示しない半導体レーザ
ー発振器、ポリゴンミラー２０とミラーモータ２１から
なるポリゴンスキャナ２２、ｆｅレンズ２３、補正レン
ズ２４、走査されたレーザ一光を所定の位置へ走査する
ための反射ミラー２５．２６等から構成されている。な
お、第２図中２７・・・は本装置を制御するための制御
手段を構成する制御基板である。

前記感光体２は、有機光導電体を用いており、両切りの
アルミニュームの筒と、この筒の表面に形成された電荷
発生層と、この電荷発生層を被覆する電荷輸送層とを有
した構成となっている。

しかして、ホストシステムにより印字開始信号を受ける
とドラム状感光体２が回転するとともに、感光体２は帯
電手段３で帯電される。次にホストシステムよりのドツ
トイメージデータを受けて変調されたレーザー露光手段
をポリゴンミラースキャナ２０を含むレーザー露光手段
４を用いて上記感光体２上を走査露光し、感光体２上に
画像信号に対応した静電潜像を形成する。

この感光体２上の静電潜像は、現像手段５によって現像
され顕像化される。

一方、この現像剤像の形成動作に同期して給紙カセット
９から取出された用紙Ｐがアライニング＝　１０− ローラ対１６を介して送り込まれ、予め感光体２上に形
成された上記現像剤像が転写手段６の働きにより用紙Ｐ
に転写される。

ついで、用紙Ｐは搬送路１５を通過して定着手段１７に
送り込まれ、ここで、現像剤像が用紙Ｐに溶融定着され
た後、排紙ローラ対１８を介して排紙トレイ１２上に排
出される。

なお、用紙Ｐ上に現像剤像を転写した後、感光体２上に
残った残留トナーは、導電性ブラシからなるメモリ除去
手段７により拡散されてメモリ除去がなされ、次ぎのコ
ピー動作が可能な状態となる。

また、前記現像手段５は、第１図に示すような構成とな
っている。図中３５は内部に着色粉（以後、トナーと言
う）ｔと磁性粉（以後、キャリヤと言う）Ｃとからなる
二成分現像剤りを収容した現像剤収容部３６を有したケ
ーシングである。このケーシング３５内には、感光体２
に対向して現像ローラ３７が設けられているとともに、
この現像ローラ３７の表面に形成された現像剤磁気ブラ
シＤ′の感光体２との摺接部、すなわち現像位置３８よ
りも感光体２の回転方向の上流側には現像剤磁気ブラシ
Ｄ′の厚みを規制するドクタ３９が設けられた状態とな
っている。さらに、現像剤収容部３６には、第１．第２
の現像剤攪拌体４０゜４１が収容されている。

なお、現像手段５には、トナー補給装置４２が装着され
ていて現像剤収容部３６にトナーｔが適宜補給されるよ
うになっている。

また、ケーシング３５には、前記感光体２が内蔵された
構成となっているとともに、上記現像ローラ３７は３つ
の磁極部４５．４６．４７を有した磁気ロール４８と、
この磁気ロール４８に外嵌され図中反時計方向に回転す
る非磁性のスリーブ４９とから構成されている。

現像ローラ３７の３つの磁極部４５，４６゜４７の内、
現像位置３８に対向する磁極部４６はＮ極であり、他の
磁極部４５．４７はＳ極となっている。また、磁極部４
５と磁極部４６との間の角度ｅ１は１５０６、磁極部４
６と磁極部４７との間の角度ｅ２は１２０’に設定され
ている。

ところで、本発明においては、電子写真方式のプロセス
の簡素化を行なうために、反転現像法を採用し、かつ、
転写残りトナーｔの除去を現像と同時に行なう方法を採
用した。　本方式の電子写真プロセスは、第３図に示す
ように前露光（全面露光）→帯電−露光（図では清掃と
現像を同時に示す）−現像−転写にて１サイクルが終了
するが、ここで転写しきれず残留したトナーｔが感光体
２上に存在することになる。従来ならこの残留トナー１
をクリーナにて清掃されることになるが本方式では転写
後、ブラシ部材からなるメモリ除去手段７にて拡散した
後に１サイクル目と同様に前露光に進む、前露光→帯電
→露光を経て現像時に同時に同一の現像手段５により前
述した残留トナーｔを回収してしまう。その後、転写を
経て感光体２を繰返し使用することが可能となる。なお
、メモリ除去手段７は、画像パターンの゛転写残留トナ
ー”ｔを適度゛に崩す程度であくまで電気的に転写残留
トナーｔを全て清掃するものではない。

このように清掃と同時に現像することにより、従来、２
回転１コピーなる用紙Ｐより長い周長を有する感光体２
を採用する必要がなく、感光体２のドラムの小径化が可
能となる。

清掃と同時に現像するポイントとして重要な点は、二成
分現像剤りを使用する磁気ブラシ現像で、かつ反転現像
である点である。

二成分現像剤りを使用する磁気ブラシ現像により機械的
な掻き取り力と反転現像によるところの帯電電位と磁気
ブラシＤ′に印加される現像バイアスの電位差により機
械的、電気的に残留トナーｔは回収される。

この内、磁気ブラシＤ′を形成する現像剤りとしてトナ
ーｔとキャリヤＣの現像時の残留トナーｔを清掃する清
掃機能を持たすことも可能であるが、現像と清掃を同時
に行なうことは相反する現象であり、また、材料上の制
約から極端な効果は期待できない。

反転現像の場合、基本的には第３図に示すように、現像
バイアスの基準値より被露光部位置において現像を行な
い帯電電位上に存在する残留トナーｔを帯電電位と現像
バイアスの電位差がら感光体２より現像手段５側に付着
させることであるため、従来かぶりを除去する目的のこ
の電位差を重要な因子としてとらえる必要がある。

この電位差は大きければよいわけでなく第４図に示すよ
うな帯電電位と現像バイアスの関係がある。

現像バイアスが２００Ｖ以下では露光後電位との電位差
がとれなくなり画像濃度不足となり、−方、５００Ｖ以
上では細線のつぶれ等が発生し好ましくない、これら画
像不良は通常の電子写真方式でも存在する問題である。

さらに、帯電電位を振ってみたところ図中適正範囲と示
す領域において良好な画像を示すことが確認され、この
帯電電位と現像バイアスの電位関係は５０Ｖ〜３００Ｖ
の電位差を必要とすることが解明された。

なお、帯電電位と現像バイアスの電位差が５０Ｖ以下に
なると電位差不足から感光体２上の残留トナーを全て清
掃することが不可能となり、磁気ブラシクリーニング不
良から次サイクル画像における画像メモリ（ポジタイプ
）として発生し好ましくない。

一方、３００ｖ以上に電位差を取ることによりキャリヤ
Ｃの付着（キャリヤＣへの電荷注入等によるもの）が発
生し、転写時に感光体２上のキャリヤＣにより転写の障
害による転写不良を起こし、残留トナーｔの増加から前
記磁気ブラシＤ′による残留トナーｔの回収不足から同
様に画像メモリが発生する。

また、磁気ブラシＤ′中のトナーｔに対する悪影響とし
てトナーｔへの逆電荷の注入から感光体２の非画像部、
すなわち、高電位部に付着が起り、この逆極性トナー２
は転写と同極性であることから転写されずに残った多量
な逆極性トナーｔは同様に画像メモリ（ネガタイプ）と
して次サイクル画像に発生することになる。

以上、現像と同時に清掃を行なう本方式の場合の電位の
設定条件としては、転写残留トナーｔを確実に清掃回収
する必要があるため感光体２の帯電電位と現像バイアス
との電位差を５０Ｖ〜３００ｖの範囲に設定することは
必要不可決となる。

なお、本発明は要旨を変えない範囲で種々変形実施可能
なことは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、像担持体上に残
留する着色粉を現像手段により現像と同時に電気的に吸
引除去するから、従来のように独立した清掃手段や回収
ボックスを必要とすることがなく、小型、軽量、低コス
ト化が可能となるとともに、汚れを生じる虞れもなく、
さらに、像担持体に清掃ブレードを当接させないため、
像担持体の寿命も長くできる。また、像担持体の帯電電
位と現像手段に印加される現像バイアス電位との電位差
を絶対値で５０Ｖ〜３００ｖの範囲に設定したから、転
写残りトナーの電気的吸引性が向上して転写残りトナー
の清掃性が向上し、故に像メモリを防げ良好、かつ鮮明
な像形成が可能となるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は要部の構成を概略的に示す図、第２図は全体構
成を概略的に示す縦断側面図、第３図は感光体を繰返し
て使用した場合の画像形成プロセスを示す説明図、第４
図は帯電電位と現像バイアスとの関係を示す説明図、第
５図は従来例を示す概略的構成図である。 ２・・・像担持体（感光体）、３・・・帯電手段、４・
・・静電潜像形成手段（レーザー露光手段）、５・・・
現像手段、６・・・転写手段、Ｐ・・・被転写材（用紙
）、Ｄ・・・二成分現像剤、Ｄ′・・・現像剤磁気ブラ
シ、ｔ・・・着色粉（トナー）、Ｃ・・・磁性粉（キャ
リヤ）。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）像担持体上の静電潜像を現像手段により反転現像
   して、この反転現像された顕像を転写手段により被転写
   材に転写するとともに、前記現像手段により像担持体上
   に残留した現像剤を現像と同時に電気的に吸引除去する
   ものにおいて、前記像担持体の帯電電位と現像手段に印
   加される現像バイアス電位との電位差を絶対値で５０Ｖ
   〜３００Ｖの範囲に設定したことを特徴とする画像形成
   装置。
2. （２）現像剤が、着色粉と磁性粉とからなる二成分現像
   剤であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   画像形成装置。