JPH034276A

JPH034276A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH034276A
Application number: JP1138841A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Kamiyama; 神山　三明
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1991-01-10
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: DE69013399T2; EP0400571A3; JP2598131B2; US5122838A; EP0400571A2; EP0400571B1; DE69013399D1

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、感光体等の像担持体に静電潜像を形成し、こ
の静電潜像を現像して、用紙等の被転写材に記録する記
録装置に関する。

（従来の技術）この種の記録装置としては、電子写真装置や静電プリン
タなどが知られている。これらの記録装置では、感光体
上に静電潜像を形成後、該静電潜像に現像剤を静電的に
付着させて現像剤像を形成し、続いて、現像剤像を用紙
に転写することにより記録している。また、転写後の感
光体上には静電潜像および転写しきれない現像剤が残存
しているので、この残存現像剤をクリーニング装置によ
り除去し、続いて静電潜像を除電装置により除去してい
る。

ところで、近年、装置の小型化が要求されており、例え
ば、特開昭４７−１１５３８号公報にはｙｌＩｇ！装置
と清掃装置とを一つの装置で兼用することにより装置を
小型にする方法が開示されている。

この方法は、−個の現像装置において、感光ドラムが１
回目にここを通過する際に静電潜像をｙｌ像し、続いて
２回目に現像装置を通過させて転写後の残留像を？ｒＩ
掃している。しかし、従来のこの方法では、現像装置に
対して感光ドラムが２回目の通過に差掛かる際にそこか
ら残留像が除去されるために、記録スピードが半分にな
ってしまうとともに、感光ドラムの周面全体の寸法以上
の記録面積が得られないという問題があり、必然的に感
光ドラムを比較的大きな寸法にしなければならなくなり
、装置を十分に小型化することができない。

一方、米国特許番号３６４９２６号公報には、静電潜像
の１回目の通過の際に、静電潜像の現像と、前回の転写
後残存している現像剤との清掃を同時にする現像装置を
用いることにより、スピードに関する欠点を解決する方
法が開示されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、この従来の装置においては、転写後の残
留像を感光ドラム上に残したまま、その上から次ぎ・の
帯電、静電潜像の形成、そして現像することとなる。し
たがって、帯電においては、残存している潜像及びトナ
ー像に重ねて帯電し、更にこのトナー像の上から次ぎの
像露光を行うために均一な帯電および潜像の形成が損わ
れてしまい、前記工程の残像が、いわゆるメモリ画像と
して、次ぎの画像に重なって現われるため、画像が不鮮
明になるという欠点がある。このような現像は、特に、
ソリッド部（現像剤が広い範囲に亙り付着した領域）と
前工程で形成された文字などの細線とが遭遇した場合に
生じ品く、しばしば潜像のみならず現像剤も十分に除去
できないために現像剤像も残像メモリとして残りそのま
ま用紙に転写されてしまうこともある。

また、記録装置を小型化するには、現像装置として一成
分方式が好ましいが、機械的清掃力に乏しい一成分方式
を用いる方法は実現していない。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、鮮明な
画像を得ることができるより小型な記録装置を提供する
ことを目的とする。

【発明の構成Ｊ（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、像担持体に静電潜像
を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像と同極性
に帯電される現像剤層を表面に形成した弾性現像部材を
前記・静電潜像に相対的速度差を持たせて押圧摺接させ
て反転現像するとともに、前記像担持体に残留している
現像剤を同時に除去する現像清掃装置と、前記像担持体
に形成された現像剤像を被転写材に転写させる転写手段
とを備えてなることを特徴とし、また、像担持体に形成
された現像剤像に被転写材を押圧し、該被転写材に現像
剤像を転写させる接触式転写手段を備えてなることを特
徴とするものである。

（作用）像担持体と同極性の現像剤を用いて反転現像することに
より、像担持体に対する現像剤の付着力を弱（するとと
もに、弾性現像部材を前記静電潜像に相対的速度差を持
たせて押圧摺接させることにより、弾性現像部材と残留
現像剤との間に強い摩擦力を発生させてクリーニング効
率を向上させ、また、接触式転写手段を用いることによ
り、被転写材に対する現像剤像の転写効率を向上させる
。

（実施例）以下、本発明を図面に示す一実施例を参照して説明する
。

第１図は記録装置を示すもので、その本体Ｈの略中央部
には、記録すべき像の面積より小さな記録面を（すなわ
ち小さな径の）像担持体としての感光体ドラム１が矢印
入方向に回転自在に設けられている。前記感光体ドラム
１は、有機感光体（ＯＰＣ）系の光導電材料から形成さ
れている。

また、前記感光体ドラム１の周囲にはその回転方向に沿
って順次、帯電チャージャー２、レザー装置３、現像清
掃装置４、転写手段５、除電ランプ６、撹乱装置７が配
設されている。

上記帯電チャージャー２は感光体ドラムｌの上方部に位
置されており、感光体ドラム１１の表面を−５００〜−
８００ボルトに略均−に負に帯電させるようになってい
る。前記レーザ装置４は記録するべき画像情報に応じて
、感光体表面にレーザビーム８を照射して帯電領域に静
電潜像を形成する。

また、上記現像清掃装置４には摩擦帯電性のいわゆる一
成分の現像剤Ｔを収納するホッパ９が設けられている。

前記ホッパ９内には現像剤Ｔを感光体ドラム１に対面す
る位置に向けて搬送するるとともに、感光体ドラム１に
残留している現像剤Ｔをホッパ９内に戻す現像ローラ１
０が設けられている。

前記現像ローラ１０には１０２〜１０９Ω（至）の電気
抵抗を有する導電性表面層１１と、この内部には発砲ウ
レタンによる弾性層１２が配置されて全体として弾力性
のあるローラを構成している。

上記現像ローラ１０には現像剤Ｔを摩擦帯電しつつ、薄
層を形成するためのリン青銅やウレタン、あるいはシリ
コン樹脂などからなる弾性ブレード１３が押圧されてお
り、ここを通過する現像剤Ｔは感光体ドラム１１と同極
性の負の帯電を帯びて１層〜２層の現像剤層を形成する
。尚、上記現像剤担持体としての現像ローラ１０の表面
は現像剤Ｔとの摩擦帯電を考慮して、また適度な弾性と
摩擦性を考慮して選ぶ必要がある。

上記表面層１１の材質としては、たとえば、ウレタン樹
脂に導電性カーボンを１０〜３０重量パーセント混合し
たものを塗布して形成している。

また、上記現像ローラ１０にはバイアス電源１４が接続
されており、上記表面層１１と導通している。これによ
り、現像及び清掃時に所定の現像バイアスが印加される
。ホッパー９内には更にスポンジ状現像剤搬送ローラ１
５が設けられており、ホッパー９内の現像剤Ｔの凝集防
止と、搬送の役割をはたしている。

上記弾性転写ローラ５は実質的に上記感光体ドラム１の
下方において、用紙の搬送路１６を介して、感光体ドラ
ム１の周面に対面して設けられている。上記転写ローラ
５は現像ローラ１０と同様な構造を有するが、表面層１
１の電気抵抗は１０５〜１０”Ω（至）である。この転
写ローラ５により、ここ搬送されてきた用紙１７の裏面
に８００〜１８００ボルトの電圧を印加してトナーを静
電的に引付けて、感光体ドラム１からトナー画像を用紙
１７に転写する。このような接触式の転写手段では、多
湿化においても安定した転写特性を発揮するため、転写
残留現像剤量を減少させて清掃の負担を軽減する効果が
あるとともに、転写紙中の紙粉も除去し、現像剤への混
入を防止する。上記撹乱器７には導電性の弾性ブラシ１
８が設けられ、上記感光体ドラム１に先端を接触させて
いる。前記弾性ブラシ１８は感光体ドラム１の回転とと
もに摺接されるとともに、０〜４００ボルトの電圧が印
加され、感光体ドラム１上の転写残留現像剤を撹乱して
判読不能状態、すなわち、非パターン化するとともに、
残留していた静電潜像も導電性のブラシ１８により除電
されて消去される。なお、これに先立ち、感光体ドラム
１の負側の帯電は消去ランプ６により消去されているた
め、ブラシ１８による除電は正側の帯電を主に消去する
効果がある。

また、撹乱装置７の配置位置は感光体ドラム１に対して
上方にあるため、ブラシ１８に現像剤が堆積してもドラ
ム１上に落下し、そのままドラム１上で搬送されて現像
器４に回収されるため、機内に落下、飛散しないという
メリットがある。

また、上記感光体ドラム１の下方部には、用紙Ｐを搬送
路１６に供給する給紙ユニット１９が設けられている。

この給紙ユニット１９にハ画像ヲ転写すべき用紙１７が
収納されている。給紙ユニット１９の上方には回転によ
り給紙ユニット１９から用紙Ｐを搬送路１６へ供給する
給紙ローラ２０が設けられている。

尚、搬送路１６には用紙１７に転写後のトナー画像を定
着する定着器２１が設けられている。

次ぎに、この実施例による電子複写装置の動作について
説明する。

感光体ドラム１を矢印入方向に回転させ、感光ドラム１
の周面を帯電チャージャー２により、約マイナス５００
乃至８００Ｖ　（ボルト）にコロナ帯電する。続いて、
この帯電領域にレーザ装置３からレーザビーム８を照射
して露光し、感光体ドラムｌの表面に静電潜像を形成す
る。前記静電潜像は次ぎに現像ｌＲ掃装置４と対面する
現＠！ｔＮ掃位置に搬送される。現＠！清掃装置４の現
像ローラ１０からは現像剤（以下トナーと呼ぶ）Ｔが送
り出され、これが、静電潜像に弾性的に且つ、変形によ
りニップ幅をもって接触してトナーＴを付着させてトナ
ー像を形成する。この場合、トナーＴは光の照射域に付
着し、いわゆる反転現像される。

トナーＴはブレード２３および現像ローラ１０−の表面
層１１との摩擦により、約マイナス５乃至３０ｚ／ｇ（
マイクロクーロン／グラム）に帯電されており、現像ロ
ーラ１０には約マイナス２００乃至４５０ボルトの電圧
が印加される。

現像後のトナー像は、次ぎに転写ローラ５と対面する転
写領域に搬送される。一方、転写領域には、給紙ローラ
２０の回転により給紙ユニット１９から用紙１７が感光
体ドラム１の回転に同期して送られて（る。

この用紙１７は転写ローラ５によりその裏面がプラスの
極性に帯電される。したがって、感光体ドラム１の表面
上のトナー画像は静電気的に用紙Ｐに引寄せられて転写
される。ここにおいて、転写ローラ５は直流電源２３に
より、１０００ボルトないし２０００ボルトの電圧が回
転軸に与え、転写ローラ５の両端部に設けたシリコン樹
脂に導電性カーボンを３０〜４０重量パーセント混合し
てなる導通部を介して、ローラ表面の１０５〜１０９Ω
（至）の導電性表面部に電圧が印加されるようになって
いる。尚、転写ローラ５の表面は付着する現像剤や紙粉
等の異物を清掃しやすくするため、表面の平滑性と、低
摩擦性を備えた材質が好ましく、本例では、導電性、ト
ルポリフッ化樹脂、導電性ポリエステルなどを用いてお
り、クリーニングブレード２２により良好にクリーニン
グされる。また、転写ローラ１５全体のゴム高度とじて
はＪＩＳ法の測定で２５〜５０度の柔軟なものが、転写
ローラ５の感光体ドラム１に対する押圧力の許容度が広
く良好であった。この転写ローラ５による良好な転写特
性範囲（動作環境）を第２図（ａ）に斜線で示した。

同じく、従来の転写コロナによる測定を同図（ｂ）に示
した。この比較により、転写ローラ５によれば、相対湿
度３０９６から８５％の範囲で転写効率は８５％以上を
得ているのに対し、コロナ転写方法では３０〜５０％、
また、転写効率を６０％まで許容しても７０％までしか
転写性を維持しないことがわかる。

このことは本発明のような清掃装置を持たない記録装置
では、多湿下において、転写残留トナーが急増すること
を意味し、従来の清掃装置を持たない、いわゆるクリー
ナレス記録装置の清掃不良の最大原因となっていたので
ある。

以上から弾性導電性の転写ローラ５による接触式の転写
により、極めて高効率で、かつ、広範囲な環境に亙って
転写残留トナーを軽減するとともに、転写時に用紙１７
に直接接触するため、用紙１７に付着している紙粉も効
率良く吸着除去するため、転写後、感光体ドラムｌに残
留する付着物は極めて減少する。

更に、転写ローラ５を用いることで、用紙１７は機械的
に押圧するので、転写抜け（部分的に転写しない事や）
が防止される事や、用紙１７のサイズや質にも影響が少
なく鮮明な画像が転写される。

また、転写後の用紙１７は定着器２１に送られ、ここで
トナーが用紙１７に溶融定着された後、排出される。

ところで、転写後の感光体ドラムｌの表面には僅かなが
ら転写しきれずに残留したトナー像あるいは、トナー転
写後に残された正および負の静電潜像が残留している。

これらのトナー像あるいはＤ電潜像は先ず、消去ランプ
６により負の潜像を消去し、残留トナーはわずかであり
、必ずしも必要ではないが好ましくは、次ぎに撹乱器７
に搬送されて撹乱非パターン化される。撹乱器７では、
弾性ブラシ１８を静電的潜像に接触させて機械的及び静
電気的な力を及ぼして判読不能な状態にまで細かく、残
留しているトナー像と静電潜像とを乱す。この場合、ブ
ラシ材料の摩擦帯電性をトナーと同極性として、トナー
との反発力を生しさせており、残留しているトナーを感
光体ドラム１の表面から吸着させないようにしている。

すなわち、ブラシ１８にトナーの蓄積のないようになっ
ている。尚、ブラシ材料としては、導電性の材料を用い
ている場合は、トナーと同極性の電位または接地電位を
与えることにより、反発力が生じトナがブランに蓄積し
てゆくことが防止される。

このようにして残像は撹乱されて、はとんどのトナーは
感光体ドラム１の表面上に散乱してそこに付着するが、
帯電撹乱器７内にはほとんど蓄積しない。すなわち、こ
の帯電撹乱器７は清掃装置として機能を持つものではな
く、補助的な機能を持つものである。

感光体ドラム１の表面上に散乱されたトナーＴは十分に
小さな点状に分布しており、もはや文字または画像とし
ての情報は有していない。

撹乱された領域は、次ぎに帯電チャジャ−２と対面する
帯電位置に搬送されて、その上から重ねられてコロナ帯
電される。帯電後、レーザ装置３により露光されて静電
潜像が形成され、再び（第２回目）現像清掃装置４に対
面する現像清掃位置に到達する。

この場合、第２回目に形成された静電潜像において、露
光部（トナーが付着するべき画像部）および非露光部（
非画像部）においてもローラ転写により転写残留トナー
が大幅に減少している上、予めほぼ均一に且つ十分に薄
く残留トナーは散らされているから、露光むらが生じな
い。従って、第２回目の現像においても、露光後の残留
電位が均一となるため均一なトナー画像が得られる。こ
こにおいて、既述したように、現像ローラ１０はＪＩＳ
ゴム硬度測定法で３０〜７０度の弾性を何するとともに
１０２〜１０９Ω国の導電性を有するため、現像ローラ
１０に線加重として２０ｇ／ｃＩＩ〜１２０ｇ／ｃ１１
１の加重を加え、感光体ドラム１と接触点において同方
向で、かつ、周速が１．５〜４倍の速度差を持って押圧
摺接することにより、１〜４　ａｓの接触幅にツブ）を
生じ、このニップにおいて、残留トナーと現像ローラ１
０上のトナーＴとが、撹乱摺接されるため、強い摩擦力
が生じ、清掃能力が増強される。しかし、トナーＴだけ
で現像剤が形成されているため、スジやハキ目状の画質
低下も生じない。更に、非露光部では、現像バイアスに
よる吸引力が感光体ドラム１のそれより勝るために付着
してたトナーＴは次々に現像清掃装置４に引付けられて
回収清掃される。すなわち、現像ローラ１０には、露光
部の残留電位と非露光部の電位との間の値の電位の現像
バイアスを印加することにより、現像ローラ１０から露
光部に新たなトナーが付着するともに、同時に非画像部
に付着している残存トナーはここから現像ローラ１０に
引付けられて回収される。

この場合、残存トナーは少量で、かつ撹乱装置７におい
て予め小さな点状に分散しているから、現像清掃装置４
は残留トナーを効率よく回収することができ、回収不良
を生じることがない。このようにして、感光ドラム１を
重複回転させて重複使用し、−枚の記録像を得る。そし
て、現像及び清掃後、トナー画像は転写ローラ５と対面
する位置において用紙１７に転写される。以下、同様な
工程が繰返される。

この実施例によれば、小さな径の感光体ドラム１を使用
しても、従来発生していたメモリ画像の発生が皆無とな
るばかりか、清掃（クリーニング装置）不良をも防止す
ることができる。

この実施例において、画像面積率約７％、Ａ４サイズの
用紙を２万枚プリントしたところ、清掃不良を生じるこ
となく、最後まで良好な画像を得ることができた。

また、撹乱装置７にバイアス電圧を印加した場合、トナ
ーの撹乱効果及びトナーの回収を積極的に阻止するよう
に調整することができる。すなわち、撹乱装置の汚れを
防止できる。この場合、電子写真装置の非プリント動作
時、つまり非画像領域通過時に弾性ブラシ１８にバイア
ス電圧、例えば約１００乃至３００ボルトを印加して、
現像剤溜めに溜められたトナーを弾性ブラシ１８から感
光体ドラム１に強制的に付着させた後、これを現像清掃
装置４に搬送してここでトナー、を回収することができ
る。但し、この場合、感光体ドラム１を帯電させないよ
うにするために、帯電チャージャー２を動作させず、且
つ、現像ローラ１０には約Ｏ乃至プラス１００ボルトの
電圧を印加する。

また、他の撹乱器へのトナー蓄積防止方法として感光体
ドラム１１上の非画Ｒ領域に撹乱器に付着したトナーＴ
を吸若するための帯電体を形成させる方法がある。これ
は、転写ローラ５により、潜像と逆極性に感光体ドラム
１を帯電させることによりなされるため、反転現像方式
では実行が容品である。

また、転写ローラ５に限られず、非転写式の接触式転写
手段としてはベルト状に変形しても機能は同様である。

また、本例では転写ローラ５として導電性の弾性ローラ
を用いたが、絶縁性の弾性ローラやベルトをコロナ帯電
として用いても、同様の転写性の向上が認められること
から、本発明のようなりリーナレスシステムに組込んで
用いることで、同様の効果が得られることはいうまでも
ない。

なお、上記実施例では、最も小型化される例として、非
磁性−成分現像方式を用いたが、これに限定されるもの
ではなく、他に知られる磁性−成分ブラシ法、ファーブ
ラシ法、カスケード法などに・置いても実現可能である
ことはいうまでもない。

更には、転写ローラとして撹乱装置７に用いたブラシと
同じ材質のブラシを用いてローラ状回転ブラシとして転
写ローラと同様の形状および印加電圧、押圧力を用いて
も全く同じ効果が期待される。尚、この場合、回転ブラ
シに付着したトナーの除去には回転ブラシに印加したも
のとは逆極性のバイアスを印加した回転電極により、ト
ナーをブラシから分離除去する手段が知られており、こ
の技術を用いれば、長期に亙り安定した特性を維持する
することができる。

〔発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、像担持体と同極
性の現像剤を用いて反転現像するから、Ｉ＆担持体に対
する現像剤の付告力が弱くなるとともに、弾性現像部材
を前記静電潜像に相対的速度差を持たせて押圧摺接させ
るから、弾性現像部材と残留現像剤との間に強い摩擦力
が発生し、良好に残留現像剤を回収することができ、ク
リーニング効率が向上するとともに、−成分現像剤の使
用が可能となり装置を小型化できる。

また、接触式転写手段を備えたから、被転写材に対する
現像剤像の転写効率を著しく向上させることができ、残
留現像剤を軽減することができる。

したかって、メモリ画像の発生を防止し、鮮明な画像を
得ることができる。

また、像担持体は必要な記録サイズよりも小さな長さの
ものを採用することができ、装置の小型化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である記録装置を示す概略的
構成図、第２図（ａ）はローラ転写の特性を示すグラフ
図、第２図（ｂ）はチャージャー転写の特性を示すグラ
フ図である。１・・・感光体ドラム（像担持体）　３・・・レーザ装
置（静電潜像形成手段）　４・・・現像清掃装置（現像
清掃手段）　５・・・転写ローラ（接触式転写手段）　
Ｔ・・・トナー（現像剤）　１０・・・現１９０−ラ（
弾性現像部材）　１７・・・用紙（被転写材）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）像を担持する像担持体に静電潜像を形成する静電
潜像形成手段と、前記静電潜像と同極性に帯電された現
像剤層を表面に形成した弾性現像部材を前記静電潜像に
相対的速度差を持たせて押圧摺接させて反転現像すると
ともに、前記像担持体に残留している現像剤を同時に除
去する現像清掃手段と、前記像担持体に形成された現像
剤像を被転写剤に転写させる転写手段とを備えてなるこ
とを特徴とする記録装置。
（２）像を担持する像担持体に静電潜像を形成する静電
潜像形成手段と、前記静電潜像と同極性に帯電された現
像剤層を表面に形成した弾性現像部材を前記静電潜像に
相対的速度差を持たせて押圧摺接させて反転現像すると
ともに、前記像担持体に残留している現像剤を同時に除
去する現像清掃手段と、前記像担持体に形成された現像
剤像に被転写材を押圧し該被転写材に現像剤像を転写さ
せる接触式転写手段とを備えてなることを特徴とする記
録装置。