JPH07234619A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アモルファスシリコン感光体を用いた画像形
成装置において、該画像形成装置の停止中に、感光体の
表面が低抵抗化することにより、いわゆる画像流れが生
じることを防止すること。 【構成】 アモルファスシリコン感光体、現像材供給手
段、クリーニング手段を有する画像形成装置において、
メインスイッチを入れてから画像形成前までの期間で、
クリーニング部材を感光体に当接させたまま感光体を所
定回転数回転させるとともに、現像材を所定量クリーニ
ング部材に提供する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アモルファスシリコン
感光体を用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アモルファスシリコン感光体を用
いた画像形成装置では、高湿下でドラム表面が低抵抗化
するため、あるいは帯電器で発生した放電生成物がドラ
ム表面へ付着しドラム表面が低抵抗化するために、表面
電荷が保持されずにいわゆる画像流れが発生することが
あり、その対策として、感光体内部にヒーターを設置す
ることがあった。また、メインスイッチを切ったあと
も、ドラムヒーターは通電状態（夜間通電）をすること
があった。

【０００３】一方近年環境問題やエネルギー問題とし
て、夜間やスタンバイ中の消費電力を極力減らす要望が
強くなりつつある。

【０００４】高湿下でドラムの夜間通電がないとメイン
スイッチオンと同時にドラムヒーターをいれたとして
も、画像流れになる。これは、一旦上がったドラム表面
の湿度を下げるのに時間を要することに加え、帯電器の
シールド板に吸着された放電生成物が、夜間揮発した場
合、ドラム表面の湿度が高いため、放電生成物がドラム
表面へ付着し易くなるからと考えられる。

【０００５】そこで、特開昭６３−２３５９７４、特開
昭６３−２６１３８０のように電源投入後、クリーニン
グ装置を当接させたまま常時または一定時間ドラムを回
転させる方法が提案されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】ところが、上記従
来例ではメインスイッチオンと同時にドラムヒーターを
入れたとしても、画像流れ防止の効果はわずかに認めら
れるものの完全に除去するには至らなかった。これは、
クリーニング装置でドラム表面を摺擦することにより放
電生成物等の低抵抗物質をトナーと共にドラム表面から
除去しようとする狙いが、以下の理由で完全に達成され
ていないからと考えられる。まず第一に、クリーニング
装置内の摺擦部材は、主に転写残りのトナーをドラムと
の間に介在させてドラムとの摺擦を行なっているが、転
写残りのトナーには転写紙中に填量として含まれるタル
ク（化学組成Ｍｇ₃ （Ｓｉ₄ Ｏ₁₀）（ＯＨ）₂ ）その他
の吸湿性の物質を含むことが有り、このため高湿下では
ドラム表面抵抗が部分的に１０¹¹Ω程度まで下がり、画
像流れが発生しやすくなることがあった。また第二に、
転写残りのトナー中には、トナー中に含まれる外添剤の
比率が高くなることがあった。これは、外添剤がトナー
の帯電極性と逆極性の場合に顕著で、この場合、クリー
ニング部での外添剤の比率が高くなり、ドラムへの摺擦
力が少なくなる事があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明ではクリーニング
装置に新たなトナーを供給しつつ、クリーニング装置で
ドラム表面を摺擦することにより、ドラムの摺擦力が維
持でき、画像流れのない安定した画像が得られるもので
ある。

【０００８】すなわち、メインスイッチを入れてから画
像形成前までの期間で、クリーニング部材を感光体に当
接させたまま感光体を約２００回転以上駆動させるとと
もに感光体駆動中は、少なくとも最大画像幅内で現像剤
を約１平方センチ当たり０．１ミリグラムから１．５ミ
リグラムクリーニング部材へ供給することにより、ドラ
ムヒーターを夜間通電しなくても、高湿下において画像
流れのない、鮮鋭な画像が得られるものである。

【０００９】

【実施例】つぎに本発明の実施例を示す。

【００１０】図２は本発明を実施した画像形成装置のド
ラム周り及び定着装置の概略断面図で、アモルファスシ
リコン感光体としての感光ドラム１、前露光２、一次帯
電器１０、画像露光１１、現像装置１２、ポスト帯電器
１４、転写分離帯電器１３、クリーナー３、定着ローラ
７及び加圧ローラ９を有する定着装置が配置されてお
り、一次帯電器１０、現像スリーブ１７、転写分離帯電
器１３には不図示の高圧電源等が接続されている。ま
た、感光ドラム、現像スリーブ、定着ローラーはそれぞ
れ駆動モーターを持ち、独立に駆動可能である。また、
最大画像幅はＡ４横の、約２９０ｍｍで、プロセススピ
ードは５００ｍｍ／ｓｅｃである。現像装置１２は、直
径２０ｍｍのアルミ表面にフェノール樹脂、グラファイ
ト、カーボンを混合したコート層を形成した現像スリー
ブを感光ドラムと順方向に相対速度１５０％で駆動し、
現像スリーブと感光ドラム間の距離を２３０μｍ、また
現像スリーブ上のトナーのコートは磁性ブレードを用
い、現像スリーブと磁性ブレードの距離は２８０μｍ、
現像バイアスには、周波数２７００Ｈｚ、ピーク間電圧
１４００Ｖ、デューティ比５０％の正弦波と直流の重畳
したものである。トナー１５は、マイナス帯電の平均粒
径約９μｍ、メインバインダーがスチレンアクリル、磁
性体が約８０重量部、外添剤にチタン酸ストロンチウム
を４％、シリカを０．５％、ガラス転移点約６０℃の１
成分磁性トナーで、現像スリーブ上のトナーのトリボ
は、−３〜−１２（μｃ／ｇ）、コート量は０．６〜
１．３ｍｇ／ｃｍ³ である。感光ドラム１は、直径１０
８ｍｍ厚み約５ｍｍのアルミシリンダー上にグロー放電
等により、約３０μｍアモルファスシリコン感光層を形
成したものを使い、定着装置は、厚み０．２５ｍｍのシ
リコーンゴム層の上に表層約２０μｍのフッソ樹脂（Ｐ
ＴＦＥ）を焼成等でコートした定着ローラー７、その内
部に定格１０００Ｗのハロゲンヒーター８、直径６０ｍ
ｍ、厚み５ｍｍのシリコーンゴム上に、厚み１００μｍ
のフッソ樹脂（ＰＦＡ）チューブを被覆した加圧ローラ
ー９からなる。さらに感光ドラムの内部には、約８０ワ
ットの面状発熱ヒーター１６が一周分設置され、アルミ
シリンダーの温度が４２℃になるように電力制御されて
いる。

【００１１】図１はクリーナー部の概略断面図で、クリ
ーナー３は、材質がウレタンで厚み２ｍｍのクリーニン
グブレード４、直径１８ｍｍで各磁束密度５００ガウス
の８極の磁極を持つクリーニングローラー５、直径８ｍ
ｍの規制ローラー６から構成され、クリーニングローラ
ー５は図４に示すように感光ドラムの進行方向に対し、
カウンター回転方向に対感光ドラムの１２０％の周速
で、また規制ローラー６はクリーニングローラーの回転
方向に対しカウンター方向に対クリーニングローラーの
５％の周速で、それぞれ感光ドラムからの駆動により回
転している。しかし、これらの各回転方向は、必要に応
じ逆方向にすることもできる。クリーニングローラー５
と感光ドラム１、クリーニングローラー５と規制ローラ
ー６のギャップはそれぞれ１．５ｍｍ，１．９ｍｍであ
る。クリーニングローラー５上には、規制ローラー６で
規制された転写残りトナーがコートされ、このトナーが
感光ドラムと摺擦しながら接触することで感光ドラム上
にトナーがコートされ、図４に示したように、その後下
流に設置されたクリーニングブレードでトナーを感光ド
ラム上からスクレープすることでクリーニングしてい
る。一方、クリーニングローラーからクリーナーケーシ
ング内に落ちたトナーは、図１のスクリュー１８により
図面の奥側方向に搬送され廃トナー容器に回収される。

【００１２】次に実施例の動作の説明を行なう。

【００１３】メインスイッチをオンすると同時に定着ヒ
ーター８及びドラムヒーター１６がオンになり、定着ロ
ーラー７、感光ドラム１の加熱を始める。それとほぼ同
時に感光ドラム駆動用、及び現像スリーブ駆動用のモー
タが回転し始める。また感光ドラムに近接している転写
材分離補助用の爪は解除する。現像スリーブには、現像
バイアスが印刷され、最大画像幅の範囲で感光ドラム上
に一様にトナーが現像される。この時の感光ドラム上の
トナーの現像量は約０．４ミリグラム／平方センチメー
トルで、感光ドラム上の表面電位はほぼゼロボルト、現
像バイアスは上記の交流成分に加え、直流成分をゼロボ
ルト程度にする。また、この時ポストバイアス、転写バ
イアス、分離バイアスは、オフしている。感光ドラム上
のトナーはクリーニング部に入り、新しいトナーがクリ
ーニングローラーに供給される。新しいトナーはクリー
ニングローラー上にあったトナーと入れ替わりながら感
光ドラムを摺擦し、感光ドラムとクリーニングローラー
にクーロン力及びファンデルワールス力で付着し、感光
ドラムに付着したトナーはクリーニングブレード部でス
クレープされる。定着ローラーが約１８０℃になった時
点で、定着ローラーの回転を開始する。その後、定着ロ
ーラーの温度は、約５分で定着可能温度の１８５℃に達
する。この時、感光ドラム、現像スリーブ、定着ローラ
ーは回転を停止する。停止時のシーケンスは、まず現像
バイアスの直流及び直流分をゼロボルトに切り換え、感
光ドラムを一周以上回転してから感光ドラム、現像スリ
ーブ、定着ローラーを同時に停止させる。感光ドラムの
回転数は回転時間が５分の時は５×６０×５００÷１０
８÷３．１４＝４２２（回）である。回転時間、回転
数、ドラム上のトナーの現像量と画像流れの関係は以下
のようになる。トナーの現像量は図３に示すように現像
バイアスの直流分を変えることで変化させた。

【００１４】また、画像流れの相対評価は、３２．５
℃、相対湿度８０％の環境下でＡ４サイズの国内６４グ
ラム紙で５０００枚連続コピー後メインスイッチ、ドラ
ムヒーターを切り約１５時間放置した後、メインスイッ
チオンと同時にドラムヒーターをオンにして約５分後に
ウエイトアップした直後の１枚目の画像により判定し
た。判定には、細かめの文字のチャートを用い、画像濃
度により画像流れのレベルが変わるので、オリジナルチ
ャートの０．３の反射濃度の部分が０．２程度となるよ
うな現像条件に統一し、ランクは主観評価で決め、ラン
ク３以上が一応実用可能であり、ランク４以上が、実用
上問題ないと判断できる好ましいレベルとした。その結
果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】現像トナー量が約１平方センチ当たり１．
５ミリグラムを越える場合は、クリーニング部のトナー
飛散が激しくなり、一次ワイヤー汚れや機内のトナー汚
れで、実用上使えないことがわかった。

【００１７】また、このトナーを使った場合の感光ドラ
ムの平均削れ量は１００万回転当たり、約２００オング
ストロームであり、感光体の寿命に関しても、問題のな
いレベルであった。

【００１８】上の実験より、感光ドラムの空回転回数は
約１５０回転以上、好ましくは約２００回程度以上で、
かつ感光ドラムへ現像するトナー量は約１平方センチ当
たり０．０５ミリグラムから１．５ミリグラム、好まし
くは、０．１ミリグラムから１．５ミリグラムが必要と
判断した。

【００１９】〈他の実施例〉次に本発明の第二の実施例
を示す。

【００２０】この実施例では、クリーニング部の廃トナ
ーを現像部へ搬送し、トナーを再利用しているのでトナ
ーの供給量を多めに設定しても、実用上のトナーの消費
量を少なくすることが可能である。装置構成は第一の実
施例と基本的に同一とする外、廃トナーから紙粉や紙中
に含まれる繊維、填量等を分離し、再利用に適するトナ
ーのみを選別する廃トナー分離手段、選別されたトナー
を現像ホッパー部まで搬送する廃トナー搬送手段、搬送
された廃トナーを適量ずつ現像部へ供給する廃トナー供
給手段が新たに追加される。トナーは、外添剤のチタン
酸ストロンチウムがないだけでその他は第一の実施例と
同一である。

【００２１】次に実施例の動作の説明を行なう。

【００２２】メインスイッチをオンすると同時に定着ヒ
ーター及びドラムヒーターがオンになり、定着ローラ
ー、感光ドラムの加熱を始める。それとほぼ同時に感光
ドラム駆動用、及び現像スリーブ駆動用のモーターが回
転し始める。

【００２３】現像スリーブには、現像バイアスが印加さ
れ、ドラム上にトナーが現像される。この時のドラム上
のトナーの現像量は０．４ミリグラム／平方センチメー
トルで、ドラム上の表面電位はほぼゼロボルト、現像バ
イアスは上記の交流成分に加え、直流成分を０ボルト程
度にする。また、この時ポストバイアス、転写バイア
ス、分離バイアスは、オフしている。感光ドラム上のト
ナーはクリーニング部に入り、新しいトナーがクリーニ
ングローラーに供給される。新しいトナーはクリーニン
グローラー上にあったトナーと入れ替わりながら感光ド
ラムを摺擦し、感光ドラムとクリーニングローラーにク
ーロン力及びファンデルワールス力で付着し、感光ドラ
ムに付着したトナーはクリーニングブレード部でスクレ
ープされる。定着ローラーが約１８０℃になった時点
で、定着ローラーの回転を開始する。その後、定着ロー
ラーの温度は、メインＳＷ ＯＮから約５分で定着可能
温度の１８５℃に達する。この時、感光ドラム、現像ス
リーブ、定着ローラーは回転を停止する。停止時のシー
ケンスは、まず現像バイアスの直流分及び直流分をゼロ
ボルトに切り換え、感光ドラムを一周以上回転してから
感光ドラム、現像スリーブ、定着ローラーを同時に停止
させる。

【００２４】次に本発明の第三の実施例を示す。基本構
成は第一の実施例と同一であるが、現像ホッパーからク
リーニングローラーへトナーを供給する、トナー供給手
段が設けられる。

【００２５】次に本実施例の動作の説明を行なう。

【００２６】メインスイッチをオンすると同時に定着ヒ
ーター及びドラムヒーターがオンになり、定着ローラ
ー、感光ドラムの加熱を始める。それとほぼ同時に感光
ドラム駆動用、及び現像スリーブ駆動用のモーターが回
転し始める。また、この時ポストバイアス、転写バイア
ス、分離バイアスは、オフしている。

【００２７】一方トナー供給部材も同時に動作を開始し
て、クリーニングローラーへトナーが供給される。この
ときのトナーの供給量は毎秒約０．３グラムの割合であ
る。クリーニングローラーへ供給されたトナーは摩擦帯
電を受けない状態であるが、クリーニングローラー部
で、感光ドラムとの間で摺擦され、感光ドラムとクリー
ニングローラーに摩擦帯電により発生した電荷によるク
ーロン力及びファンデルワールス力で付着し、感光ドラ
ムに付着したトナーはクリーニングブレード部でスクレ
ープされる。定着ローラーが約１８０℃になった時点
で、定着ローラーの回転を開始する。その後、定着ロー
ラーの温度は、メインＳＷ ＯＮから約５分で定着可能
温度の１８５℃に達する。この時、感光ドラム、現像ス
リーブ、定着ローラーは回転を停止する。停止時のシー
ケンスは、まず現像バイアスの直流分及び直流分をゼロ
ボルトに切り換え、感光ドラムを一周以上回転してから
感光ドラム、現像スリーブ、定着ローラーを同時に停止
させる。

【００２８】次に本発明の第四の実施例を示す。本実施
例では、画像流れが特に激しく発生する感光ドラム上の
場所に対してトナーを多く供給するものである。既に記
述した様に、放置時に帯電器に対応していた場所は、帯
電器のシールドに付着していた放電生成物が感光ドラム
上に付着し、感光ドラム表面を低抵抗化させるため、画
像流れが特に程度が悪い。そこで、画像形成装置の停止
又は放置時の感光ドラムと各帯電器の対応位置を検出す
る手段を設け、ウエイト中にその位置にトナーを多く供
給するものである。なお、本実施例の基本構成は第一の
実施例と同一であり、感光ドラムと各帯電器の位置を正
確に記憶するために、感光ドラムの駆動をステッピング
モーターで行ない、回転位置に正確に検出する方法をと
る。

【００２９】次に本実施例の動作の説明を行なう。

【００３０】メインスイッチをオンすると同時に定着ヒ
ーター及びドラムヒーターがオンになり、定着ローラ
ー、感光ドラムの加熱を始める。それとほぼ同時に感光
ドラム駆動用、及び現像スリーブ駆動用のモーターが回
転し始める。それとほぼ同時に感光ドラム駆動用、及び
現像スリーブ駆動用のモーターが回転し始める。現像ス
リーブには、現像バイアスが印加され、ドラム上にトナ
ーが現像される。この時のドラム上のトナーの現像量
は、放置時の一次帯電器、ポスト帯電器、転写分離帯電
器の３つがあった位置に対応した部分のみ１．５ミリグ
ラム／平方センチメートルで、その他の部分は０．４ミ
リグラム／平方センチメートルである。ドラム上の表面
電位はほぼゼロボルト、現像バイアスは上記の交流成分
に加え、直流成分を各々プラス５０ボルト、及び０ボル
ト程度にする。また、この時ポストバイアス、転写バイ
アス、分離バイアスは、オフしている。感光ドラム上の
トナーはクリーニング部に入り、新しいトナーがクリー
ニングローラーに供給される。新しいトナーはクリーニ
ングローラー上にあったトナーと入れ替わりながら感光
ドラムを摺擦し、感光ドラムとクリーニングローラーに
クーロン力及びファンデルワールス力で付着し、感光ド
ラムに付着したトナーはクリーニングブレード部でスク
レープされる。定着ローラーが約１８０℃になった時点
で、定着ローラーの回転を開始する。その後、定着ロー
ラーの温度は、メインＳＷ ＯＮから約５分で定着可能
温度の１８５℃に達する。この時、感光ドラム、現像ス
リーブ、定着ローラーは回転を停止する。停止時のシー
ケンスは、まず現像バイアスの直流分及び直流分をゼロ
ボルトに切り換え、感光ドラムを一周以上回転してから
感光ドラム、現像スリーブ、定着ローラーを同時に停止
させる。

【００３１】以上の各実施例は、ドラムヒーターが夜間
時のみＯＦＦする例で説明したが、本発明に、ドラムヒ
ーターを全く使わない場合も含まれることは勿論であ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メインスイッチを入れてから画像形成前までの期間で、
クリーニング部材を感光体に当接させたまま感光体を２
００回転以上駆動させるとともに感光体駆動中は、少な
くとも最大画像幅内で現像剤を１平方センチ当たり０．
１ミリグラムから１．５ミリグラムクリーニング部材へ
供給することにより、ドラムヒーターを夜間通電しなく
ても、高湿下において画像流れのない、鮮鋭な画像が得
られるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の実施例のクリーナー部
の概略断面図

【図２】本発明を実施した複写機のドラム周り及び定着
装置の概略断面図

【図３】本発明の実施例の現像バイアス直流分と感光ド
ラム上現像量を示す図

【図４】本発明の実施例のクリーニングローラー及び感
光ドラム上のトナーを示す概略断面図

【符号の説明】

１…感光ドラム ２…前露光 ３…クリーナー ４…クリーニン
グブレード ５…クリーニングローラー ６…規制ローラ
ー ７…定着ローラー ８…ハロゲンヒ
ーター ９…加圧ローラー １０…一次帯電
器 １１…画像露光 １２…現像装置 １３…転写分離帯電器 １４…ポスト帯
電器 １５…トナー １６…面状発熱
ヒーター １７…現像スリーブ １８…スクリュ
ー

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アモルファスシリコン感光体、現像剤を
   感光体へ供給するための現像剤供給手段、感光体に当接
   するクリーニング手段からなる画像形成装置において、 メインスイッチを入れてから画像形成前までの期間で、
   クリーニング部材を感光体に当接させたまま感光体を約
   ２００回転以上駆動させるとともに、上記感光体駆動中
   は、少なくとも最大画像幅内で常に現像剤を約１平方セ
   ンチ当たり０．１ミリグラムから１．５ミリグラムクリ
   ーニング部材へ供給することを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 廃トナーから良好なトナーを選別分離す
   る廃トナー分離手段、該選別されたトナーを現像ホッパ
   ー部に搬送する搬送手段、該搬送されたトナーを現像部
   に供給する供給手段を設けたことを特徴とする請求項１
   記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 現像ホッパーからクリーニングローラへ
   トナーを供給するトナー供給手段を設けたことを特徴と
   する請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 放置時の感光体と該感光体に対する帯電
   器の対応位置を検出する手段を設け、該検出手段による
   検出信号に基づき、前記対応位置に多量のトナーを供給
   するようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形
   成装置。