JPH09138578A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】残留トナー吸引部材に電圧を印加する電源を１
つにして装置の小型化を図る。 【解決手段】残留トナー吸引部材７に一定の電圧を印加
し、記録用紙１１が転写ローラ５を通過しているときに
は除電ランプ６を点灯して転写後の感光ドラム２の除電
を行い、記録用紙が転写ローラを通過していない非通過
中においては除電ランプ６を消灯して除電を停止する。
これにより、記録用紙の通過中は転写されずに感光ドラ
ム上に残った残留トナーを残留トナー吸引部材で吸引で
き、かつ、記録用紙の非通過中においては残留トナー吸
引部材に付着している残留トナーを感光ドラム上に放出
し、この放出した残留トナーを現像装置４の現像ローラ
１７により回収できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を利用して画像形成を行うと共に現像手段にて例えば感
光体ドラム上に残留した残留トナーを回収するクリーナ
レス方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置は、感光ドラムが１回転す
る間に、帯電、露光、現像、転写という一連の電子写真
プロセスを経由して画像形成を行うが、クリーナレス方
式と呼ばれる画像形成装置は転写後に感光ドラムに残留
したトナーをブレード等を使用して掻き落とすこと無く
そのまま残し、現像装置で現像と同時に回収するように
している。しかし、残留トナーを感光ドラム上に残した
まま次の帯電及び露光を行うと感光ドラム上に残存して
いる残留トナーの上から帯電し、露光を行うため、均一
な帯電や良好な静電潜像の形成ができず、前回の画像形
成時に感光ドラム上に残った残像が、いわゆるメモリ画
像として次の画像形成時に重なって記録用紙に転写する
ことになり、転写画像が不鮮明になってしまうという問
題がある。

【０００３】このような現象は、特にソリッド部（トナ
ーが広い範囲にわたり付着する領域）と前回の画像形成
時における文字等の残留像とが遭遇した場合に生じやす
く、潜像のみならずトナーも十分除去できないためにト
ナー像も残像メモリとして残り、そのまま記録用紙に転
写されることにより生じる。そこで特開昭６４−２０５
８７号公報では、感光ドラムに非パターン化ブラシを接
触して設け、転写残りトナーを非パターン化するように
している。また、非パターン化部材にトナーの極性とは
逆極性のバイアスを印加することで非パターン化効果を
上げている。

【０００４】しかし、連続的に画像形成を行った場合、
非パターン化ブラシにトナーが蓄積し過ぎて良好な非パ
ターン化能力が維持できなくなること、非パターン化ブ
ラシに蓄積されたトナーが不用意に零れ落ちて次頁の画
像領域を汚して画像形成に悪影響を与えたり、装置内を
汚したりすることなどの問題がある。このようなことか
ら、特開平６−２７８０４号公報では、非パターン化部
材に印加する電圧を、記録用紙が転写部で感光ドラムと
接触した部位が非パターン化部材を通過しているとき
と、それ以外とで変化させている。すなわち、記録用紙
が転写部で感光ドラムと接触した部位が非パターン化部
材を通過しているときには感光ドラム上の残留トナーを
吸引するような電圧を印加し、それ以外の時は非パター
ン化部材に吸引したトナーを感光ドラム上に放出するよ
うな電圧を印加し、感光ドラム上に放出したトナーを現
像清掃装置で回収するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
単に、記録用紙が転写部で感光ドラムと接触した部位が
非パターン化部材を通過しているときにこの非パターン
化部材に感光体ドラム上の残留トナーを吸引するような
電圧を印加し、それ以外の時に非パターン化部材からト
ナーを感光体ドラム上に放出するような電圧を印加する
制御を行うものでは、吸引電圧と放出電圧の２種類の電
圧を切替えて非パターン化部材に印加することになり、
このため２種類の電源と電源の切替手段が必要となって
装置が大型化する問題があった。

【０００６】そこで、請求項１対応の発明は、残留トナ
ー吸引部材に印加する電圧を常に一定にでき、しかも残
留トナー吸引部材は記録媒体が転写部を通過中は残留ト
ナーを確実に吸引し、かつ、非通過中は吸引した残留ト
ナーを確実に放出でき、残留トナー吸引部材に電圧を印
加する電源を１つにでき装置を小型化できる画像形成装
置を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
帯電手段により帯電した静電潜像保持体の表面に露光に
より静電潜像を形成し、この静電潜像に現像手段により
トナーを付着してトナー像を形成し、このトナー像を転
写手段で記録媒体に転写して画像形成を行い、かつ現像
手段にて現像と同時に静電潜像保持体上の残留トナーを
回収する画像形成装置において、転写後の静電潜像保持
体上の電荷を均一に除電する除電手段と、静電潜像保持
体に接触して配置し、除電手段による除電後において、
記録媒体が転写部を通過中は転写後に静電潜像保持体に
残留した残留トナーを吸引し、かつ、非通過中は吸引し
た残留トナーを静電潜像保持体に放出する残留トナー吸
引部材とを設け、記録媒体が転写部を通過中は除電手段
をオン動作し、非通過中は除電手段をオフ動作するもの
である。

【０００８】このように記録媒体が転写部を通過中は除
電手段をオン動作し、非通過中は除電手段をオフ動作す
ることにより、静電潜像保持体の電位が変化するので、
残留トナー吸引部材に印加する電圧が一定でも、残留ト
ナー吸引部材は記録媒体が転写部を通過中は残留トナー
を確実に吸引し、かつ、非通過中は吸引した残留トナー
を確実に放出する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、この実施の形態は本発明を
レーザプリンタに適用したものについて述べる。図１は
レーザプリンタの概略構成を示す図で、ケース１内の中
央部には静電潜像保持体である感光ドラム２を設けてい
る。この感光ドラム２の周囲には、この感光体表面を一
様に帯電する帯電手段としてのスコロトロン帯電器３、
現像手段としての現像装置４、転写手段としての転写ロ
ーラ５、除電手段としての除電ランプ６及び残留トナー
吸引部材７を配置している。前記転写ローラ５は前記感
光ドラム２に接触して配置している。

【００１０】前記ケース１の上部には半導体レーザ、各
種レンズ、ポリゴンミラー等を設けたレーザ露光装置８
を設け、このレーザ露光装置８から走査レーザ光８ａを
前記帯電器３で帯電した感光ドラム表面に照射して露光
し所望の画像パターンを静電潜像として形成するように
なっている。すなわち、前記レーザ露光装置８は、外部
接続したホストコンピュータ（図示せず）から印字に関
する命令と印字データを受信すると、印字データに基づ
いて走査レーザ光８ａをオン、オフ制御して感光ドラム
表面に所望の画像パターンの静電潜像を形成するように
なっている。

【００１１】前記ケース１の底部に給紙カセット９を収
納し、この給紙カセット９からピットアップローラ１０
の動作により、記録媒体である所定サイズの記録用紙１
１をケース１の後方に１枚ずつ送出し、この記録用紙１
１をガイド１２に沿って方向を反転させた後、搬送ロー
ラ１３ａ，１３ｂを介して前記感光ドラム２と転写ロー
ラ５との間に送り込むようになっている。前記ケース１
の中央部前方には加熱ローラ１４と加圧ローラ１５を備
えた熱定着器１６を配置し、前記転写ローラ５により感
光ドラム２からトナー像が転写された記録用紙１１を加
熱定着するようになっている。そして前記熱定着器１６
で定着を終了した記録用紙１１はケース１の前方から外
部に排出されるようになっている。

【００１２】前記現像装置４は、接触型非磁性一成分反
転現像方式で現像を行うもので、内部に非磁性一成分ト
ナーを収納すると共に前記感光ドラム２に接触して現像
ローラ１７を設け、かつ、この現像ローラ１７に接触し
てスポンジ状のトナー供給ローラ１８を設けている。前
記現像ローラ１７は、金属シャフトの外周に発泡ウレタ
ンあるいはシリコンゴム、ＥＰＤＭなどからなるＪＩＳ
ゴム硬度測定法で２５°〜７５°の弾性を有する弾性体
層を形成し、この弾性体層の表面に１０² 〜１０⁸ Ωcm
の電気抵抗を有する表面導電層を形成している。表面導
電層は、例えば、ウレタン樹脂に導電性カーボンを５〜
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。

【００１３】前記転写ローラ５は、前記現像ローラ１７
と同様の構造を有し、弾性体層の表面に１０⁵ 〜１０¹⁰
Ωcmの電気抵抗を有する表面導電層を形成している。そ
して、図２に示すように、前記現像ローラ１７には、ト
ナー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２１を押圧している。前記現像ローラ１７は、バイ
アス電源２２に接続し、前記表面導電層に約１２０Ｖ〜
４５０Ｖの電圧を印加し、これによりトナーを感光ドラ
ム２に付着させるとともに感光ドラム２上の残留トナー
を回収する機能を有している。なお、前記トナー供給ロ
ーラ１８はバイアス電源２３に接続し、このバイアス電
源２３から正電圧を印加するようになっている。

【００１４】前記残留トナー吸引部材７は、バイアス電
源２４に接続し、このバイアス電源２４から負電圧Ｖ1
を印加するようになっている。前記帯電器３は、放電ワ
イヤをバイアス電源２５に接続し、ケース部をバイアス
電源２６に接続し、それぞれ正電圧を印加するようにな
っている。前記転写ローラ５はバイアス電源２７に接続
している。この転写ローラ５はバイアス電源２７により
記録用紙１１の裏面に−６００Ｖ〜−３０００Ｖの電圧
を印加して感光ドラム２上のトナーを静電的に引き付け
て感光ドラム２からトナー像を前記記録用紙１１に転写
させるようになっている。前記残留トナー吸引部材７
は、図３に示すように、１０³ 〜１０⁹ Ωcmの電気抵抗
を有する繊維（例えば、トレカ（商品名）やカイノール
（商品名）等）で作られたブラシ７ａと、これを保持す
るホルダー７ｂとからなり、ブラシ７ａの厚みＷは１〜
５mm、穂の長さＬは２〜８mmとなっている。

【００１５】このように構成したレーザプリンタは、以
下の印刷プロセスに従って動作する。すなわち、ホスト
コンピュータから印字に関する命令と印字データを受信
すると、レーザ露光装置８が動作を開始するとともに熱
定着器１６の加熱ローラ１４が加熱を開始する。続い
て、感光ドラム２、現像器４、転写ローラ５、搬送ロー
ラ１３ａ，１３ｂ等を駆動するモータ（図示せず）が動
作を開始する。感光ドラム２は矢印方向に回転し、この
感光ドラム２の周面を帯電器３で約４５０Ｖ〜８００Ｖ
に帯電する。続いて、この帯電した領域にレーザ露光装
置８から走査レーザ光８ａを照射して露光し、感光ドラ
ム２の表面に所望の画像パターンの静電潜像を形成す
る。

【００１６】この静電潜像は感光ドラム２の回転により
現像装置４と対面する位置に移動する。そして、この位
置にて現像ローラ１７により静電潜像にトナー付着が行
われてトナー像を形成する。この場合、トナーは光の照
射域に付着し、いわゆる反転現像される。トナーは弾性
ブレード２１及び現像ローラ１７の表面導電層との摩擦
により、約４〜３０μｃ／ｇ（マイクロクーロン／グラ
ム）に帯電される。

【００１７】このトナー像は感光ドラム２の回転により
転写ローラ５と対面する転写領域に移動する。一方、こ
の転写領域には感光ドラム２の回転に同期して所定のタ
イミングで記録用紙１１が搬送される。この記録用紙１
１は転写ローラ５によって裏面が負極性に帯電される。
従って、感光ドラム２上のトナー像は静電的に転写用紙
１１に引き寄せられて転写される。そして、トナー像が
転写された転写用紙１１は熱定着器１６で加熱定着され
た後排出される。

【００１８】また、感光ドラム２の回転により転写用紙
１１の先端と接触した感光ドラム２の部位が時刻ｔ1 後
に除電ランプ６の正面位置に移動する。このとき、残留
トナー吸引部材７には一定の電圧Ｖ1 が印加されてい
る。転写用紙１１の先端と接触した感光ドラム２の部位
が除電ランプ６の正面位置に移動する前は除電ランプ６
はオフ状態となっていたが、除電ランプ６の正面位置に
移動した時点で除電ランプ６はオン動作する。そして、
除電ランプ６がオン動作すると、光が照射した感光ドラ
ム２の表面電位が０〜１００Ｖに低下する。残留トナー
吸引部材７に印加する電圧Ｖ1 を−２００Ｖ〜−５０Ｖ
に設定すると、感光ドラム２上に転写されずに残った残
留トナーが吸引されるような電位条件となるため、残留
トナーは残留トナー吸引部材７に吸引される。このよう
に、残留トナーが残留トナー吸引部材７に吸引されるの
で、次の露光時に残留トナーが感光ドラム２上にはほと
んど残っていないので露光むらは生じない。

【００１９】そして、転写用紙１１に対する転写が終了
し、図４に示すように転写用紙１１の後端と接触した感
光ドラム２の部位Ｑが時刻ｔ1 後に除電ランプ６の正面
位置に移動すると、除電ランプ６はオフとなる。除電ラ
ンプ６がオフすると、感光ドラム２の表面電位が−８０
０〜−２５０Ｖになる。残留トナー吸引部材７に印加す
る電圧Ｖ1 が−２００Ｖ〜−５０Ｖなので、残留トナー
吸引部材７に吸引された残留トナーが感光ドラム２上に
放出されるような電位条件となり、残留トナーは残留ト
ナー吸引部材７から感光ドラム２上に放出される。そし
て、感光ドラム２上に放出された残留トナーは現像装置
４の現像ローラ１７によって確実に回収される。これに
より、残留トナーが転写ローラ５に付着して汚すような
事態は生じない。

【００２０】ところで、現像ローラ１７に線荷重として
２０〜１５０ｇ／cmの荷重を加え、かつ、感光ドラム２
に対して現像ローラ１７を１．５〜４倍の速度差をもっ
て押圧摺擦することで、感光ドラム２と現像ローラ１７
には１〜４mmのニップ（接触幅）を生じ、このニップに
おいて残留トナーと現像ローラ１７上のトナーが攪乱摺
擦されるため、強い摩擦力が生じ、現像ローラ１７によ
る残留トナーの回収能力が増強される。しかも、使用す
るトナーは非磁性一成分トナーであるので、スジやハキ
メ状の画質低下も生じない。さらに、非露光部では現像
ローラ１７による吸引力が感光ドラム２の吸引力よりも
勝るので感光ドラム２に付着している残留トナーは現像
ローラ１７に引き付けられて確実に回収される。

【００２１】以上の動作をタイミングチャートで示すと
図５に示すようになる。なお、図５の(a) は感光ドラム
２を回転するモータの動作タイミングを示し、図５の
(b) は転写用紙１１が感光ドラム２と接しているタイミ
ングを示し、図５の(c) は除電ランプ６のオン、オフタ
イミングを示している。

【００２２】このように、残留トナー吸引部材７に吸引
した残留トナーを転写用紙１１へのトナー像の転写が行
われていない期間に感光ドラム２上に放出して現像装置
４に回収するので、残留トナーが残留トナー吸引部材７
に蓄積し過ぎて残留トナー吸引部材７から零れ落ちて装
置を汚すような事態は生じない。また、残留トナー吸引
部材７は常に良好に非パターン化能力を維持できる。

【００２３】（実施例）残留トナー吸引部材７のブラシ
７ａの厚みＷを１mm、穂の長さＬを４mm、感光ドラム２
を帯電したときの表面電位を６００Ｖ、感光ドラム２を
露光したときの表面電位を１００Ｖ、現像ローラ１７に
印加する現像バイアスを２５０Ｖ、転写ローラ５に印加
する電圧を−１０００Ｖ、残留トナー吸引部材７に印加
する電圧を−１５０Ｖとし、除電ランプ６を図５の(c)
に示すタイミングでオン、オフ動作して、除電ランプ６
の正面位置での感光ドラム２の表面電位を計測したとこ
ろ、除電ランプ６をオンしたときの感光ドラム２の表面
電位は約６０Ｖ、除電ランプ６をオフしたときの感光ド
ラム２の表面電位は約−３００Ｖとなった。

【００２４】この設定で連続画像形成、すなわち、印刷
動作を行った結果、１万枚印刷しても転写ローラ５への
トナー付着量は少なく、転写ローラ５の転写能力が低下
する現象は見られなかった。このことは、転写時には転
写後の残留トナーが残留トナー吸引部材７に吸引され、
非転写時に残留トナー吸引部材７に吸引された残留トナ
ーが感光ドラム２上に放出されて現像ローラ１７により
確実に回収されていることを意味する。

【００２５】これに対し、除電ランプ６を転写時、非転
写時を問わず点灯した場合は、感光ドラム２の表面電位
は転写時には約６０Ｖ、非転写時には約−８０Ｖとな
り、全てのタイミングで残留トナー吸引部材７は吸引モ
ードになる。このように、除電ランプ６を非転写時にも
点灯した場合には、残留トナー吸引部材７には放出モー
ドが無いため残留トナー吸引部材７に残留トナーが溜ま
る一方となり、印刷枚数が重なると残留トナー吸引部材
７にて残留トナーを保持しきれなくなって残留トナーが
感光ドラム上に零れて転写用紙１１をや転写ローラ５を
汚すことになる。このため転写ローラ５の転写能力の低
下を招き、メモリが発生した。

【００２６】なお、この実施の形態では残留トナー吸引
部材としてブラシを使用したものについて述べたが必ず
しもこれに限定するものではなく、導電性若しくは低抵
抗性のローラやスポンジ、あるいはラバー、布状部材な
どを使用したものであってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上、請求項１対応の発明によれば、転
写後の静電潜像保持体上の電荷を均一に除電する除電手
段を記録媒体が転写部を通過中はオン動作し、非通過中
はオフ動作することで、残留トナー吸引部材に印加する
電圧を常に一定にでき、しかも残留トナー吸引部材は記
録媒体が転写部を通過中は残留トナーを確実に吸引し、
かつ、非通過中は吸引した残留トナーを確実に放出で
き、残留トナー吸引部材に電圧を印加する電源を１つに
でき装置を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるレーザプリンタの
概略構成図。

【図２】同実施の形態における要部構成及び電源構成を
示す図。

【図３】同実施の形態における残留トナー吸引部材の構
成を示す図。

【図４】同実施の形態における記録用紙の転写部通過と
残留トナー吸引部材に印加する電圧の変化タイミングを
説明するための図。

【図５】同実施の形態における感光ドラムを回転するモ
ータ、転写ローラへの印加電圧及び残留トナー吸引部材
への印加電圧のタイミングを示すタイミング波形図。

【符号の説明】

２…感光ドラム（静電潜像保持体） ３…スコロトロン帯電器（帯電手段） ４…現像装置（現像手段） ５…転写ローラ（転写手段） ６…除電ランプ（除電手段） ７…残留トナー吸引部材 ８…レーザ露光装置 １１…記録用紙（記録媒体）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯電手段により帯電した静電潜像保持体
   の表面に露光により静電潜像を形成し、この静電潜像に
   現像手段によりトナーを付着してトナー像を形成し、こ
   のトナー像を転写手段で記録媒体に転写して画像形成を
   行い、かつ前記現像手段にて現像と同時に前記静電潜像
   保持体上の残留トナーを回収する画像形成装置におい
   て、転写後の前記静電潜像保持体上の電荷を均一に除電
   する除電手段と、前記静電潜像保持体に接触して配置
   し、前記除電手段による除電後において、前記記録媒体
   が転写部を通過中は転写後に前記静電潜像保持体に残留
   した残留トナーを吸引し、かつ、非通過中は吸引した残
   留トナーを前記静電潜像保持体に放出する残留トナー吸
   引部材とを設け、前記記録媒体が転写部を通過中は前記
   除電手段をオン動作し、非通過中は前記除電手段をオフ
   動作することを特徴とする画像形成装置。