JPH09211979A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】いわゆるクリーニングレスが実現された画像形
成装置において、形成される画像に、紙粉跡による不具
合や、不所望の帯状部分が生じることを防止する。 【解決手段】感光体ドラム１に残った残留トナーをばら
し、かつ、感光体ドラム１に付着した紙粉を回収するた
めのブラシ１６を設ける。ブラシ１６が感光体ドラム１
１に食い込み食い込み量をｂ[mm]、ブラシに腰を付ける
腰付け部材の突出量をｃ[mm]、ブラシの根元から感光体
ドラムまでのブラシ高さをａ[mm]としたとき、０．３≦
（ｃ／（ａ＋ｂ））≦０．９５、かつ、０．１[mm]≦ｂ
≦１．５[mm]、かつ、（ａ＋ｂ）≧２[mm]とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、静電方式の複写
機、プリンタ、ファクシミリ装置等の静電方式の画像形
成装置に関する。特に、転写後に残留する現像剤を現像
装置によって回収するようにした、いわゆるクリーニン
グレスの画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より現像剤として非磁性一成分のト
ナーを使用する静電方式の画像形成装置が知られてい
る。かかる装置では、通常、感光体ドラムに形成された
静電潜像を現像するのに現像ローラが用いられ、現像ロ
ーラを感光体ドラム表面に接触させる接触現像方式が採
用されている。また、現像されたトナー像は、感光体ド
ラム表面から用紙に転写されるが、転写後の感光体ドラ
ム表面には、残留トナーが付着している。この残留トナ
ーは、クリーニング装置によって回収されていることが
多いが、中には、クリーニング装置を省略した、いわゆ
るクリーニングレスの構成も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】クリーニングレスの画
像形成装置の場合、転写後の感光体ドラム表面に残って
いる残留トナーは、現像装置に接触した際に、現像装置
により回収される。ところが、感光体ドラム表面上で、
トナーは、ドラム表面の電荷と強く静電結合している場
合が多く、すべての残留トナーを現像装置によって良好
に回収することが困難であるという課題があった。

【０００４】また、たとえ残留トナーが現像装置に回収
されても、感光体ドラム表面には、用紙から吸引した紙
粉が付着する。コピー枚数の増加に伴い、感光体ドラム
表面に付着する紙粉も多くなり、コピー画像に紙粉によ
って遮られた細かな画像欠落部等が目立つようになる。
そこで、残留トナーのためのクリーニング装置を省略し
ても、感光体ドラム表面に付着した紙粉を除去するため
の新たな装置を設ける必要性が指摘されていた。

【０００５】この発明は、かかる背景のもとになされた
もので、残留トナーに関していわゆるクリーニングレス
が実現された画像形成装置であって、感光体表面に付着
する紙粉を回収することができ、形成される画像に紙粉
跡等の不具合の発生することのない画像形成装置を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、ある態様で
は、感光体と、この感光体の表面に静電潜像を形成する
手段と、形成された静電潜像を現像剤で現像する現像手
段と、現像された像を所定のシート体に転写する手段
と、転写後の感光体の表面に接触し、表面に残留してい
る現像剤をばらすと共に表面に付着している紙粉を回収
するためのブラシとを備え、残留している現像剤は前記
現像手段によって回収するようにした画像形成装置であ
って、前記ブラシは、植立された細い多数のブラシ材の
長さを（ａ＋ｂ）[mm]としたとき、先端側の長さｂ[mm]
の部分が感光体に対して食い込み、かつ、ブラシ材に
は、ブラシ材の湾曲を規制するための腰付け部材が備え
られており、腰付け部材は、ブラシ材の根元側から長さ
ｃ[mm]まで延びているものにおいて、上記ａ[mm]，ｂ[m
m]およびｃ[mm]の関係が、 ０．３≦（ｃ／（ａ＋ｂ））≦０．９５、かつ ０．１[mm]≦ｂ≦１．５[mm] の条件を満たしていることを特徴とするものである。

【０００７】またこの発明は、別の局面から見ると、前
記画像形成装置において、上記ａ[mm]およびｂ[mm]が、
さらに、 （ａ＋ｂ）≧２[mm] の条件を満たしていることを特徴とするものである。上
述の構成によれば、ブラシ材による効率の良い紙粉の回
収ができて、しかも、現像剤はブラシ材の間をうまくす
り抜けさせることができる。

【０００８】よって、形成される画像に紙粉跡等の不具
合が発生せず、しかも、ブラシに付着した現像剤によ
り、形成される画像に黒帯等が生じることもない。また
この発明は、別の局面から見ると、ドラム状をし、その
表面に感光層を有し、動作時には回転される感光体ドラ
ム、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成するための静
電潜像形成手段、形成された静電潜像をトナーで現像す
るための現像手段、現像されたトナー像を所定のシート
体に転写するための転写手段、および転写後の感光体の
表面に接触し、表面に残留しているトナーをばらすとと
もに、表面に付着している紙粉を回収するためのブラ
シ、を含むことを特徴とする画像形成装置である。

【０００９】さらに、上述の画像形成装置の現像手段
は、前記ブラシによりばらされた感光体表面に残留して
いるトナーを回収する機能を有することを特徴とするも
のである。また、上述の画像形成装置において、トナー
は、非磁性一成分のトナーであることを特徴とするもの
である。

【００１０】上述の各構成によれば、感光体ドラム表面
に付着している紙粉をブラシにより良好に回収すること
ができる。また、ブラシは、感光体ドラム表面に残留し
ているトナーをばらす作用もあるので、ばらされたトナ
ーは、現像装置と接した際に効率良く回収される。特に
この発明は、トナーが非磁性一成分の場合に有効に機能
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、この
発明の一実施形態について具体的に説明をする。図１
に、この発明の一実施形態にかかる画像形成装置の概要
を示す。図１の装置は、現像剤として非磁性一成分のト
ナーを使用し、現像ローラを用いた接触現像方式で、か
つ、いわゆるクリーニングレスになっている。

【００１２】感光体ドラム１は、矢印２方向に一定速度
で回転される。感光体ドラム１の周囲には、感光体ドラ
ム１の回転方向２に沿って、メインチャージャ３、露光
装置９、現像ローラ４、転写チャージャ５およびブラシ
６が配置されている。メインチャージャ３の放電により
感光体ドラム１の表面は所定の電位に帯電される。感光
体ドラム１が矢印２方向に回転すると、帯電された表面
は、露光装置９により、画像に対応した光で露光され
る。これにより感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成
される。感光体ドラム１がさらに回転すると、その表面
の静電潜像は現像ローラ４に接し、非磁性一成分のトナ
ーにより現像される。トナー像は、転写チャージャ５と
対向する位置になったとき、送られてくる用紙に転写さ
れる。転写後の感光体ドラム１表面には、通常、残留ト
ナーが付着している。また、用紙の紙粉が付着してい
る。ブラシ６は、感光体ドラム１表面に付着した残留ト
ナーをばらすために、かつ、紙粉を回収するために設け
られている。「ばらす」とは、感光体ドラム１表面にお
いて、ドラム表面の電荷と、トナーとが強く静電結合し
ている状態を弱めるということである。また、ブラシ６
には、トナーのばらし効果を高めるため、および紙粉の
回収効率を向上させるため、一定電位がバイアスされて
いる。

【００１３】この場合、ブラシ６は、物理的に残留トナ
ーをばらすとともに、所定電位がバイアスされているの
で、電気的にも残留トナーをばらす。また、ブラシ６が
残留トナーをばらす際に、ブラシ６にも多少の残留トナ
ーが付着する。この付着は、紙粉の吸着と異なり、積極
的にブラシ６にトナーを吸着させようとした結果ではな
く、ブラシ６が感光体ドラム１表面と接しているので、
自然に付着してしまうためである。

【００１４】ブラシ６を通過した感光体ドラム１の表面
は、ドラム表面の電荷とトナーの静電結合が弱められ、
トナー粒子が感光体ドラム１表面に緩く静電付着した状
態となっている。上記状態のドラム表面がメインチャー
ジャ３に対向すると、次の画像形成のために、メインチ
ャージャ３により再び感光体ドラム１の表面は所定の高
電位に帯電される。そして露光装置９により画像に対応
した光で露光され、現像ローラ４へと移動する。この場
合において、感光体ドラム１表面に残っている残留トナ
ーはその量が少なく、しかもブラシ６でばらされている
から、メインチャージャ３による再帯電や露光装置９に
より露光が行われる際に、残留トナーが形成される静電
潜像を乱すことはない。

【００１５】感光体ドラム１上の残留トナーが現像ロー
ラ４に達したとき、現像ローラ４に印加されているバイ
アスと感光体ドラム１の表面電位との差から生じるクー
ロン力により、残留トナーは現像ローラ４側に引き寄せ
られ、残留トナーの回収が行われる。このとき同時に、
現像ローラ４は、静電潜像をトナー像に現像する。以上
のように、ブラシ６で紙粉を回収する。また、ブラシ６
で残留トナーをばらす。その結果、残留トナーは現像ロ
ーラ４で良好に回収される。

【００１６】図２は、この発明の他の実施形態にかかる
画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置に
は、感光体ドラム１１が備えられている。感光体ドラム
１１は、矢印１２方向に一定速度で回転される。感光体
ドラム１１の周囲には、矢印１２で示す回転方向に沿っ
て、順に、メインチャージャ１３、露光ユニット１０、
現像装置１４、転写ローラ１５およびブラシ１６が配置
されている。

【００１７】メインチャージャ１３は、感光体ドラム１
１の表面を所定の高電位（たとえば＋８００Ｖ）に帯電
させるための放電器である。メインチャージャ１３に
は、放電ワイヤ１７およびシールドケース１８が備えら
れており、放電ワイヤ１７には、直流高電圧ユニット１
９からの電圧が印加される。また、シールドケース１８
の、感光体ドラム１１表面に対向した開口部には、放電
ワイヤ１７から放電される電位を制御するために、定電
圧ダイオード２０に接続されたグリッド２１が備えられ
ている。

【００１８】感光体ドラム１１の表面は、メインチャー
ジャ１３に対向することにより所定の高電位に帯電さ
れ、感光体ドラム１１の回転に伴い帯電領域は時計方向
に移動する。帯電されたドラム表面は、露光ユニット１
０から出力される画像データに基づいて作成された光で
露光される。光が当たった露光部は、その部分の電荷が
逃げて低電位になる。これにより感光体ドラム１１の表
面には、高電位領域と低電位領域とからなる静電潜像が
形成される。

【００１９】感光体ドラム１１がさらに回転し、静電潜
像が現像装置１４に達すると、現像装置１４によって静
電潜像はトナー像に現像される。現像装置１４には、ハ
ウジング２２と、ハウジング２２内に備えられた撹拌羽
２３と、サブローラ２４と、サブローラ２４および感光
体ドラム１１に接するように配置された現像ローラ２５
と、現像ローラ２５の周面に沿って配置されたトナー規
制板２６とが備えられている。

【００２０】撹拌羽２３は、ハウジング２２内のトナー
を撹拌して、トナーがサブローラ２４および現像ローラ
２５に万遍なく与えられるようにするためのものであ
る。サブローラ２４および現像ローラ２５は、それぞ
れ、矢印２８および２９方向に回転され、この回転によ
り、トナーを摩擦帯電させて、その周面にトナーを静電
吸着させる。サブローラ２４は、トナーをより効果的に
摩擦帯電させるために設けられている。

【００２１】この実施形態では、非磁性一成分のトナー
が使用されており、いわゆるキャリアを含まない構成で
ある。現像ローラ２５周面に付着したトナーは、トナー
規制板２６により薄層に規制される。これにより、現像
ローラ２５の周面に付着したトナーが均一になり、現像
むらがなくなる。また、現像ローラ２５は、その周面速
度が感光体ドラム１１の周面速度よりも速くなるように
回転されており、転写されるトナーが不足しないように
されている。

【００２２】さらに、サブローラ２４および現像ローラ
２５には所定のバイアス電圧が印加されている。すなわ
ち、直流電源２７によって、たとえば＋３００Ｖのバイ
アス電圧が印加されている。これにより適切な現像が行
われる。より具体的には、感光体ドラム１１の表面電位
は、露光された部分が低電位ＶＬで、他の部分は高電位
ＶＨである。一方、現像ローラ２５は、現像バイアス電
圧により、プラス電位ＶＭに帯電されている。ここで現
像ローラ２５の電位ＶＭ（たとえば＋３００Ｖ）は、感
光体ドラム１１表面の未露光領域の高電位ＶＨ（たとえ
ば＋８００Ｖ）よりも低く、露光領域の低電位ＶＬ（た
とえば＋１００Ｖ）よりも高くされている。よって、現
像ローラ２５の表面に付着したトナーは、静電気的に、
感光体ドラム１１表面の露光領域にのみ吸着されて、現
像が行われる。

【００２３】感光体ドラム１１表面のトナー像の先端が
転写ローラ１５と対向するのに合わせて、図示しない搬
送経路から用紙が送られ、該用紙は感光体ドラム１１と
転写ドラム１５の間を通過される。転写ローラ１５は、
直流高電圧ユニット３０に接続されており、マイナス電
位が与えられている。それゆえ転写ローラ１５に裏面側
が接する用紙は、マイナス電位に帯電されて、該用紙の
電位は感光体ドラム１１の表面電位を低下させる。ま
た、マイナス電位にされた用紙には、プラス帯電された
感光体ドラム１１表面のトナーが転写される。

【００２４】転写が終わった感光体ドラム１１の表面
は、理想的にはトナーが全くない状態になるべきである
が、実際には、転写されなかったいくらかの残留トナー
が付着したままの状態である。また、感光体ドラム１１
の表面に用紙が接することにより、用紙から生じる紙粉
等も残留トナーとともに感光体ドラム１１の表面に付着
している。

【００２５】感光体ドラム１１の残留トナー付着領域
は、ブラシ１６を通過する際に、ブラシ１６の先で残留
トナーが掻き乱されてばらされ、残留トナーと感光体ド
ラム１１表面の静電結合が弱められる。また、電気的に
も残留トナーと感光体ドラム１１表面との静電結合を弱
めるべく、ブラシ１６には、定電流電源３１によって一
定電流のバイアスがかけられている。このバイアスは、
感光体ドラム１１の表面に付着した紙粉をブラシ１６が
吸着するのを助けるとともに、ブラシ１６に付着したト
ナーが、再び感光体ドラム１１へ吸着されるのを防止す
る。

【００２６】次に、この実施形態にかかる画像形成装置
に採用されているブラシ１６の構成について説明をす
る。図３は、ブラシ１６の構成を示す図解的な図であ
る。ブラシ１６が、紙粉を回収するためには、ベース４
１に植立された細い多数のブラシ材４２により、感光体
ドラム１１表面に付着した紙粉が効率良く掻き取られる
必要がある。このとき、ブラシ材４２の感光体ドラム１
１への当たりが強すぎると、ブラシ材４２が感光体ドラ
ム１１に対して接線方向に曲がり、紙粉の吸着効率が低
下する。一方、当たりが弱いと、感光体ドラム１１に付
着した紙粉は、ブラシ材４２に吸着されず、ブラシ材４
２の間をすり抜けてしまう。その結果、ブラシ材４２の
紙粉回収能力が低下してしまう。

【００２７】さらに、ブラシ材４２には、適度な腰が必
要である。ブラシ材４２に適度な腰がない場合も、紙粉
はブラシ材４２の間をすり抜けてしまう。ところで、ブ
ラシ材４２によるトナー回収について述べると、ブラシ
材４２の感光体ドラム１１に対する当たり条件によって
は、紙粉回収に伴い、多くのトナーも回収してしまう条
件が存在する。そして、ブラシ材４２が多くのトナーを
回収してしまった場合、ブラシ材４２に回収されたトナ
ーは、再び感光体ドラム１１表面に吸着されることにな
り、画像にブラシ跡に沿った黒帯等が発生してしまう。

【００２８】そこで、最も効率良く紙粉を回収でき、し
かも、トナーはばらされるだけで、ブラシ材４２に吸着
されず、ブラシ材４２の間をうまくすり抜けさせること
ができるようなブラシ１６にする必要がある。この実施
形態においては、ブラシ材４２の長さを（ａ＋ｂ）[mm]
としたとき、ブラシ材４２の先端部の長さｂ[mm]が、感
光体ドラム１１へ食い込むようにした。また、ブラシ材
４２に腰を付けるための腰付け部材４３を設けた。腰付
け部材４３は、感光体ドラム１１の時計方向への回転に
より、ブラシ材４２が撓む方向側に貼着けた。具体的に
は、腰付け部材４３は、ベース４１の図において上端縁
に固定されている。そして、この腰付け部材４３は、ブ
ラシ材４２の根元からの突出長さがｃになるようにし
た。

【００２９】そして、上述のａ[mm]，ｂ[mm]およびｃ[m
m]の関係が、下記のようになるように設定した。 ０．３≦（ｃ／（ａ＋ｂ））≦０．９５ ０．１[mm]≦ｂ≦１．５[mm] ただし、ａ＋ｂ≧２[mm]とした。これは、ブラシ１６の
紙粉回収寿命を長くする上で好ましいからである。

【００３０】次に、上述の条件を得た根拠について説明
をする。図２に示す画像形成装置において、現像装置１
４に進入する紙粉量がどの程度になると、画像に紙粉跡
が発生するかを調べた。その結果、以下のことがわかっ
た。 ２（mg） ≦紙粉量：画像に紙粉跡が発生した。

【００３１】１．５（mg）≧紙粉量：画像に紙粉跡は発
生しなかった。 以上の結果から、現像装置１４に対する紙粉量の混入
は、２（mg）以下に抑える必要があることがわかる。次
に、ブラシ１６における上述の（ａ＋ｂ），ｂ，ｃの割
合と、現像装置１４へ進入する紙粉量との関係を調べた
ところ、図４および図５に示すデータが得られた。

【００３２】図４は、現像装置１４へ進入する紙粉量
と、ブラシ１６におけるｃ／（ａ＋ｂ）との関係を示し
ている。図４における４つのグラフは、ブラシ１６にお
けるｂ[mm]の値を変化させたときのデータである。ま
た、図５では、現像装置１４へ進入する紙粉量と、ブラ
シ１６の食い込み量ｂ[mm]との関係が示されている。図
５における２つのグラフは、ブラシ１６におけるｃ／
（ａ＋ｂ）の値を変えたときのデータである。

【００３３】図４および図５から、現像装置１４に進入
する紙粉量が、２mgより少なくなる条件が、 ０．３≦（ｃ／（ａ＋ｂ））、かつ、 ０．１[mm]≦ｂ≦１．５[mm] であることがわかる。

【００３４】上記の条件にすれば、ブラシ１６による良
好な紙粉回収が行え、紙粉が現像装置１４に進入する割
合が減らされて、紙粉跡の発生しない現像を行うことが
できる。ところが、ブラシ１６において、ブラシ材４２
が感光体ドラム１１に当たる当たりが強すぎたり、ブラ
シ材４２のコシが強すぎる場合は、ブラシ材４２により
トナーも回収されてしまう。そして、ブラシ材４２に回
収されたトナーが、感光体ドラム１１に再付着し、黒帯
等が現れてしまう。そこで、これに関する条件について
も調査をした。その結果は以下のようであった。

【００３５】まず、画像にブラシ跡として黒帯が現れる
ために、ブラシ１６にどれだけのトナーが付着している
ことが必要であるかを調べた。その結果、ブラシ１６に
付着したトナー量が、３０mgになると、感光体ドラム１
１にはブラシ跡の黒帯が発生することがわかった。そこ
で、ブラシ条件と、トナー回収とについて調査を行った
結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１より、ブラシ材４２の間をトナーがす
り抜けるようにするための適正条件は、以下の条件であ
ることがわかる。 （ｃ／（ａ＋ｂ））≦０．９５ ｂ≦１．５ よって、この条件と、前述した紙粉回収のためのブラシ
の条件とを合わせることにより、ブラシ１６における上
述した（ａ＋ｂ），ｂ，ｃの条件が、 ０．３≦（ｃ／（ａ＋ｂ））≦０．９５、かつ ０．１[mm]≦ｂ≦１．５[mm] であることが判明した。

【００３８】なお、この実験による回収能力の確認は、
図２に示す画像形成装置において、１万枚の画像形成を
行う条件で行った。また、紙粉およびトナーの回収量の
測定には、電子天秤を用いた。

【００３９】

【発明の効果】この発明によれば、いわゆるクリーニン
グレスが実現された画像形成装置において、形成される
画像に、紙粉跡の生じない良好な画像を形成できる。ま
た、形成される画像に、不所望の帯状画像が生じないよ
うにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】現像剤として非磁性一成分のトナーを使用し、
現像ローラを用いた接触現像方式で、かつ、いわゆるク
リーニングレスのこの発明の一実施形態にかかる画像形
成装置の概要を示す。

【図２】この発明の他の実施形態における画像形成装置
の概略構成図である。

【図３】この実施形態にかかる画像形成装置に備えられ
たブラシの構成を説明するための図である。

【図４】ブラシの腰付け効果を確認したグラフである。

【図５】ブラシの食い込み量の効果を確認したグラフで
ある。

【符号の説明】

１１ 感光体ドラム １４ 現像装置 １６ ブラシ ４２ ベース ４２ ブラシ材 ４３ 腰付け部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体と、この感光体の表面に静電潜像を
   形成する手段と、形成された静電潜像を現像剤で現像す
   る現像手段と、現像された像を所定のシート体に転写す
   る手段と、転写後の感光体の表面に接触し、表面に残留
   している現像剤をばらすと共に表面に付着している紙粉
   を回収するためのブラシとを備え、残留している現像剤
   は前記現像手段によって回収するようにした画像形成装
   置であって、 前記ブラシは、植立された細い多数のブラシ材の長さを
   （ａ＋ｂ）[mm]としたとき、先端側の長さｂ[mm]の部分
   が感光体に対して食い込み、かつ、ブラシ材には、ブラ
   シ材の湾曲を規制するための腰付け部材が備えられてお
   り、腰付け部材は、ブラシ材の根元側から長さｃ[mm]ま
   で延びているものにおいて、上記ａ[mm]，ｂ[mm]および
   ｃ[mm]の関係が、 ０．３≦（ｃ／（ａ＋ｂ））≦０．９５、かつ ０．１[mm]≦ｂ≦１．５[mm] の条件を満たしていることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、上
   記ａ[mm]およびｂ[mm]が、さらに、 （ａ＋ｂ）≧２[mm] の条件を満たしていることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】ドラム状をし、その表面に感光層を有し、
   動作時には回転される感光体ドラム、 感光体ドラムの表面に静電潜像を形成するための静電潜
   像形成手段、 形成された静電潜像をトナーで現像するための現像手
   段、 現像されたトナー像を所定のシート体に転写するための
   転写手段、および転写後の感光体の表面に接触し、表面
   に残留しているトナーをばらすとともに、表面に付着し
   ている紙粉を回収するためのブラシ、 を含むことを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の画像形成装置において、 前記現像手段は、前記ブラシによりばらされた感光体表
   面に残留しているトナーを回収する機能を有することを
   特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項３または４記載の画像形成装置にお
   いて、 前記トナーは、非磁性一成分のトナーであることを特徴
   とする画像形成装置。