JPH0934257A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】残留トナー吸引部材から静電潜像保持体上に一
度に多量のトナーが放出されるのを防止する。 【解決手段】記録用紙１１が転写ローラ５を通過してい
るときに残留トナー吸引部材７に吸引電圧Ｖ1 を印加
し、感光体ドラム２に転写されずに残った残留トナーを
吸引し、かつ、記録用紙が転写ローラを通過していない
非通過中において残留トナー吸引部材に放出電圧Ｖ2 を
印加して吸引した残留トナーを感光体ドラムに放出し、
現像装置４にて現像ローラ１７により現像と同時に感光
体ドラム上の残留トナーを回収する構成において、記録
用紙が転写ローラを通過して通過中から非通過中に切替
わる時、残留トナー吸引部材に印加する電圧を吸引電圧
Ｖ1 と放出電圧Ｖ2 との間に中間的電圧Ｖ3 を介在させ
て段階的に変化させる。

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】この種の画像形成装置としては、例えば
特開昭４７−１１５３８号公報に見られるように、感光
体ドラムの１回目の回転時に、この感光体ドラムの表面
を帯電器で一様に帯電し、続いてレーザ光等で露光して
所望の画像パターンの静電潜像を形成し、この静電潜像
に現像装置からの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装置で記録用紙に転写して画像形成
を行う。そして、転写後の感光体ドラム上には残留トナ
ーが残るので、この残留トナーを感光体ドラムの２回目
の回転時に現像装置で回収するものが知られている。

【０００３】しかし、このように感光体ドラムの１回目
の回転で画像形成を行い、２回目の回転で残留トナーを
回収するものでは、感光体ドラムの１回転で記録用紙１
枚に対する画像形成を終了させなければならないため、
大きなサイズの記録用紙に対しても画像形成ができるよ
うにするには感光体ドラムの周面の長さを十分長くしな
ければならないので、感光体ドラムとして径の大きなも
のを使用しなければならず大型化する問題があり、ま
た、記録用紙１枚に対して感光体ドラムを常に２回転し
なければならず画像形成スピードが遅くなる問題があ
る。

【０００４】このようなことから、米国特許第３５４，
９２６号明細書では、感光体ドラムの１回の回転におい
て現像装置で現像と同時に残留トナーの回収を行い、感
光体ドラムの小型化と画像形成スピード化を図ってい
る。しかしながら、残留トナーを感光体ドラム上に残し
たまま次の帯電、露光及び現像を順次行うと、感光体ド
ラム上に残存している静電潜像及びトナー像に重ねて帯
電し、この上に露光を行うため、均一な帯電及び静電潜
像の形成が損なわれ、前回の画像形成時に感光体ドラム
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った。

【０００５】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、しばしば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
用紙に転写されてしまう。このため、転写残りトナーに
よる残像メモリの影響により、鮮明な画像が得られない
という問題が生じる。

【０００６】そこで特開昭６４−２０５８７号公報に見
られるように、感光体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方法が
提案されている。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と効果的であること
も知られている。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、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った。

【０００７】このようなことから、特開平６−２７８０
４号公報では、非パターン化部材に、記録用紙が転写部
で接触した感光体ドラム上の部位が非パターン化部材の
位置にあるときには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、それ以外の時は非パターン化
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
を印加するようにしている。

【０００８】

【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接触した感光体ドラム上の部
位が非パターン化部材の位置にあ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、非パターン化部材に印加する電
圧が吸引時から放出時に変わる時に急激に変化するた
め、非パターン化部材から感光体ドラム上に一度に多量
のトナーが放出され、このため現像装置でトナーを回収
し切れなくなり、この結果、残留トナーが感光体ドラム
上に残ってしまう問題があった。そして、残留トナーが
感光体ドラム上に残ると転写手段として感光体ドラムと
接触する方式の転写手段を使用した場合には、特に転写
手段を汚し転写性能を低下させるという問題が生じる。

【０００９】そこで、請求項１対応の発明は、現像手段
にて現像と同時に残留トナーの回収を行うと共に残留ト
ナーを吸引する残留トナー吸引部材を使用したものにお
いて、吸引時から放出時に変わる時の残留トナー吸引部
材に印加する電圧の変化を間に中間的電圧を介在させて
段階的又は連続的に制御することにより、静電潜像保持
体上に一度に多量のトナーが放出されるのを防止でき、
これにより残留トナーを現像手段にて確実に回収できる
画像形成装置を提供する。

【００１０】

【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、また、記
録媒体が転写部を通過中において静電潜像保持体に接触
して配置した残留トナー吸引部材に吸引電圧を印加し
て、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、非通過中において残留トナー吸引部材に放
出電圧を印加して吸引した残留トナーを静電潜像保持体
に放出し、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、記録媒
体が転写部を通過して通過中から非通過中に切替わる
時、残留トナー吸引部材に印加する電圧を吸引電圧と放
出電圧との間に中間的電圧を介在させて段階的又は連続
的に変化させることにある。

【００１１】このように記録媒体が転写部を通過してい
る状態から非通過状態になるときに、残留トナー吸引部
材に印加する電圧を吸引電圧から放出電圧に急激に変化
させずに、間に中間的電圧を介在させることで段階的又
は連続的に変化させ、これにより残留トナー吸引部材か
ら静電潜像保持体への急激な残留トナーの放出を防止す
る。

【００１２】

【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体ドラム２を設けて
いる。この感光体ドラム２の周囲には、この感光体表面
を一様に帯電するスコロトロン帯電器（帯電手段）３、
現像装置（現像手段）４、転写ローラ（転写手段）５、
除電ランプ６、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は前記感光体ドラム２に接触して配置
している。

【００１３】前記ケース１の上部には半導体レーザ、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
で帯電した感光体表面に照射して露光し所望の画像パタ
ーンの静電潜像を形成するようになっている。すなわ
ち、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、前記レー
ザ露光装置８は、印字データに基づいて走査レーザ光８
ａをオン、オフ制御して感光体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。

【００１４】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を介して前記感光体ドラム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
感光体ドラム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。

【００１５】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体ドラム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ＪＩ
Ｓ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 Ω
cm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。

【００１６】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。

【００１７】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
ナーを感光体ドラム２に付着させると共に感光体ドラム
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
ている。

【００１８】前記残留トナー吸引部材７は、３接点切換
スイッチ２４を介してバイアス電源２５，２６，２７に
接続し、バイアス電源２５からは吸引電圧Ｖ1 が印加さ
れ、バイアス電源２６からは放出電圧Ｖ2 （＞Ｖ1 ）が
印加され、バイアス電源２７からは吸引電圧Ｖ1 と放出
電圧Ｖ2 の中間的電圧Ｖ3 （Ｖ2 ＞Ｖ3 ＞Ｖ1 ）が印加
され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２８に接続し、ケース部をバイアス電源
２９に接続している。前記転写ローラ５はバイアス電源
３０に接続している。この転写ローラ５はバイアス電源
３０により記録用紙１１の裏面に−６００Ｖ〜−３００
０Ｖの電圧を印加して感光体ドラム２上のトナーを静電
的に引き付けて感光体ドラム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。

【００１９】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。

【００２０】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共に熱定
着器１６の加熱ローラ１４が加熱開始される。続いて、
感光体ドラム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）の動作
を開始させる。感光体ドラム２を矢印方向に回転させ、
この感光体ドラム２の周面を帯電器３で約４５０Ｖ〜８
００Ｖ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
光体ドラム２の表面に所望の画像パターンの静電潜像を
形成する。

【００２１】この静電潜像は感光体ドラム２の回転によ
り現像装置４と対面する位置に搬送され、この位置にて
現像ローラ１７からのトナーが付着されてトナー像が形
成される。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５〜３
０μｃ／ｇ（マイクロクーロン／グラム）に帯電され
る。このトナー像は転写ローラ５と対面する転写領域に
搬送される。一方、この転写領域には感光体ドラム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
されてくる。この記録用紙１１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、感光体ドラム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。

【００２２】また、感光体ドラム２の回転により転写用
紙１１の先端と接触した感光体ドラム２の部位が残留ト
ナー吸引部材７との接触部位に移動する。残留トナー吸
引部材７は、転写用紙１１の先端と接触した感光体ドラ
ム２の部位が残留トナー吸引部材７との接触部位に移動
する前はバイアス電源２６から切換スイッチ２４を介し
て放電電圧Ｖ2 が印加されていたが、転写用紙１１の先
端と接触した感光体ドラム２の部位が残留トナー吸引部
材７との接触部位に移動した時点で切換スイッチ２４が
切替わってバイアス電源２５から吸引電圧Ｖ1 が印加さ
れるようになる。これにより感光体ドラム２上に転写さ
れずに残った残留トナーが残留トナー吸引部材７に吸引
されるようになる。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
ーが感光体ドラム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。

【００２３】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
光体ドラム２の部位Ｑが時刻ｔ1 後に残留トナー吸引部
材７との接触部位に移動すると、切換スイッチ２４が切
替わって残留トナー吸引部材７には今度はバイアス電源
２７から吸引電圧Ｖ1 と放出電圧Ｖ2 との中間的電圧Ｖ
3 が一定時間印加されるようになる。そして、一定時間
が経過すると切換スイッチ２４が切替わって残留トナー
吸引部材７には今度はバイアス電源２５から放出電圧Ｖ
2 が印加されるようになる。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) は感光体ドラム２を回転するモータの動作タイミン
グを示し、図５の(b)は転写ローラ５に印加する電圧の
オン、オフタイミングを示し、図５の(c) は残留トナー
吸引部材７に印加する電圧の切換えタイミングを示して
いる。

【００２４】この動作における吸引電圧Ｖ1 、放出電圧
Ｖ2 及び中間的電圧Ｖ3 の具体的例を述べると、例えば
吸引電圧Ｖ1 が−５０Ｖ、放出電圧Ｖ2 が５００Ｖとす
ると中間的電圧Ｖ3 は０Ｖに設定し、また、吸引電圧Ｖ
1 が−５００Ｖ、放出電圧Ｖ2 が０Ｖとすると中間的電
圧Ｖ3 は−１００Ｖに設定する。すなわち、吸引電圧Ｖ
1 が−５０Ｖ〜−５００Ｖで放出電圧Ｖ2 が５００Ｖ〜
０Ｖの時、中間的電圧Ｖ3 を０Ｖ〜−１００Ｖに設定す
ればよい。

【００２５】このように残留トナー吸引部材７に印加す
る電圧を吸引電圧Ｖ1 から放出電圧Ｖ2 に切り換える時
に一時的に中間的電圧Ｖ3 を印加してから切り換えてい
るので、中間的電圧Ｖ3 が印加された時点である程度放
出された後、放出電圧Ｖ2 が印加された時点で残りが放
出されることになり、残留トナー吸引部材７に吸引され
ている残留トナーが一度に多量に放出されることはな
い。従って、感光体ドラム２上に放出された残留トナー
を現像装置４の現像ローラ１７によって確実に回収され
るようになる。従って、残留トナーによって転写ローラ
５が汚れることはなく、転写ローラ５の転写性能を常に
良好に維持できる。

【００２６】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、感光体ドラム
２に対して１．５〜４倍の速度差を持って押圧摺擦する
ことで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体ドラム２の吸引力よりも
勝れているため感光体ドラム２に付着している残留トナ
ーは現像ローラ１７に引き付けられて回収される。

【００２７】

【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、感光体ドラム２の帯電した
ときの表面電位を６００Ｖ、感光体ドラム２の露光した
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、転写用紙１１の通過時が−１３００Ｖで非通過時が
９００Ｖ、残留トナー吸引部材７に印加する電圧を、転
写用紙１１の通過時（吸引電圧Ｖ1 ）が−２００Ｖで非
通過時（放出電圧Ｖ2 ）が５０Ｖ、かつ通過時から非通
過時に移行する時（中間的電圧Ｖ3 ）が−２５Ｖという
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。

【００２８】これに対し、残留トナー吸引部材７に印加
する電圧を、転写用紙１１の通過時（吸引電圧Ｖ1 ）を
−２００Ｖに設定し、非通過時（放出電圧Ｖ2 ）を２０
０Ｖに設定し、中間的電圧の設定を行わずに同様に１万
枚の印刷を行った結果、画像メモリの発生が見られた。
これは、残留トナー吸引部材７に印加する電圧が吸引電
圧Ｖ1 から放出電圧Ｖ2 に切替わった時に、残留トナー
吸引部材７から急激に多量のトナーが感光体ドラム２に
放出され、現像ローラ１７でこの放出されたトナーを十
分に回収し切れなかったために、転写ローラ５が汚れ、
その結果、転写ローラ５の転写能力が低下して転写残り
トナーの量が増加する現象が生じた。そして、転写残り
トナーの量が増加すると、残留トナー吸引部材７で残留
トナーの回収が吸引できなくなり、感光体ドラム上に多
くの残留トナーが残って次の転写時にこれが記録用紙に
転写されて画像メモリになったものと考えられる。

【００２９】なお、前記実施の形態では吸引電圧Ｖ1 と
放出電圧Ｖ2 との間に中間的電圧Ｖ3 を設定して残留ト
ナー吸引部材７に印加する電圧を段階的に変化させたが
必ずしもこれに限定するものではなく、中間的電圧を２
段階以上設定してもよい。例えば吸引電圧Ｖ1 を−５０
Ｖ〜−５００Ｖに設定し、放出電圧Ｖ2 を５００Ｖ〜０
Ｖに設定する場合、第１の中間的電圧Ｖ31を０Ｖ〜−１
５０Ｖに設定し、第２の中間的電圧Ｖ32を１００Ｖ〜−
５０Ｖに設定するような制御を行えばよい。

【００３０】また、吸引電圧Ｖ1 から放出電圧Ｖ2 へ段
階的に変化させるのではなく、連続的に徐々に変化させ
る制御を行ってもよい。すなわち、中間的電圧Ｖ3 をＶ
1 ＞Ｖ3 ＞Ｖ2 の条件で連続的に変化させる。このよう
にすれば残留トナー吸引部材から放出する残留トナーの
量をさらに少量ずつに制御でき、現像ローラによる残留
トナーの回収をさらに確実にできることになる。また、
残留トナー吸引部材としてブラシに代えて、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
状部材などを利用してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上、請求項１対応の発明によれば、現
像手段にて現像と同時に残留トナーの回収を行うと共に
残留トナーを吸引する残留トナー吸引部材を使用したも
のにおいて、吸引時から放出時に変わる時の残留トナー
吸引部材に印加する電圧の変化を間に中間的電圧を介在
させて段階的又は連続的に制御しているので、静電潜像
保持体上に一度に多量のトナーが放出されるのを防止で
き、これにより残留トナーを現像手段にて確実に回収で
きる。従って、転写手段として静電潜像保持体と接触す
る転写ローラを使用した場合に、転写ローラが残留トナ
ーによって汚され、転写性能が低下するというような事
態は生じない。

【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体ドラムを回転する
モータ、転写ローラへの印加電圧及び残留トナー吸引部
材への印加電圧の変化タイミングを示すタイミング波形
図。

【符号の説明】

２…感光体ドラム（静電潜像保持体） ３…スコロトロン帯電器 ４…現像装置 ５…転写ローラ ７…残留トナー吸引部材 ８…レーザ露光装置 １１…記録用紙 １７…現像ローラ ２４…３接点切換スイッチ ２５〜２７…残留トナー吸引部材に印加するバイアス電
源

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、また、前記記録媒体が転写部を通過中において前
   記静電潜像保持体に接触して配置した残留トナー吸引部
   材に吸引電圧を印加して、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、非通過中におい
   て前記残留トナー吸引部材に放出電圧を印加して吸引し
   た残留トナーを前記静電潜像保持体に放出し、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、 前記記録媒体が転写部を通過して通過中から非通過中に
   切替わる時、前記残留トナー吸引部材に印加する電圧を
   吸引電圧と放出電圧との間に中間的電圧を介在させて段
   階的又は連続的に変化させることを特徴とする画像形成
   装置。