JPH10213968A

JPH10213968A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10213968A
Application number: JP9018483A
Authority: JP
Inventors: Koichi Eto; 浩一衛藤
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】未転写のトナーを現像装置に回収する装置に
おいて、感光体のフィルミングを現像装置で除去できる
構成を提供する。【解決手段】回転可能に支持された感光体１２と、感
光体に対向配置されたローラ２８及び該ローラの外径よ
りも僅かに大きな内径を有し且つローラに外装されたス
リーブ３０とを有し、感光体との対向部を除くスリーブ
外周をローラに押し付けることにより感光体との対向部
にスリーブ膨出部３４を形成し、該膨出部を像担持体に
接触させた画像形成装置１０において、感光体との対向
部においてローラがスリーブから離間している第１の状
態と、上記像担持体の対向部においてローラがスリーブ
を介して像担持体に当接している第２の状態とに切り替
えできるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法による
画像形成装置、特に、転写後の感光体に残留するトナー
を現像装置に回収して再利用できるようにした画像形成
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法による画像形成装置では、静
電潜像担持体であるドラム状又はベルト状の感光体の外
周面に形成した静電潜像をトナー像として可視像化した
後、該トナー像を紙などのシート基材に転写して画像を
形成する。また、感光体上に形成されたトナー像はシー
ト基材にすべて転写されず、一部は感光体に残留する。
そのため、画像形成装置には、転写後の残留トナーを回
収するために、ブレード式、ブラシ式等のクリーニング
装置が一般に付設されている。

【０００３】一方、近年、資源再利用の観点から、上記
残留トナーを現像装置に回収して現像に再利用する技術
が開発されつつある。このトナー再利用型の画像形成装
置は、単に有限な資源を無駄なく利用するという点で優
れているだけでなく、上記クリーニング装置が不要とな
るので、感光体回りの空間を有効に利用できるという利
点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、クリーニン
グ装置は、物理的に感光体に接触して残留トナーを掻き
取るもので、残留トナーを回収するだけでなく、感光体
の表面にできるフィルミングを除去する機能も有してい
る。そのため、クリーニング装置を持たないトナー再利
用型の画像形成装置では、フィルミングに起因する画像
濃度の低下や高温高湿環境下で生じるいわゆる像流れと
いった不都合を何らかの別の手段で解消しなければなら
ない。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、特
に、回転可能に支持された像担持体と、該像担持体に対
向配置されたローラ及び該ローラの外径よりも僅かに大
きな内径を有し且つ上記ローラに外装されたスリーブと
を有し、上記像担持体との対向部を除くスリーブ外周を
ローラに押し付けることにより上記像担持体との対向部
にスリーブ膨出部を形成し、該膨出部を像担持体に接触
させた画像形成装置において、上記像担持体との対向部
においてローラがスリーブから離間している第１の状態
と、上記像担持体の対向部においてローラがスリーブを
介して像担持体に当接している第２の状態とに切り替え
できるようにしたものである。

【０００６】

【発明の効果】以上の構成を有する本発明によれば、現
像時はローラを第１の状態に設定しておくことで、スリ
ーブの外周に保持されたトナーによって像担持体上に形
成された静電潜像が良好に現像される。また、像担持体
のフィルミングを除去する場合、ローラを第２の状態に
設定することで、ローラに押されたスリーブ外周面がそ
こに保持されているトナーを介してより強く像担持体に
摺接すると共にスリーブと像担持体との接触幅が広が
り、像担持体からフィルミングが除去される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態を説明する。図１は画像形成装置１
０の概略断面、図２は画像形成装置の部分断面図、図３
は画像形成装置１０の画像形成プロセスを示し、これら
の図面を参照して画像形成装置１０の構成と動作を簡単
に説明する。まず、画像形成装置１０による画像形成動
作が開始すると、感光体１２は時計回り方向に回転し、
その外周面が帯電装置１４によって所定の電位に帯電さ
れる。

【０００８】帯電装置１４は回転式の帯電ブラシ１６を
有し、該帯電ブラシ１６のブラシ先端が感光体１２に接
触した状態で回転可能としてある。具体的に、帯電ブラ
シ１６には、抵抗値が１０⁵〜１０⁷Ω・ｃｍ（ブラシの
毛先を約１ｍｍ感光体に押し込み且つ１０００Ｖの電圧
を印加して回転したときの電流値から算出した値）のも
のが好適に用いられる。ブラシの植毛密度は１０，００
０〜１００，０００本／平方インチとし、導電材料から
なる軸に導電性レーヨンからなる毛を螺旋状に植毛した
ものが好ましい。感光体１２に対する押し込み量は０．
５〜３ｍｍ、回転速度（周速）は感光体の周速の２〜５
倍とするのが好ましい。帯電ブラシ１６に印加する電圧
は、例えば、最大電圧−１２００〜−１５００Ｖ、ピー
クツーピーク電圧６００〜１２００Ｖ、周波数２０〜２
００Ｈｚの交流が用いられ、これにより帯電ブラシ１６
の対向部を通過する感光体１２の表面は約−７００〜−
１２００Ｖに帯電される。ただし、以下の説明では、感
光体１２の外周面は画像形成時に−９００Ｖに帯電され
るものとする。

【０００９】画像読取及び露光装置１８は画像読取部２
０と露光部２２とを備えており、画像読取部２０で図示
しない原稿の画像が読み取られ、その画像データに基づ
いて画像露光部２２が感光体１２の帯電領域を露光して
静電潜像を形成する。

【００１０】上記静電潜像は現像装置２４により反転現
像され、トナー像として可視像化される。現像装置２４
は、図２に示すように、ハウジング２６を備えている。
ハウジング２６は感光体対向部に導電性の芯金すなわち
現像ローラ２８を収容しており、この現像ローラ２８は
図示しないモータにより反時計回り方向に回転駆動可能
としてある。現像ローラ２８には導電性の薄膜からなる
円筒状の現像スリーブ３０が外装されている。現像スリ
ーブ３０は現像ローラ２８の外径よりも僅かに大きな内
径を有し、感光体１２と反対側の両端部が弾性押圧部材
３２で現像ローラ２８に押し付けられ、これにより感光
体側に形成された膨出部３４が感光体１２の外周面に接
触させてある（図４参照）。また、現像スリーブ３０の
感光体１２と反対側には、導電性の薄板からなる規制ブ
レード３６が配置されており、このブレード３６の一端
はハウジング２６に固定され、他方の自由端が弾性押圧
部材３２に挟まれた現像スリーブ３０の外周面に接触
（接触圧：２〜１０ｇｆ／ｍｍ）させてある。現像ロー
ラ２８の感光体１２と反対側には空室３８が形成され、
そこには供給ローラ４０と撹拌羽根４２がそれぞれ回動
自在に設けてある。現像剤であるトナーは空室３８に収
容されており、撹拌羽根４２と供給ローラ４０の回転に
より現像スリーブ３０の近傍に運ばれる。現像スリーブ
３０は現像ローラ２８の回転により、この現像ローラ２
８と共に反時計回り方向に回転し、現像スリーブ３０と
ブレード３６との接触部にトナーを搬送する。現像スリ
ーブ３０により搬送されるトナーの量は上記接触部で調
節される。また、上記接触部を通過する際に、トナーは
所定の極性（本実施形態ではマイナス極性とする。）に
帯電され、これにより接触部を通過した現像スリーブ３
０の外周面には荷電トナーからなる薄膜（例えば、トナ
ー付着量：０．４〜１．０ｍｇ／ｃｍ²、荷電量（Ｑ／
Ｍ）：１０〜５０μＣ／ｇ）が形成される。次に、トナ
ーは、現像スリーブ３０と感光体１２との接触領域（現
像領域）に搬送され、現像スリーブ３０と感光体１２と
の間に形成されている電界の作用を受けて、静電潜像画
像部（感光体帯電領域のうち露光部）に付着し、原稿画
像に対応したトナー像が作成される。現像領域を通過し
た現像スリーブ３０は、図４に示すように、該現像スリ
ーブ３０の外周面に接触する除電シート４４と接触する
ことにより除電された後、現像スリーブ３０とハウジン
グ２６との間をシールしている弾性部材４６の接触領域
を通過して空室３８に送り戻される。

【００１１】感光体１２上に形成されたトナー像は、用
紙などのシート基材に転写装置５２で転写される。用紙
は給紙装置５０から供給され、トナー像とレジスト調整
された後、転写装置５２と感光体１２との対向部（転写
領域）に搬送される。また、転写装置５２は、導電性弾
性材料の円筒体（体積抵抗値：１０⁶〜１０⁹Ω）からな
る転写ローラ５４を備えている。また、図３に示すよう
に、転写ローラ５４は、スプリング５６等の付勢部材に
より感光体１２の外周面に押圧（例えば、押圧力４００
〜２０００ｇｆ）しており、図示しない電源から所定の
電圧（転写電流：＋５〜８０μＡ）が印加され、これに
より用紙にトナー像が転写される。

【００１２】トナー像が転写された用紙は、用紙自体の
腰の強さで又は分離爪等の分離手段（図示せず）によ
り、感光体１２から剥離される。このとき、用紙と感光
体１２との間に剥離放電が生じて転写されたトナー像が
乱れるのを防止するために、転写装置５２の近傍には除
電部材５８（図３参照）が設けてある。

【００１３】次に、用紙は搬送装置６０により定着装置
６２に搬送され、この定着装置６２でトナー像が定着さ
れた後、排出トレイ６４に排出される。定着装置６２
は、定着上ローラ６６とこれに圧接した定着下ローラ６
８とを備えている。定着上ローラ６６はヒータ７０を内
蔵しており、定着上ローラ６６と定着下ローラ６８との
接触部を通過するトナー像がヒータ７０からの熱により
加熱されて溶融し、両ローラ６６、６８の接触圧により
用紙に固定される。

【００１４】上記転写において、感光体１２上のトナー
像はすべて用紙に転写されず、常に一部のトナーは感光
体１２上に残留する。この残留トナーは感光体１２の回
転と共に帯電ブラシ１６の接触領域に移動し、帯電ブラ
シ１６によって掻き取られる。したがって、帯電ブラシ
１６の対向部を通過した感光体１２の外周面には残留ト
ナーがないので、この残留トナーがその後に作成される
画像上に不要に付着して画像メモリを生じたり、残留ト
ナーによって露光が遮られて画像が部分的に欠損すると
いうことがない。帯電ブラシ１６に掻き取られた残留ト
ナーは帯電ブラシ１６との接触によりマイナス電荷が注
入される。したがって、帯電ブラシ１６に取り込まれた
トナーのほとんどはマイナス電荷を有するが、一部のト
ナーはプラス電荷を保持する。

【００１５】このように、上記画像形成装置では、画像
形成時に残留トナーが帯電ブラシ１６に回収される。し
かし、回収したトナーをそのまま帯電ブラシ１６が保持
すると、帯電ブラシ１６による感光体１２の帯電性能が
低下して、中間調画像や白紙部分に黒筋を生じる。ま
た、帯電ブラシ１６の残留トナー掻き取り性能も低下
し、それは上述した画像メモリや画像欠損を招来する。
そこで、上記画像形成装置では、画像形成動作が終了す
ると、以下に説明するクリーニング処理が実行され、こ
れにより帯電ブラシ１６からトナーを吐き出して、現像
装置２４に回収する処理が行われる。

【００１６】クリーニング処理は３つの工程により行わ
れる（図５〜７参照）。クリーニング第１工程（図５参
照）では、帯電ブラシ１６に印加する電圧が、上述した
交流成分を含む電圧から直流電圧に切り替えられ、マイ
ナス極性の一定電圧が印加される。これにより、帯電ブ
ラシ１６に付着しているマイナス荷電トナーが電気的な
反発力により感光体１２上に吐き出される。また、感光
体１２は帯電ブラシ１６により、画像形成時よりも１０
０〜２００Ｖ高い電圧（例えば、−１０００Ｖ）に帯電
される。感光体１２上に吐き出されたマイナス荷電トナ
ーは、感光体１２の回転と共に現像領域に搬送される。
現像装置２４では、現像スリーブ３０に画像形成時（現
像時）と同一の電圧〔Ｖ_B＝−２００〜−４００Ｖ（図
面上ではＶ_B＝−３００Ｖとして表してある。）〕が印
加されており、これにより感光体１２と現像スリーブ３
０との間に形成された電界により、マイナス荷電トナー
は現像スリーブ３０に吸着し回収される。また、転写ロ
ーラ５４には画像形成時とは異なる電圧（例えば、−５
００〜−１５００Ｖ）が印加され、これにより転写ロー
ラ５４の対向部を通過する感光体１２の表面電位は所定
の高電位（−７００Ｖ）に保たれる。

【００１７】クリーニング第２工程（図６参照）では、
帯電ブラシ１６に残っているプラス荷電トナーを感光体
１２に吐き出すために、帯電ブラシ１６を接地する。こ
れにより、帯電ブラシ１６に付着しているプラス荷電ト
ナーが感光体１２に吸引されて吐き出される。また、帯
電ブラシ１６と感光体１２との電位差がそれらの間に放
電を生じる電圧（放電開始電圧）よりも大きくなり、感
光体１２の表面は−４００Ｖまで除電される。このプラ
ス荷電トナーは感光体１２の回転によって現像領域に搬
送される。

【００１８】このとき、感光体１２の表面は−４００Ｖ
に帯電されている。したがって、現像スリーブ３０に画
像形成時の電圧（−２００〜−４００Ｖ）を印加してお
くと、現像スリーブ３０上に保持されているマイナス荷
電トナーが感光体１２に付着する恐れがある。特に、上
記現像装置はいわゆる接触現像方式の現像装置であるこ
とから、現像スリーブ３０上のトナー薄層の電荷が自己
バイアスとして作用するので、現像バイアス値よりも数
十ボルト程高い電位のところが現像閾値となり、感光体
１２の表面電位が−４００Ｖ程度では現像スリーブ３０
から感光体１２にマイナス荷電トナーが移動する。

【００１９】そこで、このようなトナーの移動を防止す
るために、少なくともプラス荷電トナーを保持し且つ表
面電位が−４００Ｖ程度の感光体外周部分が現像領域を
通過する間は、現像スリーブ３０にはプラス極性の電圧
を印加する。これにより、プラス荷電トナーは現像スリ
ーブ３０に付着することなく現像領域を通過していく。

【００２０】次に、プラス荷電トナーは転写領域に進
む。ここで、転写ローラ５４にクリーニング第１工程と
同一の電圧を印加すると、プラス荷電トナーが転写ロー
ラ５４に付着する。そこで、少なくともプラス荷電トナ
ーが保持され且つ表面電位が−４００Ｖ程度の感光体外
周部分が転写領域を通過する間は、転写ローラ５４には
画像形成時と同一の電圧が印加され、これによりプラス
荷電トナーの転写ローラ５４への移動が防止される。

【００２１】クリーニング第３工程（図７参照）では、
帯電ブラシ１６にクリーニング第１工程と同様に負極性
の電圧が印加される。これにより、プラス荷電トナーは
マイナス電荷が注入されて極性がマイナスに転換され
る。また、感光体１２の表面は約−１０００Ｖに帯電さ
れる。次に、マイナス荷電トナーは現像領域に搬送され
る。このとき、現像スリーブ３０にはクリーニング第１
工程（図５参照）と同一の電圧（−３００Ｖ）が印加さ
れており、感光体１２と現像スリーブ３０との間に形成
された電界によりマイナス荷電トナーが現像スリーブ３
０に回収される。

【００２２】以上のようにして、帯電ブラシ１６に付着
したトナーは現像スリーブ３０に回収される。そのた
め、帯電ブラシ１６は長期に亘って正常な帯電性能を維
持する。なお、帯電ブラシ１６のクリーニング効果を高
めるために、上述したクリーニング処理又は各工程を複
数回行ってもよい。また、紙詰まり等により装置が緊急
停止或いは電源がオフされた後の復帰時に上述のクリー
ニング処理を行えば、感光体１２上に残留しているトナ
ーも回収され、その後の画像形成において画像上にノイ
ズを生じることもない。

【００２３】感光体１２のフィルミング対策について説
明する。感光体１２には帯電ブラシ１６が接触し、この
帯電ブラシ１６の周速は感光体１２のそれと違えてあ
る。したがって、帯電ブラシ１６が画像形成装置１０に
装着されて間もないころは、帯電ブラシ１６が感光体１
２の表面を削ってフィルミングを防止する。しかし、時
間の経過と共にブラシの先端が感光体１２の回転方向に
沿って傾き、それと共にフィルミングの防止効果も減退
する。本発明者が下記の条件で感光体１２の膜厚減少を
測定したところ、図８に示すように、耐刷枚数が約２０
００枚までは膜厚が耐刷枚数の増加と共に減少するが、
耐刷枚数が約２０００を越えると感光体１２の膜厚減少
は極めて緩慢であった。

【００２４】実験条件・感光体外径：３０ｍｍ周速：７５ｍｍ／秒・帯電ブラシ外径：１６ｍｍ周速：３００ｍｍ／秒感光体への毛先押し込み量：１ｍｍ・耐刷条件用紙、用紙搬送条件：Ａ４サイズの用紙を縦通し一枚間
欠通し印字密度：５％

【００２５】そこで、本発明の画像形成装置では、現像
スリーブ３０の感光体１２に対する押し付け力を非画像
形成時に強めることで、感光体１２上のフィルミングを
防止している。具体的に、画像形成時には現像ローラ２
８を感光体１２から十分離間させて現像スリーブ３０の
膨出部３４だけを感光体１２に接触し（図９（ａ）参
照）、非画像形成時（例えばクリーニング処理時）には
現像ローラ２８を感光体１２側に移動させると共に現像
スリーブ３０を介して感光体１２に押圧接触させている
（図９（ｂ）参照）。その結果、感光体１２の移動方向
に関して、感光体１２と現像スリーブ３０との接触長が
長くなると共に、感光体１２に対する現像スリーブ３０
の接触圧が増加し、これにより感光体１２の表面を摺擦
し削る力が向上する。そのため、感光体１２表面上でフ
ィルミングとなり得るトナーやＮＯｘ等が効果的に除去
できるので、このフィルミングに起因する画像濃度低下
や像流れといった不都合が解消できる。

【００２６】現像ローラ２８を、図９（ａ）に示す位置
（第１の位置又は第１の状態）と図９（ｂ）に示す位置
（第２の位置又は第２の状態）に切り替える機構につい
て、図１０と図１１を参照して説明する。これらの図に
おいて、円板部材７２は感光体回転軸７４の両端に回動
自在に固定されている。ただし、円板部材７２の回転中
心は感光体１２の回転中心から偏心させてある。一方、
現像ローラ回転軸７６の両端にはコロ部材７８が取り付
けてあり、回転軸７４、７６を適当な付勢手段（例えば
スプリング８０）で引き寄せて、コロ部材７８の外周面
が円板部材７２の外周面に当接してある。また、それぞ
れの円板部材７２には固定ギヤ８２が固定されている。
なお、固定ギヤ８２の回転中心は感光体回転軸７４の回
転中心に一致させてある。固定ギヤ８２、８２はまた、
シャフト８４で互いに連結された２つのアイドルギヤ８
６、８６にそれぞれかみ合っており、一方のアイドルギ
ヤ８６が駆動ギヤ８８を介してステッピングモータ９０
に駆動連結されている。

【００２７】したがって、ステッピングモータ９０の回
転により、駆動ギヤ８８、アイドルギヤ８６、及び固定
ギヤ８２を介して円板部材７２が回転し、図１０（ａ）
に示すように、円板部材７２が現像ローラ側に偏心し、
現像ローラ２８と感光体１２との間に十分な距離が保た
れた第１の状態と、図１０（ｂ）に示すように、円板部
材７２が第１の状態から１８０°回転して反対側に偏心
し、現像ローラ２８が現像スリーブ３０を介して感光体
１２に圧接する第２の状態とに切り替えできる。

【００２８】現像ローラ２８の位置を切り替える機構は
上記実施形態に限るものでなく、ステッピングモータで
円板部材を回転する代わりに、円板部材と感光体の駆動
源とを適当なクラッチ機構で連結し、このクラッチ機構
のオン／オフ時間を制御することによって、現像ローラ
を第１の位置と第２の位置に切り替えることも可能であ
る。

【００２９】また、円板部材を感光体回転軸に対して偏
心させるものとしたが、例えば異なる外径部分を有する
円板や偏心カムを利用してもよい。

【００３０】現像ローラ切替機構の他の実施形態を図１
２に示す。この実施形態では、感光体回転軸７４の両端
にそれぞれ切替板９２が回動自在に設けてある。切替板
９２は、回転軸７４を中心とするギヤ部９４と、現像装
置２４に向かって膨出した突出部９６を一体的に備えて
おり、この突出部９６には回転軸７４を中心とする仮想
円の接線に対して所定の角度を有する溝９８が形成さ
れ、この溝９８に現像ローラ回転軸７６又はこの回転軸
７６と同軸上に設けた部材が挿入されている。また、ギ
ヤ部９４にはステッピングモータ（図示せず）の出力軸
に固定した駆動ギヤ１００がかみ合っている。これによ
り、ステッピングモータを正逆回転することにより、現
像ローラ回転軸７６が溝９８の中を相対的に移動し、現
像ローラ２８が第１の位置と第２の位置に切り替えでき
る。なお、本実施形態によれば、現像ローラ２８と感光
体１２とをスプリング等の付勢手段で互いに引き寄せて
おく必要はない。

【００３１】以上の説明では、帯電手段として帯電ブラ
シ１６、転写手段として転写ローラ５４を用いた場合を
説明したが、紙粉や紙の添加物や、放電に伴って発生す
るＮＯｘの感光体付着に起因するフィルミングを防止す
るという観点からすれば、上記各手段としてコロトロン
形式、スコロトロン形式、針電極形式の放電式帯電装置
を用いた画像形成装置にも本発明は適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる画像形成装置の概略断面図で
ある。

【図２】感光体及びその周囲に配置される現像装置等
の断面図である。

【図３】画像形成装置の画像形成動作を説明する図で
ある。

【図４】現像装置の部分断面図である。

【図５】クリーニング第１工程の説明図である。

【図６】クリーニング第２工程の説明図である。

【図７】クリーニング第３工程の説明図である。

【図８】耐刷枚数と感光体膜厚との関係を示す図であ
る。

【図９】現像ローラが採り得る２つの位置を示す断面
図で、図９（ａ）は現像ローラが第１の位置にある状態
を示し、図９（ｂ）は現像ローラが第２の位置にある状
態を示す。

【図１０】現像ローラ切替機構を示す側面図で、図１
０（ａ）は現像ローラが第１の位置にある状態を示し、
図１０（ｂ）は現像ローラが第２の位置にある状態を示
し、図１０（ｃ）は現像ローラと感光体との連結構造を
示す。

【図１１】現像ローラ切替機構の斜視図である。

【図１２】現像ローラ切替機構の他の実施形態を示す
側面図で、図１２（ａ）は現像ローラが第１の位置にあ
る状態を示し、図１２（ｂ）は現像ローラが第２の位置
にある状態を示す。

【符号の説明】

１０…画像形成装置、１２…感光体、１６…帯電ブラ
シ、２８…現像ローラ、３０…現像スリーブ、３４…膨
出部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能に支持された像担持体と、該像
担持体に対向配置されたローラ及び該ローラの外径より
も僅かに大きな内径を有し且つ上記ローラに外装された
スリーブとを有し、上記像担持体との対向部を除くスリ
ーブ外周をローラに押し付けることにより上記像担持体
との対向部にスリーブ膨出部を形成し、該膨出部を像担
持体に接触させた画像形成装置において、上記像担持体との対向部においてローラがスリーブから
離間している第１の状態と、上記像担持体の対向部にお
いてローラがスリーブを介して像担持体に当接している
第２の状態とに切り替えできるようにした画像形成装
置。