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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−72995
公開日 平成11年(1999)3月16日
出願番号 特願平9−249748
出願日 平成9年(1997)8月29日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高梨 幸雄
発明者 古屋 正
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 像担持体に、該像担持体を一様に帯電する行程を含む作像プロセスを適用してトナー画像を形成させ、そのトナー画像を記録材に転写させ、像担持体は繰り返して作像に供する画像形成装置において、像担持体を一様に帯電する工程手段が、該像担持体に接触して帯電する接触帯電装置を使用したものであり、該接触帯電装置から混入トナーを吐き出すための帯電部材クリーニングモードを備え、トナー画像転写部よりも像担持体面移動方向下流側においてトナー画像転写部と帯電部の間に像担持体に接触した補助部材を備え、該補助部材はバイアスの印加が可能であり、前記帯電部材クリーニングモード時に前記補助部材に印加されるバイアスが、画像形成中に印加されるバイアスとは異なることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 請求項1に記載の画像形成装置において、帯電部材クリーニングモード時に補助部材に印加されるバイアスが、少なくとも2つの異なった値をとることを特徴とする画像形成装置。
【請求項3】 請求項1または2に記載の画像形成装置において、接触帯電装置が回転または非回転の導電性基体に導電性磁性粒子を磁気拘束力で保持した磁気ブラシ帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項4】 請求項1または2に記載の画像形成装置において、接触帯電装置が回転可能な導電性基体上に抵抗調整したゴムをローラ状にした接触帯電部材を使用したローラ帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項5】 請求項1ないし4の何れか1つに記載の画像形成装置において、補助部材に画像形成中に印加されるバイアスが、接触帯電装置に印加されるバイアスと逆バイアスもしくは0であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項6】 請求項1ないし4の何れか1つに記載の画像形成装置において、帯電部材クリーニングモードは装置の非画像形成時である前回転行程時、後回転行程時、紙間時の少なくとも1つにおいて実行されることを特徴とする画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
a)従来、転写方式の電子写真装置・静電記録装置等の画像形成装置、すなわち電子写真感光体・静電記録誘電体等の像担持体に、該像担持体を一様に帯電する行程を含む作像プロセスを適用してトナー画像を形成させ、そのトナー画像を記録材に転写させ、像担持体は繰り返して作像に供する転写方式の画像形成装置について、装置の小型化のために、像担持体上のトナー画像を記録材に転写した後の像担持体上の転写後残留トナー(以下、転写残トナーと記す)像担持体上から除去するクリーニングを、帯電装置または/及び現像装置で行わせて(帯電同時クリーニングまたは/及び現像同時クリーニング)、専用のクリーニング装置の配設を省略した、クリーナレスの画像形成装置がいくつか提案されている。
【0003】b)一方、像担持体の一様帯電手段としてはコロナ帯電手段が主に用いられてきた。これは、コロナ放電装置を像担持体に非接触に対向させて配設し、コロナ放電装置から放出されるコロナシャワーに像担持体面をさらして所定の極性・電位に一様に帯電させるものである(非接触帯電装置)。
【0004】最近ではエコロジーの観点より、放電によるオゾン生成物の少ない、低圧・低電力である等の利点がある接触帯電装置が主流になりつつある。これは、ローラ、ブレード、ファーブラシ、磁気ブラシ等の形態の導電性の帯電装置(接触帯電部材)を像担持体に接触させて配設し、この接触帯電装置に所定の帯電バイアス電圧を印加することで、像担持体面を所定の極性・電位に一様に帯電させるものである。
【0005】ローラ帯電装置(帯電ローラ、ローラ帯電部材)は、給電電極を兼ねる芯金の周に抵抗調整したゴム部材をローラ状に設けた導電性弾性ローラ体であり、これを被帯電体としての像担持体の面に接触させて従動回転あるいは駆動回転させ、芯金に帯電バイアス電圧を印加することで、像担持体面を所定の極性・電位に一様に帯電させるものである。
【0006】ブレード帯電装置(帯電ブレード)は、電極プレートに導電ゴム等の導電性弾性材料をブレード状に設けたものであり、ブレードの先端部を被帯電体としての像担持体の面に接触させて配設し、電極プレートに帯電バイアス電圧を印加することで、像担持体面を所定の極性・電位に一様に帯電させるものである。
【0007】ファーブラシ帯電装置は、回転型或は非回転型の、導電性繊維のブラシ体であり、導電性繊維ブラシ部(ファーブラシ部)を被帯電体としての像担持体の面に接触させて、帯電バイアス電圧を印加することで、像担持体面を所定の極性・電位に一様に帯電させるものである。
【0008】磁気ブラシ帯電装置は、給電電極を兼ねる回転或は非回転の支持部材に磁性粒子(導電性磁性粒子)を磁気拘束して磁気ブラシ部として担持させてなるもので、磁性粒子の磁気ブラシ部を被帯電体としての像担持体の面に接触させて、支持部材に帯電バイアス電圧を印加することで、像担持体面を所定の極性・電位に一様に帯電させるものである。
【0009】c)そして、画像形成装置の小型化とエコロジーの両方を目的として、像担持体(以下、感光体と記す)の帯電を接触帯電装置で行わせ、記録材に対するトナー画像転写後の感光体面の転写残トナーを除去する独立した専用のクリーニング装置は具備させず、転写残トナーは接触帯電装置で少なくとも一時的に回収させる、接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形成装置が提案されている。
【0010】即ち、この画像形成装置においては、転写部での記録材に対するトナー画像転写後の感光体面の転写残トナーは、感光体面の引き続く移動で接触帯電装置と感光体との接触部である帯電部(帯電領域、帯電ニップ部)に持ち運ばれて、接触帯電装置に少なくとも一時的に感光体面から回収される(帯電同時クリーニング)。
【0011】接触帯電装置で回収されずに帯電部を通過した感光体上のトナー、及び帯電部を通過して接触帯電装置から感光体上に一部排出(吐き出し)されたトナーは、感光体面の引き続く移動で現像装置に持ち運ばれて該現像装置に回収される(現像同時クリーニング;上記のトナーを次行程以後の現像時に現像装置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差であるカブリ取り電位差Vbackにより回収)。
【0012】転写残トナーを接触帯電装置に一時的に回収させることで、転写部で帯電極性が反転した転写残トナーも正規の帯電極性に整えられ、また転写残トナーパターンが掻き消されて、該転写残トナーパターンのゴースト像の発生が防止される。
【0013】上記のような接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形成装置は、記録材に対するトナー画像転写後の感光体面の転写残トナーを除去する独立した専用のクリーニング装置を具備していないのでスペース的利点が大きく装置の大幅な小型化が可能であり、また帯電装置は接触帯電で放電によるオゾン生成物が少なく、転写残トナーは最終的には現像装置に回収されて次行程以後に用いられるため廃トナーをなくすことができエコロジーの観点などからも好ましい。
【0014】また、上記のように転写残トナーを接触帯電装置に一時的に回収するクリーナレスの画像形成装置では、転写残トナーの回収性を高めるために、転写部から感光体面移動方向下流側において転写部と帯電部との間で固定のファーブラシなどの補助部材を感光体面に接触させて用いることが多い。
【0015】この補助部材は転写残トナーを攪乱して非パターン化する効果を有する。さらに積極的には帯電バイアスと逆バイアスを印加することで、帯電部で回収されにくい帯電バイアスと同極性の転写残トナーのみトラップし極性を変えて吐き出すことで、帯電部での転写残トナーの回収性向上を図る効果を有する。これにより、さらにゴーストの少ないきれいな画像を得ることが可能となる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】ところで、接触帯電装置にする高抵抗のトナーの付着・混入(接触帯電装置のトナー汚染)は接触帯電装置の抵抗値を上昇させて帯電性能を低下させる因子である。
【0017】したがって、上記のように転写残トナーを接触帯電装置で少なくとも一時的に回収する方式の画像形成装置においては、回収トナーによる接触帯電装置のトナー汚染が許容レベル以下に維持されるようにする必要がある。
【0018】例えば、磁気ブラシ帯電装置は、ローラ帯電装置やファーブラシ帯電装置等の他の接触帯電装置に比べてトナー汚染の影響を受けにくいけれども、実際上、磁気ブラシ部に回収(付着・混入)されるトナー量と、磁気ブラシ部から吐き出されるトナー量とのアンバランスにより、耐久に伴い次第に磁気ブラシ部にトナーが蓄積してトナー汚染が進行して許容レベルを越え、磁気ブラシ部の抵抗値上昇で帯電性能が低下する。
【0019】そこで、画像形成装置の作像シーケンスにおいて画像形成装置が画像を形成していない非画像形成時に、接触帯電装置から混入トナーを感光体上に吐き出させる「帯電部材クリーニングモード」を行うことで、接触帯電装置のトナー汚染状態を常に許容レベル以下に維持させて、帯電性能の維持を図ることがすでに提案されている。
【0020】具体的には、画像形成装置の作像シーケンスにおける、画像形成の準備を行う前回転/後回転時や、連続して画像形成を行った際の記録材(転写材)と記録材の間(紙間時)といった画像形成を行っていない時(非画像形成時)に、接触帯電装置への印加電圧の調整等を行って感光体と接触帯電装置との間に電位差ΔVを設け、この電位差によって接触帯電装置に混入した高抵抗のトナーを感光体上に吐き出させて、現像部で回収するというものである。
【0021】しかし、実際上において、このような帯電部材クリーニングモードを行った際に、感光体と接触帯電装置の間の電位差ΔVが十分ではない場合に、接触帯電装置上の混入トナーが十分に吐き出されず、接触帯電装置の帯電性能が低下し、画像品位が落ちるといった問題が起こった。
【0022】そこで本発明は、この種の接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形成装置において、帯電部材クリーニングモード実行時における接触帯電装置の混入トナーの像担持体上への吐き出しが常に効果的に十分にかつ確実になされるようにして、帯電性能の低下を防止し、高品位画像の出力が長期にわたり安定に維持されるようにすることを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。
【0024】(1)像担持体に、該像担持体を一様に帯電する行程を含む作像プロセスを適用してトナー画像を形成させ、そのトナー画像を記録材に転写させ、像担持体は繰り返して作像に供する画像形成装置において、像担持体を一様に帯電する工程手段が、該像担持体に接触して帯電する接触帯電装置を使用したものであり、該接触帯電装置から混入トナーを吐き出すための帯電部材クリーニングモードを備え、トナー画像転写部よりも像担持体面移動方向下流側においてトナー画像転写部と帯電部の間に像担持体に接触した補助部材を備え、該補助部材はバイアスの印加が可能であり、前記帯電部材クリーニングモード時に前記補助部材に印加されるバイアスが、画像形成中に印加されるバイアスとは異なることを特徴とする画像形成装置。
【0025】(2)前記(1)に記載の画像形成装置において、帯電部材クリーニングモード時に補助部材に印加されるバイアスが、少なくとも2つの異なった値をとることを特徴とする画像形成装置。
【0026】(3)前記(1)または(2)に記載の画像形成装置において、接触帯電装置が回転または非回転の導電性基体に導電性磁性粒子を磁気拘束力で保持した磁気ブラシ帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
【0027】(4)前記(1)または(2)に記載の画像形成装置において、接触帯電装置が回転可能な導電性基体上に抵抗調整したゴムをローラ状にした接触帯電部材を使用したローラ帯電装置であることを特徴とする画像形成装置。
【0028】(5)前記(1)ないし(4)の何れか1つに記載の画像形成装置において、補助部材に画像形成中に印加されるバイアスが、接触帯電装置に印加されるバイアスと逆バイアスもしくは0であることを特徴とする画像形成装置。
【0029】(6)前記(1)ないし(4)の何れか1つに記載の画像形成装置において、帯電部材クリーニングモードは装置の非画像形成時である前回転行程時、後回転行程時、紙間時の少なくとも1つにおいて実行されることを特徴とする画像形成装置。
【0030】〈作 用〉画像形成装置の画像形成中において転写部で記録材に対してトナー画像を転写した後の像担持体面上に残っている転写残トナーは、引き続く像担持体面移動に伴い像担持体と補助部材との接触部に持ち運ばれて補助部材で攪乱されて非パターン化される。またこの補助部材はトナーの正規帯電極性とは逆極性のバイアスが印加されることにより、像担持体と補助部材との接触部に持ち運ばれた転写残トナーの内、正規帯電極性のトナーを捕獲し、逆極性の反転トナーとして像担持体上に吐き出す。これにより、帯電部に持ち運ばれる転写残トナーは正規帯電極性とは逆極性にそろえられ、接触帯電装置による像担持体からの転写残トナーの回収性(帯電同時クリーニング)が向上し、画像ゴーストが低減化される。
【0031】上記のように正規帯電極性とは逆極性にそろえられ、接触帯電装置に回収された転写残トナーは正規帯電極性に再帯電されて像担持体面に均一に吐き出され、引き続く像担持体面移動で像担持体と現像手段とのとの対向部である現像部に持ち運ばれて現像同時クリーニングされる。
【0032】画像形成装置が画像を形成していない非画像形成時には、接触帯電装置から混入トナーを像担持体上に吐き出させる帯電部材クリーニングモードを行うことで、接触帯電装置のトナー汚染状態を常に許容レベル以下に維持させて、帯電性能の維持を図る。
【0033】この場合、本発明においては帯電部材クリーニングモードで補助部材に印加するバイアスを、接触帯電装置から像担持体へのトナーの吐き出し電位差が大きくなる方向に、画像形成中に印加されるバイアスとは異ならせて、接触帯電装置のクリーニング性を向上させる。具体的には、帯電部材クリーニングモードを行う際に補助部材に印加されるバイアスを画像形成中に印加されるバイアスより強くする。これにより、像担持体面の表面電位が低下し、接触帯電装置を通過したときの像担持体表面電位も低下するため、トナーの吐き出し電位差が大きくなり、接触帯電装置のクリーニングが向上する。
【0034】従って、接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形成装置において、帯電部材クリーニングモード実行時における接触帯電装置の混入トナーの像担持体上への吐き出しを常に効果的に十分にかつ確実に実行させることができて、これにより、接触帯電装置の過度のトナー汚染による帯電性能の低下を防止し、高品位画像の出力を長期にわたり安定に維持させることができる。
【0035】
【発明の実施の形態】
〈第1の実施形態例〉(図1〜図3)
(1)画像形成装置例図1は本例の画像形成装置の概略構成図である。本例の画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用、磁気ブラシ帯電、クリーナレスのレーザービームプリンタである。
【0036】1は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体である。この感光体1は矢印の時計方向に所定のプロセススピード(周速度)をもって回転駆動される。本実施例では、100mm/secの周速度で回転駆動されている。
【0037】2は感光体1に当接させた接触帯電装置(接触帯電部材)である。本例の接触帯電装置2はスリーブ回転タイプの磁気ブラシ帯電装置(磁気ブラシ帯電部材)である。nは磁気ブラシ帯電装置2と感光体1との接触部である帯電部(帯電領域、帯電ニップ部)である。この磁気ブラシ帯電装置2については(2)項で詳述する。
【0038】この磁気ブラシ帯電装置2に帯電バイアス印加電源S1からDCバイアスVdcにACバイアスVacが重畳された所定の帯電バイアス(振動電圧;時間と共に電圧値が周期的に変化する電圧)が印加されて回転感光体1の外周面が所定の極性・電位に一様に接触帯電方式で帯電される。DCバイアス成分Vdcは所望する帯電電位と同程度の値を用い、本実施例ではこのDCバイアス成分Vdcを−700Vにしてある。
【0039】この回転感光体1の帯電処理面に対して露光装置としてのレーザースキャナ7によりレーザービーム走査露光Xがなされて、回転感光体1の周面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【0040】レーザースキャナ7は目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して強度変調されたレーザービーム(レーザー光)を出力する。7aはこのレーザースキャナ7からの出力レーザービームを感光体1の画像露光部に偏向するミラーである。
【0041】そしてこの回転感光体1面の静電潜像が、負の帯電極性を有する絶縁トナー(ネガトナー)を用いた現像装置3により現像部Dにおいてトナー画像として反転現像される。3aは現像剤担持・搬送部材としての現像ローラ(現像スリーブ)、S2は現像ローラ3aに所定の現像バイアスを印加する現像バイアス印加電源である。現像バイアス印加電源S2からはDCバイアスにACバイアスが重畳された現像バイアスが印加される。本実施例ではDCバイアスを−480Vとしてある。
【0042】一方、不図示の給紙部から記録材としての転写材Pが給紙され、感光体1とこれに所定の押圧力で当接させた接触転写装置としての中抵抗の転写ローラ4との圧接ニップ部(転写部)Tに所定のタイミングにて導入される。転写ローラ4には転写バイアス印加電源S3からトナーと逆極性の転写バイアス電圧が印加される。
【0043】転写部Tに導入された転写材Pはこの転写部Tを挟持搬送されて、その表面側に感光体1の表面に形成担持されているトナー画像が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。
【0044】トナー画像の転写を受けた転写材Pは感光体1の面から分離されて熱定着方式等の定着装置5へ導入されてトナー画像の定着を受け、画像形成物(プリント)として装置外へ排出される。
【0045】6は転写部Tから感光体面移動方向下流側において転写部Tと帯電部nとの間で感光体1面に接触させて設けた補助部材である。本例のものは固定の中抵抗ファーブラシである。この補助部材6については(3)項で詳述する。
【0046】(2)磁気ブラシ帯電装置2図2は本例で用いた接触帯電装置としてのスリーブ回転タイプの磁気ブラシ帯電装置2の概略の構成模型図であり、固定支持させた磁界発生手段としてのマグネットロール22、このマグネットロール22の外回りに同心に回転自由に外嵌させたアルミニウム製等の非磁性の電極スリーブ(導電性基体)21、この電極スリーブ21の外周面に該スリーブ内部のマグネットロール22の磁力により磁気吸着保持させた導電性磁性粒子23の磁気ブラシ層24等からなる。
【0047】磁気ブラシ部24を構成させる導電性磁性粒子23としては、フェライト、マグネタイトなど磁性金属粒子や、またこれらの磁性粒子を樹脂で結着したものも使用可能である。
【0048】抵抗値は1×106 〜109 Ωcmのものが適当である。粒径については10〜50μmが適正である。また、複数の磁性粒子を混合し用いることで帯電性の向上も図ることが可能である。
【0049】磁性粒子の抵抗測定は、底面積228mm2 の筒状の容器に磁性粒子を2g充填して15kgで加圧し、上下からの100Vの電圧を印加してこの系に流れる電流から算出し正規化したもので定義した。
【0050】磁性粒子の平均粒径は、水平方向最大弦長で示し、測定法は顕微鏡法により、粒子300個以上をランダムに選び、その径を実測して算術平均を取ることによって算出した。
【0051】而して、上記の磁気ブラシ帯電装置2を、感光体1と略平行にして、電極スリーブ21の表面と感光体1の表面との離間距離が0.5mmになるように長手方向の端部をスペーサ部材(不図示)を介して感光体1の端部表面に当接して配設することで、磁気ブラシ層24を感光体1面に所定幅の帯電部nを形成させて接触させてある。
【0052】電極スリーブ21は帯電部nにおいて感光体1の回転方向と同方向である矢示の時計方向に、感光体1の周速度とほぼ同じ周速度で回転駆動され、これに伴い磁気ブラシ層24も電極スリーブ21と同方向に感光体1とほぼ同じ周速度で感光体1面を摺擦する。
【0053】そして帯電時に該磁気ブラシ帯電装置2の電極スリーブ21に対して帯電バイアス電源S1から前記の所定の帯電バイアスVdc+Vac(振動電圧)が印加されることにより、磁気ブラシ層24の導電性磁性粒子23を通して帯電部nにおいて感光体1表面が磁気ブラシ帯電装置2に対する上記印加帯電バイアスのDCバイアス成分Vdcとほぼ同電位(本例ではほぼ−700V)に帯電される。
【0054】(3)クリーナレスシステムこのプリンタはクリーナレスであるから、転写部Tにおいて転写材Pに対してトナー画像を転写した後に感光体1面に残った転写残トナーを除去するための独立した専用のクリーナ(クリーニング装置)は具備させていない。
【0055】前述したように、転写部Tから感光体面移動方向下流側において転写部Tと帯電部nとの間で感光体1面に接触させて補助部材として固定の中抵抗ファーブラシを配設してある。
【0056】そして、この補助部材6には補助部材バイアス印加電源S4から、磁気ブラシ帯電装置2に対する印加帯電バイアス(負)とは逆バイアス(正)を印加する。
【0057】そして転写部Tにおいて転写材Pに対してトナー画像を転写した後の感光体面上に残っている転写残トナーは、引き続く感光体1の回転に伴い補助部材としてのファーブラシ6と感光体1との接触部Eに持ち運ばれることで、ファーブラシ6で攪乱されて非パターン化される。
【0058】またこの補助部材としてのファーブラシ6は正のバイアスが印加されていることで、該ファーブラシ6と感光体1との接触部Eに持ち運ばれた転写残トナーの内、磁気ブラシ帯電装置2に印加されているバイアスと同極性のトナー即ち正規帯電極性である負のトナーを捕獲し、正帯電のポジトナーとして感光体1上に吐き出す。
【0059】これにより、帯電部nに持ち運ばれる転写残トナーは帯電バイアスとは逆極性(正)にそろえられ、磁気ブラシ帯電装置2による感光体1からの転写残トナーの回収性が向上する(帯電同時クリーニング)。
【0060】本実施例では補助部材6としてのファーブラシに印加するバイアスを+500Vとして、磁気ブラシ帯電装置2における転写残トナーの回収性を挙げ、画像ゴーストを低減している。
【0061】ここで、補助部材6に印加しているバイアスは接触帯電装置2に対する印加バイアス(負)と逆バイアス(正)を用いたが、転写バイアスが弱く、感光体1の転写後、感光体表面電位が+側にならない場合には、補助部材6に対する印加バイアスを0にしても同様の効果が得られる。
【0062】磁気ブラシ帯電装置2に回収された転写残トナーは磁気ブラシ部を形成している導電性磁性粒子との摩擦で正規帯電極性である負に帯電しネガトナーとして感光体1面に均一に吐き出される(トナー放出)。
【0063】磁気ブラシ帯電装置2から感光体1面に吐き出されたトナーは引き続く感光体1の回転で画像露光部を経由して感光体1と現像装置3との対向部である現像部Dに至る。
【0064】磁気ブラシ帯電装置2から感光体1面に吐き出されたトナーはきわめて均一な散布状態にあり、またその量も少量であるため、次の像露光過程に実質的に悪影響を及ぼすことはない。
【0065】磁気ブラシ帯電装置2から感光体1面に吐き出され、現像部Dに至った転写トナーは実質的に全て正規帯電極性(負)のものであり、現像工程において、感光体1面の上記転写残トナーの内、画像白地部に付着しているトナーがかぶりとり電界により現像装置3内に回収され(現像同時クリーニング)て再利用され、画像部に付着のものはその一部が画像形成に使用される。
【0066】本実施例では、現像ローラ3aに対して現像バイアス印加電源S2からDCバイアスにACバイアスが重畳された現像バイアスが印加され、DCバイアスを−480Vとして、このDCバイアスと帯電バイアスのVdcとの電位差(Vback)により、磁気ブラシ帯電装置2から吐き出されたトナーを回収し現像に再利用している。
【0067】(4)帯電部材クリーニングモード前述したように、磁気ブラシ帯電装置2は、ローラ帯電装置やファーブラシ帯電装置等の他の接触帯電装置に比べてトナー汚染の影響を受けにくいけれども、実際上、磁気ブラシ部24に回収(付着・混入)されるトナー量と、磁気ブラシ部24から吐き出されるトナー量とのアンバランスにより、耐久に伴い次第に磁気ブラシ部24にトナーが蓄積してトナー汚染が進行して許容レベルを越え、磁気ブラシ部24の抵抗値上昇で帯電性能が低下する。
【0068】そこで、画像形成装置が画像を形成していない非画像形成時に、磁気ブラシ帯電装置2から混入トナーを感光体1上に吐き出させる「帯電部材クリーニングモード」を行うことで、磁気ブラシ帯電装置2のトナー汚染状態を常に許容レベル以下に維持させて、帯電性能の維持を図る。
【0069】即ち、帯電部材クリーニングモードは、磁気ブラシ帯電装置2の磁気ブラシ層24中に混入した転写残トナーを電気的に感光体1上に吐き出し、これにより磁気ブラシ層24の抵抗を元の状態に戻して、磁気ブラシ帯電装置2の帯電性を回復しようとするものである。感光体1上に吐き出されたトナーは、感光体1の回転方向下流側の現像装置3で回収して再利用される。
【0070】このように帯電部材クリーニングモードは、磁気ブラシ帯電装置2中のトナーを帯電部nで吐き出し、現像部Dで回収する構成のため、感光体1上の比較的多量のトナーが途中露光部を通過することになる。このため、露光部を通過するトナーが画像形成の像露光を妨げないように、帯電部材クリーニングモードは非画像形成中に行うことになる。
【0071】ここで画像形成装置(プリンタ)の稼働時の動作行程を説明する。
【0072】■.前多回転行程画像形成装置の始動(起動)動作期間(ウォーミング期間)である。メイン電源スイッチのONにより、装置のメインモータ(不図示)を駆動させて感光体1を回転駆動させ、所要のプロセス機器の準備動作を実行させる。
【0073】所定の装置始動動作期間終了後は、メインモータの駆動が一旦停止されて感光体1の回転駆動が停止され、装置は印字スタート信号が入力されるまでスタンバイ(待機)状態に保持される。
【0074】■.前回転行程印字(プリント)スタート信号の入力により、メインモータを再駆動させて感光体1を再回転駆動させ、しばらくの間装置に所定の印字前動作を実行させる期間である。
【0075】■.印字行程(画像形成行程)
所定の前回転行程が終了すると、引き続いて回転感光体1に対する帯電・画像露光・現像、記録材としての転写材へのトナー画像転写等の所定シーケンスの印字プロセス(作像プロセス、画像形成プロセス)が実行され、トナー画像の転写を受けた転写材Pが定着装置5に搬送されて、1枚目の印字行程が行なわれる。
【0076】連続印字(連続プリント)モードの場合は、上記印字行程が繰り返されて所定の設定枚数n分の印字行程が順次実行される。
【0077】■.紙間行程連続印字モードにおいて、一の転写材Pの後端が転写部Tを通過した後、次の転写材Pの先端が転写部Tに到達するまでの、転写部Tにおける転写材Pの非通紙状態期間である。
【0078】■.後回転行程最後であるn枚目の印字行程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動を継続させて感光体1を回転駆動させ、装置の所定の後動作を実行させる期間である。
【0079】所定の後回転行程が終了すると、メインモータの駆動が停止され感光体1の回転駆動が停止され、装置は次の印字スタート信号が入力するまで再びスタンバイ状態に保持される。
【0080】なお上記において、前多回転行程後、直に印字スタート信号が入力した場合には引き続いて前回転行程を経て印字行程が実行される。また1枚目だけの印字の場合は、その印字行程の終了後、装置は後回転行程を経てスタンバイ状態になる。
【0081】上記において、■の印字行程が画像形成装置の画像形成時であり、■の前多回転行程、■の前回転行程、■の紙間、■の後回転行程が画像形成装置の非画像形成時である。
【0082】本例においては、図3のように、画像形成装置の非画像形成時である■の前回転行程、■の紙間、■の後回転行程で「帯電部材クリーニングモード」を実行させた。なお図3は2枚連続プリントの場合である。
【0083】帯電部材クリーニングモードは具体的には、画像形成の準備を行う前回転/後回転時と、連続して画像形成を行った際の転写材と転写材の間の紙間時に、磁気ブラシ帯電装置2に印加する帯電バイアスの交流成分(Vac)を切って、電極スリーブ21に印加される帯電バイアスの直流成分(Vdc)と感光体1が帯電されたときの表面電位(Vd)との間の電位差によって、磁気ブラシ層24中のトナーを電気的に吐き出している。
【0084】ここで、帯電バイアスの交流成分(Vac)を切るのは、感光体1に対する帯電性を低くすることで表面電位(Vd)を下げ、トナーの吐き出しの電位差ΔV(Vdc−Vd)を大きくするためであり、また磁気ブラシ層24中に混入してきた転写残トナーは、導電性磁性粒子23との摩擦により電荷をマイナス(ネガトナー)にそろえられるため、上記の電位差ΔVによって感光体1上に移動(吐き出し)する。
【0085】本発明において、接触帯電装置(接触帯電部材)のクリーニング手段は接触帯電装置から混入トナーを吐き出し可能な手段であれば何でも使用可能である。例えば、磁気ブラシ帯電装置2に印加する帯電バイアスの直流成分(Vdc)を調整して吐き出す方法や、磁気ブラシ帯電装置2と感光体1との離間距離を調整して吐き出す方法等がある。
【0086】前述したように、従来例では帯電部材クリーニングモードが充分ではない場合に、磁気ブラシ帯電装置2に混入しているトナーが充分に吐き出されず、磁気ブラシ帯電装置2の帯電性が低下し、画像品位を落としていた。
【0087】そこで本例では、図3に示すように、帯電部材クリーニングモードを行う際に、補助部材6に印加される帯電と逆のバイアスを強くする。
【0088】これにより、感光体1面の表面電位が低下し、磁気ブラシ帯電装置2を通過したときの感光体表面電位Vdも低下するため、トナーの吐き出し電位差ΔVが大きくなり、磁気ブラシ帯電装置2のクリーニングが向上する。
【0089】実際に本例では、クリーニングモード時の補助部材6に印加されるバイアスを+800Vにしたところ、磁気ブラシ帯電装置2からのトナーの吐き出し電位差ΔVが40Vから70Vに増え、長期に渡って良好な画像形成が行えるようになった。
【0090】上記の帯電部材クリーニングモードを含む画像形成装置の作像プロセス動作は不図示の制御系により所定にシーケンス制御される。
【0091】帯電部材クリーニングモードは、■の前回転行程、■の紙間、■の後回転行程の少なくとも1つの行程で行なわせることができる。また■の前多回転行程でも行なわせることができる。
【0092】以上のように、本例では磁気ブラシ帯電装置2を用いたクリーナレスの転写方式画像形成装置において、その磁気ブラシ帯電装置2のクリーニングモード時に、補助部材6に印加するバイアスを変更することにより、磁気ブラシ帯電装置2のクリーニング性を向上し、良好な画像形成を得ることが可能となった。
【0093】さらに、感光体表面に直接電荷を注入する注入帯電方式では、印加バイアスVdcと感光体帯電電位Vdがほぼ等しいので、磁気ブラシ帯電装置2のトナーの吐き出し電位差ΔVが小さくなってしまうため、磁気ブラシ帯電装置2のクリーニングが充分に行われにくかったが、本発明を用いた場合には、注入帯電方式の画像形成装置においても充分に効果が現れた。
【0094】〈第2の実施形態例〉(図4)
図4は本例の画像形成装置の要部の概略構成図である。本実施例の画像形成装置はハード構成的には、前述第1の実施形態例の画像形成装置(転写式電子写真プロセス利用、磁気ブラシ帯電、クリーナレスのレーザービームプリンタ)において接触帯電装置としての磁気ブラシ帯電装置2をローラ帯電装置(帯電ローラ)2Aに変更したもので、その他の構成は第1の実施形態例の画像形成装置と同じである。
【0095】本例で用いたローラ帯電装置2Aは、帯電バイアスを供給する芯金(導電性基体)25の周りに発泡性のウレタンゴム層26を接着し、ローラ状に研磨して形成されている。
【0096】発泡性のウレタンゴム層26は、発泡径が約100μm程度のもので、硬度はアスカーCで40°のものを使用した。また、ゴム中にはカーボンを混合して抵抗値を105 〜109 Ωcm程度の範囲になるように調整している。ここで、抵抗値の測定はローラ帯電装置2Aをアルミドラムに接触回転させ、DCバイアスを100V印加したときの電流から計算して抵抗値とした。
【0097】ローラ帯電装置2Aはウレタンゴム層26の弾性に抗して感光体1に所定の押圧力をもって接触させて感光体1の軸線とほぼ並行に配設してある。nはこのローラ帯電装置2Aと感光体1との接触部である帯電部(帯電領域、帯電ニップ部)である。ローラ帯電装置2Aは本例では帯電部nにおいて感光体1の回転方向と逆方向(カウンター)に回転駆動され、感光体1面に対して速度差をもって接触させている。ローラ帯電装置2Aは感光体1に従動回転させてもよいし、感光体1の回転に順方向に回転駆動させてもよい。
【0098】このローラ帯電装置2Aの芯金25に対して電源S1から所定の帯電バイアスが印加されて回転感光体1面が所定に接触帯電処理される。
【0099】この様なローラ帯電装置2Aを用いたクリーナレスの画像形成装置では、第1の実施形態例の画像形成装置の磁気ブラシ帯電装置2と違い、帯電装置中に取り込んだトナーがローラ表面に付着するので、帯電性がすぐに低下する。
【0100】そこで本例では、帯電部材クリーニングモード時に補助部材6に印加するバイアスを2値設けて、ローラ帯電装置2Aに付着したトナー量に応じて補助部材6に対する印加バイアス値を変えることに特徴がある。
【0101】ローラ帯電装置2Aに付着したトナー量、即ちローラ帯電装置2Aのトナー汚染具合と帯電電流量とは相関している。そこで本例では制御回路8により、帯電電流量を測定させ、その測定帯電電流量に応じて、帯電部材クリーニングモード時に電源S4から補助部材6に対して印加するバイアス値を変更させるようにしたものである。
【0102】より具体的には本例では、制御回路8により帯電電流量を測定し、帯電電流量が規定値20μA以上の時は帯電部材クリーニングモード時の電源S4から補助部材6に対する印加バイアスを+800Vに制御させ、20μA未満の時は補助部材6に対する印加バイアスを+1200Vとすることで、ローラ帯電装置2Aのクリーニング性向上を図った。
【0103】これにより、従来では200枚程度で画像不良が出ていたものが、クリーニング性が向上したため、2000枚時でも非常に良好な画像を得ることが可能となった。
【0104】本例では、上記のように規定値(20μA)が一つで、補助部材印加バイアスを2値(+800V、+1200V)設けているが、さらに細かく制御しても良い。
【0105】本例ではウレタンゴムを用いたローラ帯電装置2Aを使用したが、これは本発明を制限するものではなく、帯電に適した上記抵抗範囲に入るものであれば、いろいろな材料が使用可能である。例えば、EPDMゴムやNBRゴムなども使用可能である。
【0106】また、本例では帯電電流を利用して帯電装置中のトナー量の状態(帯電装置のトナー汚染具合)を検知したが、これは本発明を制限するものではなく、帯電装置中のトナー量の状態を測れればどの様な検知方法でも良い。例えば、デジタル信号を用いた画像形成装置では、この信号を利用してトナー使用量を計算し、これより帯電装置中に混入するトナー量を概算する方法も可能である。
【0107】〈その他〉1)接触帯電装置としての磁気ブラシ帯電装置2は、スリーブ回転タイプに限らず、マグネットロール22が回転するものや、マグネットロール22の表面を必要に応じて給電用電極として導電性処理して、該マグネットロールの外周面に直接に導電性磁性粒子を磁気拘束させて磁気ブラシ部を形成させ、マグネットロールを回転させる構成のもの等にすることもできる。回転しないタイプの磁気ブラシ部材とすることもできる。
【0108】接触帯電装置は磁気ブラシ帯電装置2やローラ帯電装置2Aに限られるものではなく、ブレード帯電装置、ファーブラシ帯電装置など任意の接触帯電装置を用いることができる。
【0109】2)補助部材6は固定タイプのファーブラシに限らず、回転ローラタイプのもの等にすることができる。またファーブラシに限らず、他の構成・材質の部材、例えば、固定タイプまたは回転タイプの導電性のスポンジ部材にすることもできる。
【0110】3)接触帯電装置2・2A部材や現像装置等に対してAC電圧(交番電圧)成分を印加する場合の、そのAC電圧波形しては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。また、直流電源を周期的にオン/オフすることによって形成された矩形波であっても良い。このように交番電圧の波形としては周期的にその電圧値が変化するようなバイアスが使用できる。
【0111】4)静電潜像形成のための画像露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露光手段に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やLEDなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【0112】像担持体1は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【0113】5)現像工程手段としての現像装置3についても、その現像方式・構成は実施形態例のものに限定されるものではないことは勿論である。正規現像手段であってもよい。
【0114】6)像担持体1から現像剤像の転写を受ける記録媒体は転写ドラム等の中間転写体であってもよい。
【0115】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、接触帯電方式・転写方式・クリーナレスの画像形成装置において、帯電部材クリーニングモード実行時における接触帯電装置の混入トナーの像担持体上への吐き出しを常に効果的に十分にかつ確実に実行させることができて、これにより、接触帯電装置の過度のトナー汚染による帯電性能の低下を防止し、高品位画像の出力を長期にわたり安定に維持させることができるもので、所期の目的がよく達成される。




 

 


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