JPH04311987A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式による複
写機、プリンタ、ファクシミリ等に用いられる静電潜像
担持体（以降感光体と記す）上に形成された静電潜像を
、トナーを用い顕像化するプロセスを用いた画像形成装
置に関し、詳細には感光体に付着する不用なトナー及び
トナーの劣化を減少させる機構に係る。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真感光体上に帯電、光像露光
工程を経て形成した静電潜像を、現像、転写、定着工程
により記録紙上に顕像化するプロセスを用いた、画像形
成装置が知られている。

【０００３】係る画像形成装置に用いられる現像方法と
して、従来キャリアとトナーを混合した、２成分現像法
が用いられるが、この方法においてはキャリアの寿命が
短く、安定した作像性能を得る為に、キャリアとトナー
の混合比を一定範囲内に保つ必要があり、定期的な保守
管理が必要であるばかりか装置自体も大型、複雑化する
等の不都合が内在していた。

【０００４】一方、前記２成分現像法の欠点を改善する
為、磁性または非磁性１成分トナーのみを現像剤として
用いる１成分現像法が考案され実用化されている。中で
も非磁性１成分現像法は、画像の解像度、鮮鋭度に優れ
ると共に、トナー粒子中に磁性粉を含有しない為に、鮮
やかなカラー画像が得られる等の特徴を有し、特開昭５
２−１４３８３１号公報に開示される弾性現像ローラを
用いた現像方法、及び特開昭６４−６５５７９号公報に
開示される中空の筒状導電性薄膜部材を感光体に摺接さ
せることにより現像を行う方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし係る非磁性１成
分現像法においては、トナーを現像ローラ、現像スリー
ブ等の担持体表面へ担持させる吸着力として、磁性トナ
ーにみられる磁気吸引力が使用できず帯電したトナーの
持つ静電的な鏡像力に依存している。この鏡像力は、ト
ナー粒子の帯電量の大小に左右される為に、トナーが物
理的なストレスによって劣化して帯電量が低下した場合
などに、現像装置外へ飛散する危険性を内包すると共に
初期の現像特性を維持できないといった欠点を有してい
た。

【０００６】また、磁性トナーにおいては、現像時にも
現像スリーブの方向へ磁気的吸引力が作用する為、非画
像部に物理的に付着してしまったトナーを現像スリーブ
の方向へ引き戻すことが期待されるが、非磁性トナーに
はこうした磁気的作用力が期待できない為、いわゆる地
汚れが発生し易く、トナーが無駄に使用されてしまうと
いった欠点を有していた。

【０００７】そこで本発明は、この様な課題を解決する
ためのものであり、その目的とするところは、トナー劣
化及び無駄なトナーの消費を抑えると共に、経時的に安
定した画像の得られる画像形成装置を提供するところに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像形成装置は
、ベルト感光体を用いた画像形成装置において、前記ベ
ルト感光体を非現像時に現像手段から離間させることを
特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によれば、ベルト感光体を現像手段の近
傍に配設した離間部材によって変形させ現像手段のトナ
ー担持体表面から離間させる。

【００１０】

【実施例】以下に本発明をプリンタに応用した一実施例
を図面を用い説明する。図１は、装置全体の断面図。図
２は、現像装置の主要部の断面図である。感光体ベルト
２は、周長２８３ｍｍ幅２５０ｍｍのベルト形状を成し
、電鋳法で作成された膜厚３５μｍのＮｉの基体に対し
、ＯＰＣ（有機光導電体）を塗布した構成である。そし
て図中矢印Ａ示す方向に図示しない駆動源からの駆動力
を受け回転する。感光体ベルト２の回転速度は、３６ｍ
ｍ／Ｓである。帯電装置４は、コロナ放電によって、感
光体ベルト２の表面を均一に−６８０ｖに帯電する。 その後画像信号によって変調されたレーザビームが高速
回転するポリゴンミラー６によって掃引され、結像レン
ズ系８及び反射ミラー１０を経て感光体ベルト２表面に
光像露光を行い静電潜像が形成される。この光像露光の
手段としては、ＬＥＤアレイ、液晶シャッタアレイ等を
用いることも可能である。

【００１１】通常プリンタ装置においては、画像部対応
箇所に光照射を行うネガ、ポジタイプであり、本実施例
においては画像部に対応する電位は、光照射によって−
７０ｖまで低下する。一方非画像部に対応する電位は−
６８０ｖのままである。こうして形成された潜像は感光
体ベルト２の回転に伴い現像位置まで移動する。

【００１２】現像装置１２は、約２００ｇの１成分非磁
性トナー１４を内包するホッパー１６、このホッパー１
６内で１５γｐｍの周期で回転することでトナー１４現
像ローラ１４を現像ローラ１８に供給するアジテータ２
０、そして補給ローラ２２、ドクターブレード２４等か
ら構成される。補給ローラ２２は、外径φ９ｍｍ、体積
抵抗１０６Ω・ｃｍの導電性スポンジから成り１７０ｍ
ｍ／Ｓの周速で図中矢印Ｂ方向に、現像ローラ１８に摺
接回転しトナー１４を現像ローラ１８表面へ供給する。 現像ローラ１８は外径φ１２ｍｍで二層構造から成り、
内層５６の、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）に対し
５０μｍ厚のウレタンゴムが外層５８に形成されている
。前記ウレタンゴム層内にはＡｌ微粒子６０が分散され
、ローラ全体としての体積抵抗は、約１０９Ω・ｃｍと
なっている。

【００１３】ドクターブレード２４はシリコーンゴムか
ら成り、１７０ｍｍ／Ｓの周速で図中矢印Ｃ方向に回転
する現像ローラ１８の表面に当接し、トナー層厚を規制
する。前記補給ローラ２２、現像ローラ１８の芯金には
各々−５５０ｖ、−４００ｖが印加されトナーは約−３
５μｃ／ｇに帯電する。帯電したトナーは鏡像力で現像
ローラ１８上に担持され、回転に伴い現像位置まで搬送
される。搬送されたトナー１４は、現像ローラ１８に印
加された現像バイアス電圧と、感光体ベルト２上に前記
の光像露光によって形成された静電潜像電位との間の電
界に沿って感光体ベルト２側へ移動し現像動作は完了す
る。

【００１４】本実施例の現像装置を用いた際の現像特性
を図３に示す。横軸には感光体ベルト２の表面電位Ｖｏ
と現像バイアスＶＢとの差を、縦軸には記録用紙上の画
像濃度を表す。本実施例においては、現像バイアス−３
５０ｖにて、画像濃度１．４以上を得ている。

【００１５】前述の過程でトナー１４によって可視像化
された感光体ベルト２の表面は、転写装置２６に対向す
る位置まで回転する。一方、給紙装置２８からは前記現
像されたトナー像に同期し、記録用紙３０が転写位置ま
で給送される。この際コロナ放電を用いた転写装置２６
が作動し、記録用紙３０の背面、図１中下側を正イオン
で一様帯電する。この一様帯電によって発生する電界の
作用で、負にあらかじめ帯電していたトナー１４は感光
体ベルト２表面から記録用紙３０表面に転写する。

【００１６】転写工程で後端まで転写を終えた記録用紙
３０は、感光体ベルト２の表面から記録用紙３０の持つ
剛性によって曲率分離し熱と圧力の作用でトナー粒子を
記録用紙３０に融着する為に、加熱ローラ３２、加圧ロ
ーラ３４両ローラから構成される定着装置３６に搬送さ
れる。定着を終えた記録用紙３０は、排紙ローラ３８の
搬送力を受け装置本体上面部に形成された排紙部４０上
に印字面を図中下向きにいわゆるフェイスダウン状態で
排出される。

【００１７】一方、転写工程を終えた感光体ベルト２表
面には、約１０％の未転写トナーが残存している。この
未転写トナーは次の作像工程の障害となる為、ポリウレ
タンゴムを材質とするクリーニングブレード４２で物理
的に掻き落とされる。掻き落とされた未転写トナーは、
後方の廃トナーボックス４４内に回収され、廃トナーと
して廃棄される。このクリーニング工程によって感光体
ベルト２表面は、視覚的にはきれいになるが潜像がまだ
残存する為、次に除電ランプ４６による光均一露光を行
うことで表面電位を一様に低下させ、初期化を行い次の
帯電工程へ移行する。

【００１８】次に本願特徴である感光体ベルト２の離間
部材４８について図４を用いて説明する。押圧ローラ５
０は外形φ５ｍｍでスポンジローラ、ウレタンローラ等
の感光体ベルト２に接触しても悪影響を与えない材質か
ら成り、現像ローラ１８が感光体ベルト２に接触してい
る現像位置よりも、感光体ベルト２の回転方向下流側に
配設され後述の離間機構によって感光体ベルト２を図４
中矢印Ｆ示す方向に押圧変形させ、現像ローラ１８から
感光体ベルト２を離間させる。また、離間部材４８は通
常の現像動作時には矢印Ｇ示す方向に揺動し、感光体ベ
ルト２から離れこれに伴い感光体ベルト２は復帰し、現
像ローラ１８と摺接状態となり現像動作を行う。

【００１９】以上の説明に従い現像は行われ、トナー１
４は現像ローラ１８上から順次感光体ベルト２側へ現像
消費されるが、記録用紙面内に占める画像（文字・図形
等）比率が低い場合などは、トナー１４の消費量が少な
い為に現像されない同一のトナー粒子が現像ローラ１８
上に長時間担持されて、ドクターブレード２４及び感光
体ベルト２との間で生ずる物理的な擦過を繰り返すこと
になる。このストレスによってトナー粒子は、互いに凝
集を生じたり、偏平に押し潰されたりして帯電量が変化
し、排画像部に付着するいわゆるカブリ現象や、トナー
飛散が増加する結果になる。

【００２０】一方、通常電子写真方式を用いた画像形成
装置においては感光体が帯電工程前に除電ランプ４６で
一様光照射を受けている為に、停止状態から像形成を開
始する直前まで、感光体ベルト２の表面電位は約０ｖで
ある。この状態から像形成のプロセスがスタートするわ
けであるが、本実施例による画像装置には、反転画像方
式を用いている為、トナー粒子１４は光像露光が行われ
た部分、つまり感光体ベルト２の表面電位が低下した部
分に現像される。よってプリンタ装置の感光体ベルト２
の回転開始に同期し、現像バイアスを印加すると図５中
の領域Ｄが全面現像されてしまいトナーを浪費する結果
となる。

【００２１】この現象を解決する方法としては、図３に
示した現像特性を表すグラフにおいて現像量がゼロとな
るＥ点の電位関係つまり、感光体ベルト２の表面電位Ｖ
ｏがほぼ０ｖであるので現像バイアスＶＢを＋７０ｖと
して、感光体ベルト２の領域Ｄが現像ローラ１８を通過
する期間この状態を保持する必要がある。しかし、通常
現像状態での現像バイアスの極性は、マイナスであるの
で電気的に前記領域Ｄに付着するトナーをなくす為には
、現像バイアス電源として正負両極性の電源を準備し、
これらを切り換えるといった制御が必要となり、コスト
高の原因となる。

【００２２】本願の特徴によれば上記の２つの課題つま
り、トナー劣化及びトナー浪費をも解決し得るものであ
る。以下に図６示すタイミングチャート及び図４、図７
、図８を用い感光体ベルト２の離間部材４８の制御方法
及び動作の詳細について説明する。

【００２３】離間部材４８は、下記の３つの期間稼働し
感光体ベルト２を押圧変形させることによって、現像ロ
ーラ１８から感光体ベルト２を離間させる。

【００２４】■感光体ベルト回転開始時点から、潜像の
先頭直前までの期間。

【００２５】■連続印字の紙間に相当する期間。

【００２６】■最後の潜像後端直後から、記録用紙を排
紙し感光体ベルトが停止するまでの期間。

【００２７】まず期間■について説明する。期間■では
主に前述の領域Ｄに付着浪費されるトナーをゼロにする
ことを目的としている。プリンタ本体が停止している初
期状態において、押圧ローラ５０は感光体ベルト２表面
から非接触状態に位置し、感光体ベルト２はテンション
ローラ５２による張力を受けて現像ローラ１８と摺接す
る状態に保持されている。外部のホストコンピュータ等
から印字データがプリンタに入力され、印字の為に感光
体ベルト２が回転を開始する直前に、アーム５４は図示
しないソレノイドの作用力によって、図４中矢印Ｈ方向
に引かれこれに伴い押圧ローラ５０は矢印Ｆ方向に揺動
して、感光体ベルト２を押圧することで変形させて現像
ローラ１８から僅かに離間させる。（図６中に示す期間
）これによって、表面電位がほぼ０ｖとなっていて、初
期帯電が不可能な図５示す領域Ｄを現像しないように感
光体ベルト２を現像ローラ１８から離し通過させて、ト
ナーが付着し浪費されることを確実に防止する。

【００２８】この離間状態は、現像されるべき画像に対
応した潜像の先頭が現像位置に到達する直前まで持続さ
れる。そして、潜像の先頭が現像位置に、到達する直前
で離間部材４８のアーム５４は、ソレノイドへの通電が
オフされることによって図中矢印Ｇ方向に揺動復帰し、
これに伴い押圧ローラ５０は、感光体ベルト２表面から
離れる。感光体ベルト２は、テンションローラ５２によ
る張力で通常状態に復帰するに伴い、その表面を現像ロ
ーラ１８に摺接させ所定の現像動作を開始する。

【００２９】図７に現像状態、図８に離間状態における
感光体ベルト２、押圧ローラ５０、現像ローラ１８の位
置関係を各々示す。ここで、潜像の先頭とは給紙された
記録用紙の先頭と同一としてもよいが、図９に示す画像
のように記録用紙の後半部から画像の先頭が始まる場合
などは、コントローラで判断して図９中領域Ｊに相当す
る時間、感光体ベルト２を離間する制御を実施すること
も可能である。

【００３０】次に期間■について説明する。期間■では
主に非画像部領域に、不可避的に付着してしまうトナー
の発生を防止することを目的としており、連続的に複数
枚の記録用紙に印字する場合、用紙と用紙との間の非画
像部相当領域に対して、感光体ベルト２を現像ローラ１
８から離間するものである。

【００３１】図６は連続２枚印字の際のタイミングチャ
ートを表している。本実施例におけるプリンタは、印字
速度がＡ４用紙を縦長方向に搬送し１分間に６枚連続印
字することが可能であり、この状態で用紙間隔は、７５
．６ｍｍとなっている。

【００３２】次に離間部材４８の動作を説明する。前述
の期間■で説明した現像動作を開始した後、１枚目の記
録用紙の後端位置に対応する感光体ベルト２上の後端相
当部が現像位置を通過するのに同期し、アーム５４を矢
印Ｆ方向へ揺動させ感光体ベルト２を現像ローラ１８よ
り離間させる。その後、後続の２枚目の記録用紙の先端
位置に対応する感光体ベルト２の先端相当部が、現像ロ
ーラ１８と摺接する現像位置に到達する直前にアーム５
４を矢印Ｇ方向へ揺動させ、感光体ベルト２を現像ロー
ラ１８に摺接させ所定の現像動作を開始する。こうして
、紙間に相当する領域（図中６、Ｍ示す期間）に対して
、感光体ベルト２を現像ローラ１８から離間することで
、前記の不可避的に非画像部に付着するトナーの発生を
防止すると共に、トナーが現像ローラ１８と感光体ベル
ト２との間で受ける物理的なストレスの時間を短縮し、
トナーが劣化する危険性を低減する。

【００３３】以上の説明は所定の決められた紙間相当時
間（本実施例においては、７５．６ｍｍ）感光体ベルト
２を離間させる制御について述べたが、図１０示すよう
先行の記録用紙上の画像が前半部に存在し、後続の記録
用紙上の画像が後半部に存在する場合は、紙間相当時間
Ｔ１より長い非画像部相当時間Ｔ２の間、感光体ベルト
２を離間させる制御をコントローラで判断し実行するこ
とも可能である。

【００３４】次に期間■について説明する。期間■では
前述の期間■と同様に、非画像部領域に不可避的に付着
してしまうトナーの発生を防止することを目的としてお
り、印字すべき最後の潜像を現像した後、記録用紙がプ
リンタ装置本体上部へ完全に排紙され、駆動源が停止す
るまでの期間感光体ベルトを離間するものである。つま
り、図６において、２枚目の記録用紙の後端部に対応す
る感光体ベルト２上の後端相当部が、現像位置を通過す
ることに同期して、アーム５４を矢印Ｆ方向へ揺動し、
感光体ベルト２を現像ローラ１８から離間させる。その
後この非接触状態を用紙が排出され、感光体ベルト２が
停止するまで維持した後アーム５４を矢印Ｇ方向へ揺動
させ、感光体ベルト２を現像ローラ１８へ摺接させる状
態に復帰させ、全ての動作を停止するものである。（図
６中Ｎ示す期間）以上の説明は、感光体ベルト２上にお
いて最後の記録用紙の後端部に相当する位置から、感光
体ベルト２の離間動作を行う場合について述べたが、図
１１に示すよう最後の記録用紙上の画像が前半部に存在
する場合においては、用紙の後端部を待たずに画像の最
終端、つまりＫ点に対応する感光体ベルト２上の相当部
が現像位置を通過するのに同期して、感光体ベルト２を
離間させる動作を開始する制御を実施することも可能で
ある。

【００３５】こうして、最後の用紙の排出期間に相当す
る間、感光体ベルト２を現像ローラ１８から離間するこ
とで、前記不可避的に非画像部に付着するトナーの発生
を防止すると共に、トナーが現像ローラ１８と感光体ベ
ルト２との間で受ける物理的なストレスの時間を短縮し
、トナーが劣化する危険性を低減する。

【００３６】以上述べた離間部材４８のアーム５４の揺
動制御方法においては、プリンタ本体が完全停止状態時
には前記感光体ベルト２を現像ローラ１８へ摺接状態に
したが、逆に完全停止状態には離間状態に保持し、前述
の潜像を現像する必要のある期間だけアーム５４を矢印
Ｇ方向に揺動させ、現像動作を実施する制御方法を用い
ることも可能である。

【００３７】また、離間部材４８の押圧ローラ５０の感
光体ベルト２への押圧位置も本実施例に示すごとくの現
像位置より下流側ではなく、上流側に配設することも可
能である。一方、感光体ベルト２の離間機構においても
、本実施例に示したリレノイドによる機構に限定される
ものではなく、歯車、ラックアンドピニオン等の使用な
ど設計の改良を施し得るものである。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ベル
ト感光体を用いた画像形成装置において、前記ベルト感
光体を非画像時に現像手段から離間させることによって
、現像手段の現像ローラと感光体ベルト表面とが摺接す
る際にトナーが物理的なストレスを受け、これが原因で
トナーが凝集し、及び変形して帯電量が低下し、地カブ
リの発生やトナー飛散、画質の低下といった不具合が発
生することを回避して、経時的に安定した印字品質を得
ることが可能となる。また、別の効果として画像形成時
の最初に帯電位置から現像位置までの領域に付着するト
ナーの発生が防止されると同時に、紙間や、最後の用紙
に対する現像動作が完了し、その用紙が排出されるまで
の期間等の感光体ベルト上の非画像部に不可避的に付着
するトナーの発生も防止される為に、無駄にトナーが消
費されることがなく、消耗品の寿命を伸ばしてランニン
グコストを低減することが可能であるといった効果も有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置の主要部を示す断面
図である。

【図２】本発明による画像形成装置に用いられる画像装
置の主要部を示す断面図である。

【図３】本実施例の現像装置を用いた現像特性を説明す
る図である。

【図４】本発明による感光体ベルトを現像手段から離間
させる、離間部材の動作を説明する図である。

【図５】帯電位置から現像位置までの領域に現像されて
しまうトナーを説明する図である。

【図６】本発明による離間部材の動作の制御を説明する
タイミングチャートである。

【図７】現像状態における感光体ベルト、押圧ローラ、
現像ローラの位置関係を示す図である。

【図８】離間状態における感光体ベルト、押圧ローラ、
現像ローラの位置関係を示す図である。

【図９】記録用紙上の画像が後半部に存在することを示
す図である。

【図１０】２枚連続印字の際、１枚目の記録用紙上の画
像が前半部に、２枚目の記録用紙上の画像が後半部に存
在することを示す図である。

【図１１】最後の記録用紙上の画像が前半部に存在する
ことを示す図である。

【符号の説明】

２　　感光体ベルト １８　　現像ローラ ４８　　離間部材 ５０　　押圧ローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ベルト感光体を用いた画像形成装置に
   おいて、前記ベルト感光体を非現像時に現像手段から離
   間させることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】　　前記離間動作が、前記ベルト感光体を
   変形させることによることを特徴とする請求項１記載の
   画像形成装置。