JPH05281881A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ファーブラシ方式のクリーニングを行なう画像
形成装置において、クリーニング前チャージャーを用い
ずに、残留トナーを極めて効率よくクリーニングする。 【構成】クリーニング装置９が、導電性繊維によりロー
ル状に形成され感光体１に接触して所定方向へ回転する
ファーブラシ１１と、このファーブラシ１１に２種の電
圧を選択的に印加するための電源手段１１Ａ，１１Ｂ
と、２種の電圧を切り換える切換手段Ｓ１とを有し、画
像濃度調整用の可視パターンの形成された領域ｃは転写
チャージャー６および分離チャージャー７によるコロナ
放電を受けず、潜像形成領域外で可視パターン形成領域
以外の領域ｂは分離チャージャー７のコロナ放電を受け
ないように、且つ、ファーブラシ１１への印加電圧を、
領域ｃがファーブラシ位置を通過するときと、それ以外
のときとで切り換えるように、転写チャージャー６およ
び分離チャージャー７の放電タイミング、および切換手
段Ｓ１の切り換えタイミングを、タイミング制御手段２
５により制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像形成装置、詳しく
は光導電性の感光体を用いる画像形成装置に関する。こ
の発明は複写機や光プリンターに利用できる。

【０００２】

【従来の技術】光導電性でドラム状もしくはベルト状の
感光体を回転させつつ、静電潜像を形成し、この静電潜
像を現像し、現像により得られた可視像を転写紙上に静
電転写したのち分離チャージャーにより感光体から転写
紙を分離し、可視像を転写紙上に定着して形成画像を
得、転写紙分離後、感光体をクリーニングする画像形成
工程を行う画像形成装置は、従来から複写機や光プリン
ターに関連して良く知られている。また、このような画
像形成装置において、感光体に画像濃度調整用の潜像パ
ターンを形成し、この潜像パターンを現像して可視パタ
ーンとし、この可視パターンの光学濃度を検知し、検知
結果に基づき、画像形成工程による形成画像の画像濃度
調整を行うことも良く知られている。

【０００３】図２は、画像濃度調整機能を持つ画像形成
装置の１従来例である複写装置を略示している。この装
置例に即して、画像形成と画像濃度調整のあらましと問
題点とを説明する。

【０００４】図において符号１は光導電性の感光体を示
す。感光体１はドラム状に形成されて時計回りに回転駆
動され、チャージャー２により所定極性（説明の具体性
のため、正極性とする）に均一帯電される。複写される
べき原稿は原稿ガラス１７上に平面的に定置され、符号
３を以て示す走査型の露光光学系により走査される。露
光光学系は原稿の光像を感光体１の周面に結像投影し、
これによって原稿に対応する静電潜像の成が行なわれ
る。

【０００５】次いで、イレーサー４が動作して感光体１
上の不要部分の除電を行なう。感光体１上に形成された
静電潜像は現像装置５により現像され、感光体１上にト
ナー２２による可視像が形成される。トナー２２は正規
には負極性に帯電している。転写紙Ｓは、図示されない
カセットから給紙され、可視像の移動に同期を取って転
写部、即ち感光体１と転写チャージャー６との対向部に
送り込まれ、可視像に重ねられる。このとき転写チャー
ジャー６は、可視像を構成するトナーと逆極性即ち正極
性のコロナ放電を行ない、可視像を転写紙Ｓ上に転写す
る。可視像を転写された転写紙Ｓは、分離チャージャー
７により負極性に偏倚した交流コロナ放電により除電さ
れ、感光体表面から分離する。そして、その後は図示さ
れない定着装置へ送られて可視像を定着された後、装置
外へ排出される。なお、転写チャージャー６および分離
チャージャー７のコロナ放電は、これらチャージャーと
転写紙Ｓとが対向している間だけ行なわれる。

【０００６】転写紙分離後の感光体は、クリーニング前
チャージャー８のコロナ放電を受けたのちクリーニング
装置９によってクリーニングされ、さらに除電チャージ
ャー１５と除電ランプ１６との除電を受けて初期化され
る。

【０００７】さて、図１において、原稿ガラス１７の左
方の位置には、所定の画像濃度を持った基準パターン１
８が配備され、原稿光像による感光体の画像露光に先だ
って感光体１に基準パターンの像が投影されるようにな
っている。

【０００８】基準パターン像による露光により、感光体
１には基準パターンに対応する「潜像パターン」が形成
される。潜像パターンは現像装置５により現像されて
「可視パターン」となり、その光学濃度がセンサー１９
で検知される。即ち、具体的には、可視パターンに発光
素子の光を照射し、反射光を受光素子で受光することに
より光学濃度を検出する。この光学濃度に基づき、画像
形成構成により形成されるべき形成画像の濃度の調整を
行なう。

【０００９】具体的には、光学濃度に基づいてチャージ
ャー２による帯電電位、露光光学系による原稿照明強
度、現像バイアス等を制御して上記画像濃度の調整を行
なう。また上記光学濃度に基づき、トナー補給装置２１
の補給クラッチ２０を制御して現像装置５へのトナー２
２の補給が行なわれる。

【００１０】さて、クリーニング装置９は転写紙分離後
の感光体上に残留している残留トナーや微小な転写紙片
の除去を行なう。「残留トナー」は大別して、転写残り
トナー、未転写トナーおよび可視パターン構成トナーの
３種に分けることができる。「転写残りトナー」とは、
転写されるべき可視像を構成していたトナーで転写紙に
転写されなかったトナーである。「未転写トナー」とは
可視像転写の際に転写と重なり合わない感光体表面に付
着しているトナーである。「可視パターン構成トナー」
は、その名の通り可視パターンを構成しているトナーで
ある。

【００１１】「転写残りトナー」は、現像の段階では負
極性に帯電しているが、転写紙が感光体から分離する際
に、強く正極性に帯電した転写紙との放電で強く正極性
に帯電することにより感光体上に残留するので、転写紙
分離後には強く正極性に帯電しており、例えば、図４
（Ａ）に示す如き帯電分布となっている。

【００１２】「未転写トナー」は、イレーサーにより除
電された感光体領域に付着するトナーであるが、これら
はトナーの帯電異常（本来、負極性に帯電しているべき
トナーが現像の段階ですでに正極性に帯電している）や
ファンデルワールス力等の付着力により感光体表面に付
着している。従って、未転写トナー中には、正帯電した
ものや負帯電したものが含まれ、その帯電分布は図４
（Ｂ）に示すように正負にまたがっている。

【００１３】「可視パターン構成トナー」は、転写紙へ
転写されることがなく、転写チャージャー６、分離チャ
ージャー７によるコロナ放電の影響を受けていないので
本来の負極性に帯電しており、例えば、図４（Ｃ）に示
すような帯電分布を有する。可視パターン構成トナー
は、量的にも多く、このため帯電分布による分布の山が
高くなっている。

【００１４】図３は、図２の装置例におけるクリーニン
グ前チャージャー８とクリーニング装置９を示してい
る。クリーニング装置９は、導電性繊維によるロール状
のファーブラシ１１とブレード２３とバイアスローラー
１２とスクレーパー１３および搬送具１４、電源手段１
１Ａ，１２Ａを主たる構成要素としている。符号１０は
クリーニング装置の入り口側を閉ざすシールを示す。

【００１５】転写紙分離後の感光体表面に残留する上記
３種の残留トナーは、上述の如く互いに異なった帯電状
態にあり、これをファーブラシ１１により電気的にクリ
ーニングするには、残留トナー全体を同一の帯電極性に
揃えるのが良く、その場合、揃えるべき帯電極性として
は、残留トナー中で最も量の多い「可視パターン構成ト
ナー」の帯電極性（説明中の例では負極性）に揃え、し
かる後に、正極性の電圧を印加されたファーブラシ１１
によりクリーニングを行なうのが良い。

【００１６】クリーニング前チャージャー８は、残留ト
ナーの帯電極性を上記のように揃えるためのものであっ
て、クリーニング装置９の直前の位置で、残留トナーに
対して負極性に偏倚した交流コロナ放電を施す。

【００１７】しかし、クリーニング前チャージャー８の
交流コロナ放電により残留トナーの極性を完全に負極性
に揃えることは困難である。例えば、図４（Ａ）のよう
な帯電分布の「転写残りトナー」や、同図（Ｂ）のよう
な帯電分布の「未転写トナー」の帯電分布は、クリーニ
ング前チャージャーによるコロナ放電を受けた後は、そ
れぞれ同図（Ｄ）（Ｅ）に示すようになり、相変わらず
一部のトナーは正極性に帯電している。

【００１８】このような状態の残留トナーに、電源手段
１１Ａから正極性の電圧を印加したファーブラシ１１で
クリーニングすると、図４（Ｄ）（Ｅ）で斜線を施した
部分のトナーが感光体から除去されないままに残る。こ
れらはブレード２３により除去されねばならないが、十
分なクリーニング効果を得るためには、ブレード２３の
感光体表面への圧接圧力をかなりに大きくしなければな
らず、ブレード２３が感光体寿命に悪影響を与える虞れ
がある。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記した事
情に鑑みてなされたものであって、クリーニング前チャ
ージャーを必要とせずに、残留トナーを極めて効率よく
クリーニングできるようにした新規な画像形成装置の提
供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この発明の画像形成装置
は「光導電性でドラム状もしくはベルト状の感光体を回
転させつつ、静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装
置により現像し、現像により得られた可視像を転写紙上
に転写チャージャーのコロナ放電により静電転写したの
ち、分離チャージャーのコロナ放電により感光体から上
記転写紙を分離し、上記可視像を転写紙上に定着して形
成画像を得、転写紙分離後、感光体をクリーニングする
画像形成工程を行う装置」である。静電潜像の形成は、
前述した例のように、均一帯電させた感光体に原稿の光
像を投影する画像露光方式によって行なってもよいし、
均一帯電させた感光体表面に対して光書き込みを行なっ
て静電潜像の形成を行なっても良い。

【００２１】請求項１記載の画像形成装置は、画像濃度
調整機構と、タイミング制御手段とを有する。「画像濃
度調整機構」は、感光体の静電潜像形成領域外に画像濃
度調整用の潜像パターンを形成し、この潜像パターンを
現像装置で現像して可視パターンとし、この可視パター
ンの光学濃度を検知し、検知結果に基づき、画像形成工
程による形成画像の画像濃度調整を行う機構である。
「静電潜像形成領域」は、可視像の転写の際に、転写紙
と重ね合わせられるべき感光体領域をいう。画像濃度調
整用の潜像パターンが形成される「静電潜像形成領域
外」とは、画像形成構成において感光体表面が移動する
方向における上記潜像形成領域以外の部分を言う。

【００２２】画像濃度調整機構は、従来から知られた各
種のものを適宜利用できる。従って「潜像パターン」の
形成も、前述の例のように基準パターンの像を投影する
方法でもよいし、光書き込みを利用してもよく、あるい
はチャージャーの帯電電圧を制御する方法により行なっ
ても良い。さらに、画像濃度制御のための可視パターン
の光学濃度検知は、必ずしも各画像形成工程ごとに行な
う必要はなく、複数回に１回の割で行なっても良い。こ
の場合、形成した潜像パターンが不要な場合にはイレー
サーにより消去すればよい。

【００２３】潜像形成領域外で潜像パターン以外の感光
体領域（潜像パターンが不要な場合には、潜像パターン
の形成された部分も）は、静電潜像形成工程の一部とし
てイレーサーにより除電される。

【００２４】「タイミング制御手段」は、少なくとも転
写チャージャーと分離チャージャーとクリーニング装置
とのタイミングを制御する。

【００２５】請求項１記載の画像形成装置においては、
「クリーニング装置」が、導電性繊維によりロール状に
形成され感光体に接触して所定方向へ回転するファーブ
ラシと、このファーブラシに２種の電圧を選択的に印加
するための電源手段と、上記２種の電圧を切り換える切
換手段とを有する。

【００２６】そして「タイミング制御手段」は、可視パ
ターンが転写チャージャーおよび分離チャージャーによ
るコロナ放電を受けず、潜像形成領域外で可視パターン
以外の感光体部分が分離チャージャーのコロナ放電を受
けないように、且つ、ファーブラシへの印加電圧を、
「可視パターンがファーブラシ位置を通過するときと、
それ以外のとき」とで切り換えるように、転写チャージ
ャーおよび分離チャージャーの放電タイミングおよび切
換手段の切り換えタイミングを制御する。

【００２７】クリーニング装置は「ファーブラシによる
クリーニング後の感光体周面にエッジを接触させたクリ
ーニングブレード」を有することができる（請求項
２）。また、ファーブラシに移着したトナーをファーブ
ラシから除去するには、従来から知られた種々の方法が
可能であるが、「電圧を印加された導電性のバイアスロ
ーラーをファーブラシに接触させてファーブラシからト
ナーを電気的に転移させ、上記バイアスローラーにスク
レーパーを接触させてバイアスローラーから転移トナー
を除去する」ようにすることができる（請求項３）。こ
の場合、「バイアスローラーを介して、ファーブラシへ
の電圧印加を行なう」ようにすることができる（請求項
４）。

【００２８】

【作用】上述のように、この発明では、残留トナーを構
成するトナーのうち「転写残りトナー」は転写チャージ
ャーと分離チャージャーのコロナ放電を受けてクリーニ
ング部へ到達し、「未転写トナー」は転写チャージャー
のみのコロナ放電を受けてクリーニング部へ到達し、
「可視パターン構成トナー」は上記転写・分離両チャー
ジャーによるコロナ放電を受けずにクリーニング部へ到
達する。

【００２９】これら３種の残留トナーのうち「転写残り
トナー」と「可視パターン構成トナー」とは互いに逆に
帯電している。「未転写トナー」は、転写チャージャー
によるコロナ放電の作用で「転写残りトナー」と同極性
に帯電される。

【００３０】従って、ファーブラシに到達する状態では
「転写残りトナーと未転写トナー」が同極性に帯電し、
「可視パターン構成トナー」が他の残留トナーと逆に帯
電しており、ファーブラシに印加する電圧を切り換える
ことにより、３種の残留トナーをクリーニングできる。

【００３１】

【実施例】図１（Ａ）は、図２に即して説明した画像形
成装置にこの発明を適用した画像形成装置の特徴部分の
みを示している。繁雑を避けるため、混同の虞れがない
と思われるものに就いては、図２および図３におけると
同一の符号を用いる。

【００３２】感光体１は、この例でも正極性に帯電さ
れ、原稿光像の投影照射により静電潜像を形成されるも
のとし、トナーは負極性に帯電されて現像に供されるも
のとする。従って、転写チャージャー６においては正極
性のコロナ放電が行なわれ、分離チャージャー７では負
極性に偏倚させた交流コロナ放電が行なわれる。

【００３３】可視像の転写からクリーニングに到る工程
における、転写チャージャー６、分離チャージャー７、
およびファーブラシ１１の状態変化は図１（Ｂ）に示す
ようである。この図において、領域ａは「静電潜像形成
領域」、領域ｂは静電潜像形成領域外で「潜像パターン
形成領域以外の領域」、領域ｃは「潜像パターン形成領
域」である。図に示すように、転写チャージャー６によ
る正極性のコロナ放電は、領域ａとｂとにおいて行なわ
れ、分離チャージャーによる負極性に偏倚した交流のコ
ロナ放電は、領域ａのみで行なわれる。従って、クリー
ニング装置９に到達するとき、残留トナーの帯電分布は
図１（Ｃ）に示すようになる。即ち「転写残りトナー」
は、転写チャージャー６と分離チャージャー７のコロナ
放電を受けたのちは前述のように正極性に帯電してお
り、その帯電分布は図１（Ｃ）に曲線１−１で示す如く
である（この曲線は図４（Ａ）の帯電分布と同じであ
る）。また、「未転写トナー」は、当初図４（Ｂ）に示
すように正帯電・負帯電のトナーが混在しているが、転
写チャージャー６の正極性のコロナ放電を受けて、図１
（Ｃ）の曲線１−２に示すように正極性の帯電分布とな
り、しかも分布は「転写残りトナー」の帯電分布（曲線
１−１）と近いものになる。一方、「可視パターン構成
トナー」は、現像当初と同じく図１（Ｃ）の曲線１−３
に示すように負極性の帯電分布（この分布は図４（Ｃ）
の帯電分布と同じである）となる。

【００３４】一方、ファーブラシ１１に印加される電圧
の極性は、図１（Ｂ）に示すように領域ａとｂとをクリ
ーニングするとき（領域ａ，ｂがファーブラシ１１に接
触しているとき）負極性である。従って、転写残りトナ
ーと未転写トナーとは電気的にファーブラシ１１に吸着
されて感光体表面から除去される。このとき転写残りト
ナーと未転写トナーとの帯電分布が略同様であるので、
両者を極めて良好にクリーニングすることができる。

【００３５】可視パターン構成トナーがファーブラシ１
１の位置にあるときは、ファーブラシ１１には正極性の
電圧が印加され、負帯電した「可視パターン構成トナ
ー」が良好に除去される。ファーブラシ１１により除去
され残った残留トナーはブレード２３により完全に除去
される。

【００３６】ファーブラシ１１に、感光体１から電気的
に吸着された残留トナーは、ファーブラシ１１に接触し
て時計回りに回転する導電性のバイアスローラー１２
（電源１２Ａもしくは１２Ｂから電圧を印加されてい
る）へ電気的に移着し、このバイアスローラー１２にエ
ッジを当接させたウレタン製のスクレーパー１３により
クリーニング装置のハウジング底部へ掻き落され、移送
手段１４（この例ではコイル状の回転体）により図面に
直交する方向へ移送されて回収部に回収される。

【００３７】ファーブラシ１１へ印加される電圧は、導
電性繊維をブラシ状に植えた導電性のコア部に接続され
る電源１１Ａ，１１ＢをスイッチＳ１で切換えることに
より切換えられる。同様に、バイアスローラー１２へ印
加される電圧は、バイアスローラー１２に接続される電
源１２Ａ，１２ＢをスイッチＳ２で切換えることにより
切換えられる。電源１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂは
電源手段を構成し、スイッチＳ１，Ｓ２は「切換手段」
を構成する。そして切換手段であるスイッチＳ１，Ｓ２
の切換え切り代えは、転写チャージャー６，分離チャー
ジャーの放電と同様、タイミング制御手段２５により制
御される。

【００３８】ファーブラシ１１およびバイアスローラー
への印加電圧は、領域ａ，ｂのクリーニングを行なうと
きには「転写残りトナーおよび未転写トナー」が感光体
１からファーブラシ１１を経てバイアスローラー１２へ
順次転移するように、感光体１からファーブラシ１１、
さらにバイアスローラーへと順次「正の方向」へ電位が
高くなるように行なわれ、領域ｃのクリーニングを行な
うときは「可視パターン構成トナー」が感光体１からフ
ァーブラシ１１を経てバイアスローラー１２へと順次転
移するように、感光体１からファーブラシ１１、さらに
バイアスローラーへと順次「負の方向」へ電位が高くな
るように行なわれる。

【００３９】実験に依れば、ファーブラシ１１によるク
リーニング効率は極めて高く、場合によってはブレード
２３の使用を省略できるほどである。静電パターンの電
位をある程度低く設定し、可視パターンを構成するトナ
ー量が、さほど多量でない場合にはブレード２３を省略
しても実質的に問題を生じない。

【００４０】上記例では、ファーブラシ１１とバイアス
ローラー１２とに別個に電圧の印加を行なったが、電源
１１Ａ，１１Ｂを省略して、バイアスローラー１２のみ
に電圧を直接印加し、バイアスローラー１２を介してフ
ァーブラシ１１にクリーニング用の電圧を印加するよう
にしてもよい。

【００４１】また、前述のように、潜像パターンの形成
を画像形成工程ごとに行なう必要は必ずしもなく、画像
形成工程中において潜像パターンを形成しないときは、
ファーブラシ１１の印加電圧切換えが不要なことはいう
までもない。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば新規な
画像形成装置を提供できる。この発明は上記のように構
成されているので、従来のクリーニング装置において必
要とされていたクリーニング前チャージャーを用いない
にも拘らず、極めて良好なクリーニング効果を実現でき
る。また、クリーニング前チャージャーが不要になるこ
とにともない、同チャージャーによるオゾンの発生がな
くなるので、画像形成装置全体で発生するオゾン量を有
効に軽減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施例を説明するための図であ
る。

【図２】従来の画像形成装置の１例を説明するための図
である。

【図３】図２の装置におけるクリーニング部を示す図で
ある。

【図４】従来技術の問題点を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 感光体 ６ 転写チャージャー ７分離チャージャー １１ ファーブラシ １１Ａ，１１Ｂ 電源手段 Ｓ１ 切り換え手段 ａ 静電潜像形成領域 ｃ 潜像パターン形成領域

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光導電性でドラム状もしくはベルト状の感
   光体を回転させつつ、静電潜像を形成し、この静電潜像
   を現像装置により現像し、現像により得られた可視像を
   転写紙上に転写チャージャーのコロナ放電により静電転
   写したのち、分離チャージャーのコロナ放電により感光
   体から上記転写紙を分離し、上記可視像を転写紙上に定
   着して形成画像を得、転写紙分離後、感光体をクリーニ
   ングする画像形成工程を行う装置であって、 上記感光体の静電潜像形成領域外に画像濃度調整用の潜
   像パターンを形成し、この潜像パターンを上記現像装置
   で現像して可視パターンとし、この可視パターンの光学
   濃度を検知し、検知結果に基づき上記画像形成工程によ
   る形成画像の画像濃度調整を行う画像濃度調整機構と、 少なくとも上記転写チャージャーと分離チャージャーと
   クリーニング装置とのタイミングを制御するタイミング
   制御手段とを有し、 上記クリーニング装置は、導電性繊維によりロール状に
   形成され上記感光体に接触して所定方向へ回転するファ
   ーブラシと、このファーブラシに２種の電圧を選択的に
   印加するための電源手段と、上記２種の電圧を切り換え
   る切換手段とを有し、 上記可視パターンが上記転写チャージャーおよび分離チ
   ャージャーによるコロナ放電を受けず、上記潜像形成領
   域外で可視パターン以外の感光体部分が分離チャージャ
   ーのコロナ放電を受けないように、且つ、上記ファーブ
   ラシへの印加電圧を、上記可視パターンがファーブラシ
   位置を通過するときと、それ以外のときとで切り換える
   ように、上記転写チャージャーと分離チャージャーの放
   電タイミングおよび上記切替手段の切り換えタイミング
   を、上記タイミング制御手段により制御するようにした
   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、 クリーニング装置が、ファーブラシによるクリーニング
   後の感光体周面にエッジを接触させたクリーニングブレ
   ードを有することを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の画像形成装置にお
   いて、 電圧を印加された導電性のバイアスローラーがファーブ
   ラシに接触して、ファーブラシからトナーを転移させ、
   上記バイアスローラーにスクレーパーが接触してバイア
   スローラーから転移トナーを除去することを特徴とする
   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、 ファーブラシへの電圧印加が、バイアスローラーを介し
   て行なわれることを特徴とする画像形成装置。