JPH06250513A - 感光体の異物除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】キャリアおよびトナー凝集体等の電界に対して
特性の異なる異物をともに効率良く回収し、高画質化お
よび低コスト化を図る。 【構成】感光体１１と、感光体に対向して配設される現
像機１３および転写装置１４と、前記現像機と転写装置
との間で感光体表面に近接して配設される２つの円筒形
電極３６、３７とを備え、２つの電極のうち一方には交
流電圧または直流電圧を、他方には前記直流電圧と逆極
性の直流電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法を用いる複
写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置におい
て、感光体表面に付着したキャリア、トナー凝集体等の
異物を転写位置以前で現像像を形成するトナー粒子と分
離して電極に吸着させ、異物周辺部に発生する転写抜け
を未然に防止することができる異物除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、カラー電子写真複写機に
おいて、感光体上に順次、イェロー、シアン、マゼン
ダ、ブラックの静電潜像を形成し、それぞれの潜像をイ
ェロー、シアン、マゼンダ、ブラックの現像器で現像
し、現像されたトナー像を感光体に接して回転する転写
ドラム上の転写用紙に転写し、転写ドラムを４回回転さ
せて４色のトナー像を転写用紙上に重ね合わせて転写
し、４色フルカラーコピーを得る方式がある。

【０００３】上記画像形成装置においては、キャリア、
トナー凝集体等のトナーより大きな異物が、現像像を形
成する正常のトナー粒子と混合された状態で感光体表面
に付着することがある。このような大きな異物が感光体
表面に付着していると、転写時にその異物が転写用紙と
感光体との均一な接触を妨害し、その異物が存在してい
る部分を中心としてその周辺部が転写不十分の状態とな
り、いわゆる転写抜けが転写用紙の画像に生じる。この
問題は従来から認知されているが、特に、カラー複写機
においては、同一用紙にイェロー、シアン、マゼンダ、
ブラックの４色を重ね転写するため、１色の感光体表面
上に付着した異物の数が少なくても、最終的にはその４
倍の転写抜けが転写用紙上に発生することになり、画質
上の大きな問題となる。さらに、カラー複写機において
は、僅かな転写抜けでも多重転写後の画像上では色むら
となって目につきやすくなり、従来の白黒複写機以上の
対策が要求されている。

【０００４】この問題を防止するためには、現像機内で
のトナー凝集体の発生を未然に防ぐ技術や異物が外部か
ら現像機内に侵入するのを防ぐ技術が望まれるが、現実
的には困難である。従って、転写位置以前で感光体表面
上に付着した異物を感光体表面から除去する方法がしば
しば採られている。従来の異物除去方法としては、例え
ば、 ダクトを感光体表面に近接して設け、このダクトを
流れる空気の吸引力により異物を感光体表面から引き剥
す方法（特開平２−１９５３６３号公報）、 感光体表面に近接して電極を設け、該電極に直流成
分と交流成分を印加し、感光体上の異物を電極方向に吸
着する方法（特開昭６１−２００５６１号公報）があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記上
記の方法は、大がかりな装置を必要とするため、価
格、装置の大きさの面で問題があり、また、性能面にお
いては、大きさが５００μｍより小さいいものをも吸引
しようとすると、弱い吸引力ではなかなか吸引できない
ため、大きな吸引力を必要とし、現像像を形成する正常
なトナー粒子をも吸引したり、その正常なトナー粒子を
乱したりして画質に大きな影響を与えることがあり、空
気の吸引力により異物を感光体表面から引き剥す方法で
は性能に限界があった。

【０００６】また、上記の方法においては、バイアス
電圧印加の効果は異物によって適正があり、交流成分を
印加することによりトナー凝集体は効率よく回収できる
がキャリアが回収できなくなり、一方、直流成分を印加
することによりキャリアは効率よく回収できるがトナー
凝集体が回収できなくなるという相反する問題を有しい
るため、いずれか一方を重点的に回収しいずれか他方を
犠牲にしなければ成り立たないという欠点を有してい
る。

【０００７】さらに、回転体に複数の現像器を装着し、
回転体を感光体ドラムに対向して回転させる回転式現像
機を設ける多色現像方式がある。この方式に上記の方
式を採用すると、以下の問題を生じる。

【０００８】上記の方式においては、電極表面が吸着
した異物で汚れると電界の効果が低減するため、電極に
吸着した異物をスクレーパ等で清掃する必要がある。ま
た、前記多色現像方式においては、感光体ドラムに近接
して現像機と転写装置を配置する関係上、現像位置と転
写位置との間隔が狭く、この間に異物除去用の電極を配
置する必要がある。そのため、現像器が回転すると、現
像ロールの主極磁力が異物除去用の電極の近くを通過す
るので、前記スクレーパ部に堆積した異物に影響を及ぼ
し、回収したキャリア等を再度感光体表面に移動させ、
感光体表面のトナー像を乱すという問題を有している。

【０００９】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、その第１の目的は、キャリアおよびトナー凝集体等
の電界に対して特性の異なる異物をともに効率良く回収
し、高画質化および低コスト化を図ることができる感光
体の異物除去方法を提供することである。

【００１０】本発明の第２の目的は、回転体に複数の現
像器を装着し、回転体を感光体ドラムに対向して回転さ
せる回転式現像機を設ける多色現像方式において、回収
した異物が現像ロールの主極磁力により感光体に移動
し、感光体表面のトナー像を乱すのを防止し、高画質化
および低コスト化を図ることができる感光体の異物除去
方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのために本発明の請求
項１に記載の感光体の異物除去方法は、感光体と、感光
体に対向して配設される現像機および転写装置と、前記
現像機と転写装置との間で感光体表面に近接して配設さ
れる２つの円筒形電極とを備え、２つの電極のうち一方
には交流電圧または直流電圧を、他方には前記直流電圧
と逆極性の直流電圧を印加することを特徴とする。な
お、前記２つの電極のうち一方の内部に固定磁石を設け
るようにしてもよい。

【００１２】また、本発明の請求項２に記載の感光体の
異物除去方法は、感光体と、感光体に対向して配設され
る現像機および転写装置と、前記現像機と転写装置との
間で感光体表面に近接して回転可能に配設される円筒形
電極とを備え、前記現像機は回転体に装着される複数の
現像器であって、前記現像器および電極は内部に固定磁
石を有し、前記回転体が回動するタイミングに同期して
前記電極を回転させることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明においては、２つの電極の一方にはキャ
リアを回収するのに適したバイアス（例えば−１０００
Ｖ）を印加し、他方にはトナー凝集体を回収するのに適
したバイアス（例えばＤＣ＋５００ＶまたはＡＣ５００
Ｈｚ、１ＫＶ（ピーク値））を印加することにより、キ
ャリアおよびトナー凝集体等の電界に対して特性の異な
る異物をともに効率良く回収し、高画質化および低コス
ト化を図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図１および図２は本発明における感光体の異物
除去装置の１実施例を示し、図１は図２の一部拡大断面
図、図２は全体構成図である。なお、本実施例において
は、感光体ドラムおよび回転式現像機を例にして説明し
ているが、感光体ベルト、固定式現像機を用いる画像形
成装置にも適用可能である。

【００１５】図２において、カラー電子写真複写機は、
自動原稿供給装置１、画像入力部２、画像出力部３及び
転写用紙供給部４からなる。カラー原稿は、自動原稿供
給装置１によりプラテンガラス５上に載置される。画像
入力部２は、イメージングユニット６、該ユニット６を
駆動するためのワイヤ７、駆動プーリ９等からなり、イ
メージングユニット６内のＣＣＤラインセンサ、カラー
フィルタを用いて、４色フルカラーの場合には、カラー
原稿を光の原色であるＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）毎
に読みとり、デジタル画像信号に変換した後、この信号
をトナーの原色であるＹ（イェロー）、Ｃ（シアン）、
Ｍ（マゼンダ）、Ｋ（ブラック）に変換し、さらに、
色、階調、精細度等の再現性を高めるために、種々のデ
ータ処理を施してカラーの階調トナー信号をオン／オフ
の２値化信号に変換して画像出力部３に出力する。

【００１６】画像出力部３は、スキャナ１０、有機感光
体からなるドラム状の感光体１１を有し、感光体１１の
周囲には、感光体１１に一様に帯電させるための帯電器
１２、静電潜像をトナー像に現像させるための回転式現
像機１３、本発明に係わる異物除去装置３１、トナー像
を転写用紙に転写させるための転写装置１４、転写され
なかった残留トナーを回収するためのクリーナ１５が配
置され、感光体１１は電動モータにより図示矢印の如く
回転駆動される。

【００１７】スキャナ１０のレーザ出力部１０ａにおい
て、前記画像入力部２からの例えばイェローの画像信号
を光信号に変換し、ポリゴンミラー１０ｂ、ｆ／θレン
ズ１０ｃ及び反射ミラー１０ｄを介して感光体１１上に
原稿画像に対応した潜像を形成させる。このイェローの
潜像が現像を経て転写用紙に転写されれば、感光体１１
はクリーナ１５により残留トナーが除去された後、再び
帯電器１２により帯電され、レーザ出力部１０ａは、シ
アンの画像信号を出力する。以下、マゼンダ、ブラック
の各画像信号の潜像を順番に形成させる。

【００１８】回転式現像機１３は、イェロー用現像器１
３Ｙ、シアン用現像器１３Ｃ、マゼンダ用現像器１３
Ｍ、ブラック用現像器１３Ｋを有し、各現像器は回転体
１３Ａの周囲に配設されている。そして、例えばイェロ
ーのトナー像を形成するときは、図の位置でイェロー用
現像器１３Ｙにより現像を行い、シアンのトナー像を形
成するときは、回転式現像機１３を回転させて、感光体
１１に接する位置にシアン用現像器１３Ｃを配置させ
る。マゼンダ、ブラックの現像も同様にして動作させ
る。

【００１９】転写装置１４を構成する転写ドラム１６の
外周には、誘電体のフィルムからなる転写フィルムが張
られており、転写ドラム１６は、専用の電動モータ或い
は感光体１１と歯車によって連結され、図示矢印の如く
回転駆動される。転写ドラム１６の内部および外側周囲
には、転写コロトロン１７、押圧部材１８、分離用コロ
トロン１９、剥離爪２０、除電コロトロン２１、クリー
ナ２２、吸着ロール２３、吸着コロトロン２５が配置さ
れている。クリーナ２２は、クリーニングロール２２ａ
およびクリーニングブラシ２２ｂからなり、クリーニン
グロール２２ａ、クリーニングブラシ２２ｂおよび吸着
ロール２３は、転写ドラム１６に当接、退避可能に設け
られている。

【００２０】そして、転写用紙供給部４の給紙トレイ４
ａ〜４ｄから搬送ローラ２６、給紙ガイド２７およびレ
ジストローラ２８を経て搬送、給紙される転写用紙は、
吸着ロール２３の押し付け作用と吸着コロトロン２５の
コロナ放電により前記転写フィルムに吸着される。転写
ドラム１６は、感光体１１と同期して回転しており、例
えば、イェローで現像されたトナー像が転写コロトロン
１７により転写用紙に転写されると、除電コロトロン２
１により除電された後、シアンで現像されたトナー像が
転写コロトロン１７により転写用紙に転写され、以下順
次他の色が重ね合わせられて転写される。転写ドラム１
６が４回転し４色の転写が終了すると、転写用紙は分離
用コロトロン１９により除電され、転写用紙は剥離爪２
０により分離され、搬送路２９を経て定着器３０に送ら
れトナー像が溶融定着され、以下この一連のコピーサイ
クルが繰り返される。

【００２１】図１は、図２の異物除去装置３１付近の拡
大断面図を示している。異物除去装置３１は、回転式現
像機１３と転写装置１４との間に感光体１１に近接する
ように配設される。回転式現像機１３はその一部が図示
されており、回転体１３Ａに、イェロー用現像器１３Ｙ
とシアン用現像器１３Ｃが装着され、それぞれ現像ロー
ル３２と、トナー攪拌搬送用ロール３３、３４を有し、
現像ロール３２は、固定または回転される磁気ロール３
２ａと、磁気ロール３２ａの外周で回転する現像スリー
ブ３２ａとからなる。

【００２２】異物除去装置３１は、ハウジング３５と、
ハウジング３５内に回転可能に配設される円筒形状の２
つの電極３６、３７と、それぞれの電極３６、３７に当
接するように設けられるスクレーパ３９とを備え、一方
の電極３６は直流電圧電源Ｖ_DCに接続され、他方の電極
３７は交流電圧電源Ｖ_AC（または直流電圧電源）に接続
されている。電極３６、３７は、感光体１１の回転方向
と逆方向に回転される。

【００２３】上記構成からなる本実施例の作用について
説明する。感光体１１は図で時計方向に回転し、前述の
ように帯電、露光により静電潜像が形成されると、潜像
先端が現像ポイントＤに到達するまでに、回転体１３Ａ
は１色目現像器１３Ｙを現像ポイントＤに到達させ、現
像ロール３２を駆動させて現像する。現像されたトナー
像は、転写ポイントＴで転写フィルム上の転写用紙に転
写される。転写されない感光体１１上のトナーはクリー
ニングされ、次に２色目の静電潜像が形成されると、２
色目の潜像先端が現像ポイントＤに到達するまでに、回
転体１３Ａは時計方向に９０゜回転し２色目現像器１３
Ｃを現像ポイントＤに到達させ、現像ロール３２を駆動
させて現像する。以下、前記サイクルを繰り返し、３色
目、４色目の現像、転写が行われる。

【００２４】現像ポイントＤと転写ポイントＴの間で感
光体１１の表面に付着するキャリア、トナー凝集体等の
異物は、先ず、直流電圧が印加される電極３６にキャリ
アが吸着され、次に、交流電圧または直流電圧が印加さ
れる電極３７にトナー凝集体が吸着される。電極３６、
３７に付着したキャリア、トナー凝集体は、スクレーパ
３９に掻きとられ、掻きとられた異物は、一部がスクレ
ーパ３９先端部に残り、他はハウジング３５の底部に回
収される。

【００２５】次に、図３により上記実施例による実験結
果について説明する。先ず、感光体の表面電位は、暗電
位Ｖ_H＝−６５０Ｖ、明電位Ｖ_L＝−２００Ｖに設定し、
マイナス帯電されたトナーを反転現像により可視像化す
る。回転可能な円筒電極を、０．５ｍｍの距離をもって
感光体に接近対向させ、この電極に直流成分電圧、周波
数およびピーク電圧が可変可能な高圧矩形波発振装置を
接続し、現像時における感光体の表面に付着したキャリ
ア、トナー凝集体を除去し、異物除去装置の電極に吸着
できるかどうかを確認した。

【００２６】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、キャリア
回収能力の実験結果を示し、図３（Ａ）は、Ａ４の転写
用紙で、交流をかけないで直流成分電圧のみを変化させ
た場合の白抜け個数を示し、図３（Ｂ）は、直流成分電
圧のみが−１０００Ｖ、０Ｖの場合と、交流電圧のみが
５００Ｈｚ、１ＫＶ（ピーク値）の場合について、それ
ぞれ現像バイアスＶ_BがＶ_B＝−５００Ｖの場合（感光体
表面のキャリアが少ない状態）とＶ_B＝−４５０Ｖの場
合（感光体表面のキャリアが多めの状態）におけるキャ
リア回収量を示している。

【００２７】この結果から、キャリア回収能力について
は、交流をかけないで直流成分電圧のみを変化させて実
験したところ、プラス電圧では回収できないが、電圧を
マイナスに振ると−１０００Ｖ〜−１２５０Ｖ位で顕著
な除去効果が見られ、一方、直流成分電圧を０Ｖとし、
交流バイアスを変化させたが除去効果は見られなかっ
た。

【００２８】図３（Ｃ）は、トナー凝集体回収能力の実
験結果を示している。これは、現像器内で自然発生した
ものと、人工的に作ったものを両方について評価した。
トナー凝集体の大きさは、２０μｍ〜２００μｍ程度の
範囲内であった。

【００２９】この結果から、トナー凝集体回収能力につ
いては、交流をかけないで直流成分電圧のみを変化させ
て実験したところ、マイナス電圧では回収できないが電
圧をプラスに振ると顕著な除去効果が見られ、また、か
つ、直流成分電圧を０Ｖとし、交流バイアスを変化させ
たところ、５００Ｈｚ、１ＫＶ（ピーク値）の場合で除
去効果がより大きかった。

【００３０】図４は以上の結果を説明するための模式図
である。キャリア回収に関しては、キャリアはプラスに
帯電しており、感光体表面電位Ｖ_H＝−６５０Ｖから引
き付けるためには、マイナス側電圧差が必要となり−６
５０Ｖ以上のバイアス電圧で除去可能となる。トナー凝
集体の回収に関しては、トナー凝集体はマイナスに帯電
しており、感光体表面電位Ｖ_L＝−２００Ｖから引き付
けるためには、プラス側電圧差が必要となることがわか
る。なお、交流成分を印加することによりトナー凝集体
回収能力が向上するのは、ＡＣ波形により感光体表面に
付着したトナー凝集体と感光体表面との付着力が振動に
より弱められるためと考えられる。

【００３１】以上説明した結果から、図１に示した２つ
の電極３６、３７に、一方にはキャリアを回収するのに
適したバイアス（例えば−１０００Ｖ）を印加し、他方
にはトナー凝集体を回収するのに適したバイアス（例え
ばＤＣ＋５００ＶまたはＡＣ５００Ｈｚ、１ＫＶ（ピー
ク値））を印加することにより、キャリアおよびトナー
凝集体等の電界に対して特性の異なる異物をともに効率
良く回収し、高画質化および低コスト化を図ることがで
きる。

【００３２】なお、キャリア回収用の電極の内部に固定
磁石を設ければ、電界効果と磁力効果の作用によりキャ
リア回収能力をさらに向上させることができる。また、
２つの電極を１つのハウジング３５内に設けることによ
り、小型化、低コスト化が達成できる。

【００３３】図５は本発明の他の実施例を示す拡大断面
図であり、図５（Ａ）は現像状態を示し、図５（Ｂ）は
前色の現像が終了し、次色の現像器が移動している状態
を示している。本実施例は、回転体１３Ａに複数の現像
器を装着し、回転体１３Ａを感光体ドラム１１に対向し
て回転させる回転式現像機１３を設ける多色現像方式に
適用される。

【００３４】本実施例の異物除去装置３１は、キャリア
回収用の電極３６の内部に固定磁石を設けている。固定
磁石の磁気パターンは例えばＳ1、Ｎ1、Ｎ2となってお
り、回転式現像機１３側はＮ極となっている。一方、回
転式現像機１３における回転体１３Ａに設けられる現像
ロール３２の固定磁石の主極は例えばＳ極で、従って、
両者はお互いに吸引する関係に配置されている。なお、
以下吸引のケースで説明するが、両者の磁気パターンが
反発に配置されている場合でも同様に影響を受ける。

【００３５】図５（Ａ）に示すように、電極３６によっ
て回収されたキャリアは、スクレーパ３９の先端部で電
極表面から剥され、電極表面の搬送力とＮ極の磁力によ
ってチェーンＣが形成され、あるチェーンの大きさ以上
に成長すると、重力或いは振動によって落下しハウジン
グ３５の底部に回収される。

【００３６】電極３６の磁極Ｎ1付近に形成されたチェ
ーンＣは、回転体１３Ａが回動するたびに現像ロール３
２の主極Ｓ1の影響で上下に大きく移動する。このと
き、電極３６が停止しているときには、図５（Ｂ）に示
すように、前記チェーンＣが感光体１１と電極３６間対
向部まで運ばれ、可視像を乱すことがあった。特に、ト
ナー凝集体を回収する効率向上のため、交流電圧を印加
している場合はキャリアによる可視像の乱れが顕著であ
った。前記電極３６の停止は、スクレーパ３９の摩耗に
よる寿命の延長を狙った摺擦時間の低減手段としてよく
用いられる間欠駆動回転時の停止区間を想定している。

【００３７】前記チェーンＣの動きを観察すると、電極
３６が回転している（１００ｒｐｍ＝感光体の周速の
０．６倍に設定）時にも、チェーンＣは上下に移動して
いるが、振幅が著しく小さくなり、感光体１１と電極３
６間対向部まで到達しないことが判明した。これは、チ
ェーンＣが上側で磁力で引っ張られる時に、電極が図示
矢印方向に回転していれば、電極表面の搬送力で下側へ
の力が作用しチェーンの振幅を抑えることができると考
えられる。以下に、像乱れとスクレーパの寿命の実験結
果を示す。

【００３８】 また、前記チェーンＣをハウジング３５の外側へ飛散さ
せないように、ハウジング３５の上部に、電極３６側へ
傾斜しチェーンが移動する経路を絞り込む形状の飛散防
止板４０を形成すると、飛散範囲を抑止することができ
た。また、ハウジング３５の底部に回収されたキャリア
も、、回転体１３Ａに配置された現像ロール３２の磁力
によって影響を受け、一度ハウジング３５の底部に回収
されたキャリアが移動し、前記のチェーンを形成し飛散
を助長する現象が発生した。この現象は逆流防止板４１
を設けることにより、ハウジング３５底部からチェーン
形成の過程を遮り飛散防止の効果が得られた。

【００３９】以上説明したように本実施例によれば、回
転体１３Ａが回動するタイミングに同期して電極を回転
させることにより、一度感光体１１表面から異物除去装
置３１へ回収されたキャリア、トナー凝集体等の異物が
飛散するのを防止し、可視像の乱れをなくし、かつ耐久
性の優れた異物除去装置を提供することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、キャリアおよびトナー凝集体等の電界に対して
特性の異なる異物をともに効率良く回収し、高画質化お
よび低コスト化を図ることができる。

【００４１】また、回転体に複数の現像器を装着し、回
転体を感光体ドラムに対向して回転させる回転式現像機
を設ける多色現像方式において、回収した異物が現像ロ
ールの主極磁力により感光体に移動し、感光体表面のト
ナー像を乱すのを防止し、高画質化および低コスト化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における感光体の異物除去装置の１実施
例を示す拡大断面図である。

【図２】本発明における感光体の異物除去装置の１実施
例を示す全体構成図である。

【図３】図１の実施例による実験結果を説明するための
図である。

【図４】図１の実施例の作用を説明するための模式図で
ある。

【図５】本発明の他の実施例を示す拡大断面図であり、
図５（Ａ）は現像状態を示し、図５（Ｂ）は前色の現像
が終了し、次色の現像器が移動している状態を示してい
る。

【符号の説明】

１１…感光体、１３…現像機、１３Ａ…回転体、１４…
転写装置 ３１…異物除去装置、３２…現像ロール、３６、３７…
電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体と、感光体に対向して配設される現
   像機および転写装置と、前記現像機と転写装置との間で
   感光体表面に近接して配設される２つの円筒形電極とを
   備え、２つの電極のうち一方には交流電圧または直流電
   圧を、他方には前記直流電圧と逆極性の直流電圧を印加
   することを特徴とする感光体の異物除去方法。
2. 【請求項２】前記２つの電極のうち一方の内部に固定磁
   石を設けることを特徴とする請求項１に記載の感光体の
   異物除去方法。
3. 【請求項３】感光体と、感光体に対向して配設される現
   像機および転写装置と、前記現像機と転写装置との間で
   感光体表面に近接して回転可能に配設される円筒形電極
   とを備え、前記現像機は回転体に装着される複数の現像
   器であって、前記現像器および電極は内部に固定磁石を
   有し、前記回転体が回動するタイミングに同期して前記
   電極を回転させることを特徴とする感光体の異物除去方
   法。