JPH09237019A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成プロセスや環境変化にかかわらず、
安定したクリーニングを行う。 【解決手段】 像担持体１上の残留トナーを除去するク
リーニングブレード１０の前に像担持体１上の残留トナ
ーの帯電量を制御する帯電量制御手段６を有する画像形
成装置において、残留トナーの帯電量制御手段６によっ
て制御される残留トナーの帯電量の絶対値が１０μｃ／
ｇ以下となるように、残留トナーの帯電量制御手段６に
電圧を印加する電源手段９を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機、
電子写真ファクシミリ、電子写真プリンタ等のおいて、
感光体、誘電体等の像担持体上の残留トナーの除去に使
用されるクリーニング装置を有する画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、像担持体の表面に設けられた感光
体を帯電させて、該感光体に画像情報に応じた露光を行
って静電潜像を形成し、この潜像を現像器により現像し
てトナー像とし、このトナー像を用紙に転写した後、像
担持体上の残留トナーをクリーニングする画像形成装置
が知られている。この画像形成装置には、残留トナーの
電荷を除電して感光体との静電吸引力を弱めることによ
りクリーニング性能を高めるために、クリーニング装置
の前にクリーニング前チャージャが設けられている。そ
して、クリーニング前チャージャの制御として、例えば
特開昭６４−６８７８３号公報に示すように、転写後の
像担持体上のトナー量に応じてクリーニング前チャージ
ャの出力を制御したり、特開平２−４８６８３号公報に
示すように、クリーニング前チャージャによって像担持
体上のトナーの帯電をプラス又はマイナスのいずれか一
方向にすることが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、像担持体上
の残留トナーの帯電量は画像形成プロセス毎に異なり、
またクリーニング前チャージャの出力は環境の変化に影
響を受けるので、クリーニングが安定して行えないとい
う問題があった。本発明は、このような問題点に鑑みて
なされたもので、画像形成プロセスや環境の変化にかか
わらず、安定したクリーニングを行うことができる画像
形成装置を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者らは、種々研究を行い、図５〜図９の結果
を得た。図５は、ＡＣ定電圧電源の出力の変化に対する
クリーニング前チャージャの出力の変化を示す。ＡＣ定
電圧電源の出力は電圧Ｖｃで測定し、クリーニング前チ
ャージャの出力は、クリーニング前チャージャの対向電
極としてアルミニウム管電極（以下、Ａｌ管電極とい
う。）を設け、該Ａｌ管電極に流れる電流Ｉａｌで測定
した。図中、△と▲印は温度３０℃，湿度８５％（以
下、このような温度，湿度の状態を３０℃８５％ＲＨで
表す。）の環境下での電流Ｉａｌのそれぞれ−成分、＋
成分であり、◇と◆印は２０℃５０％ＲＨ環境下での電
流Ｉａｌのそれぞれ−成分、＋成分であり、〇と●印は
１０℃１５％ＲＨ環境下での電流Ｉａｌのそれぞれ−成
分、＋成分である。

【０００５】この図５によると、３０℃８５％ＲＨ環境
下では、ＡＣ定電圧電源の出力が７ｋＶ付近までは電流
Ｉａｌの＋成分と−成分は同じように増加してゆくが、
それ以上では−成分のほうが増加量が多くなる。同様
に、２０℃５０％ＲＨ環境下では、ＡＣ定電圧電源の出
力が８ｋＶ付近までは電流Ｉａｌの＋成分と−成分は同
じように増加してゆくが、それ以上では−成分のほうが
増加量が多くなる。また、１０℃１５０％ＲＨ環境下で
は、ＡＣ定電圧電源の出力が８．４ｋＶ付近までは電流
Ｉａｌの＋成分と−成分は同じように増加してゆくが、
それ以上では−成分のほうが増加量が多くなることがわ
かる。このことから、ＡＣ定電圧電源の出力をある所定
の電圧に設定しても、温度や湿度等の環境の変化、すな
わち高温高湿の場合と低温低湿の場合によって、クリー
ニング前チャージャの出力傾向が異なることがいえる。

【０００６】図６は、クリーニング前チャージャの出力
の変化に対するクリーニング性能の変化を示す。クリー
ニング前チャージャの出力は、Ａｌ管電流Ｉａｌの和成
分と差成分で示した。クリーニング性能は、５０％拭き
残し開始圧で評価した。ここで、５０％拭き残し開始圧
とは、感光体ドラムの全周にトナーを０．１２ｍｇ／ｃ
ｍ²付着させ、それをクリーニングブレードの感光体ド
ラムへの圧接力を変化させながらクリーニングしたと
き、作像幅に対して５０％の幅が拭き残されるときの圧
接力をいう。この５０％拭き残し開始圧が小さい方がク
リーニング性能がよい。図６において、〇はＡｌ管電流
Ｉａｌの差成分が０μＡのとき、▲はＡｌ管電流Ｉａｌ
の差成分が５μＡのとき、＊はＡｌ管電流Ｉａｌの差成
分が１０μＡのときを示す。

【０００７】この図６によると、Ａｌ管電流Ｉａｌの差
成分が０μＶの場合、電流Ｉａｌの和成分を変化させる
と、クリーニング性能は和成分が約２０μＡ以上で向上
し始め、約４０μＡ以上で安定する。しかし、Ａｌ管電
流Ｉａｌの差成分が５μＶの場合では、電流Ｉａｌの和
成分を５０μＡにしても、クリーニング性能はクリーニ
ング前チャージャが無い場合と殆ど変わらない。同様
に、Ａｌ管電流Ｉａｌの差成分が１０μＶになると、電
流Ｉａｌの和成分を６０μＡにしても、クリーニング性
能はクリーニング前チャージャが無い場合と変わらない
ことがわかる。これは、トナーと同極性となるマイナス
の電荷が多くなるような設定の場合であり、残留トナー
の除電が十分でないことが考えられる。このことから、
Ａｌ管電流Ｉａｌの差成分は、できるだけ０にすること
が好ましいといえる。

【０００８】図７は、クリーニング前チャージャの出力
の変化に対するクリーニング装置におけるトナーの帯電
量の変化を示す。クリーニング前チャージャの出力は、
Ａｌ管電流Ｉａｌの差成分の和成分に対する比で表し
た。また、トナーの帯電量は感光体ドラム上に付着して
いるトナーを吸引して取り去り、そのときに移動する電
荷量と、取り去ったトナーの重量とから算出した。な
お、クリーニング前チャージャを通過する前のトナーの
帯電量は２０μｃ／ｇとし、感光体ドラム上に付着させ
るトナー量は０．１２ｍｇ／ｃｍ²とした。図７におい
て、〇はＡｌ管電流Ｉａｌの差成分が０μＡのとき、▲
はＡｌ管電流Ｉａｌの差成分が５μＡのとき、＊はＡｌ
管電流Ｉａｌの差成分が１０μＡのときを示す。この図
７によると、Ａｌ管電流Ｉａｌの差成分の和成分に対す
る比が大きくなると、トナーの帯電量が上昇することが
わかる。

【０００９】図８は、クリーニングブレード部でのトナ
ーの帯電量に対するクリーニング性能の変化を示す。ト
ナーの帯電量は、前述のようにトナーを取り去ったとき
に移動する電荷量と、取り去ったトナーの重量とから算
出した。クリーニング性能は、前述したような５０％拭
き残し開始圧で評価した。図８において、〇はＡｌ管電
流Ｉａｌの差成分が０μＡのとき、▲はＡｌ管電流Ｉａ
ｌの差成分が５μＡのとき、＊はＡｌ管電流Ｉａｌの差
成分が１０μＡのときを示す。この図８によると、感光
体ドラム上のトナー帯電量が１０μｃ／ｇ以上のときは
クリーニング性能に大きな差はみられないが、トナー帯
電量が１０μｃ／ｇ以下になるとトナーの帯電量が小さ
くなるに従って５０％拭き残し開始圧が低下し、クリー
ニング性能が向上することがわかる。これは、トナー帯
電量が１０μｃ／ｇ以下になるあたりから、感光体ドラ
ムとトナーとの付着力が極端に低下するためと考えられ
る。

【００１０】以上のことから、クリーニング性能を向上
させるには、クリーニングブレード部でのトナーの帯電
量を如何なる環境でも１０μｃ／ｇ以下に制御すればよ
く、そのためにはクリーニング前チャージャのＡｌ管電
流Ｉａｌの和成分が４０μＡ以上、差成分の和成分に対
する比が１５％以下になるように、クリーニング前チャ
ージャに印加する電圧を調整するればよいことが判明し
た。

【００１１】図９は、画像形成装置のシステムスピード
とクリーニング前チャージャの出力を変化させたときの
クリーニング性能の変化を示す。すなわち、横軸をシス
テムスピードに対するＡｌ管電流Ｉａｌの和成分の比と
し、縦軸を５０％拭き残し開始圧とした。なお、Ａｌ管
電流Ｉａｌの差成分は０μＡになるように調整した。こ
の図９により、和成分／システムスピードが０．３以上
で、良好な安定したクリーニング性能が得られることが
わかる。このことから、和成分／システムスピードが
０．３（１／３）以上になるように、クリーニング前チ
ャージャのＡｌ管電流Ｉａｌの和成分を調整ればよいこ
とが判明した。

【００１２】本発明は、以上の実験に基づく知見によっ
てなされたもので、像担持体上の残留トナーを除去する
クリーニングブレードの前に像担持体上の残留トナーの
帯電量を制御する帯電量制御手段を有する画像形成装置
において、前記帯電量制御手段によって制御される残留
トナーの帯電量の絶対値が１０μｃ／ｇ以下となるよう
に、当該帯電量制御手段に電圧を印加する電源手段を備
えたものである。残留トナーの帯電量制御手段として
は、コロトロン型チャージャや除電ローラを使用するの
が好ましい。

【００１３】前記本発明の構成により、クリーニングブ
レードによるクリーニングの前に、像担持体上の残留ト
ナーの帯電量が帯電量制御手段によって１０μｃ／ｇ以
下に規制されるので、残留トナーと感光体との付着力が
弱まり、画像形成プロセスや環境の変化にかかわらず、
安定したクリーニングが行える。

【００１４】前記電源手段は前記残留トナーの帯電量制
御手段に交流電圧を印加するものであることが好まし
い。

【００１５】前記電源手段は、前記残留トナーの帯電量
制御手段から前記像担持体に流れ込む電流の和成分が４
０μＡ以上となるように、当該残留トナーの帯電量制御
手段に電圧を印加するものであることが好ましい。

【００１６】前記電源手段は、前記残留トナーの帯電量
制御手段から前記像担持体に流れ込む電流の和成分と差
成分の間の関係が、

【数３】差成分／和成分≦０．１５ となるように、当該残留トナーの帯電量制御手段に電圧
を印加するものであることが好ましい。

【００１７】前記残留トナーの帯電量制御手段から前記
像担持体に流れ込む電流の和成分（μＡ）と画像形成装
置のシステムスピード（ｍｍ／ｓｅｃ）との間に、

【数４】電流の和成分／システムスピード≧１／３ の関係があることが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に従って説明する。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施形態による画
像形成装置を示す。この画像形成装置は、矢印ａ方向に
回転する感光体ドラム１を有している。この感光体ドラ
ム１の周囲には、帯電手段としてのスコロトロン型帯電
チャージャ２、現像装置３、転写手段としての転写チャ
ージャ４、転写紙の除電及び分離手段としての分離チャ
ージャ５、帯電量制御手段としてのクリーニング前チャ
ージャ６、クリーニング装置７、及び光除電装置８が回
転方向に沿って配置されている。前記帯電チャージャ２
と現像装置３の間の感光体ドラム１上の位置Ｐには、画
像情報に応じた光が露光されるようになっている。

【００２０】前記感光体ドラム１は、円筒ドラム形状の
アルミニウム素管からなる導電性基板の上に有機感光体
（ＯＰＣ）として、１μｍ程度の電荷発生層と約２３μ
ｍの電荷輸送層を順次積層したものである。なお、電荷
輸送層の上にさらにオーバーコート層を設けたものや、
導電性基板の上にアンダーコート層を設けたもの等も使
用することができるが、この限りではない。また、有機
感光体の他に、セレンヒ素感光体や、セレンテルル感光
体、セレン感光体、Ｃｄｓ感光体、アモルファスシリコ
ン感光体等も使用することができる。さらに、ドラム形
状の導電性基板に代えて、ベルト形状の導電性基板を用
いてもよい。

【００２１】前記帯電チャージャ２は、図示しない電源
のマイナス側に接続してあり、感光体ドラム１をマイナ
ス電位に帯電するものである。

【００２２】前記現像装置３は、マイナス極性に帯電し
た非磁性トナーと磁性キャリアを用いる２成分乾式現像
方式のものである。なお、この２成分乾式現像方式の現
像装置３の代わりに、トナー粉体のみを用いる１成分乾
式現像方式や、アイソバー等に顔料粒子等を溶かし込ん
だもの又はインクを用いる湿式現像方式の現像装置を用
いることもできる。

【００２３】前記クリーニング前チャージャ６には、Ａ
Ｃの定電圧電源装置９が接続されている。この電源装置
９は、予め、マイナス側の電流の絶対値とプラス側の電
流の絶対値を加算した和成分が４０μＡ以上となるよう
に電圧が調整されている。本実施形態では、８．４ｋＶ
に調整されている。なお、この電源装置９はＡＣ電源で
あるので、環境の変化等の外乱がない限り、マイナス側
の電流の絶対値とプラス側の電流の絶対値を減算した差
成分はゼロである。

【００２４】クリーニング前チャージャ６に印加する電
源の種類としては、前記ＡＣ定電圧電源の他、ＤＣバイ
アスを重畳したＡＣ電源や、定電流ＡＣ電源等も使用す
ることができる。ＤＣバイアスを重畳したＡＣ電源の場
合には、電流の差成分が生じるので、和成分が４０μＡ
以上で、かつ、差成分の和成分に対する比が１５％以下
になるように、ＤＣ電圧又はＡＣ電圧を調整する必要が
ある。

【００２５】前記クリーニング装置７は、ポリウレタン
樹脂からなるクリーニングブレード１０と、搬送スクリ
ュ１１を有している。クリーニングブレード１０は先端
が前記感光体ドラム１の回転方向上流側に向かって斜め
に圧接するように配設されている。クリーニングブレー
ド１０の材質としては、ポリウレタン樹脂の他に、テフ
ロン樹脂等を使用することができる。搬送スクリュ１１
は、クリーニングブレード１０によって掻き落とされた
残留トナーを回収するためにクリーニング装置７の端部
（図１の紙面に垂直方向の端部）に向かって搬送するも
のである。

【００２６】前記構成からなる画像形成装置では、帯電
チャージャ２により感光体ドラム１がマイナス電位に帯
電させられ、露光位置Ｐにおいて画像情報に応じたポジ
の記録光が露光されて静電潜像が形成される。この静電
潜像は現像装置３によって顕像化されてトナー像とな
り、該トナー像は転写チャージャ４によって図示しない
用紙やフィルム等の転写材上に転写される。転写されず
に残った感光体ドラム１上の残留トナーは、クリーニン
グ前チャージャ６によって除電される。

【００２７】このとき、クリーニング前チャージャ６の
出力電圧は、電流の和成分が４０μＡ以上、ＤＣ電圧を
重畳した場合はさらに差成分の和成分に対する比が１５
％以下となるように調整されているので、残留トナーの
帯電量は１０μｃ／ｇ以下となる。このように残留トナ
ーはクリーニング前チャージャ６によって帯電量が低く
押さえられるので、画像形成プロセスが変わったり、環
境の変化があっても、クリーニング装置７のクリーニン
グブレード１０によって完全に掻き落とされる。クリー
ニングされた後の感光体ドラム１は、光除電装置８によ
って除電され、次の画像形成プロセスに備える。なお、
本実施形態のシステムスピードは１２０ｍｍ／ｓｅｃで
ある。

【００２８】前記実施の形態では、クリーニング前チャ
ージャ６の出力電圧を一定の値に予め調整しておくこと
により、残留トナーの帯電量を１０μｃ／ｇ以下に制御
しているが、以下に説明する実施の形態のように、残留
トナーの量や周囲の温度及び湿度に応じてクリーニング
前チャージャ６の出力電圧を画像形成プロセスの動作中
に調整することもできる。

【００２９】図２は、残留トナーの量に応じてクリーニ
ング前チャージャ６の出力電圧を調整することができる
ようにしたものである。すなわち、この装置には、転
写，分離チャージャ４，５とクリーニング前チャージャ
６の間の感光体ドラム１上の残留トナーに接触する端子
を備えた電流計１２と、該電流計１２で計測される電流
値に基づいてクリーニング前チャージャ６の電源装置９
の出力電圧を制御する制御装置１３とが備えられてい
る。感光体ドラム１上に残留トナーがあると、その電荷
量に応じて電流計１２で計測される電流値が変化する。
制御装置１３には、前記電流計１２の電流値の変化から
予測される残留トナーの帯電量とそれを１０μｃ／ｇ以
下にするために必要なクリーニング前チャージャ６の出
力電圧との関係を示すテーブルが予め記憶されている。
このテーブルの一例を表１に示す。

【００３０】

【表１】 残留トナーの帯電量の予測値 クリーニング前チャージャの出力 （μｃ／ｇ） （ｋＶ） ０〜１０ − １０〜２０ ６．０ ２０〜 ８．４

【００３１】制御装置１３は、電流計１２によって計測
される電流値の変化から残留トナーの帯電量を予測し、
この帯電量の予測値に基づいてクリーニング前チャージ
ャ６の出力電圧を前記テーブルに従って決定し、電源装
置９に出力する。これにより、残留トナーの帯電量に応
じた適切な電圧をクリーニング前チャージャ６に印加す
るので、該クリーニング前チャージャ６を通過した残留
トナーの帯電量は１０μｃ／ｇ以下に制御される。

【００３２】図３は、周囲の温度及び湿度に応じてクリ
ーニング前チャージャ６の出力電圧を調整することがで
きるようにしたものである。すなわち、この装置には、
温度センサ１４及び湿度センサ１５と、これらのセンサ
で検出される温度及び湿度に基づいてクリーニング前チ
ャージャ６の電源装置９の出力電圧を制御する制御装置
１６が備えられている。制御装置１６には、前記温度セ
ンサ１４及び湿度センサ１５で検出される温度及び湿度
と、その温度及び湿度状態において残留トナーの帯電量
を１０μｃ／ｇ以下にするために必要なクリーニング前
チャージャ６の出力電圧との関係を示すテーブルが予め
記憶されている。このテーブルの一例を表２に示す。

【００３３】

【表２】 温度湿度の検出結果 クリーニング前チャージャの出力 （μｃ／ｇ） （ｋＶ） ＬＬ ８．４ ＮＮ ８．０ ＨＨ ７．０

【００３４】制御装置１６は、温度センサ１４及び湿度
センサ１５によって検出される温度及び湿度に基づいて
クリーニング前チャージャ６の出力電圧を前記テーブル
に従って決定し、電源装置９に出力する。これにより、
電源装置９は残留トナーの帯電量に応じた適切な電圧を
クリーニング前チャージャ６に印加するので、該クリー
ニング前チャージャ６を通過した残留トナーの帯電量は
１０μｃ／ｇ以下に制御される。

【００３５】以上の実施の形態は、残留トナー制御手段
としてクリーニング前チャージャ６を用いた画像形成装
置であるが、このクリーニング前チャージャ６に代え
て、図４に示すように、クリーニング前ローラ６０を使
用する画像形成装置においても本発明を適用することが
できる。この装置では、残留トナー制御手段としてクリ
ーニング前ローラ６０を使用するだけでなく、帯電手段
として帯電ローラ２０、転写手段として転写ローラ４
０、さらに転写紙の除電及び分離手段として除電針５０
を使用することにより、オゾン層の破壊につながるコロ
ナ放電を伴うチャージャの使用をなくしたものである。

【００３６】この画像形成装置には、クリーニング前ロ
ーラ６０に図１の実施形態と同様にＡＣ電圧を印加する
電源装置９０が設けられている。そして、クリーニング
前ローラ６０を通過した残留トナーの帯電量が１０μｃ
／ｇ以下になるように、和成分が４０μＡ以上で、か
つ、差成分の和成分に対する比が１５％以下であるＡＣ
電圧がクリーニング前ローラ６０に印加される。もちろ
ん、この電源装置９０に図２又は図３に示す制御装置１
３，１６を設けて、クリーニング前ローラ６０への出力
電圧を制御するようにしてもよい。

【００３７】

【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、転写後の残留トナーの帯電量が画像形成プロ
セス毎に異なっていたり、帯電量制御手段の出力が環境
の影響を受けて変化したとしても、クリーニングの前に
帯電量制御手段により残留トナーの帯電量が１０μｃ／
ｇ以下に規制されるので、安定したクリーニングが行え
る。また、これにより、クリーニングブレードの感光体
への圧接力を変えることなく、良好なクリーニング性能
を長期にわたって確保することができ、結果としてクリ
ーニングブレードの長寿命化が可能となるという効果を
有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態の画像形成装置の概
略図である。

【図２】 本発明の第２の実施形態の画像形成装置の部
分拡大図である。

【図３】 本発明の第３の実施形態の画像形成装置の部
分拡大図である。

【図４】 本発明の第４の実施形態の画像形成装置の概
略図である。

【図５】 ＡＣ定電圧電源の出力の変化に対するクリー
ニング前チャージャの出力の変化を示す図である。

【図６】 クリーニング前チャージャの出力の変化に対
するクリーニング性能の変化を示す図である。

【図７】 クリーニング前チャージャの出力の変化に対
するクリーニング装置におけるトナーの帯電量の変化を
示す図である。

【図８】 クリーニングブレード部でのトナーの帯電量
に対するクリーニング性能の変化を示す図である。

【図９】 画像形成装置のシステムスピードとクリーニ
ング前チャージャの出力を変化させたときのクリーニン
グ性能の変化を示す図である。

【符号の説明】

１…感光体ドラム、６…クリーニング前チャージャ（残
留トナーの帯電量制御手段）、６０…クリーニング前ロ
ーラ（残留トナーの帯電量制御手段）、７…クリーニン
グ装置、９，９０…電源装置（電源手段）、１０…クリ
ーニングブレード。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体上の残留トナーを除去するクリ
   ーニングブレードの前に像担持体上の残留トナーの帯電
   量を制御する帯電量制御手段を有する画像形成装置にお
   いて、前記残留トナーの帯電量制御手段によって制御さ
   れる残留トナーの帯電量の絶対値が１０μｃ／ｇ以下と
   なるように、当該残留トナーの帯電量制御手段に電圧を
   印加する電源手段を備えたことを特徴とする画像形成装
   置。
2. 【請求項２】 前記電源手段は前記残留トナーの帯電量
   制御手段に交流電圧を印加するものであることを特徴と
   する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記電源手段は、前記残留トナーの帯電
   量制御手段から前記像担持体に流れ込む電流の和成分が
   ４０μＡ以上となるように、当該残留トナーの帯電量制
   御手段に電圧を印加するものであることを特徴とする請
   求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記電源手段は、前記残留トナーの帯電
   量制御手段から前記像担持体に流れ込む電流の和成分と
   差成分の間の関係が、 【数１】差成分／和成分≦０．１５ となるように、当該残留トナーの帯電量制御手段に電圧
   を印加するものであることを特徴とする請求項２又は３
   のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記残留トナーの帯電量制御手段から前
   記像担持体に流れ込む電流の和成分（μＡ）と画像形成
   装置のシステムスピード（ｍｍ／ｓｅｃ）との間に、 【数２】電流の和成分／システムスピード≧１／３ の関係があることを特徴とする請求項２から４のいずれ
   かに記載の画像形成装置。