JP2852784B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子写真方式による画像形成装置で、ブレ
ード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。

〔従来の技術〕

電子写真法を用いてカラー画像を得るには多くの方法
・装置が提案されている。例えば特開昭61−100770号公
報に開示されているように、像担持体たる感光体ドラム
上に原稿像の分解色数に応じて潜像形成と現像を行い、
現像の都度転写ドラム上に転写して転写ドラム上に多色
像を形成したのち、転写材上に転写してカラーコピーを
得る方法がある。この方法による装置は、感光体ドラム
の他に１枚分の画像をその周面上に転写できる大きさを
もった転写ドラムを設ける必要があり、装置は大型でか
つ複雑な構造となることは避けられない。

また、例えば特開昭61−149972号公報に開示されてい
るように、像担持体である感光体ドラム上に原稿像の分
解色数に応じた潜像形成と現像を行い、現像の都度転写
材上に転写して多色のカラーコピーを得る方法である。
この方法にあっては多色の画像を精度よく重ねることは
困難で、良質のカラーコピーを得ることはできない。

さらに、感光体ドラム上に原稿像の分解色数に応じた
潜像形成と、カラートナーによる現像を繰り返し、感光
体ドラム上でカラートナーを重ねたのち転写してカラー
画像を得る方法がある。この多彩画像形成の基本プロセ
スは本出願人による特開昭60−75850号、同60−76766
号、同60−9556号、同60−95458号、同60−158475号公
報等によって開示されている。このような重ね合わせ現
像によってカラー画像を得るようにした多色画像形成装
置にあっては、色ズレの少ない良質のカラー画像を得る
ことができる。

前記画像形成装置においては、重ね合わせ現像によっ
て多色の画像形成が行われたのち感光体ドラム上に形成
されたトナー像は、転写紙上に転写し、残留したトナー
はクリーニングされて次の画像形成の準備がなされる。

クリーニング装置としては、種々の方法・装置が提案
されてきているが、最近では装置が簡単なこととクリー
ニング時のトナーの飛散がすくないことから第６図に示
すような平板状のクリーニングブレード19Aの端部の当
接部であるクリーニングエッジｅを像担持体である感光
体ドラム10に圧着して残留トナーをクリーニングする、
ブレードクリーニング装置が広く使用されている。

ブレードクリーニング装置には、第６図（ａ）に示す
ようにクリーニングブレード19A（以下単にブレードと
いう）の支持部19Cを、感光体ドラム10の回転に対して
下流側に位置させるカウンタタイプと、第６図（ｂ）に
示すようにブレード19Aの支持部19Cを上流側に位置させ
るトレールタイプとがある。カウンタタイプはトレール
タイプに比べ、クリーニング効率が若干良く、また当接
点の像担持体への荷重を少なくすることができ、像担持
体の回転速度変動が少ないので色ズレを起こすことが少
なく使用されることが多い。

第６図（ａ）において、θは感光体ドラム10のブレー
ド19Aの当接部の接線とブレード19Aのなす角の当接角、
ｔはブレード19Aの厚さ、１はブレード19Aの支持部19C
から先端までの自由長である。

前記ブレード19Aは常時感光体ドラム10に圧着したま
まのもあるが、例えば前記の重ね合わせ現像を行う装置
にあっては、複数のトナー像の形成中はブレード19Aは
感光体ドラム10から引き離されていて、転写工程が終了
したのち圧着してクリーニングを行い、クリーニングが
終了するとまた引き離されるように、圧着・解除を可能
とする必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記ブレード19Aは感光体ドラム10に圧着してクリー
ニング作動を行っている中に、当該部が振動して感光体
ドラム10と不規則に衝突し（これをバウンディングとい
う）、クリーニング不良やブレード19A自信の破損（当
接部分がささくれ状になる）、或いは像担持体10表面に
傷を発生させることがある。これは、前記重ね合わせ現
像を行う装置にあっては、絶えずブレード19Aの圧着・
解除が行われるので、前記バウンデイングが発生し易
く、ブレード19Aがカウンタタイプで反転現像を行う場
合にも発生し易いが、通常の画像形成装置においても発
生し、特に感光体ドラム10の幅に対して転写材のサイズ
が小さくこの状態で多数枚の連続コピーがなされるよう
な場合はかかるバウンディングの発生率が高いという問
題点があった。

本発明は、これらの点を解決してバウンディングの発
生を防止し、長期に亙り良好なクリーニングを行うこと
のできる装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、帯電・像露光・現像のサイクルを複数回
繰り返して像担持体上に重ね合わせたトナー像を、転写
材へ転写するとともに、転写後の像担持体上に残留した
残留トナーを、像担持体から離間していたクリーニング
ブレードを像担持体に圧着させてクリーニングを行う画
像形成装置において、複数回のサイクルのうち何れか
で、少なくとも主走査方向において、複数回のサイクル
のうち何れかで、少なくとも主走査方向における画像幅
の外側に、トナー像を形成することを特徴とする画像形
成装置によって達成される。

〔実施例〕

以下図面を用いて、まず、本発明の基礎となった実験
例を説明し、次に本発明の実施例について説明する。

第３図はバウンディング実験装置を示す構成図であ
る。実験装置は感光体ドラム10の周縁に、帯電器14,赤
色LEDからなる帯電消去用ランプ15とブレード19A,トナ
ー回収ローラ19B等を有するクリーニング装置19を配設
したものである。

前記装置を用いて、下記条件で感光体ドラム10の帯電
状態とバウンディング発生の関係を実験した。

実験条件 ブレード19Aの材質…ウレタンゴム硬度70゜ 当接角θ…14゜ カウンタタイプの圧接 荷重（ブレード19A先端当接部の感光体面垂直方向分
力）…18g/cm ブレード19Aの形状（厚みｔ×自由長１）… ２×8,2×10,2×12,3×10の４種類 感光体…有機光導電体（OPC）,Se−Te系感光体の２種
類 トナー…実験の初期にトナーを感光体上に補給・付着 実験結果：ブレード19Aの形状、感光体の種類にはほ
とんど左右されず、いずれの場合も近似した結果が得ら
れた。

（Ａ）感光体ドラム10の帯電；−500V程度でクリーニン
グ装置19に到達する場合、500コピー前後でバウンディ
ング発生。

（Ｂ）感光体ドラム10の帯電；（Ａ）の状態からブレー
ド19Aの圧着し始める箇所及び解除する箇所を−50V程度
に除電した場合、15,000コピー以上でバウンディング発
生。

（Ｃ）感光体ドラム10の帯電；クリーニング装置19に到
達する全域を−50V程度に除電した場合、25,000コピー
以上でバウンディング発生。

なお、（Ｂ）の状態で100コピー毎に15mgのトナーＴ
をブレード19Aの幅全域（約300mm）に一様に供給し、ブ
レード19A先端に常にトナーＴが存在する状態としたと
きは、30,000コピー以上でもバウンディングは発生しな
かった。

また、前記実験装置を用い、故意にブレード19Aの先
端のトナーＴを除去してバウンディング発生を実験した
ところ、前記実験条件のいずれの場合においても、１コ
ピーでバウンディングが発生した。

以上のように、バウンディング発生率は、感光体ドラ
ム10の帯電とブレード19A先端のトナーの有無に関係
し、ブレード19Aが圧着し始める箇所又は圧着解除され
る箇所の前後10〜15mmを除電すると非常に低下し、ブレ
ード19Aの先端にトナーＴが存在するとバウンディング
は殆ど発生しないことが判明した。

さらに、ブレード19Aの先端に付着しているトナーＴ
の飛翔と感光体ドラム10の帯電の関係を見るために下記
のような実験を行った。

第４図はトナー飛翔の実験装置を示す側面図である。
図において、ｅはブレード19A先端の感光体ドラム10に
当接するクリーニングエッジ、ｐはポリエチレンテレフ
タレート（PET）からなる感光体層を模した絶縁性層Ａ
（厚さ75μｍ）を接地した導電性の金属板Ｍの上に展着
した疑似感光板、ｄはクリーニングエッジｅと疑似感光
板ｐ表面との間の距離である。

この実験装置によって、疑似感光板ｐの表面を＋1200
Vに帯電させた場合、負帯電のトナーＴがクリーニング
エッジｅ部から疑似感光板ｐに飛翔して移動する個数
と、距離ｄとの関係を実験し求めた。

その結果は、第５図に示すように距離ｄが短くなる程
移動するトナー粒子の個数が増大する。第５図の縦軸の
個数は疑似感光板ｐ上の100×100μｍの面積に移動した
トナーＴの個数である。これは、感光体ドラム10表面の
電荷によってトナーＴにクーロン力が働いて、トナーＴ
の帯電が異極の場合は感光体ドラム10に向かって移動
し、同極の場合は感光体ドラム10と反対方向に移動し、
クーロン力が大なるほどクリーニングエッジｅ部にあっ
たトナーＴの減少が大になることを示している。

以上の実験からクリーニングエッジｅ部にトナーＴが
あると、トナーＴは潤滑剤として作用して、バウンディ
ングが発生しにくいが、トナーＴが減少してクリーニン
グエッジ部ｅ部に付着したトナーＴがなくなるとバウン
ディングが容易に発生すると考えられる。これによっ
て、第７図に示うように感光体ドラム10の幅に対して記
録紙が小サイズの場合は、この状態でのコピーが連続し
てなされるときには画像領域21の外側ｎにトナーＴが存
在しないので、この部分でバウンディング発生率の高く
なることが理解できる。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図で、反転現像
がなされるケースである。図において、１は画像読み取
り部、２はレーザ書き込み部の各ユニット、また３は画
像再生記録部であり、次のプロセスによりカラー画像が
形成されるようになっている。

画像読み取り部１において、原稿台に収められた原稿
は、像担持体である感光体ドラム10の回転周速度に同期
して水平方向に移動する読み取り光学系によって照明・
走査され、その反射光は、レンズ、色分解プリズム又は
カラーフィルタ、カラーCCD等から構成されるレンズ読
み取り部に導出される。原稿の反射光は前記レンズによ
り集束され、受光素子であるCCDの受光面に結像され
る。

例えば、カラーCCDから出力されたB,G,Rの画像信号
は、画像情報処理部において色補正などの処理がなさ
れ、Y,M,CトナーＴの色に応じ、色補正された色信号と
なって出力され、露光手段である前記レーザ書き込み部
２に入力される。

レーザ書き込み部２においては、半導体レーザで発生
されたレーザビームＬは回転するポリゴンミラーにより
回転走査され、ｆθレンズを経てミラーにより光路を曲
げられて、予め帯電手段である帯電器14によって電荷を
印加された感光体ドラム10の周面上を走査・露光する。

走査が開始されるとレーザビームＬは、第１の色信号
による変調が開始され、変調されたレーザビームＬが感
光体ドラム10の周面上を走査する。従ってレーザビーム
Ｌによる主走査と感光体ドラム10の回転による副走査に
より感光体ドラム10の周面上に第１の色に対する静電的
な潜像が形成されて行く。この潜像は現像手段の例えば
イエロー（Ｙ）トナーの装填された現像器16により反転
現像されて、可視のトナー像が形成される。得られたト
ナー像は感光体ドラム10上に保持されたまま、感光体ド
ラム10の周面より引き離されている清掃手段であるクリ
ーニング装置19の下を通過し次のコピーサイクルに入
る。

次のコピーサイクルでは、感光体ドラム10は帯電器14
により再び帯電され、次いで画像情報処理部から出力さ
れた第２の色信号が前記書き込み部２に入力され、前述
した第１の色信号の場合と同様にして感光体ドラム10周
面への書き込みが行われ潜像が形成される。この潜像は
第２の色として例えばマゼンタ（Ｍ）のトナーＴを装填
した現像器17によって反転現像される。このマゼンタ
（Ｍ）のトナー像は既に形成されている前述のイエロー
（Ｙ）色のトナー像の上に重ね合わせて形成される。

現像器18はシアン（Ｃ）色のトナーを有する現像器
で、画像情報処理部で発生される画像信号に基づいて感
光体ドラム10上にシアン（Ｃ）のトナー像を形成する。
これら各現像器16,17,18の現像スリーブには直流及び交
流のバイサス電圧が印加され、２成分現像剤によって、
感光体ドラム10には現像スリーブが接触しない非接触現
像が行われるようになっている。

このようにして感光体ドラム10の周面上に形成された
カラートナー像は転写手段として設けられた転写器43に
おいて、給紙カセット40より給紙ローラ41、レジストロ
ーラ42により送られてきた転写材である記録紙Ｐに転写
される。カラートナー像を転写された記録紙Ｐは分離器
44により感光体ドラム10上から分離されて、搬送ベルト
45を介して定着装置46に搬送されトナー像の定着が行わ
れ、完成したコピー画像となって装置外に排出される。

一方、記録紙Ｐをその周面により分離した感光体ドラ
ム10には、クリーニング装置19のブレード19Aが接触し
て残留したトナーＴの除去を行い、その終了したのち再
びドラム周面より引き離され、新たなカラー画像形成の
プロセスに入る。

本発明の画像形成装置においては、コピー毎に、コピ
ー画像領域外にレーザビームＬによって、感光体ドラム
10の回転方向に直交しブレード19Aの幅に近似した細線
状の潜像を形成し、これを現像して第２図（ａ）に示す
ように細線トナー像20を形成するように、制御部のCPU
にプログラムが組み込まれている。細線トナー像20はシ
アン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の何れで
もよい。これによって、クリーニングエッジｅにトナー
Ｔを適量供給するようにした。このトナーＴの供給はコ
ピー毎に行う必要はなく、間欠的に例えば100コピー毎
に行ってもよい。またクリーニングエッジｅに供給する
トナーを第２図（ｂ）に示すように画像幅の外側のみと
しても良い。

以上述べた第１の実施例は、反転現像がなされる画像
形成装置について説明したもので、クリーニングブレー
ド19Aが感光体ドラム10に対して圧着・解除が繰り返し
さなされ、バウンディングが発生し易いケースについ
て、画像領域外に細線トナー像20を形成することで、ク
リーニングブレード19Aの先端部にトナーを供給し、バ
ウンディング発生を防止するようにしたものである。

さらに、ベルト状あるいはドラム状の転写体を介して
とトナー像の転写を行う画像形成装置にあっては、感光
体に対すると同様に転写体にも前記の細線トナー像20を
形成することによって、転写体に作用するクリーニング
ブレードのバウンディングの発生を防止させることが出
来る。

この場合、第２図（ａ）および（ｂ）に示す細線トナ
ー像20は画像領域外で感光体上の転写領域内と転写領域
外とにそれぞれ形成され、転写領域内の細線トナー像20
が転写体の画像領域外に転写されて該転写体に作用する
クリーニングブレードにトナーを供給する。また転写領
域該の細線トナー像は転写させることなく、感光体上に
残留し感光体のクリーニングを行うクリーニングブレー
ドにトナーを供給する。

以下具体例にもとづいて説明する。

第８図（ａ）はドラム状の感光体とベルト状の転写体
を備えるカラー画像形成装置の例を示したもので、ドラ
ム状の感光体100Aの周面には、その回転毎に帯電、露光
を受けて単色の各トナー像が現像され、そのトナー像の
重ね合わせによってカラーのトナーの像が形成される。
従って画像形成中はクリーニングブレード103と転写体1
00Bの感光体100Aに対する圧接は解除されている。

前記の感光体100A上に形成された多色カラーのトナー
像は、圧接状態に転じたベルト状の転写体100Bの圧接部
に給送される転写材に対して転写される。トナー像の転
写を受けた転写材は搬送部材を経て定着器105に給送さ
れ、一方転写材を分離した感光体100Aと転写体100Bはそ
れぞれのクリーニングブレード103あるいは104によって
クリーニングされる。

転写に際し転写領域内の細線トナー像20は転写体100B
に転写されてクリーニングブレード104にトナーを供給
し、一方転写領域外の細線トナー像20は感光体100Aに残
留して圧接状態に転じた前記クリーニングブレード103
にトナーを供給する。

前記の細線トナー像20は何れか一つの単色のトナー像
のみで充分であって、それによって感光体100Aと転写体
100Bに対するクリーニング作用は効果的に行われ、優れ
た画質と共に裏面汚れのない品位の高いコピーを得るこ
とが出来る。

第８図（ｂ）はドラム状の感光体とドラム状の転写体
を備えるカラー画像形成装置の例を示したもので、ドラ
ム状の感光体100Aの周面には、その回転毎に帯電、露光
を受けて単色の各トナー像が現像により形成され、この
トナー像はその都度ドラム状の転写体100Bに巻き付いた
転写材上に転写されたのちクリーニングブレード103に
よって除去られる。このようにして感光体100Aとこれに
同期する転写体100Bの複数回の回転によって転写材上に
多色カラーのトナー像が転写、形成される。従って感光
体100A上の単色のトナー像の形成中には転写体100Bの感
光体100Aに対する圧接作用は解除され、また転写材への
転写中には転写体100Bに対するクリーニングブレード10
4の圧接も解除されている。

トナー像の転写を終了した多色カラーのトナー像を有
する転写材はクランプ解除手段107の作用により転写体1
00Bより分離して搬送部材を経て定着器105に給送され、
一方転写体100Bは新たに圧接状態に転じたクリーニング
ブレード104によってクリーニングされる。

転写に際し転写領域内の細線トナー像は転写体100Bの
画像領域外に転写されてクリーニングブレード104にト
ナーを供給し、一方転写領域外の細線トナー像20は前記
の感光体100Aに残留して前記クリーニングブレード103
にトナーを供給する。

第８図（ｃ）はドラム状をした複数の感光体とベルト
状の転写体を備える画像形成装置の例を示したもので、
ベルト状の転写体100Bによって搬送される転写材に対し
ドラム状の各感光体100A上に形成した単色のトナー像を
順次転写して重ね合わせることにより転写材の上に直接
多色カラーのトナー像が形成される。従ってこの場合に
は転写体100Bは感光体100Aに対し常時圧接状態に保たれ
またそれぞれに設けられるクリーニングブレード103お
よび104も感光体100Aあるいは転写体100Bに対し常に圧
接状態とされている。

トナー像の転写を受けた転写材は転写体100Bより分離
して定着器105に給送され、各感光体100Aと転写体100B
はそれぞれに設けた各クリーニングブレード103および1
04によってクリーニングされる。

この場合転写領域外の細線トナー像20は各感光体100A
毎に形成して残留され、転写領域内の細線トナー線20は
その内何れか一つの感光体100Aに形成されて転写体100B
に転写される。

それによって前者の転写領域外の細線トナー像20は各
クリーニングブレード103にトナーを供給し、後者の転
写領域内の細線トナー像20はクリーニングブレード104
にトナーを供給する。

第８図（ｄ）はベルト状の感光体とベルト状の転写体
を備える画像形成装置の例を示したもので、ベルト状の
感光体100Aの周面には、その回転毎に帯電、露光を受け
て単色の各トナー像が現像により形成され、このトナー
像はその都度ベルト状の転写体100Bに転写されたのちク
リーニングブレード103によって除去される。このよう
にして感光体100Aとこれに同期する転写体100Bの複数回
の回転によって転写体100B上に多色カラーのトナー像が
転写・形成される。転写体100B上に転写・形成された多
色カラーのトナー像は転写部に給送される転写材に転写
され、転写を受けた転写材は搬送部材を経て定着器105
に給送される。

従って転写体100Bからの転写材へのトナー像の転写に
際しては転写体100Bに作用するクリーニングブレード10
4は圧接解除の状態にあり、転写の終了により圧接状態
に復帰して転写体100Bのクリーニングを行う。

この場合においても何れか一つの単色によって細線ト
ナー像20が形成されその一方が感光体100Aに残留し、他
方が転写体100Bに転写されてそれぞれのクリーニングブ
レード103あるいは104にトナーを供給することとなる。

なお各図に示す101は帯電器、102（102A）は転写器、
106は給紙カセットであり、またY,M,CおよびＫはそれぞ
れイエロー，マゼンダ，シアンおよび黒色の各トナーを
収容した現像器を表したものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば以上説明したように、少なくとも主走
査方向における画像幅の外側に、トナー像を形成するこ
とにより、クリーニング時において、クリーニングブレ
ードに該トナーを供給することになり、バウンディング
とクリーニングブレードの破損を防止し、長期間にわた
って良好なクリーニングを行い、良質の画像を得ること
ができる画像形成装置を提供できる。さらに、該トナー
像は、複数回のサイクルのうち何れかで形成されるの
で、無駄なトナー消費を抑えることができ、プリント単
価や廃トナー量を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、 第２図（ａ）および（ｂ）は第１図の実施例の細線トナ
ー像を示す展開図、 第３図はバウンディング実験装置を示す構成図、 第４図はトナー飛翔の実験装置を示す側面図、 第５図はブレードエッジと疑似感光体との間隔ｄと飛翔
トナー個数の関係を示すグラフ、 第６図（ａ）（ｂ）はクリーニングブレードの２つの当
接状態を示す側面図、 第７図は感光体ドラム幅に対して小サイズの記録紙の場
合を示す展開図である。 第８図（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）は他の各実
施例を示す構成図。 １……画像読み取り部、２……レーザ書き込み部 ３……画像再生記録部、10……感光体ドラム 14……帯電器、15……帯電消去用ランプ 16,17,18……現像器、19……クリーニング装置 19A……クリーニングブレード 19B……トナー回収ローラ、19C……支持部 20……細線トナー像、21……画像領域 ｅ……クリーニングエッジ Ｌ……レーザビーム、Ｔ……トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 21/10 - 21/12 G03G 15/01

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯電・像露光・現像のサイクルを複数回繰
   り返して像担持体上に重ね合わせたトナー像を、転写材
   へ転写するとともに、転写後の像担持体上に残留した残
   留トナーを、像担持体から離間していたクリーニングブ
   レードを像担持体に圧着させてクリーニングを行う画像
   形成装置において、 複数回のサイクルのうち何れかで、少なくとも主走査方
   向における画像幅の外側に、トナー像を形成することを
   特徴とする画像形成装置。