(57)【要約】【課題】コピーサイクルで発生する紙粉を除去して、感光体表面およびコピー画像上に発生しがちなスポットソイレイジ等の画像不良の原因を取り除いて、安定した高画質の画像形成装置を提供すること。【解決手段】感光体の残留トナーを除去するクリーニング装置と当該クリーニング装置の上流かつ分離極の下流に設置されたファーブラシを有する紙粉除去装置を備えた画像形成装置において、当該ファーブラシに紙粉と逆極性のバイアスを印加して前記感光体上のトナー像に含まれる紙粉を除去することを特徴とする画像形成装置。【選択図】　　　　図２
2004020690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体の残留トナーを除去するクリーニング装置と当該クリーニング装置の上流かつ分離極の下流に設置されたファーブラシを有する紙粉除去装置を備えた画像形成装置において、当該ファーブラシに紙粉と逆極性のバイアスを印加して前記感光体上のトナー像に含まれる紙粉を除去することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー像は所定のタイミングで前記感光体上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記トナー像はベタ黒画像であることを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項４】
コピー数をカウントする手段を有し、所定のコピー枚数毎に前記感光体上に前記トナー像を形成し、当該トナー像に含まれる紙粉を除去することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
原稿黒化率を算出する手段と、現コピー中の原稿と前回コピーされた原稿との黒化率の差を算出する手段を有し、現コピー中の原稿黒化率が前回のものより５％以上小さい場合には、現コピーサイクル終了後に前記感光体上に前記トナー像を形成し、当該トナー像に含まれる紙粉を除去することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
プログラムによって再生紙用に設定された給紙トレーを選択し、当該再生紙によるコピーサイクル終了後に前記感光体上に前記トナー像を形成し、当該トナー像に含まれる紙粉を除去することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記クリーニング装置によって回収されたトナーを再利用するためのトナーリサイクルシステムを備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙粉除去装置を有する電子写真方式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置では、回転する像担持体としての感光体の周縁部に帯電手段、画像書込み手段、現像手段、転写手段、分離手段、クリーニング手段及び帯電前露光手段を設け、帯電手段によって感光体表面に一様帯電を行った後に、画像書込み手段によって像露光を行い、画像の潜像を形成し、当該潜像を現像手段により現像して感光体表面にトナー像を形成する。一方、転写紙収納手段等から給紙された転写材は転写位置へ送られ、転写位置において前記トナー像が転写材上に転写される。また、転写手段を通過後の感光体表面にはクリーニング手段により残存トナーが除去され、帯電前露光手段により残存電荷が消され、帯電手段による一様帯電から始まる次のサイクルに移り以後このサイクルが繰り返されて行く。
【０００３】
クリーニング手段には、感光体表面の残存トナーの掻き取り用のブレードのみの方式、ブラシのみの方式、ブレードとバイアス印加のローラとの組合わせ方式、ブレードとバイアス印加のファーブラシとの組合わせ方式（特開平０３−１８９６７５号公報）等によるものがあるが、クリーニング手段は感光体表面よりトナーの他に転写材の接触により生ずる紙粉も除去する。特に、大量コピーでリサイクルトナーが増えたり、印字数が多い等の理由でトナー密度の高い、所謂、高黒化率の原稿の後に転写材上のトナー密度の低い低黒化率の原稿をコピーしたり、再生紙を使用する場合、紙粉が大量に発生し易い傾向にあり、クリーニング手段により回収されたトナーの中より除去する必要がある。ここで、黒化率とは、転写材の面積に対する画像領域（トナーが存在している領域）の面積率をいう。
【０００４】
紙粉除去の方法としては、トナーリサイクル経路の途中にメッシュやフィルタを設置して、トナーを通過させる手段等が挙げられるが、メッシュやフィルタの目より小さな紙粉は除去されずにそのまま目を通過して残留トナー中に混在し、再度現像器に送り込まれることになる。
【０００５】
前記ブレードとバイアス印加ローラとを組み合わせたクリーニング手段のように、ブレードを使用する場合は、ブレードの摺擦が繰り返されると、感光体表面に傷がついてきて、感光体表面に凸凹が生じ、ローラでは感光体表面の凸凹に追随できなくなり、バイアスを印加しても傷に埋まった紙粉を除去することが困難になる。その結果、クリーニング不良となり画像ボケや黒スジが発生する。
【０００６】
また、前記ブレードとバイアス印加ファーブラシとの組み合わせによる方式は、印加されたバイアスと同極の紙粉がブラシに反発して感光体表面に付着し、クリーニング不良が発生する。
【０００７】
その他、シリコーンオイル等を含浸させた不織布（ウェブ）で感光体表面を摺擦し、紙粉を拭き取る方法もあるが、ウェブ移動時に紙粉やトナー外添剤が感光体表面に擦り付けられて感光体表面に傷を作り、黒スジが発生する。また、オイルが感光体表面に付着しフィルミングの原因になる場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、リサイクル（以下、回収ともいう）トナーに含まれた紙粉が現像器に搬送され、内部に付着し、その紙粉が現像スリーブ上に落下して感光体を介して転写材に移動し、画像不良となる、所謂、スポットソイレイジ等の画像不良の原因を取り除いて、安定した高画質の画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
すなわち、本発明は、回収トナー中に混在する紙粉を確実に除去することの可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
感光体の残留トナーを除去するクリーニング装置と当該クリーニング装置の上流かつ分離極の下流に設置されたファーブラシを有する紙粉除去装置を備えた画像形成装置において、当該ファーブラシに紙粉と逆極性のバイアスを印加して前記感光体上のトナー像に含まれる紙粉を除去することを特徴とする画像形成装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明に係わる画像形成装置について説明する。
【００１２】
以下の本発明の実施の形態における説明は、本発明の用語や技術範囲を限定するものではない。
【００１３】
図１はプリンタから成る画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
図において、１０は画像形成体である感光体、１１は帯電装置、１２は画像書込手段である露光光学系、１３は現像器、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５は本発明に係わる紙粉除去装置、１６は現像スリーブ、１７は転写手段である転写器、１８は転写材を感光体１０からの分離する分離手段である分離極、１９は転写材の感光体１０に対する巻き付き防止の分離爪、２５は帯電前露光手段である前露光器である。感光体１０、帯電装置１１、露光光学系１２、現像器１３、転写極１７，分離極１８、分離爪１９、クリーニング装置１４、前露光器２５、および紙粉除去装置１５等が画像形成手段１を構成している。
【００１４】
感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す時計方向に回転される。
【００１５】
２０は複数個の穴が穿けられた搬送ベルト、２１は駆動ローラ、２２は従動ローラ、２３は吸引箱で、前記搬送ベルト２０と接触する面に複数個の穴が穿けられ、不図示のダクトおよび吸引ファン等に接続され、走行する前記搬送ベルト２０上に転写材Ｐを吸引する機能を果たす。搬送ベルト２０、駆動ローラ２１、従動ローラ２２、吸引箱２３等で搬送手段２を形成する。
【００１６】
３０は転写材収納手段である紙カセット、３１は送り出しローラ、３２、３３は搬送ローラ、３４はタイミングローラ、３５は手差し送り出しローラ、３６は手差し給紙皿、４０は定着装置、４１は熱定着ローラ、４２は圧着ローラ、５０は手差し給紙部の開口部で、７０は画像読み取り部をしめす。
【００１７】
次に、図に基づいて画像形成プロセスを説明する。
画像形成（記録）のスタートにより不図示の駆動モータが回転を開始すると、感光体１０は矢印で示す時計方向に回転する。同時に帯電装置１１により感光体１０に対する電位の付与が開始される。
【００１８】
電位が付与された後の感光体１０上には、画像読み取り装置７０からの画像データに対応する電気信号の画像書込みが露光光学系１２を通して開始され、感光体１０の表面に原稿画像に対応する静電潜像が形成され、当該静電潜像は現像器１３の現像スリーブ１６で搬送される現像剤により反転現像され、トナー像（可視像）となる。
【００１９】
一方、転写材Ｐは、紙カセット３０から送り出しローラ３１によって送り出され、搬送ローラ３２を経て、タイミングローラ３４へ搬送され、当該タイミングローラ３４の駆動によって送り出され、感光体１０上のトナー像と同期がとられ、転写極１７と感光体１０との間の領域へ給送される。手差し給紙の場合でも、手差し給紙皿３６の転写材Ｐは、手差し送り出しローラ３５によって送り出され、搬送ローラ３３を経て、タイミングローラ３４へ搬送され、当該タイミンローラ３４の駆動によって送り出され、感光体１０上のトナー像と同期がとられ、転写極１７と感光体１０との間の領域へ給送される。
【００２０】
前記トナー像は、トナーと反対極性の電圧が印加された転写極１７によって前記転写材Ｐ上に転写される。
【００２１】
その後、感光体１０は回転を続け、紙粉除去装置１５を経て、クリーニング装置１４によって残留トナーを除去して、清掃され、次の画像形成に向けられる。
【００２２】
なお、後述するが、紙粉除去装置による紙粉除去処理は、予め設定した大量コピー枚数毎に実施したり、転写材上に高濃度のトナー領域が多く占有している高黒化率のトナー画像形成後、あるいは再生紙を用いた画像形成後といった場合に行われるもので、通常のコピーサイクルでは行われない。
【００２３】
一方、前記トナー像を載せた転写材Ｐは、分離極１８でＡＣ電圧による除電作用を受け、感光体１０との吸着力が弱められ、感光体１０から曲率分離する。転写材Ｐや環境湿度等に影響され感光体１０に転写材Ｐが巻き付いてしまう場合を懸念し分離爪１９が設けられている。
【００２４】
分離された転写材Ｐは搬送手段２へと送られ、吸引箱２３によって搬送ベルト２０に吸引されて定着装置４０へと搬送される。その後、転写材Ｐは熱定着ローラ４１と圧着ローラ４２の間のニップ部Ｔで挟持搬送されながら熱と圧力とが加えられることにより、トナー像は転写材Ｐ上に溶融定着される。
【００２５】
以下、本発明に係わる紙粉除去装置について説明する。
図２はクリーニング装置および紙粉除去装置の部分拡大図である。
【００２６】
図において、クリーニング装置１４における１４１は導電性を付与した、アクリル、レーヨン、ナイロン等の合成高分子系の繊維材料のファーブラシで、１４２は感光体１０上の残留トナーを掻き落とすブレードである。１４３はファーブラシ１４１に付着した紙粉を付着するステンレス製の棒状のフリッカで、１４４はフリッカ１４３に付着したトナーを掻き落とすスクレーパである。１４５はリサイクルスクリューで、掻き落とされた残留トナーを回収して再利用するトナーリサイクルシステム１４６を経由して現像器（図１参照）に搬送する。
【００２７】
なお、前記ブレードでトナーを掻き落とす前に、回転するファーブラシ１４１によってもトナーが回収され、ブラシの毛によってかき乱されるためトナーと感光体の付着力も弱まり、ブレード１４２への負荷が減る。さらに、電源２からトナーと逆極性のバイアス（５０〜３００Ｖ）をファーブラシ１４１に印加すれば、トナー回収能力がより向上する。
【００２８】
紙粉除去装置１５において、１５１は導電性を付与した、アクリル、レーヨン、ナイロン等の合成高分子系の繊維材料のファーブラシである。１５３はファーブラシ１５１に付着した紙粉を付着するステンレス製の棒状のフリッカで、１５４はフリッカ１５３に付着した紙粉およびトナーを掻き落とすスクレーパである。
【００２９】
本発明は、前述した画像形成により大量の紙粉が発生する時に、紙粉除去装置内のファーブラシ１５１に電源１よりトナーと同極性（紙粉と逆極性）のバイアスを印加することによって、予め設定しておいた処理枚数のコピーが実施された後、所定のタイミングで感光体１０上にトナー画像（ベタ黒画像）を形成し、当該トナー画像中の紙粉を除去することを特徴としている。
【００３０】
すなわち、大量コピーで回収トナーが増えたりする場合、紙粉が多く発生するので、コピー数をカウントする手段からの指令で所定のコピー数が終了後、所定のタイミングで、感光体上の画像領域全面にトナーが均一に付着するようベタ黒画像を形成し、当該ベタ黒画像とタイミングを合わせて、ファーブラシ１５１にトナーと同極性のバイアスを印加して回転させ、トナーと逆極性になっている紙粉を除去する。
【００３１】
また、高黒化率の原稿の後、低黒化率の原稿をコピーしたり、再生紙を使用したりする場合も紙粉が大量に発生しやすくなるため、同様の処理がなされる。
【００３２】
すなわち、本画像形成装置は、原稿読み取り装置７０（図１参照）からの情報を受けて、不図示の制御部で原稿の黒化率を算出し、現コピー中の原稿と前回コピーされた原稿の黒化率の差を算出する手段を有しており、現コピー中の原稿黒化率が５％以上小さい場合には、現コピーサイクル終了後に感光体上にベタ黒画像を形成し、前述したように、ファーブラシ１５１にトナーと同極性のバイアスを印加して回転させ、トナーと逆極性になっている紙粉を除去する。
【００３３】
また、短繊維で繊維同士の結合力が弱く、紙粉の出やすい再生紙の場合は、あらかじめ、プログラムによって設定された再生紙の給紙カセット（給紙トレイ）を選択することで紙種が判断され、当該再生紙でのコピーサイクル終了後に感光体上にベタ黒画像を形成し、同様に、トナーと逆極性になっている紙粉を除去することができる。
【００３４】
当該ファーブラシ１５１はクリーニング性能に優れたブラシ（毛先端が感光体表面の凸凹に入り込み、紙粉やトナー外添剤を掻き出す）に、さらにバイアスが印加されるので微少な紙粉、外添剤まで回収すると同時に、感光体表面をごくわずかずつ研磨するので、フィルミングによる画像ボケも回避できる。
【００３５】
以上のように、大量コピー、高黒化率、再生紙等の画像形成後に限って、所定のタイミングでベタ黒画像を感光体上に作り、紙粉除去装置が稼働するように制御されることになる。
【００３６】
因みに、通常のコピー（クリーニング）時は、ファーブラシ１５１にはバイアスが印加されておらず、単に回転するのみである。したがって、ドラムトルクが上昇することなく、ブレード１４２のバウンディング、めくれ、鳴き等の不具合も発生しない。
【００３７】
次に、ファーブラシ使用に関しての好ましい条件について説明する。
（１）適用する印加バイアスは、５０〜３００Ｖが好ましい。理由としては、印加バイアスが５０Ｖより小さいと、紙粉やトナー外添剤の回収能力が不足して、スポットソイレイジやブレードの摩耗増大によるクリーニング不良が発生しやすくなる。
【００３８】
（２）ファーブラシの材質は、導電性を付与した、アクリル、レーヨン、ナイロンで、繊維径は５〜３０デニール（繊維の太さを表す単位で、９，０００ｍの長さの繊維糸の質量で表わしたものを言う。１デニールとは９，０００ｍの長さで１ｇの質量を有するものである）である。
【００３９】
一般に、アクリル、レーヨン、ナイロンは絶縁体であるが、何かの導電処理を行うことで導電性を帯びる。導電性を付与するための処理方法としては、具体的には、▲１▼紡糸時、材料中にカーボンブラック等の導電性物質を含有させるもの、▲２▼紡糸した繊維にアルミ箔等、繊維状に加工した金属材料と複合化させたもの、等がある。
【００４０】
単位面積当たりの本数は３０，０００〜１２０，０００本／平方インチ（１インチ四方、すなわち、２．５４ｃｍ四方の面積）が好ましい。繊維径が５デニール、単位面積当たりの本数が３０，０００本／平方インチより小さいとファーブラシは柔らかくなり過ぎ、またファーブラシの密度が大きすぎて、紙粉、トナー回収能力および紙粉回収能力が低下し、スポットソイレイジ、クリーニング不良、フィルミングによる画像ボケが発生しやすくなる。また、繊維径３０デニール、本数１２０，０００本／平方インチより大きいとファーブラシは硬くなり過ぎ、またファーブラシの密度が大きすぎて、感光体が過剰に研磨されて感光体表面に傷を発生させ、傷面にトナー、紙粉を残存させるためかぶりが発生しやすくなる。
【００４１】
（３）図３は感光体に対するファーブラシの食い込み量を示す図である。食い込み量とはブラシを構成する繊維が感光体表面に接触し、紙粉やトナー除去を実質的に行う繊維長のことである。
【００４２】
食い込み量は０．４〜１．５ｍｍが好ましい。食い込み量が０．４ｍｍより小さいと擦過力が弱くなり過ぎて、紙粉やトナーの回収能力が低下し、スポットソイレイジ、クリーニング不良、フィルミングによる画像ボケが発生しやすくなる。食い込み量が１．５ｍｍより大きいと擦過力が強くなり過ぎて、感光体が過剰に研磨されてかぶりが発生しやすくなる。
【００４３】
（４）感光体とファーブラシの外周の線速度比は１．４〜２．０が好ましい。線速度比が１．４より小さいと、紙粉やトナーの回収能力は低下し、スポットソイレイジ、クリーニング不良、フィルミングによる画像ボケが発生しやすくなる。線速度比が２．０より大きいと、感光体が過剰に研磨されてかぶりが発生しやすくなる。
【００４４】
次に、印加バイアスとトナー、紙粉との極性について以下に記す。
トナー極性が負の場合、紙粉極性は正となるため、紙粉除去装置のファーブラシに印加されるバイアス（電源１）は負にしてファーブラシに紙粉を引き付ける。クリーニング装置のファーブラシにバイアス（電源２）を印加する場合は、正とする。
【００４５】
トナー極性が正の場合、紙粉極性は負となるため、紙粉除去装置のファーブラシに印加されるバイアス（電源１）は正にしてファーブラシに紙粉を引き付ける。クリーニング装置のファーブラシにバイアス（電源２）を印加する場合は、負とする。
【００４６】
【発明の効果】
紙粉が発生しやすいコピーサイクル後だけに、所定のタイミングで形成されたベタ黒画像とタイミングを合わせて、バイアスが印加されたファーブラシによる紙粉除去装置を稼働させることによって、前記ベタ黒画像に含まれる紙粉を除去し、ブレードや感光体の寿命への影響を少なくし、安定した画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリンタから成る画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【図２】クリーニング装置および紙粉除去装置の部分拡大図である。
【図３】感光体に対するファーブラシの食い込み量を示す図である。
【符号の説明】
１０　感光体
１１　帯電装置
１２　露光光学系
１３　現像器
１４　クリーニング装置
１５　紙粉除去装置
１８　分離極
２５　前露光器
１４１，１５１　ファーブラシ
１４２　ブレード
１４３，１５３　フリッカ
１４４，１５４　スクレーパ
１４５　リサイクルスクリュー
１４６　トナーリサイクルシステム
【図１】
2004020690.tif 000003
【図２】
2004020690.tif 000004
【図３】
2004020690.tif 000005