(57)【要約】【目的】高速機または大量のシートに画像を出力において、トナーの回収能力が低下することなく、像担持体上の履歴の発生等を防止し、安定した画像形成を提供するとともに、帯電手段や露光手段などの機内汚れを防止することができる画像形成装置を提供する。【構成】画像形成時には、回収手段６に、現像手段４に印加された電圧とは逆極性の電圧を印加して、像担持体１上の残留トナーを回収手段６上に回収させ、非画像形成時には、回収手段６の印加電圧の極性を元に戻すとともに、現像手段４に、画像形成時に印加した電圧の極性とは逆極性の電圧を印加して、残留トナーを回収手段６から像担持体１上に移動させて、該残留トナーを現像手段４に回収させるようにしたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の極性に帯電された像担持体の表面に光信号を照射することにより静電潜像を形成するための露光手段と、前記像担持体の帯電極性と同極性のトナーにより像担持体の表面に形成された静電潜像を反転現像するとともに像担持体上の残留トナーを回収するトナー担持体と、反転現像して前記像担持体上に形成されたトナー像をシートに転写する転写手段と、前記像担持体の表面に接触または近接し、前記像担持体上の残留トナーを除去する回収手段とを備えた画像形成装置において、
画像形成時には、前記回収手段に、前記トナー担持体に印加された電圧とは逆極性の電圧を印加して、前記残留トナーを前記回収手段上に回収させ、
非画像形成時には、前記回収手段の印加電圧の極性を元に戻すとともに、前記トナー担持体に、画像形成時に印加した電圧の極性とは逆極性の電圧を印加して、前記残留トナーを前記回収手段から前記像担持体上に移動させて、該残留トナーを前記トナー担持体に回収させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回収手段は、前記転写手段と前記露光手段の間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像担持体の表面電位を−６００Ｖから−９００Ｖとなるように帯電するとともに、
画像形成時には、前記トナー担持体に印加する電圧を−１００Ｖから−３５０Ｖに設定し、さらに、前記回収手段に印加する電圧を＋３００Ｖから＋７５０Ｖに設定し、
非画像形成時には、前記トナー担持体に印加する電圧を＋３００Ｖから＋７５０Ｖに設定し、さらに、前記回収手段に印加する電圧を−５５０Ｖから−８５０Ｖに設定することを特徴とする請求項１乃至２記載の画像形成装置。
【請求項４】
所定の極性に帯電された像担持体の表面に光信号を照射することにより静電潜像を形成するための露光手段と、前記像担持体の帯電極性と同極性のトナーにより像担持体の表面に形成された静電潜像を反転現像するとともに像担持体上の残留トナーを回収するトナー担持体と、反転現像して前記像担持体上に形成されたトナー像をシートに転写する転写手段と、前記像担持体の表面に接触または近接し、前記像担持体上の残留トナーを除去する回収手段とを備えた画像形成装置において、
前記回収手段は、前記転写手段と前記露光手段の間に配置され、
画像形成時には、前記トナー担持体に−１００Ｖから−３５０Ｖの電圧を印加し、前記回収手段に＋３００Ｖから＋７５０Ｖの電圧を印加して、前記回収手段に、前記トナー担持体に印加された電圧とは逆極性の電圧を印加して、前記残留トナーを前記回収手段上に回収させ、
非画像形成時には、前記トナー担持体に＋３００Ｖから＋７５０Ｖの電圧を印加し、
前記回収手段に−５５０Ｖから−８５０Ｖの電圧を印加して、前記残留トナーを前記回収手段から前記像担持体上に移動させて、該残留トナーを前記トナー担持体に回収させるようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に残存したトナーを除去する回収手段を備えた画像形成装置に関し、特には、回収手段に付着したトナーを像担持体に戻して再度画像形成に寄与させることができる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式として、感光ドラムなどの像担持体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像すると同時に像担持体上の残留トナーをクリーニングすることにより、シートに画像を形成する、いわゆるクリーナレス方式がある。
【０００３】
上記の方式は、従来必要としていたクリーニング装置やトナー回収装置を不要とするために、装置の小型化を図れるとともに、像担持体上に残存するトナーを使用することができるために、環境に対する配慮がなされ、且つコストパフォーマンスも良好とすることができる。
【０００４】
このような装置にあっては、中低速機においては良好な画像形成を継続して行うことができるが、高速機や、または大量の画像を連続して出力すると、像担持体上に残存したトナーをクリーニングする能力が低下する傾向がある。
【０００５】
この結果、像担持体の残留トナー上から帯電、露光が繰り返されるために、前の画像が履歴として残り、次の画像にゴーストとして現れ画像の品質に悪影響を与える傾向が高くなるおそれがある。
【０００６】
この問題を解決するために転写手段の後段にブラシなどを接触させて、像担持体上の残留トナーを撹乱する画像形成装置が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−２４１５８７
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１で開示された文献は、像担持体上の残留トナーを単に散らしたのみである。したがって、少量の画像を出力するものに対しては、像担持体の履歴の発生を防止する点において、ある程度の効果がある。
【０００９】
しかし、残留トナーが像担持体上からクリーニングされたわけではなく、高速機や、または大量の画像を連続して出力する場合には、散らした残留トナーが、再び像担持体上に付着したり、または、散らした残留トナーが帯電手段のコロナワイヤやコロナハウスの周壁を汚したり、あるいは露光手段としてのＬＥＤアレイのレンズ面を汚してしまうおそれがある。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により帯電手段や露光手段の機内汚れを発生させず、安定した画像形成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。
【００１１】
また、高速機または大量の連続出力においても、トナーの回収能力が低下することなく、像担持体上の履歴の発生等を防止し、安定した画像形成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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、所定の極性に帯電された像担持体の表面に光信号を照射することにより静電潜像を形成するための露光手段と、像担持体の帯電極性と同極性のトナーにより像担持体の表面に形成された静電潜像を反転現像するとともに像担持体上の残留トナーを回収するトナー担持体と、反転現像して像担持体上に形成されたトナー像をシートに転写する転写手段と、像担持体の表面に接触または近接し、像担持体上の残留トナーを除去する回収手段とを備えた画像形成装置において、画像形成時には、回収手段に、トナー担持体に印加された電圧とは逆極性の電圧を印加して、残留トナーを回収手段上に回収させ、非画像形成時には、回収手段の印加電圧の極性を元に戻すとともに、トナー担持体に、画像形成時に印加した電圧の極性とは逆極性の電圧を印加して、残留トナーを回収手段から像担持体上に移動させて、該残留トナーをトナー担持体に回収させるようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、回収手段は、転写手段と露光手段の間に配置されていることを特徴とする。さらに、像担持体の表面電位を−６００Ｖから−９００Ｖとなるように帯電するとともに、画像形成時には、トナー担持体に印加する電圧を−１００Ｖから−３５０Ｖに設定し、さらに、回収手段に印加する電圧を＋３００Ｖから＋７５０Ｖに設定し、非画像形成時には、トナー担持体に印加する電圧を＋３００Ｖから＋７５０Ｖに設定し、さらに、回収手段に印加する電圧を−５５０Ｖから−８５０Ｖに設定することを特徴とする。
【００１４】
さらに、所定の極性に帯電された像担持体の表面に光信号を照射することにより静電潜像を形成するための露光手段と、像担持体の帯電極性と同極性のトナーにより像担持体の表面に形成された静電潜像を反転現像するとともに像担持体上の残留トナーを回収するトナー担持体と、反転現像して前記像担持体上に形成されたトナー像をシートに転写する転写手段と、像担持体の表面に接触または近接し、像担持体上の残留トナーを除去する回収手段とを備えた画像形成装置において、回収手段は、転写手段と露光手段の間に配置され、画像形成時には、トナー担持体に−１００Ｖから−３５０Ｖの電圧を印加し、回収手段に＋３００Ｖから＋７５０Ｖの電圧を印加して、回収手段に、トナー担持体に印加された電圧とは逆極性の電圧を印加して、残留トナーを前記回収手段６上に回収させ、非画像形成時には、トナー担持体に＋３００Ｖから＋７５０Ｖの電圧を印加し、回収手段に−５５０Ｖから−８５０Ｖの電圧を印加して、残留トナーを回収手段から像担持体上に移動させて、該残留トナーをトナー担持体に回収させるようにしたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。図1および図２は、本発明による画像形成装置の概略図を示す。図1および図２に示す画像形成装置は、像担持体１を中心に帯電手段２と露光手段３と現像手段４と転写手段５と回収手段６と除電手段７を有する。
【００１６】
像担持体１は、ＯＰＣ（有機光導電体）やアモルファスシリコンよりなるドラム状感光体を使用し、矢印Ａ方向に回転する。帯電手段２は、像担持体１の表面を所定の極性に均一帯電するスコロトロン型の帯電器であり、像担持体１への均一な帯電付与ができるように、放電ワイヤにー約−６０００Ｖから−６５００Ｖの高電圧を印加し、像担持体１の表面電位が−６００Ｖから−９００Ｖとなるような帯電を行う。なお、像担持体１の表面電位は−７００Ｖから−８００Ｖであることが望ましく、特には、７５０Ｖが望ましい。
【００１７】
露光手段３は、像担持体１の表面に光信号を照射（像露光）するものであり、具体的にはＬＥＤヘッドが用いられている。ＬＥＤヘッドは、発光素子からなるＬＥＤを形成する画像画素数だけ直線状に配置し、その一つ一つが形成する画像画素に応じて各ＬＥＤは点滅して光照射を行っている。なお、ＬＥＤアレイの各ＬＥＤの光照射時間は、像担持体が１が通常ＯＰＣ（有機光導電体）の場合、３０から６０μＳｅｃとし、好ましくは４０μＳｅｃが望ましい。
【００１８】
現像手段４は、露光手段３によって形成された静電潜像を、静電潜像を像担持体１の帯電極性と同極性に帯電されたトナーにより現像してトナー像を形成するものである。
【００１９】
現像手段４は、非磁性一成分トナーを使用した接触現像方式によるクリーナレス現像方式よりなり、トナーを収容した現像容器４１と、弾性ローラからなるトナー担持体４２と、トナー担持体４２に適当な圧力で接触して配置され、トナー担持体４２上に一定の層厚のトナー薄層を形成する層厚規制ローラ４３と、トナー担持体４２と接触して設けられ現像容器４１内のトナーをトナー担持体４２に供給する供給ローラ４４と、供給ローラ４４の後方に配置された攪拌部材４５などを有しており、トナー担持体４２に形成した薄層を像担持体１に押しつけるようにして像担持体１表面にトナーを供給し、像担持体１の表面に形成された静電潜像を反転現像してトナー像を形成する。
【００２０】
さらに、トナー担持体４２には、画像形成時と非画像形成時とに所定の電圧を印加する電源（４６ａ、４６ｂ）と、画像形成時と非画像形成時において所定のタイミングで、トナー担持体４２に印加する電圧を切り替える切替手段４７とを備えている。
【００２１】
実施形態において、トナー担持体４２に印加する電圧は、画像形成時には、−１００Ｖから−３５０Ｖに印加されるように設定されている。なお、トナー担持体４２の電圧は約−２５０Ｖの印加が望ましい。また、非画像形成時には、トナー担持体４２に印加する電圧が＋３００Ｖから＋７５０Ｖとなるように設定されている。なお、トナー担持体４２の電圧は約＋３５０Ｖの印加が望ましい。
【００２２】
転写手段５は、像担持体１上に形成されたトナー像をシートに転写するものであり、トナーの帯電極性とは逆極性のコロナを放電させる転写コロナ放電器５１とＡＣ分離コロナを放電させる分離コロナ放電器５２とを有する。コロナ放電器は、搬送されるシートの裏面からトナー像と逆極性のコロナ放電を行って、像担持体１上のトナー像をシート側へ静電吸着させて転写を行う。分離コロナ放電器５２は、トナー像が転写されたシートを、像担持体１より分離する。分離したシートは、不図示の定着装置を通過して永久画像として外部に排出される。
【００２３】
除電手段７は、像担持体１の表面に残留した電荷を除去するものであり、イレーサランプなどから所定の光量を像担持体１の長手方向に均一に照射して像担持体１上の残留電荷を中和している。
【００２４】
回収手段６は、除電手段７と帯電手段２との間に配置され、転写手段５で転写しきれずに像担持体１上に残存するトナーを静電的に吸着して像担持体１上から一時的に回収するものである。この回収手段６については、本出願人によって、平成１３年６月１３日付けで出願されているもので（特願２００１−１７８３３５号）、像担持体１に対向して長手方向の全幅にわたって近接または接触して設けられ、像担持体１の回転方向とは逆方向に回転可能に設けられている。なお、以下の説明では、回収手段６を回収ローラとするが、両端をローラ等で支持したベルトであってもよい。
【００２５】
また、回収ローラ６は、局部的な放電の発生を抑えるために、金属ローラの表面に導電性のポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂層を設け、体積抵抗を１０４から１０７Ωｃｍとしている。なお、回収ローラ６は、除電手段７と帯電手段２との間に配置されているが、転写手段５と除電手段７との間に配置してもよい。さらに、回収ローラ６は、像担持体１の表面の半分部分が回収ローラ６からトナー担持体４２移動すると、像担持体１の表面の半分部分以外の部分が回収ローラに位置するように、像担持体１に対して対向するように設けられている。
【００２６】
さらに、回収ローラ６は、画像形成時と非画像形成時とに所定の電圧を印加する電源（６１ａ、６１ｂ）と、画像形成時と非画像形成時において所定のタイミングで、トナー担持体４２に印加する電圧を切り替える切替手段６２とを備えている。回収ローラ６への印加バイアスの切り替えによりトナーの回収と像担持体１への再付着を行わせるものである。
【００２７】
実施形態において、画像形成時には、例えば、トナーが負に帯電している場合、このトナーを回収ローラ６に吸着させるため、回収ローラ６に＋３００Ｖから＋７５０Ｖの電圧が印加されるように設定されている。なお、回収ローラ６の電圧は約＋３５０Ｖの印加が望ましい。さらに、トナー担持体４２に印加する電圧は、画像形成時には、−１００Ｖから−３５０Ｖに印加されるように設定されている。なお、トナー担持体４２の電圧は約−２５０Ｖの印加が望ましい。
【００２８】
また、非画像形成時には、回収ローラ６に印加する電圧が−５５０Ｖから−８５０Ｖとなるように設定されている。なお、回収ローラ６の電圧は約−７００Ｖの印加が望ましい。さらに、トナー担持体４２に印加する電圧は、＋３００Ｖから＋７５０Ｖに印加されるように設定されている。なお、トナー担持体４２の電圧は約＋３５０Ｖの印加が望ましい。
【００２９】
以上のように、回収ローラ６の切替手段６２による回収ローラ６の印加電圧の切り替えと、トナー担持体４２の切替手段４７によるトナー担持体４２の印加電圧の切り替えを行うことにより、効率的に、像担持体１上に残留したトナーのクリーニングと、回収ローラ６に回収されたトナーを現像容器４１に戻すこととを行う。
【００３０】
次に、本実施の形態の動きについて説明する。画像形成時、具体的には、大量ではない所定枚数の画像形成を行う場合、切替手段を６２介して電源６１ａに切り替え、少なくとも、像担持体１上に形成されたトナー像がシートに転写した後、像担持体１上の残留トナーが、回収ローラ６を達する前に残留トナーを吸着させる＋３５０Ｖの電圧を印加する。
【００３１】
例えば、帯電手段２により、像担持体１に約−７５０Ｖの均一な帯電を行う。次に、露光手段３の工程によりＬＥＤの光照射時間約４０μＳｅｃで光信号を露光することによって、静電潜像を像担持体１上に形成する。
【００３２】
次いで、静電潜像が形成された像担持体１表面は現像手段４に送られ、現像手段４の工程により、切替手段４７に介して電源４６ａに切り替え約−２５０Ｖの電圧を印加されたトナー担持体４２によって搬送されたトナーが供給され、静電潜像がトナー像に変換される。この時、前の画像形成時の残留トナーは、回収ローラ６により回収されるか、帯電工程によって負に帯電されているために、約−２５０Ｖの電圧を印加されたトナー担持体４２に引きつけられることとなり、現像容器４１内に回収され、再使用される。
【００３３】
また、像担持体１の表面に回収ローラ６で回収されなかった残留トナーがあったとしても、次の画像形成の品質に悪影響を与えないほど僅かとなり、この残留トナーが現像容器４１内に回収され、次のトナー像を形成するときに残留トナーが像担持体１の表面にない状態となり、安定した画像形成を行うことができる。
【００３４】
次に、搬送ガイド８により転写手段５に搬送されたシートに対して、転写コロナ放電器５１によりトナーの極性とは逆の極性のコロナ放電を行うことによって、シートにトナー像を転写する。
【００３５】
トナー像が転写されたシートは、分離コロナ放電器５２によって、像担持体１より分離され、次いで、不図示の定着装置へと搬送され、定着後、装置外へと排出される。さらに、転写後の像担持体１の表面は、除電手段７により、像担持体１の表面の電位が略均一となり、像担持体１に付着した残留トナーの付着力が弱まる。この状態で、回収ローラ６に−２５０Ｖの電圧を印加するように設定して、残留トナーを回収ローラ６に吸着させることにより、像担持体１に電気的な負担を少なくして、残留トナーを回収することができる。画像形成時には、以上のことを順次繰り返す。
【００３６】
非画像形成時、具体的には、装置の立ち上げ（オン）時、装置がジャム等により停止したのち、画像形成を再開する時、大量の画像形成の連続出力する時である。なお、この実施形態では、装置が高速機または大量の画像形成の連続出力する時についての動作を説明する。
【００３７】
例えば、画像形成の出力枚数が５０枚あるいは１００枚に達する画像形成を行う最後の画像データのトナー像が、像担持体１の表面に形成された後、現像手段４の切替手段４７により電源４６ａから電源４６ｂに切り替え、トナー担持体４２に印加する電圧を＋３５０Ｖとして極性を変える。像担持体１の表面に形成された後の像担持体１表面の残留トナーは、回収ローラ６に印加する電圧が切り替わるまで、画像形成時に述べた状態で現像容器４１内に回収される。
【００３８】
次いで、シートの後端が、転写コロナ放電器５１、ＡＣ分離コロナを達すると、順次、各電源が切られる。さらに、最後に転写された像担持体１の部分が回収ローラ６を達すると、回収ローラ６の切替手段６２により電源６１ａから電源６１ｂに切り替え、回収ローラ６の電圧の印加を約−７００Ｖに切り替える。
【００３９】
最後に転写された像担持体１の後の部分から、回収ローラ６に回収された残留トナーが均一に付着する。この部分の像担持体１の表面は、トナー担持体４２により残留トナーが回収され、且つ除電手段７により像担持体１の表面の電位が略均一となるため、回収ローラ６に回収された残留トナーが均一に付着する。
【００４０】
像担持体１の表面に付着した残留トナーは、帯電手段２を通過して、トナー担持体４２の表面に吸着し、現像容器４１内に回収され、再使用される。この時、残留トナーは、帯電手段２により負に帯電されており、帯電極性と逆極性に電圧を印加しているトナー担持体４２に、効率良く、吸着することができる。また、帯電手段２が作動しているのは、すぐに、露光手段３により静電潜像が形成できるようにするためである。なお、帯電手段２が作動してなくても、非画像形成時におけるトナー担持体４２および回収ローラ６に各々印加された電圧のみで、残留トナーを回収ローラ６からトナー担持体４２に移動する。
【００４１】
この残留トナーの移動は、画像形成時に、回収ローラ６が像担持体１上の残留トナーの回収能力を回復する程度まで行われる。アイドルタイムとして、少なくとも、像担持体１は一回転させることが望ましい。さらに、残留トナーの移動と同時に、消去しづらく前歴が極めて大きく残った残留トナーを像担持体１上から除去することができる。
【００４２】
以上のように、画像形成時と非画像形成時に、トナー担持体４２とトナー回収ローラ６の各々に設定された電圧を印加することにより、すなわち、画像形成時には、像担持体１上に形成されたトナー像がシートに転写した後、像担持体１上の残留トナーを、回収ローラ６に吸着させ、非画像形成時には、回収ローラ６上に吸着された残留トナーを、像担持体１の表面に転移させ、像担持体１上に再付着させ、次いで現像手段４によりクリーニングするとともに現像容器４１内に回収された残留トナーを再利用することにより、トナーの回収能力が低下することなく、像担持体１上の履歴の発生等を防止し、安定した画像形成を行うことができる。
【００４３】
なお、実施態様においては回収ローラ６に直流電圧を印加したものを例示したが、交流電圧を重畳しても良く、特に回収ローラ６が像担持体１に対して離間している場合においては効果的であり、例えばＶｐ−ｐ１５００Ｖの交流を重畳することが好ましい。
【００４４】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、画像形成時と非画像形成時に、現像手段とトナー回収ローラの各々に設定された電圧を印加することにより、高速機または大量のシートに画像を出力において、トナーの回収能力が低下することなく、像担持体上の履歴の発生等を防止し、安定した画像形成を提供するとともに、帯電手段や露光手段などの機内汚れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の一例を示す概略断面図。
【図２】他の実施態様を示す概略断面図。
【符号の説明】
１  像担持体
２  帯電手段
３  露光手段
４  現像手段
５  転写手段
６  回収ローラ
７  除電手段
【図１】
2004198957.tif 000003
【図２】
2004198957.tif 000004