JP2001215798A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】転写工程後の像担持体１上の転写残現像剤を現
像同時クリーニングで除去・回収し再用するクリーナレ
ス方式の画像形成装置について、帯電手段２への転写残
現像剤の付着を防止するとともに、現像手段４での転写
残現像剤の回収も効率的になされるようにすることで、
帯電不良や不良画像がなく、しかもクリーナレスシステ
ムのメリットを生かした画像形成装置を提供する。 【解決手段】転写部ｄの下流に位置する転写残トナー均
一化手段８によって転写残トナーを均一化し、さらに下
流に位置するトナー帯電量制御手段７で正規極性に帯電
処理し、帯電手段２で像担持体１面を帯電すると同時
に、適正帯電量にすること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はクリーナレスの転写
方式画像形成装置に関する。より詳しくは、転写工程後
の像担持体上に残余する現像剤（トナー）を現像装置に
おいて現像同時クリーニングで像担持体上から除去・回
収し再利用するようにしてクリーニング装置を廃したク
リーナレス方式の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、転写型の電子写真方式を用いた複
写機・プリンタ・ファクシミリ等の転写方式画像形成装
置は、回転ドラム型を一般的とする像担持体である感光
体、その感光体を所定の極性・電位に一様に帯電処理す
る帯電装置（帯電工程）、帯電処理された感光体に静電
潜像を形成する情報書き込み手段としての露光装置（露
光工程）、感光体上に形成された静電潜像を現像剤であ
るトナーにより顕像化する現像装置（現像工程）、上記
トナー画像を感光体面から紙などの転写材に転写する転
写装置（転写工程）、転写工程後の感光体上に多少なが
ら残余するトナーを除去して感光体面を清掃するクリー
ニング装置（クリーニング工程）、転写材上のトナー画
像を定着させる定着装置（定着工程）などから構成され
ており、感光体は繰り返して電子写真プロセス（帯電・
露光・現像・転写・クリーニング）が適用されて作像に
供される。

【０００３】転写工程後の感光体上に残余するトナーは
クリーニング装置により感光体面から除去されてクリー
ニング装置内に溜って廃トナーとなるが、環境保全や資
源の有効利用等の点からそのような廃トナーは出ないこ
とが望ましい。

【０００４】そこで、クリーニング装置にて回収されて
いる転写残トナーいわゆる廃トナーを現像装置に戻して
再利用する画像形成装置がある。

【０００５】また、クリーニング装置を廃し、転写工程
後の感光体上の転写残トナーを現像装置において「現像
同時クリーニング」で感光体上から除去・回収し再利用
するようにしたクリーナレス方式の画像形成装置があ
る。

【０００６】現像同時クリーニングは、転写後の感光体
上の転写残トナーを次工程以降の現像工程時、即ち引き
続き感光体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、該静
電潜像の現像工程過程時にかぶり取りバイアス（現像装
置に印加する直流電圧と感光体の表面電位間の電位差で
あるかぶり取り電位差Ｖback）によって、トナーで現像
されるべきではない感光体面部分上（非画像部）に存在
する転写残トナーは現像装置に回収する方法である。こ
の方法によれば、転写残トナーは現像装置に回収されて
次工程以降の静電潜像の現像に再利用されるため、廃ト
ナーをなくし、またメンテナンスに手を煩わせることも
少なくすることができる。またクリーナレスであること
で画像形成装置の小型化にも有利である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ａ）上述したような、
転写工程後の感光体上の転写残トナーを現像装置におい
て現像同時クリーニングで除去・回収し再用するクリー
ナレス方式の画像形成装置において、感光体の帯電装置
が感光体に当接して感光体面を帯電処理する接触帯電装
置であるときには、感光体上の転写残トナーが感光体と
接触帯電装置の接触ニップ部である帯電部を通過する際
に、転写残トナー中の特に帯電極性が正規極性とは逆極
性に反転しているトナーが接触帯電装置に付着して接触
帯電装置を許容以上にトナー汚染させて帯電不良の原因
となってしまう。

【０００８】すなわち、現像剤としてのトナーには、量
的には少ないけれども、帯電極性がもともと正規極性と
は逆極性に反転しているトナーが混在している。また帯
電極性が正規極性のトナーであっても転写バイアスや剥
離放電等に影響されて帯電極性が反転するものや、除電
されて帯電量が少なくなるものもある。

【０００９】従って、転写残トナーには帯電極性が正規
極性のもの、逆極性の反転トナー、帯電量が少ないもの
が混在しており、その内の反転トナーや帯電量が少ない
トナーが感光体と接触帯電装置の接触ニップ部である帯
電部を通過する際に接触帯電装置に付着し易い。

【００１０】ｂ）また、感光体上の転写残トナーを現像
装置の現像同時クリーニングにて除去・回収するために
は、帯電部を通過して現像部に持ち運ばれる感光体上の
転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、かつその帯
電量が現像装置によって感光体の静電潜像を現像できる
トナーの帯電量であることが必要である。反転トナーや
帯電量が適切でないトナーについては感光体上から現像
装置に除去・回収できず、不良画像の原因となってしま
う。

【００１１】ｃ）上記ａ）の接触帯電装置へのトナーの
付着は、転写部から帯電部へ持ち運ばれる、帯電極性が
正規極性のもの、逆極性のもの、帯電量が少ないものが
混在している感光体上の転写残トナーをトナー帯電量制
御手段によって正規極性へと帯電付与して帯電極性を正
規極性に揃えるとともに帯電量を均一化することにより
防止することができる。

【００１２】しかしながら、接触帯電装置へのトナーの
付着を防止するためにトナー帯電量制御手段によって帯
電付与された転写残トナーは、感光体の静電潜像を現像
できるトナーの帯電量に比べて大きいため、現像装置に
おいて現像同時クリーニングにて除去・回収されにくい
のである。このような場合、感光体に残留するトナーは
次の画像へと重なり、不良画像を起こしてしまうのであ
る。

【００１３】また、近年のユーザニーズの多様化に伴
い、写真画像などといった高印字率な画像の連続印字動
作や、カラー化に伴い感光体上への多重現像方式などに
より、一度に大量の転写残トナーの発生により、上述の
ような問題を更に助長させてしまうのである。

【００１４】そこで本発明は、転写工程後の像担持体上
の転写残現像剤を現像同時クリーニングで除去・回収し
再用するクリーナレス方式の画像形成装置について、帯
電手段への転写残現像剤の付着を防止するとともに、現
像手段での転写残現像剤の回収も効率的になされるよう
にすることで、帯電不良や不良画像がなく、しかもクリ
ーナレスシステムのメリットを生かした画像形成装置を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成を特
徴とする画像形成装置である。

【００１６】（１）像担持体と、像担持体面を帯電する
帯電手段と、帯電処理された像担持体に静電潜像を形成
する情報書き込み手段と、静電潜像に現像剤を供給し静
電潜像を可視化する現像手段と、可視化した現像剤像を
転写材に転写する転写手段と、前記帯電手段より上流に
位置していて、像担持体面上の現像剤を帯電する現像剤
帯電量制御手段と、前記現像剤帯電量制御手段より上流
かつ前記転写手段より下流に位置していて、前記現像剤
像を転写材に転写した後の像担持体面上に残留する残留
現像剤像を均一化する残留現像剤像均一化手段と、を有
し、現像剤像転写後の像担持体上に残留する残留現像剤
像を前記残留現像剤像均一化手段で均一化し、その均一
化された像担持体上の残留現像剤を前記現像剤帯電量制
御手段で正規極性に帯電処理し、前記帯電手段で前記像
担持体面を帯電すると同時に、適正帯電量にすることを
特徴とした画像形成装置。

【００１７】（２）前記帯電手段は接触帯電方式である
ことを特徴とする（１）の画像形成装置。

【００１８】（３）前記帯電手段に振動電界を印加する
ことを特徴とする（１）または（２）の画像形成装置。

【００１９】（４）前記情報書き込み手段は露光手段で
あることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかの
画像形成装置。

【００２０】（５）前記残留現像剤像均一化手段が前記
像担持体に対して電位差を有する電極部から構成されて
いることを特徴とする（１）ないし４のいずれかの画像
形成装置。

【００２１】（６）像担持体と、像担持体面を帯電する
帯電手段と、帯電処理された像担持体に静電潜像を形成
する情報書き込み手段と、静電潜像に現像剤を供給し静
電潜像を可視化する現像手段と、可視化した現像剤像を
転写材に転写する転写手段と、前記帯電手段より上流に
位置していて、像担持体面上の現像剤を帯電する現像剤
帯電量制御手段と、前記現像剤帯電量制御手段より上流
かつ前記転写手段より下流に位置していて、前記現像剤
像を転写材に転写した後の像担持体面上に残留する残留
現像剤像を均一化する残留現像剤像均一化手段と、を有
し、現像剤像転写後の像担持体上に残留する残留現像剤
像を前記残留現像剤像均一化手段で均一化し、その均一
化された像担持体上の残留現像剤を前記現像剤帯電量制
御手段で正規極性に帯電処理し、前記帯電手段で前記像
担持体面を帯電すると同時に、前記現像剤帯電量制御手
段で帯電処理された時の帯電量の絶対値よりも小さい絶
対値の帯電量にすることを特徴とした画像形成装置。

【００２２】（７）前記帯電手段は接触帯電方式である
ことを特徴とする（６）の画像形成装置。

【００２３】（８）前記帯電手段に振動電界を印加する
ことを特徴とする（６）または（７９の画像形成装置。

【００２４】（９）前記情報書き込み手段は露光手段で
あることを特徴とする（６）ないし（８）のいずれかの
画像形成装置。

【００２５】（１０）前記残留現像剤像均一化手段が前
記像担持体に対して電位差を有する電極部から構成され
ていることを特徴とする（６）ないし（９）のいずれか
の画像形成装置。

【００２６】（１１）像担持体と、像担持体面を帯電す
る帯電手段と、帯電処理された像担持体に静電潜像を形
成する情報書き込み手段と、静電潜像に現像剤を供給し
静電潜像を可視化する現像手段と、可視化した現像剤像
を転写材に転写する転写手段と、前記帯電手段より上流
に位置していて、像担持体面上の現像剤を帯電する現像
剤帯電量制御手段と、前記現像剤帯電量制御手段より上
流かつ前記転写手段より下流に位置していて、前記現像
剤像を転写材に転写した後の担持体面上に残留する残留
現像剤像を均一化する残留現像剤像均一化手段と、を有
し、現像剤像転写後の像担持体上に残留する残留現像剤
像を前記残留現像剤像均一化手段で均一化し、その均一
化された像担持体上の残留現像剤を前記現像剤帯電量制
御手段で前記現像手段後の現像剤帯電量の２．２倍以上
の帯電量でかつ正規極性に帯電処理し、前記帯電手段で
前記像担持体面を帯電すると同時に、前記現像手段後の
現像剤帯電量の０．５〜１．８倍の帯電量にすることを
特徴とした画像形成装置。

【００２７】（１２）前記帯電手段は接触帯電方式であ
ることを特徴とする（１１）の画像形成装置。

【００２８】（１３）前記帯電手段に振動電界を印加す
ることを特徴とする（１１）または（１２）の画像形成
装置。

【００２９】（１４）前記情報書き込み手段は露光手段
であることを特徴とする（１１）ないし（１３）のいず
れかの画像形成装置。

【００３０】（１５）前記残留現像剤像均一化手段が前
記像担持体に対して電位差を有する電極部から構成され
ていることを特徴とする（１１）ないし（１４）のいず
れかの画像形成装置。

【００３１】〈作 用〉即ち本発明は、転写工程後の像
担持体上の転写残現像剤（転写残トナー）を現像手段に
おいて現像同時クリーニングで除去・回収し再用するク
リーナレス方式の画像形成装置について、転写残現像剤
の像担持体上の分布を均一化し、トリボを制御し、クリ
ーナレスシステムのメリットを得るものであり、転写残
現像剤のトリボを、現像剤帯電量制御手段で正規極性に
帯電処理し、帯電手段で適正帯電量にするものであり、 ａ）転写部から帯電部へ持ち運ばれる像担持体上の転写
残現像剤のトリボを現像剤帯電量制御手段で正規極性に
帯電処理することで転写残現像剤の帯電手段への付着を
防止しつつ、 ｂ）帯電手段で像担持体面を所定の電位に帯電すると同
時に、上記の現像剤帯電量制御手段で正規極性に帯電処
理された転写残現像剤の帯電量を、現像手段によって像
担持体の静電潜像を現像できる適正帯電量に制御するこ
とで現像手段での転写残現像剤の回収も効率的になされ
るようにした。

【００３２】ｃ）上記において帯電手段よる転写残現像
剤の適正帯電量とは、より具体的には、現像剤帯電量制
御手段で帯電処理されたときの帯電量の絶対値よりも小
さい絶対値の帯電量である。さらには現像剤帯電量制御
手段で現像手段後の現像剤帯電量の２．２倍以上の帯電
量でかつ正規極性に帯電処理され、帯電手段で像担持体
面を帯電すると同時に、現像手段後の現像剤帯電量の
０．５〜１．８倍の帯電量とされることである。

【００３３】ｄ）残留現像剤像均一化手段は、転写部か
ら現像剤帯電量制御手段部へ持ち運ばれる像担持体上の
パターン状の転写残現像剤像を、その現像剤を像担持体
面に分散分布化して、非パターン化する手段である。具
体的には、像担持体面を摺擦部材で摺擦することで残留
現像剤像パターンを掻き崩し或は攪乱して現像剤を像担
持体面に分散分布化する。像担持体面上の残留現像剤像
の現像剤を捕集部材に捕集させ、その捕集現像剤を像担
持体面に分散分布状態で再付着させる、などの手段であ
る。

【００３４】この残留現像剤像均一化手段が有ること
で、次の現像剤帯電量制御手段による転写残留現像剤の
全体的な正規極性帯電化処理が常に十分になされて、転
写残現像剤の帯電手段への付着防止が効果的になされ
る。また残留現像剤像パターンは消去されることで該残
留現像剤像パターンのゴースト像の発生が厳に防止され
る。

【００３５】すなわち、残留現像剤像均一化手段が無い
場合は、例えば、縦ラインパターン現像剤像、環境、紙
種（転写紙）、カラー２次色など、現像剤像の転写性が
悪い時には、像担持体上のパターン状の転写残留現像剤
像の現像剤量も多くなり、その転写残留現像剤像がその
まま現像剤帯電量制御手段部へ持ち運ばれて現像剤帯電
量制御手段の一部に現像剤が集中してしまうことで、該
現像剤帯電量制御手段の一部で残留現像剤の帯電量を制
御しきれない現象（トナー帯電不良現象）をおこし、そ
の結果、帯電部材汚れ→帯電不良→カブリ画像発生とな
ってしまう。また残留現像剤像パターンが残ってそのゴ
ースト像が発生することにもなる。

【００３６】残留現像剤像均一化手段を設けることによ
り、上記のように、転写部から現像剤帯電量制御手段部
へ持ち運ばれる像担持体上のパターン状の転写残現像剤
像は現像剤量が多くても、その現像剤が像担持体面に分
散分布化され、非パターン化されるので、現像剤帯電量
制御手段の一部に現像剤が集中することがなくなり、該
現像剤帯電量制御手段による転写残留現像剤の全体的な
正規極性帯電化処理が常に十分になされて、転写残現像
剤の帯電手段への付着防止が効果的になされる。残留現
像剤像パターンのゴースト像の発生も厳に防止される。

【００３７】

【発明の実施の形態】〈実施例１〉以下、実施例の画像
形成装置（画像記録装置）について説明する。

【００３８】図１は本発明に従う画像形成装置例の概略
構成模型図である。本例の画像形成装置は、転写方式電
子写真プロセス利用、接触帯電方式、反転現像方式、ク
リーナレス、最大通紙サイズがＡ３サイズのレーザビー
ムプリンタである。

【００３９】（１）プリンタの全体的概略構成 ａ）像担持体 １は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体
（以下、感光ドラムと記す）である。この感光ドラム１
は負帯電性の有機光導電体（ＯＰＣ）で、外径５０ｍｍ
であり、中心支軸を中心に１００ｍｍ／ｓｅｃのプロセ
ススピード（周速度）をもって矢示の反時計方向に回転
駆動される。

【００４０】この感光ドラム１は、図２の層構成模型図
のように、アルミニウム製シリンダ（導電性ドラム基
体）１ａの表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向
上させる下引き層１ｂと、光電荷発生層１ｃと、電荷輸
送層１ｄの３層を下から順に塗り重ねた構成をしてい
る。

【００４１】ｂ）帯電手段 ２は感光ドラム１の周面を一様に帯電処理する帯電手段
としての接触帯電装置（接触帯電器）であり、本例は帯
電ローラ（ローラ帯電器）である。

【００４２】この帯電ロ一ラ２は、芯金２ａの両端部を
それぞれ不図示の軸受け部材により回転自在に保持させ
ると共に、押し圧ばね２ｅによって感光ドラム方向に付
勢して感光ドラム１の表面に対して所定の押圧力をもっ
て圧接させており、感光ドラム１の回転に従動して回転
する。感光ドラム１と帯電ローラ２との圧接部が帯電部
（帯電ニップ部）ａである。

【００４３】帯電ローラ２の芯金２ａには電源Ｓ１より
所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより
回転感光ドラム１の周面が所定の極性・電位に接触帯電
処理される。本例において、帯電ローラ２に対する帯電
バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と交流電圧（Ｖａ
ｃ）とを重畳した振動電圧である。

【００４４】より具体的には、 直流電圧；−５００Ｖ 交流電圧；周波数ｆ１０００Hz、ピーク間電圧Ｖｐｐ１
４００Ｖ、正弦波とを重畳した振動電圧であり、感光ド
ラム１の周面は−５００Ｖ（暗電位Ｖｄ）に一様に接触
帯電処理される。

【００４５】帯電ローラ２の長手長さは３２０ｍｍであ
り、図２の層構成模型図のように、芯金（支持部材）２
ａの外回りに、下層２ｂと、中間層２ｃと、表層２ｄを
下から順次に積層した３層構成である。下層２ｂは帯電
音を低減するための発泡スポンジ層であり、中間層２ｃ
は帯電ローラ全体として均一な抵抗を得るための導電層
であり、表層２ｄは感光ドラム１上にピンホール等の欠
陥があってもリークが発生するのを防止するために設け
ている保護層である。

【００４６】より具体的には、本例の帯電ロ一ラ２の仕
様は下記のとおりである。

【００４７】 芯金２ａ ；直径６ｍｍのステンレス丸棒 下層２ｂ ；カーボン分散の発泡ＥＰＤＭ、比重０．５
ｇ／ｃｍ³ 、体積抵抗値１０² 〜１０⁹ Ωｃｍ、層厚
３．０ｍｍ、長さ３２０ｍｍ 中間層２ｃ；カーボン分散のＮＢＲ系ゴム、体積抵抗値
１０² 〜１０⁵ Ωｃｍ、層厚７００μｍ 表層２ｄ ；フッ素化合物のトレジン樹脂に酸化錫、カ
ーボンを分散、体積抵抗値１０⁷ 〜１０¹⁰Ωｃｍ、表面
粗さ（ＪＩＳ規格１０点平均表面粗さＲａ）、１．５μ
ｍ、層厚１０μｍ 図２において、２ｆは帯電ローラクリーニング部材であ
り、本例では可撓性を持つクリーニングフィルムであ
る。このクリーニングフィルム２ｆは帯電ローラ２の長
手方向に対し平行に配置され且つ同長手方向に対し一定
量の往復運動をする支持部材２ｇに一端を固定され、自
由端側近傍の面において帯電ローラ２と接触ニップを形
成するよう配置されている。支持部材２ｇがプリンタの
駆動モーターによりギア列を介して長手方向に対し一定
量の往復運動駆動されて帯電ローラ表層２ｄがクリーニ
ングフィルム２ｆで摺擦される。これにより帯電ローラ
表層２ｄの付着汚染物（微粉トナー、外添剤など）の除
去がなされる。

【００４８】ｃ）情報書き込み手段 ３は帯電処理された感光ドラム１の面に静電潜像を形成
する情報書き込み手段としての露光装置であり、本例は
半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。不
図示の画像読み取り装置等のホスト装置からプリンタ側
に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光を出
力して回転感光ドラム１の一様帯電処理面を露光位置ｂ
においてレーザ走査露光Ｌ（イメージ露光）する。この
レーザ走査露光Ｌにより感光ドラム１面のレーザ光で照
射されたところの電位が低下することで回転感光ドラム
１面には走査露光した画像情報に対応した静電潜像が順
次に形成されていく。

【００４９】ｄ）現像手段 ４は感光ドラム１上の静電潜像に現像剤（トナー）を供
給し静電潜像を可視化する現像手段としての現像装置
（現像器）であり、本例は二成分磁気ブラシ現像方式の
反転現像装置である。

【００５０】４ａは現像容器、４ｂは非磁性の現像スリ
ーブであり、この現像スリーブ４ｂはその外周面の一部
を外部に露呈させて現像容器４ａ内に回転可能に配設し
てある。４ｃは非回転に固定して現像スリーブ４ｂ内に
挿設したマグネットローラ、４ｄは現像剤コーティング
ブレード、４ｅは現像容器４ａに収容した二成分現像
剤、４ｆは現像容器４ａ内の底部側に配設した現像剤攪
拌部材、４ｇはトナーホッパーであり、補給用トナーを
収容させてある。

【００５１】現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅはトナ
ーと磁性キャリアの混合物であり、現像剤攪拌部材４ｆ
により攪拌される。本例において磁性キャリアの抵抗は
約１０¹³Ωｃｍ、粒径は約４０μｍである。トナーは磁
性キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。

【００５２】現像スリーブ４ｂは感光ドラム１との最近
接距離（Ｓ−Ｄｇａｐと称する）を３５０μｍに保たせ
て感光ドラム１に近接させて対向配設してある。この感
光ドラム１と現像スリーブ４ａとの対向部が現像部ｃで
ある。現像スリーブ４ｂは現像部ｃにおいて感光ドラム
１の進行方向とは逆方向に回転駆動される。この現像ス
リーブ４ｂの外周面に該スリーブ内のマグネットローラ
４ｃの磁力により現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅの
一部が磁気ブラシ層として吸着保持され、該スリーブの
回転に伴い回転搬送され、現像剤コーティングブレード
４ｄにより所定の薄層に整層され、現像部ｃにおいて感
光ドラム１の面に対して接触して感光ドラム面を適度に
摺擦する。現像スリーブ４ｂには電源Ｓ２から所定の現
像バイアスが印加される。本例において、現像スリーブ
４ｂに対する現像バイアス電圧は直流電圧（Ｖｄｃ）と
交流電圧（Ｖａｃ）とを重畳した振動電圧である。より
具体的には、 直流電圧；−３５０Ｖ 交流電圧；１６００Ｖ とを重畳した振動電圧である。

【００５３】而して、回転する現像スリーブ４ｂの面に
薄層としてコーティングされ、現像部ｃに搬送された現
像剤中のトナー分が現像バイアスによる電界によって感
光ドラム１面に静電潜像に対応して選択的に付着するこ
とで静電潜像がトナー画像として現像される。本例の場
合は感光ドラム１面の露光明部にトナーが付着して静電
潜像が反転現像される。

【００５４】このとき感光ドラム上に現像されたトナー
の帯電量は−２５μＣ／ｇである。

【００５５】現像部ｃを通過した現像スリーブ４ｂ上の
現像剤薄層は引き続く現像スリーブの回転に伴い現像容
器４ａ内の現像剤溜り部に戻される。

【００５６】現像容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナ
ー濃度を所定の略一定範囲内に維持させるために、現像
容器４ａ内の二成分現像剤４ｅのトナー濃度が不図示の
例えば光学式トナー濃度センサーによって検知され、そ
の検知情報に応じてトナーホッパー４ｇが駆動制御され
て、トナーホッパー内のトナーが現像容器４ａ内の二成
分現像剤４ｅに補給される。二成分現像剤４ｅに補給さ
れたトナーは攪拌部材４ｆにより攪拌される。

【００５７】ｅ）転写手段・定着手段 ５は転写装置であり、本例は転写ローラである。この転
写ローラ５は感光ドラム１に所定の押圧力をもって圧接
させてあり、その圧接ニップ部が転写部ｄである。この
転写部ｄに不図示の給紙機構部から所定の制御タイミン
グにて転写材（被転写部材、記録材）Ｐが給送される。

【００５８】転写部ｄに給送された転写材Ｐは回転する
感光ドラム１と転写ローラ５の間に挟持されて搬送さ
れ、その間、転写ローラ５に電源Ｓ３からトナーの正規
帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写バ
イアス本例では＋２ｋＶが印加されることで、転写部ｄ
を挟持搬送されていく転写材Ｐの面に感光ドラム１面側
のトナー画像が順次に静電転写されていく。

【００５９】転写部ｄを通ってトナー画像の転写を受け
た転写材Ｐは回転感光ドラム１面から順次に分離されて
定着装置６（例えば熱ローラ定着装置）へ搬送されてト
ナー画像の定着処理を受けて画像形成物（プリント、コ
ピー）として出力される。

【００６０】（２）クリーナレスシステムおよびトナー
帯電量制御 本例のプリンタはクリーナレスであり、転写材Ｐに対す
るトナー画像転写後の感光ドラム１面に若干量残留する
転写残トナーを除去する専用のクリーニング装置は具備
させていない。転写後の感光ドラム１面上の転写残トナ
ーは引き続く感光ドラム１の回転に伴い帯電部ａ、露光
部ｂを通って現像部ｃに持ち運ばれて、現像装置３によ
り現像同時クリーニング（回収）される（クリーナレス
システム）。

【００６１】本実施例においては現像装置４の現像スリ
ーブ４ｂは前述したように現像部ｃにおいて、感光ドラ
ム１面の進行方向とは逆方法に回転させており、これは
感光ドラム１上の転写版トナーの回収に有利である。

【００６２】感光ドラム１面上の転写残トナーは露光部
ｂを通るので露光工程はその転写残トナー上からなされ
るが、転写残トナーの量は少ないため、大きな影響は現
れない。

【００６３】ただ前述のように、転写残トナーには帯電
極性が正規極性のもの、逆極性のもの（反転トナー）、
帯電量が少ないものが混在しており、その内の反転トナ
ーや帯電量が少ないトナーが帯電部ａを通過する際に帯
電ローラ２に付着することで帯電ローラが許容以上にト
ナー汚染して帯電不良を生じることになる。

【００６４】また、感光ドラム１面上の転写残トナーの
現像装置３による現像同時クリーニングを効果的に行な
わせるためには、現像部ｃに持ち運ばれる感光ドラム上
の転写残トナーの帯電極性が正規極性であり、かつその
帯電量が現像装置によって感光ドラムの静電潜像を現像
できるトナーの帯電量であることが必要である。反転ト
ナーや帯電量が適切でないトナーについては感光ドラム
上から現像装置に除去・回収できず、不良画像の原因と
なってしまう。

【００６５】また、近年のユーザニーズの多様化に伴
い、写真画像などといった高印字率な画像などの連続の
印字動作などにより、一度に大量の転写残トナーの発生
により、上述のような問題を更に助長させてしまうので
ある。

【００６６】そこで本実施例においては、転写部ｄより
も感光ドラム回転方向下流側の位置において、感光ドラ
ム１上の転写残トナーを均一化するための、転写残トナ
ー（残留現像剤像）均一化手段８を設け、この転写残ト
ナー均一化手段８よりも感光ドラム回転方向下流側で、
帯電部ａよりも感光ドラム回転方向上流側の位置におい
て、転写残トナーの帯電極性を正規極性である負極性に
揃えるためのトナー（現像剤）帯電量制御手段７を設け
ている。

【００６７】転写残トナー均一化手段８を設けることに
より、転写部ｄからトナー帯電量制御手段７へ持ち運ば
れる感光ドラム１上のパターン状の転写残トナーはトナ
ー量が多くても、そのトナーが感光ドラム１面に分散分
布化され、非パターン化されるので、トナー帯電量制御
手段７の一部にトナーが集中することがなくなり、該ト
ナー帯電量制御手段７による転写残トナーの全体的な正
規極性帯電化処理が常に十分になされて、転写残トナー
の帯電ローラ２への付着防止が効果的になされる。転写
残トナー像パターンのゴースト像の発生も厳に防止され
る。

【００６８】ここで、本発明におけるトナーの摩擦帯電
量は、例えば以下のようにして測定することができる
（ブローオフ法）。図６に摩擦帯電量測定装置の一例の
模式斜視図を示す。図を参照して、底に導電性スクリー
ン８３のある金属製の測定容器８２に摩擦帯電量を測定
しようとする現像剤（トナーのみ、またはトナーとキャ
リアの混合物）を入れ、金属製のフタ８４をする。この
ときの測定容器８２全体の重量を秤り、これをＷ１
（ｇ）とする。

【００６９】次に、吸引機８１（少なくとも測定容器８
２と接する部分は絶縁体からなる）を用いて、吸引口８
７から吸引し、風量調節弁８６を調節して真空計８５に
示される圧力を２４５０Ｐａとする。この状態で充分
（約１分間）吸引を行ない、トナーを吸引除去する。こ
のときの電位計８９の電位を直読し、Ｖ（ボルト）とす
る。８８はコンデンサーであり、この容量をＣ（μＦ）
とする。また、吸引後の測定容器８２全体の重量を秤
り、Ｗ２（ｇ）とする。この場合、現像剤中のトナーの
摩擦帯電量Ｔ（μＣ／ｇ）は下式の如く計算される。

【００７０】 Ｔ（μＣ／ｇ）＝Ｃ×Ｖ／（Ｗ１−Ｗ２） 現像時のトナー帯電量の測定は、そのトナーを感光ドラ
ム１面上から採集して測定容器８２に入れてなされる。

【００７１】トナー帯電量制御手段７を通過した後の転
写残トナーの帯電量の測定は、そのトナーを感光ドラム
１面上から採集して測定容器８２に入れてなされる。

【００７２】帯電部ａを通過した後の転写残トナーの帯
電量の測定は、そのトナーを感光ドラム１面上から採集
して測定容器８２に入れてなされる。

【００７３】本実施例では、上記の転写残トナー均一化
手段８とトナー帯電量制御手段７は、適度の導電性を持
ったブラシ状部材であり、ブラシ部を感光ドラム１面に
接触させて配設してある。ｆは転写残トナー均一化手段
８と感光ドラム１面の接触部である。ｅはトナー帯電量
制御手段７と感光ドラム１面の接触部である。

【００７４】転写残トナー均一化手段８はアース接地さ
れており、トナー帯電量制御手段７には負極性の電圧が
電源Ｓ４より印加されている。

【００７５】転写部ｄにおける転写材Ｐに対するトナー
画像転写後の感光ドラム１上に残留の転写残トナーは引
き続く感光ドラム１の回転で転写残トナー均一化手段８
と感光ドラム１との接触部ｆに至り、一旦転写残トナー
均一化手段８に吸引する。ここで、転写残トナー均一化
手段８が抱え得るトナー量には限界があるため、飽和状
態に達した後は徐々にトナーが離脱して感光ドラム１面
に付着して搬送されるが、感光ドラム１面におけるトナ
ーの付着状態、すなわち感光ドラム１面に付着するトナ
ーの分布は均一化されるのである。

【００７６】転写残トナー均一化手段８で均一化された
感光ドラム面上の転写残トナーは引き続く感光ドラム１
の回転でトナー帯電量制御手段７と感光ドラム１との接
触部ｅに至り、このトナー帯電量制御手段７を通過する
感光ドラム１上の転写残トナーはその帯電極性が正規極
性である負極性に揃えられる。

【００７７】転写残トナーの帯電極性を正規極性である
負極性に揃えることにより、さらに下流に位置する帯電
部ａで、該転写残トナーの上から感光ドラム１面上を帯
電処理する際に、感光ドラム１への鏡映力が大きくし、
転写残トナーの帯電ローラ２への付着を防止するのであ
る。

【００７８】この為に転写残トナーに必要な帯電量は現
像時のトナー帯電量と比較すると、２．２倍以上必要で
ある。

【００７９】ここで、トナー帯電量制御手段７への印加
電圧と、トナー帯電制御手段７を通過後のトナー帯電量
の関係を図３に示す。トナー帯電量制御手段７に電圧を
印加させていないときは、上述したように、転写残トナ
ーには画像部の負極性トナー、非画像部の正極性トナ
ー、転写の正極性の電圧に影響され極性が正極性に反転
してしまったトナーが含まれるため、帯電量は不定であ
る。また、トナー帯電量制御手段７に電圧を印加させて
いくことにより、トナー帯電量制御手段７を通過後のト
ナー帯電量を増加していき、ある値以上において飽和し
ていることがわかる。本実施例において使用したトナー
において、飽和したときの帯電量は−９０μＣ／ｇであ
った。

【００８０】次に帯電部ａに転写残トナーが進入前の、
転写残トナー量を１としたときの、転写残トナー帯電量
と帯電ローラ２への付着量の関係を表したグラフを図４
に示す。転写残トナーの帯電量を大きくすることによっ
て、付着量が低下していることがわかる。また、このと
きの転写残トナーの帯電ローラ２への付着による帯電不
良画像の発生は、−５５μＣ／ｇ以下の転写残トナーの
帯電量の時に発生した。

【００８１】よって、転写残トナーの帯電ローラ２への
付着を防止し、帯電不良画像の発生を抑制するために
は、転写残トナーの帯電量を、現像時のトナー帯電量と
比較すると、２．２倍以上必要であることがわかる。

【００８２】本実施例のおいては、トナー帯電制御手段
７への印加電圧は−８００Ｖとし、トナー帯電量手段７
を通過後の転写残トナーの帯電量は、−７０μＣ／ｇと
した。

【００８３】次に現像工程における転写残トナーの回収
について述べる。

【００８４】現像装置４は上述したとおりで、現像と同
時に転写残トナーを清掃するクリーナレス方式である。
感光ドラム１上の現像されたトナー帯電量は前述したよ
うに、本実施例においては一２５μＣ／ｇである。ここ
で、本実施例における現像条件において、転写残トナー
が現像装置４に回収されるための帯電量との関係を表１
に示す。

【００８５】

【表１】

【００８６】感光ドラム１上の転写残トナーが現像装置
４に回収されるためのトナー帯電量は、現像時のトナー
帯電量（−２５μＣ／ｇ）と比較すると０．５〜１．８
倍であることが必要である。

【００８７】しかしながら、上述したように帯電ローラ
２へのトナー付着を防止するために、トナー帯電量制御
手段７によって−７０μＣ／ｇと負極性に大きく帯電さ
れた転写残トナーを、現像装置４において回収させるた
めには、除電を行う必要がある。

【００８８】ここで帯電量が−７０μＣ／ｇの感光ドラ
ム１上のトナーが、帯電ローラ２を通過した後のトナー
帯電量と、帯電ローラ２への印加交流電圧のＶｐｐとの
関係を図５に示す。交流電圧のＶｐｐを大きくするにつ
れ、受電されていることがわかる。

【００８９】帯電ローラ２には感光ドラム１の周面を帯
電処理するために、交流電圧（周波数ｆ１０００Ｈｚ、
Ｖｐｐ１４００Ｖ）が印加されていることにより、転写
残トナーは交流除電されるのである。よって、帯電部ａ
を通過後のトナー帯電量は−３０μＣ／ｇとなる。現像
工程においては、トナーが現像されるべきではない感光
ドラム１上の転写残トナーは、上記の理由で現像装置４
に回収される。

【００９０】かくして、転写部ｄから帯電部ａへ持ち運
ばれる感光ドラム１上の転写残トナーのトリボをトナー
帯電量制御手段７で正規極性である負極性に揃えて帯電
処理することで転写残トナーの帯電ローラ２への付着を
防止しつつ、帯電ローラ２で感光ドラム１を所定の電位
に帯電すると同時に、上記のトナー帯電量制御手段７で
正規極性である負極性に帯電処理された転写残トナーの
帯電量を、現像装置４によって感光ドラムの静電潜像を
現像できる適切な帯電量に制御することで現像装置での
転写残トナーの回収も効率的になされるもので、これに
より、帯電不良や不良画像がなく、しかもクリーナレス
システムのメリットを生かした画像形成装置を提供でき
る。

【００９１】〈実施例２〉本実施例の画像形成装置（プ
リンタ）の構成は実施例１と同様である。

【００９２】現像剤（トナー）の帯電量は環境や現像剤
の物性などにより変化する。本実施例は低湿環境下など
において、現像後の感光ドラム１上のトナー帯電量が−
３５μＣ／ｇと、実施例１での−２５μＣ／ｇに比べ大
きい場合について述べる。

【００９３】トナー帯電量制御手段７を通過後の転写残
トナーのトナー帯電量は−９０μＣ／ｇである。よっ
て、帯電部ａにおいて帯電ローラ２への転写残トナーの
付着も発生せず、帯電不良の発生も無かつた。

【００９４】また、帯電部ａを通過後の転写残トナーの
帯電量は−４０μＣ／ｇであり、現像装置４への回収も
良好になされた。

【００９５】〈実施例３〉本実施例の画像形成装置（プ
リンタ）の構成は実施例１と同様である。

【００９６】転写残トナー均一化手段８には、直流電圧
が印加されていてもよい。転写残トナーは一旦転写残ト
ナー均一化手段によって吸引する。この場合においても
上記実施例と同様、転写残トナー均一化手段８が抱え得
るトナー量に限界があるため、飽和状態に達した後は徐
々にトナーが離脱して感光ドラム１面に付着して搬送さ
れるが、感光ドラム１面におけるトナーの付着状態、す
なわち感光ドラム１面に付着するトナーの分布は均一化
されるのである。

【００９７】本実施例においては−３００Ｖの直流電圧
を転写残トナー均一化手段８に印加した。

【００９８】〈その他〉 １）転写残トナー均一化手段８とトナー帯電量制御手段
７は、実施例では固定のブラシ状部材であるが、ブラシ
回転体、弾性ローラ体、シート状部材など任意の形態の
部材にすることができる。

【００９９】２）像担持体は表面抵抗が１０⁹ 〜１０¹⁴
Ω・ｃｍの電荷注入層を設けた直接注入帯電性のもので
あってもよい。電荷注入層を用いていない場合でも、例
えば電荷輸送層が上記の抵抗範囲にある場合も同等の効
果がえられる。表層の体積抵抗が約１０¹³Ω・ｃｍであ
るアモルファスシリコン感光体でもよい。

【０１００】３）可撓性の接触帯電部材は帯電ローラの
他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質の
ものも使用可能である。また各種材質のものの組み合わ
せでより適切な弾性、導電性、表面性、耐久性のものを
得ることもできる。

【０１０１】４）接触帯電部材や現像部材に印加する振
動電界の交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変
化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波
等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン／オフ
することによって形成された矩形波であってもよい。

【０１０２】５）像担持体としての感光体の帯電面に対
する情報書き込み手段としての像露光手段は実施例のレ
ーザ走査手段以外にも、例えば、ＬＥＤのような固体発
光素子アレイを用いたデジタル露光手段であってもよ
い。ハロゲンランプや蛍光灯等を原稿照明光源とするア
ナログ的な画像露光手段であってもよい。要するに、画
像情報に対応した静電潜像を形成できるものであればよ
い。

【０１０３】６）像担持体は静電記録誘電体などであっ
てもよい。この場合は該誘電体面を一様に帯電した後、
その帯電面を除電針ヘッドや電子銃等の除電手段で選択
的に除電して目的の画像情報に対応した静電潜像を書き
込み形成する。

【０１０４】７）静電潜像のトナー現像方式・手段は任
意である。反転現像方式でも正規現像方式でもよい。

【０１０５】一般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性
トナーについてはこれをブレード等でスリーブ等の現像
剤担持搬送部材上にコーティングし、磁性トナーについ
てはこれを現像剤担持搬送部材上に磁気力によってコー
ティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で適
用し静電潜像を現像する方法（１成分非接触現像）と、
上記のように現像剤担持搬送部材上にコーティングした
トナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を
現像する方法（１成分接触現像）と、トナー粒子に対し
て磁性のキャリアを混合したものを現像剤（２成分現像
剤）として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対
して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分
接触現像）と、上記の２成分現像剤を像担持体に対して
非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分非
接触現像）との４種顛に大別される。

【０１０６】８）転写手段は実施形態例のローラ転写に
限られず、ブレード転写、ベルト転写、その他の接触転
写帯電方式であってもよいし、コロナ帯電器を使用した
非接触転写帯電方式でもよい。

【０１０７】９）転写ドラムや転写ベルトなどの中間転
写体を用いて、単色画像形成ばかりでなく、多重転写等
により多色、フルカラー画像を形成する画像形成装置に
も本発明は適用できる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、転
写工程後の像担持体上の転写残現像剤を現像同時クリー
ニングで除去・回収し再用するクリーナレス方式の画像
形成装置について、帯電手段への転写残現像剤の付着を
防止するとともに、現像手段での転写残現像剤の回収も
効率的になされるようにすることで、帯電不良や不良画
像がなく、しかもクリーナレスシステムのメリットを生
かした画像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の画像形成装置の概略構成模型図

【図２】 感光ドラムと帯電ローラの層構成模型図

【図３】 トナー帯電量制御手段に対する印加電圧と転
写残トナーの帯電量の関係図

【図４】 転写残トナーの帯電量と帯電ローラに対する
トナー付着量の関係図

【図５】 帯電ローラを通過した後のトナー帯電量と印
加交流電圧のＶｐｐとの関係図

【図６】 摩擦帯電量測定装置を示す模式斜視図

【符号の説明】

１・・感光ドラム（像担持体）、２・・帯電ローラ、３
・・レーザビームスキャナ、４・・現像装置、５・・転
写ローラ、６・・定着装置、７・・トナー帯電量制御手
段（現像剤帯電量制御手段）、８・・転写残トナー均一
化手段（残留現像剤像均一化手段）、Ｓ１〜Ｓ４・・バ
イアス電圧印加電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 足立 元紀 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H003 AA12 BB13 CC05 CC06 DD03 2H077 AA37 AC16 AE08

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】像担持体と、 像担持体面を帯電する帯電手段と、 帯電処理された像担持体に静電潜像を形成する情報書き
   込み手段と、 静電潜像に現像剤を供給し静電潜像を可視化する現像手
   段と、 可視化した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、 前記帯電手段より上流に位置していて、像担持体面上の
   現像剤を帯電する現像剤帯電量制御手段と、 前記現像剤帯電量制御手段より上流かつ前記転写手段よ
   り下流に位置していて、前記現像剤像を転写材に転写し
   た後の像担持体面上に残留する残留現像剤像を均一化す
   る残留現像剤像均一化手段と、 を有し、現像剤像転写後の像担持体上に残留する残留現
   像剤像を前記残留現像剤像均一化手段で均一化し、その
   均一化された像担持体上の残留現像剤を前記現像剤帯電
   量制御手段で正規極性に帯電処理し、前記帯電手段で前
   記像担持体面を帯電すると同時に、適正帯電量にするこ
   とを特徴とした画像形成装置。
2. 【請求項２】前記帯電手段は接触帯電方式であることを
   特徴とする請求項１の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記帯電手段に振動電界を印加することを
   特徴とする請求項１または２の画像形成装置。
4. 【請求項４】前記情報書き込み手段は露光手段であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの画像形成
   装置。
5. 【請求項５】前記残留現像剤像均一化手段が前記像担持
   体に対して電位差を有する電極部から構成されているこ
   とを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの画像形成
   装置。
6. 【請求項６】像担持体と、 像担持体面を帯電する帯電手段と、 帯電処理された像担持体に静電潜像を形成する情報書き
   込み手段と、 静電潜像に現像剤を供給し静電潜像を可視化する現像手
   段と、 可視化した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、 前記帯電手段より上流に位置していて、像担持体面上の
   現像剤を帯電する現像剤帯電量制御手段と、 前記現像剤帯電量制御手段より上流かつ前記転写手段よ
   り下流に位置していて、前記現像剤像を転写材に転写し
   た後の像担持体面上に残留する残留現像剤像を均一化す
   る残留現像剤像均一化手段と、 を有し、現像剤像転写後の像担持体上に残留する残留現
   像剤像を前記残留現像剤像均一化手段で均一化し、その
   均一化された像担持体上の残留現像剤を前記現像剤帯電
   量制御手段で正規極性に帯電処理し、前記帯電手段で前
   記像担持体面を帯電すると同時に、前記現像剤帯電量制
   御手段で帯電処理された時の帯電量の絶対値よりも小さ
   い絶対値の帯電量にすることを特徴とした画像形成装
   置。
7. 【請求項７】前記帯電手段は接触帯電方式であることを
   特徴とする請求項６の画像形成装置。
8. 【請求項８】前記帯電手段に振動電界を印加することを
   特徴とする請求項６または７の画像形成装置。
9. 【請求項９】前記情報書き込み手段は露光手段であるこ
   とを特徴とする請求項６ないし８のいずれかの画像形成
   装置。
10. 【請求項１０】前記残留現像剤像均一化手段が前記像担
    持体に対して電位差を有する電極部から構成されている
    ことを特徴とする請求項６ないし９のいずれかの画像形
    成装置。
11. 【請求項１１】像担持体と、 像担持体面を帯電する帯電手段と、 帯電処理された像担持体に静電潜像を形成する情報書き
    込み手段と、 静電潜像に現像剤を供給し静電潜像を可視化する現像手
    段と、 可視化した現像剤像を転写材に転写する転写手段と、 前記帯電手段より上流に位置していて、像担持体面上の
    現像剤を帯電する現像剤帯電量制御手段と、 前記現像剤帯電量制御手段より上流かつ前記転写手段よ
    り下流に位置していて、前記現像剤像を転写材に転写し
    た後の担持体面上に残留する残留現像剤像を均一化する
    残留現像剤像均一化手段と、 を有し、現像剤像転写後の像担持体上に残留する残留現
    像剤像を前記残留現像剤像均一化手段で均一化し、その
    均一化された像担持体上の残留現像剤を前記現像剤帯電
    量制御手段で前記現像手段後の現像剤帯電量の２．２倍
    以上の帯電量でかつ正規極性に帯電処理し、前記帯電手
    段で前記像担持体面を帯電すると同時に、前記現像手段
    後の現像剤帯電量の０．５〜１．８倍の帯電量にするこ
    とを特徴とした画像形成装置。
12. 【請求項１２】前記帯電手段は接触帯電方式であること
    を特徴とする請求項１１の画像形成装置。
13. 【請求項１３】前記帯電手段に振動電界を印加すること
    を特徴とする請求項１１または１２の画像形成装置。
14. 【請求項１４】前記情報書き込み手段は露光手段である
    ことを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかの画
    像形成装置。
15. 【請求項１５】前記残留現像剤像均一化手段が前記像担
    持体に対して電位差を有する電極部から構成されている
    ことを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれかの画
    像形成装置。