JP2001188405A

JP2001188405A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001188405A
Application number: JP37147899A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Sakaizawa; 勝弘境澤; Manami Sekiguchi; 真奈実関口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2001-07-10
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP3840022B2

Abstract

(57)【要約】【課題】現像同時クリーニング方式の画像形成装置に
おいて、帯電ローラ汚れによる帯電不良を防止する。【解決手段】非画像形成時に、感光ドラム１と帯電ロ
ーラ２との間にトナーの帯電極性とは逆極性（例えば、
プラス）の放電電界を形成することで、帯電ローラ上に
付着した転写残トナーを極性反転し、次に、感光ドラム
１と帯電ローラ２との間にトナーと同極性（例えば、マ
イナス）の放電閾値以下の電界を形成することで帯電ロ
ーラ２上のトナーを感光ドラム１上に転移させることが
できる。これにより、帯電ローラ２に付着した転写残ト
ナーを安定して除去することができ、帯電不良による画
像不良を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の複
写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一成分の現像剤で現像を行う現像
装置においては、感光ドラム（像担持体）上に形成され
た静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像す
る現像ローラ（現像剤担持体）が、感光ドラムに対して
接触しているか非接触であるかの別によって、接触現像
装置と非接触現像装置とに区別される。

【０００３】接触現像装置の中でも、近年、省エネルギ
ー、低ランニングコストを図るためにクリーニング装置
を設けずに、転写工程で感光ドラム上に残留したトナー
（現像剤）を感光ドラムに接触配置した現像ローラで回
収しつつ現像を行う、いわゆる現像同時クリーニング方
式が注目されている。

【０００４】図６に、非磁性一成分トナーを用いた接触
現像における従来の現像同時クリーニング方式の画像形
成装置の概略構成を示す。

【０００５】同図に示すように、従来、この種の画像形
成装置は、図中、矢印Ｘ方向に回転する感光ドラム（像
担持体）１０１の周囲に帯電ローラ（一次帯電器）１０
２、露光器１０３、現像器１０４、転写ローラ（転写帯
電器）１０５が配設されている。また、転写材Ｐの搬送
方向（矢印Ｋｐ方向）に沿っての転写ローラ１０５の下
流側には、定着器１０７が配設されている。

【０００６】現像器１０４は、感光ドラム１０１に接触
配置されて矢印Ｙ方向に回転しながら現像を行う現像ロ
ーラ１０８、矢印Ｚ方向に回転することによって現像ロ
ーラ１０８に非磁性トナーＴを供給する供給ローラ（現
像剤供給手段）１０９、現像ローラ１０８上のトナーＴ
の塗布量及び帯電量を規制する規制ブレード（現像剤規
制手段）１１０、トナーＴを供給ローラ１０９に供給す
るとともに非磁性一成分トナーを撹拌する攪拌部材１１
１等によって構成されている。トナーＴは、負帯電性の
トナーであり、露光された部分にこのトナーＴを付着さ
せる、いわゆる反転現像が行われる。

【０００７】次に、上述構成の画像形成装置の画像形成
動作について説明する。

【０００８】外部からのプリント信号（画像形成信号）
により感光ドラム１０１は矢印Ｘ方向に回転し始める。
まず感光ドラム１０１表面は、帯電ローラ１０２により
一様に帯電される。帯電ローラ１０２はローラ形状をし
ており、駆動手段（不図示）により矢印Ｗ方向に回転す
る。次に、露光器１０３による露光Ｌにより感光ドラム
１０１上には静電潜像が形成され、感光ドラム１０１の
回転により静電潜像が現像器１０４との接触部に到達す
る。

【０００９】上述の動作と連動して現像器１０４は以下
の動作を行う。

【００１０】攪拌部材１１１により撹拌されたトナーＴ
が、矢印Ｚ方向に回転する供給ローラ１０９と矢印Ｙ方
向に回転する現像ローラ１０８との摺擦によって現像ロ
ーラ１０８上に供給される。現像ローラ１０８上のトナ
ーＴは、規制ブレード１１０によって所望の帯電量が付
与されるとともにトナー量（層厚）が規制されて、現像
ローラ１０８上に担持される。また現像器１０４内のト
ナーは攪拌部材１１１により撹拌され、供給ローラ１０
９へ搬送される。

【００１１】現像ローラ１０８上に担持されたトナーＴ
が感光ドラム１０１と接触する部位に到達すると、電源
（不図示）により現像ローラ１０８に直流現像バイアス
が印加される。これにより、感光ドラム１０１表面に形
成されている静電潜像は、現像ローラ１０８の表面に担
持されているトナーＴが付着されてトナー像として現像
（可視化）される。このとき現像に寄与しないで現像ロ
ーラ１０８表面に残留したトナーは供給ローラ１０９を
介して現像器１０４内に回収される。

【００１２】剛体の感光ドラム１０１を用い、現像ロー
ラ１０８が接触して現像同時クリーニングを行う接触現
像装置では、現像ローラ１０８は、弾性体をローラ状に
形成したローラであることが望ましい。この弾性体とし
ては、ソリッドゴム単層やソリッドゴム上にトナーヘの
帯電付与性を考慮して樹脂コーティングを施したもの等
が用いられる。

【００１３】また、接触現像を行うには、剛体の感光ド
ラム１０１に対して弾性を有する現像ローラ１０８を当
接させる方法以外にも、ベルト状の感光ベルトに対して
剛体の現像ローラを使用する方法もある。

【００１４】感光ドラム１０１上のトナーは、感光ドラ
ム１０１の回転により転写ローラ１０５の対向部に到達
して転写ローラ１０５により転写材Ｐ上に転写される。
トナー像転写後の転写材Ｐは、矢印Ｋｐ方向に搬送さ
れ、定着器１０７によって表面のトナー像が熱溶融され
て定着された後、画像形成装置本体外に排出される。

【００１５】一方、転写時に転写材Ｐ上に転写されない
で感光ドラム１０１上の残ったトナーＴ（転写残トナ
ー）は、帯電ローラ１０２を通過して現像ローラ１０８
との当接部に達する。このとき、現像ローラ１０８に印
加された直流現像バイアスにより現像ローラ１０８に回
収され、この回収されたトナーは、次の画像形成時に現
像に供されることになる。

【００１６】上述の動作を繰り返すことにより、現像同
時クリーニング方式の画像形成が繰り返される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例で示した現像同時クリーニング方式の画像形成装
置においては、長期使用により帯電ローラ１０２にトナ
ーが付着してしまい、帯電不良を生じてしまうといった
問題があった。この原因は、次のように考えられる。

【００１８】現像同時クリーニング方式の画像形成装置
は、転写工程において、転写材Ｐに転写されずに感光ド
ラム１０１上に残った転写残トナーを現像器１０４によ
って回収するものである。

【００１９】そのため転写残トナーは、帯電ローラ１０
２を通過しなければならない。しかし、転写ローラ１０
５を通過した時点における転写残トナーは、正極性の転
写バイアスの影響により、正極性および負極性の混在、
または正極性が多いブロードな分布を有するトナーであ
る。したがって、以下に示す理由により、帯電ローラ１
０２を通過することができず、帯電ローラ１０２に付着
してしまう。

【００２０】図７（ａ）、（ｂ）は、帯電ローラ１０２
近傍におけるトナーの挙動を説明する図である。同図に
示すように、転写ローラ１０５を通過した時点における
転写残トナーは、正極性の転写バイアスの影響により、
正極性および負極性の混在、または正極性が多い分布を
有して帯電ローラ１０２付近に到達する。ここで帯電ロ
ーラ１０２には、帯電バイアス電源１１２から負極性の
ＤＣ帯電バイアスが印加されている。そして、帯電ロー
ラ１０２と感光ドラム１０１との間のニップ部近傍に
は、このＤＣ帯電バイアスにより放電領域が形成されて
いる（図７（ａ）中のＢ領域）。

【００２１】帯電ローラ１０２付近（図７（ａ）中のＡ
領域）に到達してトナーは、正規の極性とは逆の極性に
帯電した、いわゆる反転トナーである正極性トナーがほ
とんどであるため、帯電ローラ１０２と感光ドラム１０
１との間に働く電界により、帯電ローラ１０２に引き寄
せられることになる。

【００２２】帯電ローラ１０２に付着した転写残トナー
は、帯電ローラ１０２の回転により放電領域であるＢ領
域に進入する。そこでは、図７（ａ）のＢ領域の拡大図
である図７（ｂ）に示すように、放電がされているため
に正電荷と負電荷とが発生し、負電荷は感光ドラム１０
１側へ引き寄せられ、感光ドラム１０１表面の帯電に寄
与する。また、同時に発生した正電荷は、帯電ローラ１
０２側に引き寄せられることになる。このとき、帯電ロ
ーラ１０２表面には、転写残トナーが存在するため、転
写残トナーは、正電荷が付着することで、ますます正極
性に帯電することになってしまう。

【００２３】そして、ニップ部および下流側の放電領域
を通過しても、正極性に帯電した転写残トナーは帯電ロ
ーラ１０２に付着したままであり、帯電下流側のＣ領域
になっても帯電ローラ１０２と感光ドラム１０１との間
に働く電界により帯電ローラ１０２に引き寄せられるこ
とになる。

【００２４】帯電ローラ１０２が１周して帯電ローラ１
０２に付着したトナーは正極性に帯電されているため、
そのままＢ領域に再び進入して再帯電される。さらに、
感光ドラム１０１の回転に伴って運ばれてくる新たな転
写残トナーは、帯電ローラ１０２上にすでに付着してい
るトナー層の上にさらに積層され、上述と同様に帯電ロ
ーラ１０２近傍の放電により正極性に帯電される。この
ように帯電ローラ１０２に付着していたトナーは、さら
に正極性に強く帯電されると同時に新たな転写残トナー
が積層される。

【００２５】この結果、帯電ローラ１０２に幾層にもト
ナーが積層されることで、感光ドラム１０１を正規の表
面電位に帯電されることができなくなり、帯電不良を発
生させることになる。

【００２６】帯電不良を防止するために、転写工程直後
の感光ドラム１０１上に付着したトナーを負極性に帯電
されるために転写ローラ１０５と帯電ローラ１０２との
間にブラシやスポンジ等で形成されたトナー帯電部材等
の補助部材によりトナーを負極性に帯電させる方法が提
案されている。

【００２７】しかし、この方法は、コスト面が上昇し、
また、安定性に欠けるという問題があった。

【００２８】本発明は、上述事情に鑑みてなされたもの
であり、転写残トナーの帯電部材への蓄積を防止し、連
続的に画像形成を行った場合でも鮮明な画像を得ること
ができる画像形成装置を提供することを目的とするもの
である。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１に係る本発明は、像担持体表面に接触配置
された帯電部材により前記像担持体表面を一様に帯電す
る帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面を画像情報に
応じて露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静
電潜像のうちの露光部分に帯電極性と同極性のトナーを
付着させてトナー像として現像する現像手段と、前記像
担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを
備え、転写時に前記転写材に転写されないで前記像担持
体上の残ったトナーを前記帯電部材を通過させて前記現
像手段で回収する画像形成装置において、前記帯電部材
に前記トナーの帯電極性と同極性および反対極性のバイ
アスを選択的に印加可能な帯電バイアス電源と、前記帯
電バイアス電源が前記帯電部材に印加するバイアスの極
性、大きさ、印加タイミングを制御する制御手段と、を
備え、前記制御手段は、非画像形成時において、前記帯
電バイアス電源を制御し、前記トナーの帯電極性と逆極
性のバイアスを前記帯電部材に印加することにより前記
帯電部材と前記像担持体との間に放電電界を形成した
後、前記トナーの帯電極性と同極性のバイアスであり、
かつ、放電閾値以下のバイアスを前記帯電部材に印加す
る、ことを特徴とする。

【００３０】請求項２に係る本発明は、請求項１の画像
形成装置において、前記非画像時は、画像形成を行う前
の準備前回転時、画像形成を行った後の後回転時、先行
する画像形成と後続の画像形成との間の準備回転時のう
ちの少なくとも１つである、ことを特徴とする。

【００３１】請求項３に係る本発明は、請求項１または
２の画像形成装置において、前記放電電界を形成する際
に、前記帯電部材に印加される前記トナーの帯電極性と
逆極性のバイアスは、定電流制御により前記帯電部材に
印加される、ことを特徴とする。

【００３２】請求項４に係る本発明は、請求項１、２、
または３の画像形成装置において、前記現像手段は、前
記像担持体表面に接触配置された現像剤担持体を有し、
前記トナーの帯電電極と同極性のバイアスが前記帯電部
材に印加されたときに前記像担持体上に転移したトナー
を、前記現像剤担持体に印加したバイアスによって回収
する、ことを特徴とする。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、図面に沿って、本発明の実
施の形態について説明する。

【００３４】〈実施の形態１〉図１は、実施の形態１に
おける画像形成装置を使用する場合の制御シーケンスを
示す図である。なお、制御シーケンスについては、後に
詳述する。

【００３５】本発明は、接触帯電部材を用いる現像同時
クリーニング方式の画像形成装置において、非画像形成
時に帯電部材にトナーの帯電極性とは逆極性の放電閾値
を超えるバイアスを印加し、その後、トナーと同極性の
放電閾値以下のバイアスを印加することで、帯電部材に
付着した転写残トナーを負極性に帯電させ、帯電部材か
ら吐き出させるものである。

【００３６】図２に、本発明に係る画像形成装置の一例
を示す。同図に示す画像形成装置は、現像同時クリーニ
ング方式の画像形成装置（例えば、複写機、レーザビー
ムプリンタ）であり、同図はその概略構成を示す縦断面
図である。

【００３７】まず、画像形成装置全体についての概略構
成、概略動作について説明する。

【００３８】同図に示す画像形成装置は、像担持体とし
てドラム型の電子写真感光体（以下「感光ドラム」とい
う。）１を備えている。感光ドラム１の周囲には、その
回転方向（矢印Ｘ方向）に沿ってほぼ順に、帯電手段と
しての帯電ローラ（一次帯電器）２、露光手段としての
露光器３、現像手段としての現像器（現像装置）４、転
写手段としての転写ローラ（転写部材）５が配設されて
おり、また、紙等の転写材Ｐの搬送方向（矢印Ｋｐ方
向）に沿っての転写ローラ５の下流側には、定着手段と
しての定着器７が配設されている。同図に示す画像形成
装置においては、転写時に転写材Ｐに転写されないで感
光ドラム１表面に残ったトナー（転写残トナー）は、帯
電ローラ２を通過して、現像器４によって回収される。

【００３９】図２に示すように、帯電ローラ２は、矢印
Ｗ方向に回転しながら、矢印Ｘ方向に回転する感光ドラ
ム１を所定の極性、所定の電位に一様に帯電する。そし
て、帯電後の感光ドラム１表面に対して、レーザやＬＥ
Ｄの発光素子を有する露光器３によって情報信号に基づ
く露光Ｌを行って静電潜像を形成する。この静電潜像
は、現像器４によってトナーが付着され、トナー像とし
て現像（可視化）される。このトナー像は、給搬送手段
（不図示）によって搬送されてきた転写材Ｐに、転写ロ
ーラ５によって転写される。トナー像転写後の転写材Ｐ
は、定着器７に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面
にトナーが定着される。一方、トナー像転写後の感光ド
ラム１は、転写材Ｐに転写されないで表面に残った転写
残トナーが帯電ローラ２を通過した後、現像器４の現像
ローラ８によって回収される。

【００４０】以上で、画像形成装置の構成・動作の概略
についての説明を終える。つづいて、各部材等について
詳述する。

【００４１】図２に示す感光ドラム１は、駆動手段（不
図示）によって矢印Ｘ方向に、周速度Ｖ_Ｘで回転され
る。本実施の形態においては、Ｖ_Ｘを４８mm／sec とし
た。感光ドラム１の直径は、３０mmとした。

【００４２】帯電ローラ２は、感光ドラム１に接触して
帯電を行う接触帯電ローラであり、矢印Ｗ方向に感光ド
ラム１と等速で回転駆動される。帯電ローラ２には、感
光ドラム１表面を一様に帯電するように、帯電バイアス
電源１２が接続されている。帯電バイアス電源１２は、
画像形成動作中は帯電ローラ２に約−１１００Ｖを印加
して、感光ドラム１表面を約−５００Ｖに一様に帯電す
る。

【００４３】本実施の形態で使用した帯電ローラ２は、
直径６mmの導電金属製の芯金２ａの外周面に厚さ３mmで
体積抵抗率が１０^４Ω・cm程度の低抵抗の導電ゴム層２
ｂを形成し、さらにその外周面に厚さ２０〜５０μｍで
体積抵抗率が１０^８Ω・cm程度の高抵抗層２ｃを形成し
たものである。帯電ローラ２は、全体として直径１２mm
となるようにした。

【００４４】次に、露光器３の発光素子（レーザやＬＥ
Ｄ等）によって、感光ドラム１表面を情報信号に応じて
露光走査して静電潜像を形成する。本実施の形態におい
ては、負帯電トナーを感光ドラム１上の露光部分に付着
させてトナー像を形成する、いわゆる反転現像系につい
て説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【００４５】現像器４は、非磁性一成分トナーＴ（以下
適宜、単に「トナーＴ」という。）を収容する現像容器
４Ａを備えている。現像容器４Ａには、感光ドラム１に
対向する部分に開口部が設けられており、開口部には、
現像ローラ（現像剤担持体）８が配設されている。現像
ローラ８は、感光ドラム１と接触し、矢印Ｙ方向に周速
度Ｖ_Ｙで回転する。現像器４は、さらに、トナー規制部
材としての規制ブレード１０、矢印Ｚ方向に回転する供
給ローラ９、トナーＴを撹拌する撹拌部材１１を備えて
いる。ここで感光ドラム１の周速度Ｖ_Ｘと現像ローラ８
の周速度Ｖ_Ｙとの関係は、Ｖ_Ｘ＜Ｖ_Ｙである。現像ロー
ラ８の周速度Ｖ_Ｙは８１mm／sec に設定されている。

【００４６】現像容器４Ａ内に収容されたトナーＴを現
像ローラ８に付着させるには、トナーＴを供給ローラ９
と現像ローラ８とで摩擦し、電荷付与を行わなければな
らない。供給ローラ９の材料としては、発泡ウレタンゴ
ム、発泡ＥＰＤＭゴム等の公知の材料が用いられる。本
実施の形態では、発泡ウレタンゴムからなる供給ローラ
９を、現像ローラ８の回転方向（矢印Ｙ方向）に対して
カウンタ方向（矢印Ｚ方向）に周速度Ｖ_Ｚで回転させ
た。回転速度としては、Ｖ_Ｚは４０mm／sec である。供
給ローラ９には、供給バイアス電源１５が接続されてお
り、約−４６０Ｖの直流電圧が印加され、負極性に帯電
したトナーＴを供給ローラ９から現像ローラ８へ付勢す
る。

【００４７】供給ローラ９によって現像ローラ８上に塗
布されたトナーは、次に規制ブレード１０によりトナー
量の規制および摩擦によるトリボ付与が行われる。規制
ブレード１０は、ステンレス製の薄板（厚さ約０．１m
m）の先端部から約２mmの位置を現像ローラ８と反対方
向に折り曲げたものであり、この折曲げ部が現像ローラ
８に若干食い込む状態で接触するように配設されてい
る。

【００４８】また現像ローラ８には現像バイアス電源１
３が接続されており、感光ドラム１は接地されている。
現像バイアス電源１３は、負極性のＤＣ電源であり、本
実施の形態においては、画像形成時において現像バイア
スとして−３５０Ｖの電位を印加している。規制ブレー
ド１０により電荷を付与され、現像ローラ８上に担持さ
れたトナーは、上述の現像バイアス（−３５０Ｖ）によ
り感光ドラム１上に供給されて静電潜像に付着され、こ
の静電潜像をトナー像として現像する。

【００４９】上述の感光ドラム１表面に形成されたトナ
ー像は、転写材Ｐに転写される。転写材Ｐは、給搬送装
置、例えば、給紙カセット、給紙ローラ、搬送ローラ、
レジストローラ等によって構成された給搬送装置（いず
れも不図示）によって感光ドラム１と転写ローラ５との
間に形成される転写部に供給される。転写材Ｐは、感光
ドラム１表面のトナー像にタイミングを合わせるように
して転写部に供給され、転写ローラ５によって感光ドラ
ム１上のトナー像が転写される。転写ローラ５は、本実
施の形態においては、ローラタイプの転写帯電器であ
り、転写ローラ５には、転写バイアス電源１４が接続さ
れている。転写ローラ５には、転写バイアス電源１４に
より、画像転写時においては約１〜４ｋＶの電圧が印加
される。

【００５０】上述した帯電バイアス電源１２、現像バイ
アス電源１３、供給バイアス電源１５、転写バイアス電
源１４の印加タイミングは制御コントローラ（制御手
段）１６により制御される。

【００５１】また、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像
ローラ３、転写ローラ５、定着器７等の回転動作は、メ
インモータ１７からの動力をギヤ等を介して伝達するこ
とで行われる。

【００５２】トナー像が転写された転写材Ｐは、定着器
７に搬送され、ここで加熱・加圧されて表面にトナーが
熱溶融（定着）される。

【００５３】一方、転写材Ｐ上に転写されずに感光ドラ
ム１表面に残った転写残トナーは、帯電ローラ２に到達
する。帯電ローラ２に到達した転写残トナーは、通常、
転写ローラ５による放電を受けているため、正規の帯電
極性とは逆極性に帯電している。

【００５４】逆極性に帯電している転写残トナーは、帯
電ローラ２と感光ドラム１との間の放電により正極性に
帯電され、帯電ローラ２上に付着する。

【００５５】次に、本実施の形態の特徴である帯電ロー
ラ２からのトナーの吐き出し動作について、図１を参照
して説明する。

【００５６】図１は、帯電部における帯電電位（帯電バ
イアス）、現像部における現像電位（現像バイアス）、
転写部における転写電位（転写バイアス）を示した制御
シーケンスである。ここで、各部の縦軸は印加電圧の極
性を示し、上方向に負極性をとっている。横軸は、時間
軸をとっている。帯電、現像、転写にわたる二点鎖線
は、感光ドラム１上での同位置を示している。そして、
時間ｔ_１において帯電ローラ２とのニップ部にあった感
光ドラム表面の位置が、時間経過の後に現像ローラ８と
の対向位置にきたときに時間ｔ_１′、同じく時間ｔ_１に
おいて帯電ローラ２とのニップ部にあった感光ドラム表
面の位置が、時間経過の後に転写ローラ５との対向位置
にきたときに時間ｔ_１″としている。

【００５７】まず、画像形成装置に対してコンピュータ
等（不図示）から画像信号が入力され、メインモータ１
７の回転により感光ドラム１が回転を始める（時間
ｔ_１）。それと同時に帯電ローラ２には、帯電バイアス
電源１２から、画像形成時と同様の帯電バイアス（−１
１００Ｖ）が印加される。時間ｔ_１から時間ｔ_２の間が
画像形成前準備回転（以下「前回転」という。）であ
り、この間に定着器７の温度調整やレーザスキャナの立
ち上げ等を行う。

【００５８】現像バイアス電源１３においては、時間ｔ
_１において約＋１００Ｖが現像ローラ８に印加される。
これは、帯電ローラ２から現像ローラ８までの間は、感
光ドラム１の暗減衰により表面電位が零近傍になる場合
があり、仮に表面電位が零で、現像バイアスが０Ｖを印
加すると、現像ローラ８上のトナーを現像してしまう場
合があるからである。

【００５９】時間ｔ_１′には現像バイアス電源１３から
−３５０Ｖが印加される。このとき、感光ドラム１表面
は、すでに約−５００Ｖに帯電しているため、現像ロー
ラ８に担持されたトナーは現像されることはない。

【００６０】そして、転写ローラ５には、クリーニング
バイアスとして負極性のバイアスが印加される。このバ
イアスは約−４００Ｖ程度であり、転写ローラ５上のト
ナー汚れ除去のために行われる。

【００６１】時間ｔ_２になり前回転が終了すると、時間
ｔ_２から時間ｔ_３までの間は画像形成時間である。すな
わち、時間ｔ_２以降から画像信号に応じて感光ドラム１
表面が露光され、前述のように画像形成がなされる。画
像形成時には、従来例で述べたように、転写残トナーが
微量ずつ発生し、帯電ローラ２が蓄積される。

【００６２】時間ｔ_３となり画像形成が終了する。そし
て、時間ｔ_７から次の画像形成が始まるため、時間ｔ_３
から時間ｔ_７までの間は、連続画像形成（連続プリン
ト）している場合の、前の画像形成と次の画像形成との
間に当たる、いわゆる「紙間」に相当する。

【００６３】時間ｔ_３から時間ｔ_４にかけては、感光ド
ラム１の前回周の回転時には、転写ローラ５による放電
を受けているため、感光ドラム表面の電位が安定した状
態ではない。そこで、時間ｔ_３から時間ｔ_４にかけて
は、帯電バイアス電源１２から約−７００Ｖ印加するこ
とで、感光ドラム１表面を約−１００Ｖに帯電してい
る。

【００６４】そのとき、現像ローラ８には、現像バイア
ス電源１３から約＋１００Ｖが印加される。これによ
り、現像ローラ８上に担持されたトナーは、感光ドラム
１に現像されることはない（時間ｔ_３′〜時間
ｔ_４′）。

【００６５】画像形成の終了により転写バイアスは前回
転時と同様のクリーニングバイアスが時間ｔ_７まで印加
され続ける（時間ｔ_３″〜時間ｔ_７″）。

【００６６】時間ｔ_４から時間ｔ_６にかけてが本発明の
特徴的な部分である。帯電ローラ２からのトナー吐き出
し工程である。図３を用いて説明する。まず時間ｔ_４か
ら時間ｔ_５にかけて帯電バイアス電源１２により、トナ
ーの帯電極性とは逆極性となる正極性の放電閾値を超え
た電圧を印加する。本実施の形態では＋７００Ｖの電圧
を印加した。図３（ａ）において、帯電ローラ２に付着
している正極性トナーは、すでに帯電ローラ２と感光ド
ラム１との間でプラス放電を受けているため、強ポジに
帯電している状態である。トナーの付着力が増した結
果、放電領域前（領域Ａ）に入ってきても感光ドラム１
上に転移することなく、放電領域Ｂに進入してくる。こ
の放電領域Ｂでマイナス放電を受け、正極性トナーは負
極化する（図３（ｂ））。

【００６７】本発明において、放電閾値とは、帯電ロー
ラ２に印加する電圧を徐々に大きくしていった場合に、
流れる電流が急激に変化する点をいう。この放電閾値
は、一般に、常温常湿で約６００Ｖ程度である。

【００６８】放電領域Ｂを通過して領域Ｃに入ってきた
トナーは、電界により帯電ローラ２に引き付けられ、帯
電ローラ２に付着した状態で回転する。

【００６９】時間ｔ_５において、時間ｔ_４時に負極性に
帯電されたトナーが帯電ローラ２と感光ドラム１との間
に侵入してくる。このとき、帯電バイアス電源１２から
帯電ローラ２に印加されるバイアスは負極性の放電しな
い電圧に設定される。本実施の形態では、−３００Ｖが
印加される。時間ｔ_３から時間ｔ_４の間に、感光ドラム
１表面は、約−１００Ｖに帯電されているため、時間ｔ
_５から時間ｔ_６の間に−３００Ｖが帯電ローラ２に印加
されることで、帯電ローラ２に付着した負極性トナーは
感光ドラム１上に転移する。

【００７０】このとき、帯電ローラ２に印加するバイア
スの下限としては、感光ドラム１との電位差が５０Ｖ以
上、すなわち、感光ドラム表面電位が−１００Ｖであれ
ば−１５０Ｖ以上の電圧を印加することが望ましい。５
０Ｖ以下となった場合は、十分なトナーを吐き出すため
の電界を形成できず、帯電ローラ２に残存するトナーが
生じてしまうからである。

【００７１】これらの動作に応じて、現像ローラ８に
は、現像バイアス電源１３から＋５００Ｖの電圧が印加
される（時間ｔ_４′〜時間ｔ_５′）。＋５００Ｖの電圧
を印加しても感光ドラム１表面は帯電工程での放電（時
間ｔ_４〜時間ｔ_５）により約＋１００Ｖの表面電位を有
しているため、現像ローラ８上のトナーを感光ドラム１
上に現像することはない。

【００７２】そして、帯電部においては時間ｔ_５から時
間ｔ_６において帯電ローラ２から感光ドラム１へ吐き出
された負極性トナーは、現像ローラ８との当接部に到達
する（時間ｔ_５′〜時間ｔ_６′）。時間ｔ_５〜時間ｔ_６
においては、帯電部で放電は行われていないため、感光
ドラム１上の表面電位は時間ｔ_３〜時間ｔ_４で帯電され
た−１００Ｖのままで到達する。時間ｔ_５′〜時間
ｔ_６′において、現像ローラ８には＋１００Ｖを印加す
ることで、負極性トナーを現像ローラ８側に回収するこ
とが可能となる。

【００７３】時間ｔ_６から時間ｔ_７は、次の画像形成に
入るための準備期間であり、この間に帯電バイアスが通
常の画像形成時の印加バイアス（約−１１００Ｖ）に変
更される。同様に、時間ｔ_６′から時間ｔ_７′におい
て、現像バイアスも通常の画像形成時の印加バイアス
（−３５０Ｖ）に変更される。

【００７４】そして、時間ｔ_７から次の画像形成が行わ
れ、時間ｔ_８において画像形成が終了する。

【００７５】本実施の形態においては、１枚目の転写材
Ｐと２枚目の転写材Ｐとの間の「紙間」に、帯電ローラ
２から転写残トナーの吐き出しを行ったが、これに限定
されるものではない。例えば、図２に示すように、出力
カウンタ１８を設けて、所定枚数ごとに帯電ローラ２か
らのトナーの吐き出し工程を行ってもよい。

【００７６】さらに、連続プリント（連続画像形成）時
の「紙間」に帯電ローラ２から転写残トナーの吐き出し
を行ったが、前述の前回転工程または画像形成終了の後
に本発明の動作を行ってもよいことはいうまでもない。

【００７７】また、転写ローラ５と帯電ローラ２との間
に、帯電前露光器等による感光ドラム表面電位安定化手
段を設けたり、または表面電位検知手段等により表面電
位を検知することで時間ｔ_３から時間ｔ_４の時間を短縮
することも可能である。

【００７８】本発明は、接触方式の中でも帯電ローラ２
について述べたが、これに限定されるものではなく、例
えば、ブラシ帯電器のような形状においても適用可能で
ある。

【００７９】以上述べたように、非画像形成時におい
て、帯電ローラ２に帯電極性とは逆極性の放電電界を形
成することで、帯電ローラ２上に付着した転写残トナー
の極性を反転化させ、次に、帯電ローラ２にトナーと同
極性の放電閾値以下の電界を形成することでトナーを感
光ドラム１に転移させる。これにより、帯電ローラ２に
付着した転写残トナーを安定して除去することができ、
帯電不良による画像不良を防止することが可能となる。

【００８０】〈実施の形態２〉図４を参照して、実施の
形態２を説明する。なお、前述の実施の形態１と同様の
構成・作用の部材等については同一の符号を付して重複
説明を省略するものとする。

【００８１】前述の実施の形態１では、吐き出しシーケ
ンス（図１の時間ｔ_４〜時間ｔ_６）における帯電ローラ
２と感光ドラム１との間の放電を定電圧制御により確保
していた。そのため、高温高湿環境で帯電ローラ２の抵
抗値が低下した場合には、同じ放電電界を形成しても、
流れる電流量が大きくなるため、いわゆる「プラスメモ
リ」現象が発生する場合がある。すなわち、反転現像系
の画像形成装置では、感光ドラム表面に対して帯電ロー
ラから直接に吐き出しシーケンスのバイアス（ここでは
正極性）が印加されると、その吐き出しバイアスによる
正電荷が感光ドラム上に残留し、次の画像形成プロセス
での感光ドラム帯電時（負帯電）に、上述の帯電バイア
スによる感光ドラム正帯電履歴によって感光ドラム表面
があらかじめ設定された帯電電位に帯電されず、正常な
状態より帯電電位が低下する現象、すなわちプラスメモ
リ現象が発生する。

【００８２】本実施の形態では、吐き出しシーケンスに
おける帯電ローラと感光ドラムとの間のプラス放電を定
電流制御することで感光ドラム正帯電履歴を防止し、安
定した吐き出しを可能とするものである。

【００８３】図４は、本実施の形態における画像形成装
置の概略構成を示す縦断面図である。同図中の符号２０
は、帯電バイアス電源であり、帯電ローラ２に正極性の
電流を印加する定電流回路２０ａを有している。帯電バ
イアス電源２０および現像バイアス電源２１等の制御
は、制御コントローラ１９で行われる。

【００８４】図５は、本実施の形態における制御シーケ
ンスを示す図である。本実施の形態においては、吐き出
しシーケンスの制御を、画像形成前の準備回転（前回
転）および画像形成終了後の終了時回転（以下「後回
転」という。）に適用した場合を示す。

【００８５】まず、画像形成装置に対してコンピュータ
等（不図示）から画像信号が入力され、メインモータ１
７の回転により感光ドラム１が回転を始める（時間ｔ
_１１）。このとき、感光ドラム１は、図５中の後回転工
程（時間ｔ_１７〜時間ｔ_１８）にて帯電バイアス電源２
０により約−７００Ｖ印加されるため、感光ドラム１の
表面は約−１００〜０Ｖの表面電位を有する（放電によ
る暗減衰により０Ｖに近づく）。

【００８６】感光ドラム１の回転開始と同時に帯電ロー
ラ２には、帯電バイアス電源１２から、定電流制御され
た正極性バイアスが印加される。本実施の形態におい
て、定電流制御する電流値は、２μＡとした。また、定
電流制御した場合の最大電圧値は、約＋１３００Ｖとし
た。これは、感光ドラム１表面の絶縁破壊防止のためで
ある。

【００８７】正極性バイアスの定電流制御により、前述
の実施の形態１と同様、帯電ローラ２上に付着したトナ
ーは負極性に極性反転されることになる。このとき、定
電流制御されているため、プラスの放電により、感光ド
ラム１表面に正帯電履歴を残すことはない。さらに、定
電流制御されたときの印加された電圧値を制御コントロ
ーラ１９のＲＡＭ中に一時格納する。

【００８８】時間ｔ_１２から時間ｔ_１３においては、帯
電ローラ２には帯電バイアス電源２０により約−４００
Ｖの吐き出しバイアスが印加される。このとき対向する
感光ドラム１の表面電位は、約−１００〜０Ｖであるた
め、帯電ローラ２上の極性反転した負極正トナーにとっ
ては、帯電ローラ２から感光ドラム１側へ付勢する電界
が形成されることになる。これにより、帯電ローラ２上
のトナーは、感光ドラム１上に吐き出される。

【００８９】時間ｔ_１１から時間ｔ_１３の間が前回転で
あり、前述の実施の形態１と同様に、この間に定着器７
の温度調整やレーザスキャナの立ち上げ等を行う。

【００９０】現像バイアス電源２１においては、実施の
形態１と同様に、感光ドラム１の回転開始時における現
像ローラ８から感光ドラム１へのトナー付着を防止する
ために、時間ｔ_１１において約＋１００Ｖが現像ローラ
８に印加される。

【００９１】時間ｔ_１１′から時間ｔ_１２′には現像バ
イアス電源２１から正極性のバイアスが印加される。た
だし、このときには、感光ドラム１表面が帯電ローラ２
によるプラス放電を受けているため、感光ドラム１表面
がいくつに帯電されているかは不明な状態にある。そこ
で、制御コントローラ１９のＲＡＭ中に格納した定電流
時の印加電圧を基に感光ドラム１の表面電位を予測し、
印加する現像バイアスを決定することで、感光ドラム１
表面に現像ローラ８上のトナーを現像することはない。
本実施の形態においては、制御コントローラ１９のＲＡ
Ｍ中に格納した定電流時の印加電圧に＋３００Ｖを加え
た値を現像バイアス電源２１から現像ローラ８へ印加す
ることとした。

【００９２】時間ｔ_１２′から時間ｔ_１３′には、現像
バイアス電源２１から＋１００Ｖのバイアスが印加され
る。時間ｔ_１２から時間ｔ_１３においては、帯電ローラ
２には放電が行われていないため、感光ドラム１表面電
位は約−１００〜０Ｖであるため、現像ローラ８に＋１
００Ｖのバイアスを印加することで、感光ドラム１上に
吐き出されたトナーを現像ローラ８に回収することが可
能となる。

【００９３】そして、転写ローラ５には、時間ｔ_１１か
らクリーニングバイアスとして、実施の形態１と同様、
負極性のバイアスが印加される。このバイアスは、約−
４００Ｖであり、転写ローラ５上のトナー汚れ除去のた
めに行われる。

【００９４】時間ｔ_１３になり、前回転工程が終了する
と、画像形成動作に入る。時間ｔ_１ _３から時間ｔ_１４に
おいては実施の形態１と同様に、画像信号に応じた画像
形成がなされる。そして、画像形成により生じた転写残
トナーが帯電ローラ２に蓄積していくことになる。

【００９５】時間ｔ_１４となり、画像形成が終了する。
時間ｔ_１４、時間ｔ_１４′、時間ｔ _１４″以降は後回転
となる。

【００９６】時間ｔ_１３から時間ｔ_１４にかけては、感
光ドラム１の前回周の回転時には、転写ローラ５による
放電を受けているため、感光ドラム表面の電位が安定し
た状態ではない。そこで、時間ｔ_１４から時間ｔ_１５に
かけては、帯電バイアス電源２０から約−７００Ｖ印加
することで、感光ドラム１表面を約−１００Ｖに帯電し
ている。

【００９７】時間ｔ_１４′から時間ｔ_１５′にかけて
は、現像ローラ８には、現像バイアス電源２１から約＋
１００Ｖが印加される。これにより、現像ローラ８上に
担持されたトナーは感光ドラム１を現像することはな
い。

【００９８】画像形成の終了により転写バイアスは、前
回転時と同様のクリーニングバイアスが時間ｔ_１７まで
印加され続ける（時間ｔ_１４″〜時間ｔ_１７″）。

【００９９】時間ｔ_１５から時間ｔ_１６においては、前
回転時と同様に転写ローラ２には帯電バイアス電源２０
から正極性バイアスの定電流制御がなされ、帯電ローラ
２上に付着したトナーは負極正に極性反転されることに
なる。そして、前述と同様に、定電流制御されたときの
印加された電圧値は制御コントローラ１９のＲＡＭ中に
一時格納される。

【０１００】時間ｔ_１６から時間ｔ_１７においては、帯
電ローラ２には帯電バイアス電源２０により約−４００
Ｖの吐き出しバイアスが印加される。このとき、対向す
る感光ドラム１表面は時間ｔ_１４から時間ｔ_１５にかけ
て帯電された約−１００〜０Ｖの表面電位であるため、
帯電ローラ２上の極性反転した負極正のトナーにとって
は、帯電ローラ２から感光ドラム１側へ付勢する電界が
形成されることになる。これにより、帯電ローラ２上の
トナーは感光ドラム１上に吐き出される。

【０１０１】時間ｔ_１４′から時間ｔ_１５′には、現像
バイアス電源２１から正極性のバイアスが印加される。
前述の時間ｔ_１１′から時間ｔ_１２′と同様に、制御コ
ントローラ１９のＲＡＭ中に格納した定電流時の印加電
圧を基に感光ドラム１の表面電圧を予測し、現像バイア
スを印加する。

【０１０２】時間ｔ_１６′から時間ｔ_１７′には時間ｔ
_１２から時間ｔ_１３と同様に、現像バイアス電源２１か
ら＋１００Ｖのバイアスが印加される。

【０１０３】そして、転写ローラ５には、時間ｔ_１４″
からクリーニングバイアスとして実施の形態１と同様、
負極正のバイアスが印加される。このバイアスは約−４
００Ｖであり、転写ローラ５上のトナー汚れ防止のため
に行われる。

【０１０４】時間ｔ_１８になると、画像形成した転写材
Ｐが定着器７等を通過し、感光ドラム回転が終了すると
同時に帯電、現像、転写のそれぞれのバイアス電源が停
止する。

【０１０５】本実施の形態においては、前回転時および
後回転時におけるトナーの吐き出しシーケンスについて
述べたが、これに限定されることなく、実施の形態１と
同様に、紙間ごとまたは所定枚数ごとに吐き出しシーケ
ンスを行うようにしてもよい。

【０１０６】このように、帯電ローラに蓄積した正極性
に帯電した転写残トナーをプラス放電の定電流制御によ
り極性反転し、次周に感光ドラムに吐き出すことで、プ
ラスメモリを発生させることなく、トナーの極性反転お
よびトナー吐き出しが可能となる。

【０１０７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
現像同時クリーニング方式の画像形成装置において、非
画像形成時に、像担持体と帯電部材との間にトナーの帯
電極性とは逆極性の放電電界を形成することで、帯電部
材上に付着した転写残トナーを極性反転し、次に、像担
持体と帯電部材との間にトナーと同極性の放電閾値以下
の電界を形成することで帯電部材上のトナーを像担持体
上に転移させることができる。これにより、帯電部材に
付着した転写残トナーを安定して除去することができ、
帯電不良による画像不良を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の制御シーケンスを示す図。

【図２】実施の形態１の画像形成装置の概略構成を示す
図。

【図３】（ａ）、（ｂ）は帯電ローラに付着したトナー
の極性反転を説明する図。

【図４】実施の形態２の画像形成装置の概略構成を示す
図。

【図５】実施の形態２の制御シーケンスを示す図。

【図６】従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面
図。

【図７】（ａ）、（ｂ）は従来の画像形成装置において
帯電ローラにトナーが付着するようすを説明する図。

【符号の説明】

１像担持体（感光ドラム）２帯電手段（帯電部材、帯電ローラ）３露光手段（露光器）４現像手段（現像器）５転写手段（転写ローラ）８現像剤担持体（現像ローラ）１２、２０帯電バイアス電源１６、１９制御手段（制御コントローラ）Ｐ転写材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H003 AA12 BB11 CC05 DD03 EE11 2H077 AA37 AC04 AD02 AD06 AD13 AD35 DB08 DB12 EA14 EA15 GA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体表面に接触配置された帯電部材
により前記像担持体表面を一様に帯電する帯電手段と、
帯電後の前記像担持体表面を画像情報に応じて露光して
静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像のうちの
露光部分に帯電極性と同極性のトナーを付着させてトナ
ー像として現像する現像手段と、前記像担持体上のトナ
ー像を転写材上に転写する転写手段とを備え、転写時に
前記転写材に転写されないで前記像担持体上の残ったト
ナーを前記帯電部材を通過させて前記現像手段で回収す
る画像形成装置において、前記帯電部材に前記トナーの帯電極性と同極性および反
対極性のバイアスを選択的に印加可能な帯電バイアス電
源と、前記帯電バイアス電源が前記帯電部材に印加するバイア
スの極性、大きさ、印加タイミングを制御する制御手段
と、を備え、前記制御手段は、非画像形成時において、前記帯電バイ
アス電源を制御し、前記トナーの帯電極性と逆極性のバ
イアスを前記帯電部材に印加することにより前記帯電部
材と前記像担持体との間に放電電界を形成した後、前記トナーの帯電極性と同極性のバイアスであり、か
つ、放電閾値以下のバイアスを前記帯電部材に印加す
る、ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記非画像時は、画像形成を行う前の準
備前回転時、画像形成を行った後の後回転時、先行する
画像形成と後続の画像形成との間の準備回転時のうちの
少なくとも１つである、ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記放電電界を形成する際に、前記帯電
部材に印加される前記トナーの帯電極性と逆極性のバイ
アスは、定電流制御により前記帯電部材に印加される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記現像手段は、前記像担持体表面に接
触配置された現像剤担持体を有し、前記トナーの帯電電
極と同極性のバイアスが前記帯電部材に印加されたとき
に前記像担持体上に転移したトナーを、前記現像剤担持
体に印加したバイアスによって回収する、ことを特徴とする請求項１、２、または３に記載の画像
形成装置。