JP2001188416A - 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（ト
ナー）を現像手段４で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こと。 【解決手段】転写残現像剤のトリボを制御し、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７で正規極性に帯
電処理し、帯電手段２で像担持体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開発されている。

【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や、除電さ
れて帯電量が少なくなるのもある。

【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】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。

【００１４】

【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。

【００１５】（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
帯電量制御手段とを有し、転写工程後の像担持体上に残
余する現像剤を、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。

【００１６】（２）前記帯電手段は接触帯電方式である
（１）の画像形成装置。

【００１７】（３）前記帯電手段は振動電界を印加する
（１）または（２）の画像形成装置。

【００１８】（４）前記情報書き込み手段は露光手段で
ある（１）ないし（３）のいずれかの画像形成装置。

【００１９】（５）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
帯電量制御手段とを有し、転写工程後の像担持体上に残
余する現像剤を、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
たとき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。

【００２０】（６）前記帯電手段は接触帯電方式である
（５）の画像形成装置。

【００２１】（７）前記帯電手段は振動電界を印加する
（５）または（６）の画像形成装置。

【００２２】（８）前記情報書き込み手段は露光手段で
ある（５）ないし（７）のいずれかの画像形成装置。

【００２３】（９）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
帯電量制御手段とを有し、転写工程後の像担持体上に残
余する現像剤は、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
規極性に帯電処理され、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倍の帯電量となることを特徴とした画像
形成装置。

【００２４】（１０）前記帯電手段は接触帯電方式であ
る（９）の画像形成装置。

【００２５】（１１）前記帯電手段は振動電界を印加す
る（９）または（１０）の画像形成装置。

【００２６】（１２）前記情報書き込み手段は露光手段
である（９）ないし（１１）のいずれかの画像形成装
置。

【００２７】〈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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】

【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。

【００３１】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。

【００３２】（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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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Ｖｐｐ
１４００Ｖ、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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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）、１．５
μｍ、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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】（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）。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】本実施例ではこの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形状部材であり、ブラ
シ部を感光ドラム１面に接触させて配設してあり、負極
性の電圧が電源Ｓ４より印加されている。ｅはブラシ部
と感光ドラム１面の接触部である。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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】

【表１】

【００６９】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。

【００７０】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。その除電は帯電部ａで
なされる。即ち、帯電ローラ２には前記したように１０
００Ｈｚ、１４００Ｖの交流電圧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。ここ
で、本実施例の構成において−７０μＣ／ｇのトナーが
帯電ローラ２の位置を通過することで交流除電されると
きの、帯電ローラ２への印加交流電圧とトナー帯電量の
関係を図５に示す。即ち帯電ローラ２への印加交流電圧
の調整により帯電部ａを通過後のトナー帯電量を交流除
電で調整することができる。本実施例では帯電ローラ２
に印加の交流電圧が１４００Ｖであることで、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。

【００７１】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。

【００７２】ここで、トナー帯電量の測定方法を説明す
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。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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】〈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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】〈その他〉 １）像担持体は表面抵抗が１０⁹ 〜１０¹⁴Ω・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もよい。

【００８２】２）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。

【００８３】３）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。

【００８４】４）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。

【００８５】５）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。

【００８６】６）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。

【００８７】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。

【００８８】７）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。

【００８９】８）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。

【００９０】

【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】 本実施例の構成において−７０μＣ／ｇのト
ナーが帯電部を通過することで交流除電されるときの、
帯電ローラへの印加交流電圧とトナー帯電量の関係図

【図６】 トナーの摩擦帯電量の測定方法の説明図

【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）、Ｓ１〜Ｓ４・・バイアス
電圧印加電源

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H003 AA12 BB11 BB14 BB16 CC05 DD03 2H077 AA12 AA37 AB01 AC16 AD36 AE06 DA10 DA35 DB01 EA03 EA16 GA11 GA13

Claims (12)

【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
   制御手段とを有し、 転写工程後の像担持体上に残余する現像剤を、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請求項
   １の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記帯電手段は振動電界を印加する請求項
   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】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
   制御手段とを有し、 転写工程後の像担持体上に残余する現像剤を、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とき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。
6. 【請求項６】前記帯電手段は接触帯電方式である請求項
   ５の画像形成装置。
7. 【請求項７】前記帯電手段は振動電界を印加する請求項
   ５または６の画像形成装置。
8. 【請求項８】前記情報書き込み手段は露光手段である請
   求項５ないし７のいずれかの画像形成装置。
9. 【請求項９】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
   制御手段とを有し、 転写工程後の像担持体上に残余する現像剤は、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され、
   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
   量となることを特徴とした画像形成装置。
10. 【請求項１０】前記帯電手段は接触帯電方式である請求
    項９の画像形成装置。
11. 【請求項１１】前記帯電手段は振動電界を印加する請求
    項９または１０の画像形成装置。
12. 【請求項１２】前記情報書き込み手段は露光手段である
    請求項９ないし１１のいずれかの画像形成装置。