JPH05142972A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 専用のクリーニング装置や、他の専用のクリ
ーニング部材などを必要とすることなしに、感光体表面
のトナー像転写後のクリーニングを行えるようにした画
像形成方法を提供することである。 【構成】 感光体１に形成したトナー像を、転写チャー
ジャ２２の作用で転写紙１８に転写した後に感光体１上
に残留しているトナーＴを、感光体１の静電潜像を可視
像化する現像装置５によって除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ、ファクシミリなどの
画像形成装置において、感光体のような潜像担持体に静
電潜像を形成するものでは、現像装置によってその静電
潜像をトナー像として可視像化し、この可視像を所定の
転写材に転写すると共に、可視像転写後の潜像担持体上
に残留するトナーをクリーニング装置によって除去して
いる。

【０００３】この種の画像形成装置において用いられる
トナーは、従来より粉砕法によって作られていた。この
ような粉砕法によって作られたトナーを使用した場合、
一般に、転写率が余り良くなく、このため、可視像の転
写後にクリーニング装置によって回収されるトナーの量
が多くなっている。ここで、転写工程において、潜像担
持体上の画像部（トナー像）から例えば８０％のトナー
が転写紙に移行した場合、転写率が８０％であると言っ
ている。転写率は、このようなことを言うのであるが、
従来の粉砕法で作られたトナーを用いた場合、通常、そ
の転写率は約８０％程度であり、多量のトナーが潜像担
持体上に残留する。

【０００４】このようなトナーに対して、近時、この種
の画像形成装置に、高分子化学法によって作られる、所
謂、重合トナーと呼ばれるものが提供される状況になっ
ている。

【０００５】かような重合トナーは小粒径で、しかも、
粒径が揃っていて、帯電分布がトナー粒子毎に均一にな
るため、画像を忠実に再現することができ、高品質の画
像を得ることができる。これに対し、粉砕トナーの場合
は、より高い品質の画像を得るために、それを小粒径化
する程、又、均一粒径化する程、生産の分溜りが悪くな
り、コスト高になる傾向となる。又、粉砕トナーを小粒
径化すればする程、潜像担持体上の地肌部に付着するト
ナー量が増える。このような地汚れトナーは帯電特性が
不安定であるため、転写材に転写される率は低く、その
意味では好ましいのであるが、クリーニング装置に回収
されるトナー量が増々増大し、実質的なトナー利用効率
が６０乃至７０％程度まで低下してしまう。

【０００６】ところが、重合トナーを用いると、転写工
程でのロスが非常に少なく、その転写率が高まり、トナ
ーの利用効率が９５％以上というように、粉砕トナーと
比べて格段に良くなり、ランニングコストを一段と低下
させ得るばかりでなく、転写後のトナーの量も非常に少
なくなるため、クリーニング装置によるトナーの回収能
力を落としたとすることが可能になる。なお、トナーの
利用効率とは、潜像担持体上の画像部（トナー像）と地
肌部の全体に付着しているトナーの量が、転写材に何％
移行したかを示す値である。

【０００７】いずれにしても、かような重合トナーを用
いると、クリーニング装置によるクリーニング能力を大
きく落とすことができるようになるのであるが、更に、
一歩進めて、そのクリーニング装置を無くしてしまうこ
とができれば、画像形成装置全体の構成の簡素化や、一
層のコンパクト化などを図ることができる。

【０００８】比較的少量となる残量トナーを、本来的に
多量のトナーを処理する、専用のクリーニング装置で除
去するのではなく、他の画像形成プロセス機器、例え
ば、現像装置で、除去できるようにしてしまえば、現像
装置の負担なども、左程増えずに、それで、目的とする
クリーニング機能を遂行できるようになり、所謂、クリ
ーニングレスの画像形成装置を提供することが可能にな
る。

【０００９】事実、本発明者の検討とたところによる
と、重合トナーを用いた場合、転写工程後に潜像担持体
上に残留するトナーを、現像装置によって清掃すること
が可能であった。ところがクリーニング装置によらず、
現像装置だけで残留トナーを清掃すると、その初期にお
いては特に問題はないが、現像装置によっては完全に残
留トナーを除去しきれないため、潜像担持体上に経時的
にトナーが付着し、遂にはこれが薄層状態に固着し、こ
れによって潜像担持体の特性が劣化し、安定した可視像
を形成できなくなるという事実も明らかとなった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した新
規な認識に基づきなされたものであり、その目的とする
ところは、専用のクリーニング装置や、他の専用のクリ
ーニング部材などを必要とすることなしに、潜像担持体
表面の転写後のクリーニングを行えるようにし、かつ潜
像担持体の劣化も防止でき、高品質な画像を得ることの
可能な画像形成方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、現像剤担持部材上に、現像剤を磁気ブラシ
として搬送し、この磁気ブラシを潜像担持体表面に対し
接触させる間で、その磁気ブラシを構成する現像剤中の
トナーにより、潜像担持体表面に形成された静電潜像を
可視像化し、この可視像を転写材に転写する画像形成方
法において、可視像の転写後に潜像担持体表面に残留す
るトナーを、前記磁気ブラシによって除去すると共に、
現像動作時以外の適時に、潜像担持体上に付着したトナ
ーを前記磁気ブラシによって掻き取るようにした画像形
成方法を提案するものである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図面に従って詳細に説明す
る。

【００１３】図１は、本発明に係る方法を実施する画像
形成装置の一例の概略構成図を示し、先ず、この画像形
成装置の全体構成を以下に明らかにしておく。

【００１４】同図において、符号１は潜像担持体の一構
成例であるドラム状の感光体を示し、これは図示矢印方
向に回転駆動されるようになっている。先ず、感光体１
の表面が、帯電チャージャ２により一様に帯電され、こ
の帯電面に対し、露光部３において、レーザ光などの光
書き込み走査が行われるか、若しくは、原稿像の結像投
影が行われることにより、感光体表面には原稿像に対応
した静電潜像が形成される。このあと、イレーサ４によ
って、感光体上の非画像領域の不要な電荷が除去され
る。

【００１５】感光体１と対向するようにして、ユニット
化された現像装置５が設けられており、この現像装置５
の現像容器本体６内には重合トナーと磁性キャリアとを
有する二成分系現像剤７が収容されている。この現像剤
７中のトナーの濃度が低下すると、トナー補給容器９に
設けられたトナー補給ローラ１０が回転し、トナー補給
容器９内のトナー８が現像容器本体６内に補給されるよ
うになっていて、この補給により、現像剤７に対するト
ナーの濃度が常に一定の範囲に保たれるようになってい
る。

【００１６】トナーの補給を受けた現像剤７はアジテー
タ１２やパドルホイール１３などによって混合撹拌され
つつ、現像剤担持部材の一構成例である現像スリーブ１
４上に供給される。キャリアとトナーが混合撹拌される
とき、両者は互いに異極性に摩擦帯電される。

【００１７】現像スリーブ１４内には、現像主極となる
磁石１５ａを含む複数の磁石が円周方向に配列され、こ
れらの磁石１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、現像動
作時に回転しないように固定状態に保持されている。こ
れに対し、現像スリーブ１４は図示矢印方向に回転駆動
される。

【００１８】パドルホイール１３によって供給される現
像剤は、磁石１５ｃの磁力によって現像スリーブ１４側
へ引き寄せられ、このスリーブ１４上に担持される。担
持された現像剤は現像スリーブ１４上を運ばれ、ドクタ
部材１６の所でその一部が掻き取られ、その搬送量が規
制される。ドクタ部材１６を通過した現像剤は、主極で
ある磁石１５ａの近くにまで搬送されるのであるが、こ
のとき、磁石１５ａの磁力によって現像剤が穂立ちし、
磁気ブラシとして感光体１の表面に接する。この際、ブ
ラシを構成する現像剤中のトナーが静電的に、先の静電
潜像に移行して、該静電潜像がトナー像として可視像化
される。このように、現像装置５において、現像スリー
ブ１４上に、現像剤を磁気ブラシとして搬送し、この磁
気ブラシを感光体１の表面に対して接触させる間で、そ
の磁気ブラシを構成するトナーにより、感光体表面に形
成された静電潜像を可視像化するのである。

【００１９】このあと、現像剤は磁石１５ｂの位置に搬
送され、次いで現像スリーブ上から離れ、パドルホイー
ル１３の側へ戻される。

【００２０】一方、給紙部１７からは、転写材の一例の
普通紙より成る転写紙１８がレジストローラ対１９に向
けて送られ、ここで一旦停止した後、所定のタイミング
を取って転写部２０に搬送される。このようにして搬送
される転写紙１８には、転写チャージャ２２によるコロ
ナ放電により、先のトナー像が転写される。この転写の
あと、転写紙は搬送ベルト２３によって定着装置２４に
向けて送られ、この定着装置２４を通るとき、転写紙上
の転写像が定着される。この定着のあと、転写紙はコピ
ー紙として排紙トレイ２５に排出される。一方、感光体
１の表面は除電ランプ２７によって光照射を受け、除電
される。このようにして感光体１が繰返し使用されるの
である。

【００２１】ここで、トナー像の転写のあと、感光体１
の表面にはトナーが残留しているが、従来はかかる残留
トナーを、クリーニングブラシやクリーニングブレード
などを備えたクリーニング装置によって除去していた。

【００２２】ところが、本例ではトナーとして重合トナ
ーが用いられており、かかるトナーは前述のようにその
転写率が良く、結果的に、トナーの利用効率が良好であ
って、残留トナーの量が非常に少なくなる。そこで図１
に示したように、クリーニング装置を廃止し、クリーニ
ング装置の代りに、現像装置５で、かかる少ない量の残
留トナーを除去している。これにより画像形成装置の構
成を一段と簡素化することができる。

【００２３】図２は、前述のように現像動作が行われる
ときの磁石１５ａの状態を示している。感光体１と現像
スリーブ１４との最近接領域は、符号３０で示す部位と
なるが、現像動作時には、現像主極である磁石１５ａ
を、かかる部位３０よりも現像スリーブ１４の表面の移
動方向の上流側に位置させている。磁石１５ａを最近接
領域３０若しくは、これに非常に近い領域に位置させる
と、キャリアが感光体１に付着したり、トナーが現像装
置外に飛散したり、或いは、現像能力が不足したりする
おそれがあるからである。

【００２４】本例では現像動作時に磁石１５ａを上述の
位置に保持し、現像スリーブ１４上に現像剤の磁気ブラ
シを形成しつつ前述の現像動作を実行するのであるが、
このような磁気ブラシが、可視像転写後に感光体表面に
残留しているトナーを除去する働きも為すのである。す
なわち、前述のようにトナー像転写後に感光体１上に残
留しているトナーは、感光体１の回転に伴って転写チャ
ージャ２等を通過して現像装置５に至るが、このとき、
感光体表面に接している磁気ブラシによって残留トナー
が感光体１の表面から除去される。磁気ブラシによる残
留トナーのクリーニング性は左程高いものではないが、
感光体１上に残留しているトナーの量が少ないため、磁
気ブラシによってかかる残留トナーを除去することがで
きるのである。

【００２５】また残留トナーが現像装置５に至ったとき
に、現像動作が行われていても差し支えなく、この場合
は、磁気ブラシが現像動作を行うと同時に残留トナーの
クリーニング動作を実行することになる。現像工程で残
留トナーが回収されるのである。

【００２６】またこの場合には、残留トナーが帯電チャ
ージャ２や露光部３を通るとき、帯電及び露光動作が行
われるが、残留トナーの量が少ないため、帯電及び露光
作用に悪影響が及ぼされることはなく、感光体１上に静
電潜像を形成することができる。

【００２７】上述のようにクリーニング装置を廃止し、
現像装置５だけで残留トナーを初期的には問題なく除去
することができる。ところが、現像装置により残留トナ
ーを完全には除去できないため、このクリーニング動作
を繰返し行っていくに従って、感光体１上にトナーが少
量ずつ付着、堆積し、これを放置すれば感光体上に薄層
状態のトナーフィルングが固着形成されてしまう。

【００２８】このようになると、感光体１の静電特性が
部分的、或いは全面的に低下し、可視像の画質が劣化す
る不具合を免れない。特に感光体１上にその周方向にす
じ状に延びるパターン状の可視像を繰返し形成すると、
感光体１上に部分的なトナー付着が急速に進行し、トナ
ーフィルミングが形成される。

【００２９】従来のようにクリーニング装置を用いれ
ば、そのファーブラシが感光体表面に対して研磨作用を
加え、これによってトナーフィルミングの形成を防止で
きたのであるが、かかるクリーニング装置を用いずに、
現像装置５だけで残留トナーを除去するようにすると、
トナーフィルミングが比較的早期に形成されるおそれが
ある。

【００３０】そこで、本発明では、磁気ブラシによって
残留トナーを除去するだけでなく、この磁気ブラシによ
って、現像動作時以外の適時に、感光体上に付着したト
ナーを掻き取るようにも構成されている。

【００３１】本例では、磁石１５ａの位置を切換えるこ
とによって、磁気ブラシによる付着トナーの除去を行う
ように構成されている。すなわち、現像動作時には、前
述のように磁石１５ａを図２の位置に保持しておくが、
複写動作以外のとき、例えば画像形成装置の電源投入時
から、定着装置２４の温度が立ち上がるまでの時間、磁
石１５ａの位置を切り換えて、図３に示す如く、最近接
領域３０に位置させるのである。

【００３２】磁石１５ａを、図３に示した位置に置い
て、感光体１や現像スリーブ１４を回転させた状態とす
ると、最近接領域３０で現像剤のキャリアが、強制的に
押し込まれ乍ら穂立ちする状態となって、感光体表面上
を強い力で摺擦するようになる。このようにして感光体
表面は現像剤のキャリアによって研磨作用を受け、感光
体に薄層状に付着し、ないしは固着状態で付着したトナ
ーが掻き取り除去される。その際、感光体１の回転速度
を低速にすると、付着トナーの除去効果を高めることが
できる。このような感光体１に対する研磨動作を随時、
ないしは定期的に行うのである。

【００３３】このようにして、専用のクリーニング装置
や、他の研磨部材などを用いることなく、専ら現像装置
だけで、残留トナーの除去と、感光体上に薄層状態で付
着堆積するトナーを除去し、ないしはかかるトナーの付
着を未然に防止して、高品質な可視像を形成することが
できる。このように支障なく画像形成装置の構造を大幅
に小型化し、そのコストを低減できる。

【００３４】図４は、上述のように磁石１５ａの位置を
切り換える手段の一例を示している。

【００３５】磁石保持部材３１には、４個の磁石１５ａ
掻１５ｄが固装されていて、その磁石保持部材３１の芯
軸３２は、当該画像形成装置の側板３３に回転自在に支
持されている。かかる軸３２は、かくの如く回転自在に
支持されるも、磁石１５ａが図２に示した位置と、図３
に示した位置との双方の位置の間のみを回転し得るよう
になっている。

【００３６】芯軸３２の軸端部には磁石位置切り換え板
３４が固定され、これには連杆３５を介してソレノイド
３６が連結されている。現像動作（複写動作）時には、
ソレノイド３６が励磁されない状態となっていて、磁石
位置切り換え板３４がばね３７で引かれることにより、
磁石１５ａが現像位置（図２の位置）に置かれている。

【００３７】感光体上の付着トナーを除去するときは、
ソレノイド３６が励磁され、これに伴い、磁石位置切り
換え板３４がソレノイド側へ引かれ、磁石１５ａが図３
の位置に来るように、磁石保持部材３１が回動させられ
る。かような手段によって、現像主極である磁石１５ａ
の位置を切り換えることができるのである。

【００３８】ところで、図１に示す露光部３においてレ
ーザ光などを利用して光書き込み走査を行う形式の画像
形成装置では、良く知られているように、ネガ・ポジ反
転現像を行っている。このようなネガ・ポジ反転現像を
行う画像形成プロセスのことを「ネガ・ポジ反転プロセ
ス」と呼んでいるが、前述のようにクリーニング装置を
廃止し、現像装置５だけで残留トナーを除去する構成
は、このネガ・ポジ反転プロセスを行う画像形成装置に
特に有利に採用することができる。

【００３９】これを明らかにするため、先ずネガ・ポジ
反転プロセスの概要を示す。

【００４０】ここで、本例では、感光体１として負帯電
特性のＯＰＣ（有機光導電体）感光体ドラムが用いられ
るものとすると、この表面は、帯電チャージャ２のコロ
ナ放電により、負極性に一様に帯電される。このような
帯電面に対して、露光部３のところで、レーザドット光
などの点状光が照射されると、この部分の帯電電荷が消
失し、このあと、光の当たったところに、負極性に帯電
されたトナーＴが付着する。このようにネガ・ポジ反転
プロセスでは、トナーと感光体１の帯電極性は同極性で
ある。このようにして、静電潜像がトナー像として可視
像化されるのであるが、このような機能を達成するもの
が先に詳しく説明した現像装置５である。

【００４１】なお、イレーサ４は前にも述べたように、
非画像部の電荷を消去するものであるが、ネガ・ポジ反
転プロセスの場合には、露光された部分がトナーによっ
て可視像化されるので、紙間や画像両端部間等の非画像
領域の電荷を消去するためのイレーサは不要になる。

【００４２】現像後には先にも述べたようにトナー像の
転写が行われる。すなわち、転写チャージャ２２で正極
性のコロナ放電を行わせると、転写紙１８は正極性に帯
電させられ、このとき、負極性のトナーが転写紙側へ静
電的に引き寄せられて、感光体上のトナー像が転写紙に
転写される。

【００４３】このような転写は、転写紙が感光体に密着
して移動するとき行われるのであるが、密着状態である
が故に、この間の電界強度は非常に大きなものとなって
おり、この電界強度は、本来的に高抵抗となっているト
ナーの絶縁破壊強度を越えてしまい、転写紙上の正極性
の電荷がトナーに注入されて、トナーの極性が正極性に
反転してしまうことがある。

【００４４】かような状態で、感光体の表面が除電ラン
プ２７を通過するとき、弱い負極性に帯電した感光体表
面は除電ランプ２７の光照射により消去され、一方、極
性が反転してしまった正極性のトナーは、そのまま、感
光体と共に、帯電チャージャ２によるコロナ放電を受け
ることになり、本来の負極性の電荷をもつトナーに戻
る。

【００４５】このように、ネガ・ポジ反転プロセスの場
合は、転写工程で正極性に帯電してしまったトナーを生
じても、帯電チャージャ２により、それが本来の負極性
に帯電されてしまうのである。このようなトナーは、現
像装置５のところで、現像剤中の他のトナーとまったく
同様なる挙動を示し、非画像部に付着するおそれはな
い。

【００４６】このようなことは、クリーニング装置を廃
止して現像装置５によって残留トナーを除去する構成に
とって有利になるということを示している。何故なら
ば、現像装置５による残留トナー除去効果が多少劣って
いても、その残留トナーは必ず本来の極性に帯電される
ので、非画像部（地肌部）に付着せず、地汚れが発生し
にくいからである。正極性に反転してしまった残留トナ
ーが、仮にその本来の負極性のトナーにならないとすれ
ば、それが、現像装置内のトナーとはあたかも異分子の
如くになり、感光体上の非画像部にそのような残留トナ
ーが付着して画像上の地肌汚れを生じるおそれがある。

【００４７】図５は、露光部３において、原稿像を結像
投影する、所謂、ポジ・ポジプロセスを行う画像形成装
置の感光体周りの構成図である。

【００４８】このポジ・ポジプロセスの場合には、感光
体１が帯電チャージャ２によって負極性に帯電されるも
のとすると、トナーＴは正極性に帯電される。このよう
な正極性のトナーＴが転写工程によって負極性に反転し
てしまった場合、かかるトナーは帯電チャージャ２のコ
ロナ放電を受けても、本来の正極性に戻ることはない。
このような負極性に反転してしまったトナーは、感光体
上の非画像部に付着し、転写工程において、これが転写
紙１８上に付着し易くなり、付着した場合は画像上の地
肌汚れを生じるおそれがある。

【００４９】多少のクリーニング不良を生じても、ネガ
・ポジ反転プロセスの場合は、ポジ・ポジプロセスの場
合と比べて、地肌汚れなどが生じにくいのである。この
ように本発明に係る構成は特にネガ・ポジ反転プロセス
の画像形成方法に特に有利に適用できるものであるが、
ポジ・ポジプロセスの画像形成方法に対しても本発明を
適用できることは、先の説明からも明らかである。

【００５０】以上、トナーとして重合トナーを用いた場
合の実施例を説明したが、このようなトナーとほぼ同等
ないしはこれ以上の高転写率のトナーを用いることによ
り、重合トナー以外のトナーを用いた画像形成装置にも
本発明を支障なく適用できる。また粉砕法によって製造
されるトナーも、その転写率が高められるように改良さ
れることも予想され、このようなトナーを用いたときも
本発明を適用することができる。

【００５１】また、本発明は、潜像担持体として、ベル
ト状感光体或いは感光体以外の潜像担持体を用いる画像
形成方法にも広く適用できることは勿論である。

【００５２】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の画像形成方法
によれば、専用のクリーニング装置や、特別なクリーニ
ング部材（研磨部材）などが不要になるので、画像形成
装置を小型化、低コスト化することが可能になる。しか
も磁気ブラシが残留トナーを除去するほか、潜像担持体
上の付着トナーを掻き取るので、可視像の画質低下を防
止することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構
成図である。

【図２】現像動作時の磁石の位置を示す図である。

【図３】現像スリーブ上に形成される磁気ブラシで、感
光体に対して研磨作用を加えるときの磁石の位置を示す
図である。

【図４】現像主極を成す磁石の位置切換え手段の一例を
示す斜視図である。

【図５】ポジ・ポジプロセスを実行する画像形成装置の
感光体周りの構成図である。

【符号の説明】

１ 潜像担持体としてのドラム状感光体 ７ 現像剤 １４ 現像剤担持部材としての現像スリーブ １８ 転写材としての転写紙 Ｔ トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三砂 奈緒美 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 早川 直志 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 矢野 英俊 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 山口 公利 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 現像剤担持部材上に、現像剤を磁気ブラ
   シとして搬送し、この磁気ブラシを潜像担持体表面に対
   し接触させる間で、その磁気ブラシを構成する現像剤中
   のトナーにより、潜像担持体表面に形成された静電潜像
   を可視像化し、この可視像を転写材に転写する画像形成
   方法において、可視像の転写後に潜像担持体表面に残留
   するトナーを、前記磁気ブラシによって除去すると共
   に、現像動作時以外の適時に、潜像担持体上に付着した
   トナーを前記磁気ブラシによって掻き取ることを特徴と
   する画像形成方法。