JPH0784455A

JPH0784455A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH0784455A
Application number: JP5229202A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Saegusa; 久芳三枝
Original assignee: TEC CORP
Current assignee: TEC CORP
Priority date: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1995-03-31

Abstract

(57)【要約】【目的】残留トナーの均一化も行う帯電接触子を使用し
たクリーナレスタイプのものにおいて、帯電接触子への
残留トナーの付着を防止する。【構成】靜電潜像保持体２０表面の残留トナーを吸引回
収するとともに光ビーム２１により形成された靜電潜像
にトナーを付着してトナー像を形成する現像装置２３
と、この現像装置により形成されたトナー像を転写紙３
０に転写する転写装置２９と、この転写装置による転写
後に靜電潜像保持体表面の残留トナー２２′の分布を均
一化し、同時に靜電潜像保持体表面を帯電する接触帯電
子３３とを設け、残留トナーの帯電量を帯電接触子と静
電潜像保持体との間で発生するクーロン力により、静電
潜像保持体側に保持される値に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、接触帯電を使用した電
子写真方式に基づいて画像形成を行う画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置は、現像にて静電
潜像保持体上に形成したトナー像を転写紙等の像支持体
上に転写して画像形成を行うが、転写後に静電潜像保持
体上には残留トナーが残るため、この残留トナーによる
画像形成への影響を除去する必要がある。

【０００３】残留トナーによる画像形成への影響を除去
する方式としては残留トナーをクリーニングするクリー
ニング装置を使用する方式やクリーニング装置を使用せ
ずに、現像装置により現像と同時に残留トナーを現像装
置内に回収する方式がある。

【０００４】現像と同時に残留トナーを現像装置内に回
収する方式を使用した画像形成装置は、クリーナレス画
像形成装置と呼ばれ、例えば特開昭５９−１３３５７３
号公報や特開昭５９−１５７６６１号公報などによって
知られている。

【０００５】これらの公報にはクリーナレス画像形成装
置の基本思想が開示されており、その骨子は次のように
要約される。すなわち図１１に要部構成を断面的に示す
ように、レーザプリンタに代表される電子写真方式の画
像形成装置においては、周知の反転現像法を使用する場
合が多い。反転現像法においては、トナー２を感光体ド
ラム（靜電潜像保持体）１と同極性に帯電し、感光体ド
ラム１表面の電荷が存在しない部分（もしくは電荷量が
少ない部分）にその帯電したトナー２を付着させ、電荷
が存在する部分には付着させない。

【０００６】このような選択的なトナーの付着を実現さ
せるためには、現像装置（現像手段）３内のトナー保持
体４に感光体ドラム１表面の帯電部分の電位Ｖ₀と非帯
電部分の電位Ｖ₁の間の電圧、Ｖ_b（｜Ｖ₁｜＜｜Ｖ_b
｜＜｜Ｖ₀｜）を印加し、帯電部分との間の電界によっ
て感光体ドラム１にトナー２を付着させる。感光体ドラ
ム１に付着したトナー２は周知の転写装置（転写手段）
５によって転写紙（像支持体）６に転写される。この転
写工程においては、一般にすべてのトナーが転写される
ことはなく、転写後の感光体ドラム１面上には転写残り
トナー、すなわち残留トナー２′が画像状に分布してい
る。

【０００７】クリーナレスでない通常の画像形成装置に
おいては、図中破線で示すようにクリーニング装置７を
設け、このクリーニング装置７のクリーニングブレード
により残留トナー２′をかき落して回収した後、除電ラ
ンプ８によって感光体ドラム１面上の電荷を除去し、再
び靜電潜像形成工程（帯電器９による均一帯電工程と、
光ビーム１０による露光工程）に至る。

【０００８】これに対し、クリーナレス画像形成装置に
おいては、クリーニング装置７を用いずに残留トナー
２′を現像工程に至らしめ、現像と同時に現像装置３内
に回収する。すなわち光ビーム１０の露光によって形成
した潜像のうち、帯電部分（すなわち、未露光部もしく
は非画像部）に存在する残留トナー２′は、帯電器９に
よって潜像と同極性に帯電される。このため、トナー保
持体４から感光体ドラム１へトナー２が転移することを
制御する電界（すなわちＶ₀とＶ_bの電位差による電
界）によって残留トナー２′はトナー保持体４へ転移す
る。同時に非帯電部分（すなわち、露光部もしくは画像
部）に存在する残留トナー２′はトナー保持体４から感
光体ドラム１へ向かう力を受け感光体ドラム１面上に残
る。またこの非帯電部分にはトナー保持体４から新たな
トナー２が転移する。こうして現像と同時に残留トナー
のクリーニングが行われる。

【０００９】このように、クリーナレス画像形成装置に
おいては、クリーニング装置７やクリーニングされたト
ナー（すなわち廃トナー）を収納する廃トナーボックス
が不要となるため、装置の小型化及び簡略化が容易にな
る。また、残留トナー２′は現像装置３に回収されて再
使用されるため、廃トナーが生じることもなく経済的で
あること、クリーニングブレードによって感光体ドラム
１を摺擦することがないので、感光体ドラム１の長寿命
化が可能になるなど、多くのメリットが得られる。

【００１０】しかしながら、このクリーナレス画像形成
装置においては、次の理由によりゴースト像が現れる場
合がある。

【００１１】第１に、高湿度環境下においては、転写紙
６が吸湿し低抵抗化するため、一般に転写効率が低下
し、多量のトナーが感光体ドラム１面上に残留する傾向
がある。残留トナー量が過大になると、現像装置３にお
いて完全にクリーニングすることができなくなり、非画
像部に残留トナー２′が残ってしまうため、転写画像の
白地部にポジのゴーストが現れる。（以下、ポジゴース
トもしくはポジメモリと称する。）第２に、残留トナー
量が過大になると、光ビーム１０による露光工程におい
て残留トナー２′が光ビーム１０を遮光するため感光体
ドラム１の表面電位の減衰が不十分となり、Ｖ₀とＶ₁
の中間の電位状態（Ｖ₁′とする。）となってしまう。
このような部位においては、現像電圧がＶ_b−Ｖ₁′と
なり、周囲の露光部の現像電圧Ｖ_b−Ｖ₁よりも小さな
値となるため、トナー保持体４から感光体ドラム１への
トナー転移量が周囲に比べて少なく、従って転写画像の
画像部には残留トナー像が白抜け像（以降、ネガゴース
トもしくはネガメモリと称する。）となって現れること
になる。この現象は、網点画像やライン画像の集合から
なるハーフトーン画像において顕著に現れる。

【００１２】これに対し、特開平４−３４５６６号公報
には、図１２に示すように、帯電器９に代えて残留トナ
ー像を均一化すると共に帯電を行う導電性ブラシローラ
１２を設け、この導電性ブラシローラ１２に電源１３か
ら電圧を印加し、この導電性ブラシローラ１２を感光体
ドラム１に接触させることにより帯電を行い、かつ残留
トナー２′を慣らして均一化することによりゴーストを
除去ことが開示されている。すなわち、導電性ブラシロ
ーラ１２により感光体ドラム１が均一に帯電されると
き、同時に感光体ドラム１上の残留トナー２′が摺動さ
れ、かつ所要の電圧が印加される。これにより残留トナ
ー２′の分布が乱され、全体的に残留トナー２′が均一
化される。従って残留トナー２′が次の画像形成時にゴ
ーストをもたらすことが無くなる。

【００１３】また、感光体ドラム１に対する帯電は、帯
電器９を使用したコロナ帯電に比較してオゾンや窒素酸
化物の生成が少ないため、人体や感光体ドラム１などに
悪影響を与えないという効果がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしこのように帯電
に導電性ブラシを使用した場合、感光体ドラムに静電的
に付着している残留トナーが導電性ブラシに付着し、そ
の付着したトナーが抵抗となり、導電性ブラシによる感
光体ドラムへの帯電性能を劣化させ、その結果画像形成
品質が低下する問題があった。

【００１５】そこで本発明は、静電潜像保持体を帯電す
るとともに残留トナーを均一化する帯電接触子を使用し
たクリーナレスタイプのものにおいて、帯電接触子への
残留トナーの付着を防止でき、従って帯電接触子の帯電
性能の劣化を防止でき、常に良好な画像形成品質を維持
できる画像形成装置を提供する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
回転する靜電潜像保持体と、この静電潜像保持体の表面
に接触し、その静電潜像保持体表面を均一に帯電する接
触帯電子と、この接触帯電子により帯電した静電潜像保
持体の表面電荷の一部を減衰せしめ靜電潜像を形成する
手段と、この手段により形成した静電潜像にトナーを付
着させてトナー像を形成するとともに靜電潜像保持体の
表面から転写後に残った残留トナーを吸引回収する現像
手段と、この現像手段により形成したトナー像を像支持
体上に転写する転写手段とからなり、帯電手段の帯電領
域に進入する静電潜像保持体表面のトナー層厚をｄ
_t［ｍ］、静電潜像保持体層厚をｄ_p［ｍ］、静電潜像
保持体誘電率をε_p、帯電領域に進入する静電潜像保持
体のトナー濃度をｍ_t［Kg／ｍ²］、トナー誘電率をε
_t、静電潜像保持体の表面電位をＶ₀、接触帯電子の表
面電位をＶ_bとしたとき、帯電手段の帯電領域に進入す
る静電潜像保持体表面のトナー帯電量ｑ［Ｃ／Kg］を、
静電潜像保持体の帯電極性が正の場合には、

【数３】静電潜像保持体の帯電極性が負の場合には、

【数４】に規制したことにある。

【００１７】請求項２対応の発明は、回転する靜電潜像
保持体と、この静電潜像保持体の表面に接触し、その静
電潜像保持体表面を均一に帯電する接触帯電子と、この
接触帯電子により帯電した静電潜像保持体の表面電荷の
一部を減衰せしめ靜電潜像を形成する手段と、この手段
により形成した静電潜像にトナーを付着させてトナー像
を形成するとともに靜電潜像保持体の表面から転写後に
残った残留トナーを吸引回収する現像手段と、この現像
手段により形成したトナー像を像支持体上に転写する転
写手段と、静電潜像保持体の回転方向に対して転写手段
の下流側でかつ接触帯電子の上流側に転写後に残った残
留トナーの電荷量を調整するトナー電荷量調整手段を設
けたものである。

【００１８】

【作用】請求項１対応の発明においては、接触帯電子に
より接触帯電する位置にある静電潜像保持体上の残留ト
ナーの帯電量ｑ［Ｃ／Kg］を、静電潜像保持体の帯電極
性が正の場合には、

【数５】静電潜像保持体の帯電極性が負の場合には、

【数６】に規制しているので、残留トナーの接触帯電子への付着
が抑制される。

【００１９】請求項２対応の発明においては、トナー電
荷量調整手段より接触帯電する位置にある静電潜像保持
体上の残留トナーの電荷量を調整できるので、残留トナ
ーの帯電量を残留トナーの接触帯電子への付着を抑制す
る値に設定することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。なお、この実施例は請求項１に対応した実施例
について述べる。

【００２１】図１に示すように、例えば負帯電型の有機
感光体ドラムからなる靜電潜像保持体２０を設け、帯電
した靜電潜像保持体２０の表面電荷の一部を露光手段か
らの光ビーム２１によって減衰せしめその靜電潜像保持
体２０上に靜電潜像を形成するようになっている。

【００２２】２３は例えば一成分非磁性現像装置（現像
手段）で、この現像装置２３は前記靜電潜像保持体２０
に接触して設けられ、帯電したトナー２２ａをその靜電
潜像保持体２０に送出す現像ローラ（トナー保持体）２
４、この現像ローラ２４に内部に収納しているトナー２
２を供給するトナー供給ローラ２５及び前記現像ローラ
２４によって送出されるトナー２２ａの量を規制するト
ナー規制ブレード２６を設けている。

【００２３】前記現像装置２３は、前記靜電潜像保持体
２０の表面の残留トナー２２′を内部に吸引回収すると
ともに露光手段からの光ビーム２１により形成した靜電
潜像にトナーを付着させて現像を行いトナー像を形成す
るようになっている。

【００２４】前記現像装置２３は、前記靜電潜像保持体
２０と同極性に帯電したトナー２２ａを用いてその靜電
潜像保持体２０の表面の電荷が存在しない部分（もしく
は電荷量が少ない部分）にトナー２２ａを付着させ、電
荷が存在する部分にはトナー２２ａを付着させないよう
になっている。

【００２５】具体的には前記現像装置２３内の現像ロー
ラ２４に靜電潜像保持体２０の表面の帯電部分の電位Ｖ
₀と非帯電部分の電位Ｖ₁の間の電圧、Ｖ_b（｜Ｖ₁｜
＜｜Ｖ_b｜＜｜Ｖ₀｜）を印加し、帯電部分との間の電
界によって前記靜電潜像保持体２０にトナー２２ａを付
着させるようになっている。前記現像ローラ２４には電
源２７から負の直流電圧を印加し、前記トナー供給ロー
ラ２５には電源２８から負の直流電圧を印加している。

【００２６】前記現像装置２３により形成されたトナー
像を転写装置（転写手段）２９によって転写紙（像支持
体）３０上に転写するようになっている。

【００２７】前記転写装置２９は、例えばスコロトロン
型のコロナ帯電器からなり、放電ワイヤ２９ａに電源３
１から正の直流電圧を印加し、グリッド２９ｂに電源３
２から正の直流電圧を印加している。

【００２８】前記静電潜像保持体２０の回転方向（図中
矢印で示す方向）に対して転写装置２９の下流側でかつ
露光手段（光ビーム２１の位置）の上流側に、残留トナ
ー像を均一化すると共に帯電を行う帯電接触子３３を設
け、転写装置２９による転写後に静電潜像保持体２０上
に残った残留トナー２２′の分布を均一化し、同時に靜
電潜像保持体２０の表面を帯電するようにしている。

【００２９】前記帯電接触子３３は、例えば導電性ブラ
シからなり、この導電性ブラシは、体積抵抗が１０⁴〜
１０⁸Ω・cmの導電性繊維を導電性の金属プレートに接
着ししたものを使用している。ブラシを構成する繊維の
太さは、０．５〜１０デニール、植毛密度は５０００本
／cm²〜１０万本／cm²、繊維の長さが２〜１０mmの範
囲のものが望ましい。

【００３０】前記帯電接触子３３には電源３４から負の
直流電圧を印加するようになっている。

【００３１】先ず、本実施例の基本的な作用について説
明する。

【００３２】図３は接触帯電子を使用して帯電する場合
の帯電工程をモデル化した図で、ここでは転写残りトナ
ーである残留トナー２２′の層を均一な誘電体層として
考え、また接触帯電子３３と静電潜像保持体２０との接
触幅は、静電潜像保持体２０の層厚及び残留トナー２
２′の層厚に比べて充分に薄いため、静電潜像保持体層
と残留トナー層を平行板と考えてモデル化している。

【００３３】静電潜像保持体層に電荷が無く、残留トナ
ー層にのみ電荷があると仮定して、ポアソンの式を適用
させると、ｄ²φ_p／ｄｘ²＝０ …(1) ｄ²φ_t／ｄｘ²＝−ρ／ε_t …(2) ここで使用した記号は図３で定義したものである。電荷
量σは単位面積あたりの電荷量である。境界条件は、 ε_pｄφ_p(0) ／ｄｘ＝−σ_d …(3) ε_tｄφ_t（ｄ_p）／ｄｘ−ε_pｄφ_p（ｄ_p）／ｄｘ＝−σ_p …(4) −ε_tｄφ_t（ｄ_p＋ｄ_t）／ｄｘ＝−σ_t …(5) 電位が連続しているので、 φ_p(0) ＝０ …(6) φ_p（ｄ_p）＝φ_t（ｄ_p） …(7) φ_t（ｄ_p＋ｄ_t）＝Ｖ_b …(8) 上記各式(1) 〜(8) を解くと、残留トナー層内の電界φ
_t／ｄｘは、 φ_t／ｄｘ＝ｑ×ｍ_t／{(ε_t×ｄ_t){−Ｘ＋ｄ_t ²／（２Ａε_t）＋ｄ_p｝ −（Ｖ₀−Ｖ_b）／（ε_t×Ａ） …(9) ここで、Ａ＝ｄ_p／ε_p＋ｄ_t／ε_t、残留トナー層内
で電界が０となる点をＸ₀とすると、Ｘ₀＝−ｄ_t／（ｑ×ｍ_t×Ａ）（Ｖ₀−Ｖ_b）＋ｄ_t ²／（２Ａε_t）＋ｄ_p …(10) このＸ₀が接触帯電子３３表面より静電潜像保持体２０
と反対側にあるとき、Ｘ₀＞ｄ_p＋ｄ_t …(11) となり、このとき残留トナー２２′はクーロン力によ
り、静電潜像保持体２０に保持される。すなわち、接触
帯電子３３に残留トナー２２′は付着しないことにな
る。

【００３４】ここで、上記(10)式より、ｑについて解く
と、静電潜像保持体２０が負帯電においては、

【数７】の場合を図示すると図２の(a) に示すように残留トナー
２２′は静電潜像保持体２０に保持された状態となる。

【００３５】また、ｑ＞０の場合を図示すると図２の
(b) に示すように残留トナー２２′は接触帯電子３３に
付着する。

【００３６】さらに、

【数８】の場合を図示すると図２の(c) に示すように残留トナー
２２′は静電潜像保持体２０に付着する。

【００３７】例えば、静電潜像保持体層厚；ｄ_p＝２×
１０^-5［ｍ］、残留トナー層厚；ｄ_t＝３×１０
^-6［ｍ］、静電潜像保持体誘電率；ε_p＝３．４×
ε₀、残留トナー濃度；ｍ_t＝１．５×１０^-4［Kg／ｍ
²］、残留トナー誘電率；ε_t＝１．１×ε₀、静電潜
像保持体表面電位；Ｖ₀＝−５００Ｖ、接触帯電子表面
電位；Ｖ_b＝−１０００Ｖ、真空中の誘電率；ε₀＝
８．８５×１０^-12、とした場合に、Ｘ₀＞ｄ_p＋ｄ_t
を満たすためには、残留トナー２２′の帯電量ｑは、 −４ C／Kg＜ｑ＜０ …(12) となる。

【００３８】静電潜像保持体２０の表面を均一に負帯電
させるためには、帯電接触子３３に電源３４から負の電
圧を印加する。帯電接触子３３と静電潜像保持体２０と
の接触の深さは０．５mm以上が望ましい。

【００３９】そこで帯電接触子３３のブラシの毛足の長
さを５mm、ブラシを構成する繊維の体積抵抗を１０⁶Ω
・cm、帯電接触子３３に−１０００Ｖの直流電圧を印加
したときの結果について説明する。

【００４０】静電潜像保持体２０の表面を上記条件にて
接触帯電子３３により−５００Ｖ程度に均一に帯電す
る。この帯電面にレーザの光ビーム２１で露光を行い、
現像装置２３にて例えば特開昭５９−１５６６１号公報
等により周知の非磁性１成分接触式現像法による現像
（現像同時クリーニング）を行う。

【００４１】そして転写装置２９により静電潜像保持体
２０上に現像により形成されたトナー像を転写紙３０に
転写する。転写後の転写紙３０は定着器（図示せず）に
より定着されることになる。

【００４２】一方、転写後の静電潜像保持体２０には転
写残りの残留トナー２２′が存在する。

【００４３】帯電接触子３３が静電潜像保持体２０を帯
電するとき、残留トナー２２′が帯電接触子３３に付着
しその付着量が増大すると、静電潜像保持体２０の表面
電位が不均一となり、転写紙３０に形成される画像に黒
筋等が発生するという問題がある。特にハーフトーンの
画像形成の場合にはこの黒筋が顕著に発生する。

【００４４】そこで残留トナー２２′の帯電量を前述し
た(12)式を満足するように設定することにより、残留ト
ナー２２′は帯電接触子３３と静電潜像保持体２０との
間で発生するクーロン力により、静電潜像保持体２０側
に保持され、帯電接触子３３への付着を防止する。

【００４５】残留トナー２２′の電荷量は、転写前のト
ナー２２ａの電荷量に依存するため、転写前のトナー２
２ａの帯電量を制御することは残留トナー２２′の帯電
量を制御する上で重要な要因となる。

【００４６】そこでトナー２２ａの帯電量を以下の方法
により制御する。

【００４７】(a) トナー２２に含有する帯電制御剤やキ
ャリアの種類及び含有率を調整する。すなわち、トナー
自身の帯電特性を調整する。

【００４８】(b) 前記トナー供給ローラ２５のバイアス
を調整する。すなわち、トナー２２とトナー供給ローラ
２５が接触することによってトナー自身が帯電するた
め、トナー供給ローラ２５のバイアスを調整することに
よりトナー２２ａの帯電量が調整できる。

【００４９】(c) 現像ローラ２４とトナー規制ブレード
２６の接触圧力を調整する。すなわち、現像装置２３内
のトナー２２はトナー規制ブレード２６によりトナー層
厚が規定される。このときトナー２２とトナー規制ブレ
ード２６との摩擦によりトナーが帯電される。従って、
トナー規制ブレード２６の現像ローラ２４への接触圧力
を調整することにより、トナー２２ａの帯電量を調整で
きる。

【００５０】(d) 現像ローラ２４と静電潜像保持体２０
との周速比を調整する。すなわち現像ローラ２４上のト
ナー層が静電力により静電潜像保持体２０に付着する。
このとき現像ローラ２４と静電潜像保持体２０との摩擦
によりトナー２２が帯電される。従って、現像ローラ２
４と静電潜像保持体２０との周速比を調整することによ
り、トナー２２ａの帯電量を調整できる。

【００５１】以上の方法で転写前のトナー２２ａの帯電
量を制御することにより残留トナー２２′の帯電量を調
整し、前述した(12)式を満足するようにする。

【００５２】こうして残留トナー２２′の帯電量ｑが(1
2)式を満足すると、残留トナー２２′に働くクーロン力
は残留トナー２２′を静電潜像保持体２０の側に引きつ
け、接触帯電子３３への付着を防止する。

【００５３】実際に、静電潜像保持体層厚；ｄ_p＝２×
１０^-5［ｍ］、残留トナー層厚；ｄ_t＝３×１０
^-6［ｍ］、静電潜像保持体誘電率；ε_p＝３．４×
ε₀、残留トナー濃度；ｍ_t＝１．５×１０^-4［Kg／ｍ
²］、残留トナー誘電率；ε_t＝１．１×ε₀、静電潜
像保持体表面電位；Ｖ₀＝−５００Ｖ、接触帯電子表面
電位；Ｖ_b＝−１０００Ｖ、真空中の誘電率；ε₀＝
８．８５×１０^-12、残留トナーの平均帯電量；−１３
mC／Kgの条件で評価を行った。この条件は前述した数７
式を満足するものになっている。

【００５４】この条件にて残留トナーの多い黒べた印字
を行ったときの累計帯電子付着トナー量と累計残留トナ
ー量との関係は図５にグラフで示すようになった。すな
わち、累計残留トナー量が４．０ｇのとき累計帯電子付
着トナー量が０．１３ｇであることからも判るように、
接触帯電子３３と静電潜像保持体２０との接触部を通過
する残留トナー２２′のほとんどが接触帯電子３３に付
着せずに通過している。

【００５５】これは、クーロン力が残留トナー２２′を
静電潜像保持体２０上に保持するよう働いているためで
ある。

【００５６】また、同時に測定した静電潜像保持体表面
電位から、累計帯電子付着トナー量と静電潜像保持体表
面電位との関係は図６にグラフで示すようになった。こ
のグラフからも判るように、静電潜像保持体表面電位の
変化から見ても接触帯電子３３に対するトナーの付着量
は少ない。また、累計帯電子付着トナー量が０．１２ｇ
のとき静電潜像保持体表面電位は３０Ｖ程度低下してい
るが、この程度の低下では印字品質上問題はなかった。

【００５７】残留トナーのごく一部が接触帯電子３３に
付着した理由は、物理的な力（ファンデルワールス力や
摩擦力等）によって付着したと推測される。

【００５８】また、静電潜像保持体表面電位が多少異な
るが、同様の前述した数７式を満足する条件下で、実際
の文字印字を行い、印字枚数の増加に伴う静電潜像保持
体表面電位の変化を測定したところ図７にグラフで示す
ような結果が得られた。なお、転写紙３０に印字される
黒部（トナー部）の割合は５％程度である。

【００５９】このグラフからも判るように、初期印字時
と１０，０００枚印字時との静電潜像保持体表面電位の
差が５０Ｖ程度あるが、この程度の差は印字品質上問題
にならなかった。

【００６０】静電潜像保持体表面電位の低下の原因とし
ては、物理的な力による接触帯電子３３への残留トナー
２２′の付着、静電潜像保持体表面の劣化によるものと
考えられる。

【００６１】以上のことから、前述した数７式を満足し
ていれば、クーロン力により残留トナー２２′を静電潜
像保持体２０上に保持できるため、帯電接触子３３の帯
電性能の劣化を防止でき、常に良好な画像形成品質を維
持できる。

【００６２】次に残留トナー２２′の電荷量測定方法に
ついて述べる。

【００６３】これは図４に示すように、静電潜像保持体
２０上に残留トナー２２′がある場合、明所にて静電潜
像保持体２０を絶縁した状態で、電荷の測定が可能なク
ーロンメータ４０を静電潜像保持体２０に接触させる。

【００６４】この状態で静電潜像保持体２０の表面に付
着した残留トナー２２′をポンプ４１により吸引する。
残留トナー２２′を静電潜像保持体２０から引き離すと
き、残留トナー２２′の保持している電荷の絶対値が等
しく、極性が逆である電荷が静電潜像保持体２０に発生
し、それをクーロンメータ４１により計測する。またこ
のとき、静電潜像保持体２０から残留トナー２２′が引
き離されるため、この重量変化を精密秤で計測すること
により、残留トナー２２′の単位重量あたりの電荷量を
計測することができる。

【００６５】なお、本実施例ではトナーの帯電量ｑを直
接調整する例について述べたが必ずしもこれに限定する
ものではなく、前述した(10)式及び(11)式を満足すれば
他の値を調整してトナーの帯電量ｑを調整してもよい。

【００６６】次に本発明の他の実施例を図面を参照して
述べる。この実施例は請求項２に対応した実施例につい
て述べる。

【００６７】なお、前記実施例と同一の部分には同一の
符号を付して詳細な説明は省略する。この実施例におい
ても前記実施例と同様前述した(10)式、(11)式及び(12)
式を満足する構成となっている。

【００６８】これは図８に示すように、静電潜像保持体
２０の回転方向に対して転写装置２９の下流側でかつ接
触帯電子３３の上流側に、転写後に残った残留トナー２
２′の電荷量を調整するトナー電荷量調整手段であるス
コロトロン型コロナ帯電器３５を設けている。

【００６９】このコロナ帯電器３５は、放電ワイヤ３５
ａに電源３６から負の直流電圧を印加し、グリッド３５
ｂに電源３７から負の直流電圧を印加している。

【００７０】転写装置２９でトナー像を転写した後に静
電潜像保持体２０上の残った残留トナー２２′の帯電量
は一般に図１０に示すような分布となる。特に環境条件
が変化した場合、正帯電している残留トナー２２₁′が
増大することがある。負帯電している残留トナー２
２₂′は前述した(12)式を満たしているが、正帯電して
いる残留トナー２２₁′は前述した(12)式を満たしてい
ない。従って、正帯電している残留トナー２２₁′が帯
電接触子３３に付着するという問題が発生する。

【００７１】そこで正帯電している残留トナー２２₁′
を強制的に負帯電させる必要がある。コロナ帯電器３５
のグリッド電位を調整することで残留トナー２２′に供
給するコロナ電荷量を調整できる。

【００７２】コロナ帯電器３５の放電ワイヤ３５ａに−
４０μＡ、グリッド３５ｂに−５００Ｖの電圧を印加す
ると、正帯電している残留トナー２２₁′に微小の負電
荷が供給され、図９に示すように、正帯電している残留
トナー２２₁′の電荷極性がプラスからマイナスに変化
し負帯電残留トナー２２₂′に変化させることができ
た。

【００７３】このときコロナ帯電器３５から発生するオ
ゾンが懸念されるが、放電ワイヤ３５ａに印加する電流
が少ないため発生するオゾン量は０．０９ｐｐｍと低
く、従来のコロナ帯電器の場合の１／６程度で悪影響は
ない。

【００７４】また、このとき静電潜像保持体２０の表面
電位もコロナ帯電器３５により変化するが、コロナ帯電
器３５による電位変化が少ないため、そのまま帯電接触
子３３で帯電を行っても画像形成の品質に影響は無かっ
た。

【００７５】仮にコロナ帯電器３５による影響で画像形
成の品質に影響を与える可能性があってもコロナ帯電器
３５と帯電接触子３３との間に除電ランプ３８を配置し
て静電潜像保持体２０に蓄積している電荷を放出すれば
コロナ帯電器３５による影響を防止することができる。
そして残留トナー２２′は抵抗が高いため、接触してい
る静電潜像保持体２０の電位が変化しても残留トナー２
２′の帯電量はほとんど変化しない。従って残留トナー
２２′が帯電接触子３３に接触するときの残留トナー２
２′の帯電量は前述した(12)式の関係を満たすことにな
り、残留トナー２２′の帯電接触子３３への付着を防止
できる。

【００７６】なお、本実施例はトナー電荷量調整手段と
してスコロトロン型コロナ帯電器を使用した例について
述べたがこれに限定するものではなく、要は残留トナー
の電荷量を変化できるものであればよい。例えば、静電
潜像保持体と非接触の位置にコロナチャージャ・針導電
子・導電性ゴムローラ・導電性ブラシを設けてコロナ放
電により残留トナーを帯電できるものや静電潜像保持体
と接触して導電性ブラシや導電性ゴムローラを設け、電
荷注入により残留トナーを帯電できるものであってもよ
い。

【００７７】なお、前記各実施例では接触帯電子として
導電性ブラシを使用したものについて述べたが必ずしも
これに限定するものではなく、導電性ゴムローラであっ
てもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、静
電潜像保持体を帯電するとともに残留トナーを均一化す
る帯電接触子を使用したクリーナレスタイプのものにお
いて、帯電接触子への残留トナーの付着を防止でき、従
って帯電接触子の帯電性能の劣化を防止でき、常に良好
な画像形成品質を維持できる画像形成装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す要部断面図。

【図２】同実施例において残留トナーに作用するクーロ
ン力の関係を示す図。

【図３】同実施例の接触帯電法をモデル化して説明する
ための図。

【図４】残留トナーの電荷量測定法を説明するための
図。

【図５】同実施例における具体例の累計帯電子付着トナ
ー量と累計残留トナー量との関係を示すグラフ。

【図６】同実施例における具体例の累計帯電子付着トナ
ー量と静電潜像保持体表面電位との関係を示すグラフ。

【図７】同実施例における具体例の印字枚数と静電潜像
保持体表面電位との関係を示すグラフ。

【図８】本発明の他の実施例を示す要部断面図。

【図９】同実施例におけるトナー電荷量調整用のスコロ
トロン型コロナ帯電器の作用を説明するための図。

【図１０】同実施例における残留トナーの帯電量分布を
示すグラフ。

【図１１】従来例を示す要部断面図。

【図１２】他の従来例を示す要部断面図。

【符号の説明】

２０…靜電潜像保持体２２′…残留トナー２３…現像装置２９…転写装置３３…接触帯電子

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/00 ３０３ 21/10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転する靜電潜像保持体と、この静電潜
像保持体の表面に接触し、その静電潜像保持体表面を均
一に帯電する接触帯電子と、この接触帯電子により帯電
した前記静電潜像保持体の表面電荷の一部を減衰せしめ
靜電潜像を形成する手段と、この手段により形成した静
電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成するととも
に前記靜電潜像保持体の表面から転写後に残った残留ト
ナーを吸引回収する現像手段と、この現像手段により形
成したトナー像を像支持体上に転写する転写手段とから
なり、前記帯電手段の帯電領域に進入する静電潜像保持体表面
のトナー層厚をｄ_t［ｍ］、静電潜像保持体層厚をｄ_p
［ｍ］、静電潜像保持体誘電率をε_p、帯電領域に進入
する静電潜像保持体のトナー濃度をｍ_t［Kg／ｍ²］、
トナー誘電率をε_t、静電潜像保持体の表面電位を
Ｖ₀、接触帯電子の表面電位をＶ_bとしたとき、前記帯
電手段の帯電領域に進入する静電潜像保持体表面のトナ
ー帯電量ｑ［Ｃ／Kg］を、前記静電潜像保持体の帯電極性が正の場合には、【数１】前記静電潜像保持体の帯電極性が負の場合には、【数２】に規制したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】回転する靜電潜像保持体と、この静電潜
像保持体の表面に接触し、その静電潜像保持体表面を均
一に帯電する接触帯電子と、この接触帯電子により帯電
した前記静電潜像保持体の表面電荷の一部を減衰せしめ
靜電潜像を形成する手段と、この手段により形成した静
電潜像にトナーを付着させてトナー像を形成するととも
に前記靜電潜像保持体の表面から転写後に残った残留ト
ナーを吸引回収する現像手段と、この現像手段により形
成したトナー像を像支持体上に転写する転写手段と、前
記静電潜像保持体の回転方向に対して前記転写手段の下
流側でかつ前記接触帯電子の上流側に転写後に残った残
留トナーの電荷量を調整するトナー電荷量調整手段を設
けたことを特徴とする画像形成装置。