JPH09258553A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一成分トナーを用いた現像装置において、現
像ロ−ラ上のトナ−フィルミングの発生を防止し、トナ
−の帯電特性を安定させて濃度低下、地肌汚れの発生等
の異常画像を防止する為に現像ロ−ラ上のトナ−をフレ
ッシュしたとしても、トナ−の無駄使いとはならず、ト
ナ−消費量が増大する事態の発生を防止する。 【解決手段】 回転駆動される潜像担持体１０上の静電
潜像を、現像剤担持体２３から供給されるトナーにより
現像する現像装置を備えた画像形成装置において、現像
剤担持体上のトナーを潜像担持体上に移動させることに
より現像剤担持体上のトナーを除去するフレッシュ動作
を実施する機能を備え、上記フレッシュ動作を実施する
ことにより、潜像担持体上から除去され潜像担持体上に
移動したトナーを現像装置に戻すトナ−リサイクル機構
２５を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真機複写
機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、
特に一成分現像剤を用いた現像装置において発生する現
像ローラ上のトナーフィルミングを防止するためにトナ
ーのフレッシュを行う画像形成装置に於て、フレッシュ
されたトナーをリサイクルすることによりトナーのフレ
ッシュによるトナーの浪費を防止することを可能にした
画像形成装置に関する。更に、本発明は、フレッシュさ
れてからリサイクルされるトナーが凝集したり、フレッ
シュ効果が不十分となる事態の発生を防止することがで
きる画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真式の画像形成装置に於ては、予
め一様に帯電された感光体上に原稿反射光等の光学的な
画像情報を形成することによって得た静電潜像を、現像
装置からのトナーにより可視像化し、この可視像を転写
紙上に転写、定着することによって画像形成を行ってい
る。また、転写後に感光体に残留するトナーを除去する
ために、転写位置の下流側にはクリーニングユニットが
配置される。また、クリーニングユニットによって回収
されたトナーの有効利用を図る為に、現像装置に搬送し
て再利用を図る技術も種々開発されている。従来の一成
分トナ−式現像装置を用いた画像形成装置においては、
経時で現像ロ−ラ（現像剤担持体）上にトナ−がフィル
ミングし易く、トナーフィルミングが発生すると、トナ
−の帯電特性が不安定になり、地肌汚れや濃度低下など
の異常画像が発生するという問題がある。現像ローラの
表面にトナーフィルミングが形成される現象は、現像ロ
ーラの表面をフィルム状のトナー層が覆うことにより、
現像ローラ表面によってトナーを帯電させることを困難
化させて、トナーの帯電特性を不安定化させる現象であ
る。このトナーフィルミングが発生するメカニズムは、
次の通りである。即ち、例えばＡ４横（２９７ｍｍ）サ
イズの画像形成が可能な電子写真式画像形成装置に使用
する現像装置の現像ローラのトナー担持幅が３０３ｍｍ
であったとする。この現像装置を用いて、Ａ４縦（２１
０ｍｍ）サイズの原稿画像の現像を連続して行った場
合、現像ローラ上では、その軸方向中央部を中心とした
合計２１０ｍｍ幅の画像部の範囲を超えた領域（非画像
部）に保持されたトナーは、一連の現像動作中、一切現
像に関与できず、現像ローラ表面の同領域にクーロン力
により付着したままとなる。しかも、現像ローラの表面
には薄層化規制部材（ドクターブレード）の先端部が摺
接しているため、現像ローラの非画像部に付着したトナ
ーはドクターブレードを通過する度に現像ローラ表面に
押し付けられる加圧力を受け、この加圧が何度も行われ
ることとなる。このブレードからの加圧により現像ロー
ラから掻落とされて新規なトナーと入れ替わるトナーも
あるが、現像ローラ表面に付着し続けてブレードからの
加圧力を何回も受け続けるトナーも存在する。このよう
に現像ローラ表面に付着し続けてブレードの加圧力を何
度も受けたトナーは、ブレードから受けた圧力と、加圧
された際の発熱により現像ローラ表面にフィルム状に付
着し易くなる。こうして付着したトナーが更にブレード
からの加圧を何度も繰り返し受けることにより、付着し
たトナーの帯電量が増加し、ますます現像ローラ表面か
ら離脱しにくくなる。このように現像ローラの非画像部
に付着、堆積したトナーが度重なるブレードからの加圧
によって更に剥離不能になり、フィルム層を形成する現
象をトナーフィルミングと称するのである。

【０００３】なお、このような問題は二成分トナー式現
像装置を用いた画像形成装置についても同様に生じ得る
問題である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】次に、特開平６−２８
９７２２号公報の「磁性一成分現像装置」には、現像位
置の下流側の現像スリ−ブ（現像ローラ）の表面に磁性
部材を接触させることにより、現像に使用されなかった
トナ−の、現像スリ−ブ表面からの剥離を効果的に行っ
て、安定したトナ−の帯電性及び画像濃度を得る技術が
開示されている。しかし、この従来方法によるトナー除
去は部分的な除去に過ぎず、トナ−のフィルミングを完
全に防止することはできなかった。このようなところか
ら、ある所定の時間間隔で、現像ローラ表面上のトナー
を一括して感光体上に付着させることにより、現像ロ−
ラ上のトナ−を完全にフレッシュ（現像ロ−ラ上に付着
している全てのトナ−を感光体に付着させて新しいトナ
−を現像ロ−ラに付着させる）することも可能である。
しかし、このようなフレッシュ方法では、感光体表面か
ら除去されたトナーは廃棄されていた為、トナ−の無駄
使いとなりトナ−消費を著しく早くしてしまうという問
題がある。なお、上記フレッシュ機能を備えた画像形成
装置は、本願の出願前に必ずしも公知ではない。また、
フレッシュ動作を行う際の現像バイアス、その時期や、
期間等の条件について十分な研究が行われていない為
に、不適切な条件下でのフレッシュ動作が行われてお
り、その結果、現像ローラから十分なトナー除去が行わ
れないという問題があった。

【０００５】本発明者は、フレッシュ動作によって現像
剤担持体上のトナーを完全に潜像担持体上に移動させて
トナーフィルミングの発生を防止すべく、フレッシュ動
作を行う際の特別の条件としての現像バイアス値、時
期、期間等について種々研究を重ねた結果、生産性を低
下させることなく効率的にフレッシュ動作を実施するた
めの条件を想到するに至ったものである。本発明は上記
に鑑みてなされたものであり、請求項１の発明は、一成
分トナーを用いた現像装置において、現像ロ−ラ上のト
ナ−フィルミングの発生を防止し、トナ−の帯電特性を
安定させて濃度低下、地肌汚れの発生等の異常画像を防
止する為に現像ロ−ラ上のトナ−をフレッシュしたとし
ても、トナ−の無駄使いとはならず、トナ−消費量が増
大する事態の発生を防止することを目的としている。次
に、現像ローラ表面にフィルミングしているトナーは、
高帯電のためトナー同士のクーロン力が強く、現像ポテ
ンシャルと飽和状態にあるので、通常の現像バイアスで
は完全にフレッシュできないが、請求項２の発明では、
通常の現像バイアスよりも高い現像バイアスを現像剤担
持体にかけることにより、通常の現像バイアスではフレ
ッシュできないフィルミングトナーをフレッシュさせて
トナーのフィルミングを除去、或は防いで、異常画像の
発生を防止し、もって長期間にわたって良好な画像を確
保し、装置の長寿命化を図ることを目的としている。

【０００６】次に、請求項３の発明では、現像ローラ表
面をフレッシュする範囲として、ローラ状の現像剤担持
体の一周長分だけでは不十分であることに鑑み、一回の
フレッシュ動作により現像する範囲を現像剤担持体の一
周長分を越える範囲とすることにより、完全に現像剤担
持体表面のトナーをフレッシュし、もって長期間にわた
って良好な画像を確保し、長寿命化を図り、更にトナー
を一度にフレッシュしてもトナーの無駄使いにならない
ようにすることを目的としている。次に、請求項４の発
明は、フレッシュ動作により現像剤担持体上から感光体
上に一括移動した後で感光体上からクリーニングされた
トナーを、リサイクルトナーとして現像装置内に戻す前
に横攪拌（現像剤担持体の軸方向への攪拌）を行うこと
により、リサイクルトナーが現像装置内で凝集すること
を防ぎ、トナーの帯電を安定させることを目的とする。
次に、請求項５の発明では、上記横攪拌を十分な期間行
うことによりトナーの凝集を確実に防止し、トナーの帯
電を安定化させることを目的としている。次に、請求項
６の発明は、現像剤担持体上のトナーのフレッシュ動作
を、転写紙を連続通紙する際の通紙間隔に相当する期間
（非通紙期間）中に感光体上に形成される非画像部が、
現像ローラを通過する期間中に限って行うことにより、
フレッシュ動作を頻繁に行ってトナーフィルミングを有
効に防止し、さらにフレッシュ動作を頻繁に行ってもリ
サイクル機構によるリサイクルによってトナーを無駄に
しないことを目的とする。

【０００７】次に、請求項７の発明は、請求項６のよう
に転写紙の非通紙期間中に感光体上に形成される非画像
部が現像ローラを通過する期間中にフレッシュを行う場
合に、フレッシュ動作を行う時間を、現像ローラ一周長
分を越えた範囲となるように設定することにより、フィ
ルミング防止効果を確実化する。また、一度に多量のト
ナーをフレッシュしたとしてもリサイクルされるので無
駄は発生しない。

【０００８】次に、フレッシュを行うタイミングとし
て、転写紙の非通紙期間中に感光体上に形成される非画
像部が現像ローラを通過する期間中を選定した場合に、
現像ローラの回転周期と上記期間とを同期させると、常
に現像ローラの一部だけがフレッシュされることになる
が、請求項８の発明は現像ローラの回転周期と上記期間
とを同期させないようにして、現像ローラの全周をフレ
ッシュすることを目的としている。次に、請求項９の発
明は、請求項１の構成を採用した場合に、給紙カセット
内にある転写紙上の異物が感光体を介してリサイクルト
ナ−内に混入し、粒状地肌汚れ、現像部でのトナ−規制
ギャップへの異物詰まりによる白スジ等の異常画像が発
生することの防止を目的としている。次に、請求項１０
の発明は、機械本体内の気流によって舞うホコリ、チリ
等の異物を減少し、粒状地肌汚れ、現像部でトナ−規制
ギャップへの異物詰まりによる白スジ等の異常画像の発
生を防止することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成する為、請
求項１の発明は、回転駆動される潜像担持体上の静電潜
像を、現像剤担持体から供給されるトナーにより現像す
る現像装置を備えた画像形成装置において、現像剤担持
体上のトナーを潜像担持体上に移動させることにより現
像剤担持体上のトナーを除去するフレッシュ動作を実施
する機能を備え、上記フレッシュ動作を実施することに
より、潜像担持体上から除去され潜像担持体上に移動し
たトナーを現像装置に戻すトナ−リサイクル機構を有す
ることを特徴とする。請求項２の発明は、上記フレッシ
ュ動作を実施する際に上記現像剤担持体に印加する現像
バイアスの電圧Ｖ_bfと静電潜像文字部の電圧Ｖ_L との電
位差の絶対値が、通常の画像形成時の現像バイアスの電
圧Ｖ_b と静電潜像文字部の電圧Ｖ_L との電位差の絶対値
よりも大きくなるように設定することにより、現像剤担
持体上からトナーが離脱し易くしたことを特徴としてい
る。請求項３の発明は、上記現像剤担持体上のトナーを
フレッシュする範囲は、上記現像剤担持体の一周長分を
越えた範囲であることを特徴とする。請求項４の発明
は、上記トナーリサイクル機構は、リサイクルトナーが
現像装置に戻される前にリサイクルトナーを現像剤担持
体の軸方向に沿った横方向に攪拌する横攪拌機構を備え
ていることを特徴とする。請求項５の発明は、上記横攪
拌機構によるリサイクルトナーの横攪拌動作を含む現像
装置の動作は、上記フレッシュ動作時に印加される現像
バイアスの印加開始と同時に開始され、現像バイアスの
印加終了後も所定の期間行われることを特徴とする。請
求項６の発明は、上記現像剤担持体上のトナーをフレッ
シュする時期を、転写位置に連続搬送される転写紙の通
紙間隔に対応して潜像担持体上に形成される非画像部
が、現像剤担持体を通過するのに要する時間と一致させ
たことを特徴とする。請求項７の発明は、上記現像剤担
持体上のトナーをフレッシュする時期を、転写位置に連
続搬送される転写紙の通紙間隔に対応して潜像担持体上
に形成される非画像部が、上記現像剤担持体を通過する
のに要する時間と一致させた場合に、上記現像剤担持体
上のトナーをフレッシュする時間中にフレッシュを行う
範囲を、現像剤担持体の一周長分を越える範囲としたこ
とを特徴とする。請求項８の発明は、上記現像剤担持体
上のトナーをフレッシュする時期を、転写位置に連続搬
送される転写紙の通紙間隔に対応して潜像担持体上に形
成される非画像部が、上記現像剤担持体を通過するのに
要する時間と一致させた場合に、上記現像剤担持体上の
トナーをフレッシュする期間を、現像剤担持体の一回転
の周期と同期させないように構成したことを特徴とす
る。請求項９の発明は、上記画像形成装置の給紙手段が
フロントロ−ディング方式であることを特徴とする。請
求項１０の発明は、上記画像形成装置内の空気を装置外
に排気するための排気ファンに静電フィルタを装備した
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記のように構成した請求項１の発明は、現像
ローラ上からフレッシュされたトナーを潜像担持体から
除去したあとに、現像装置内にリサイクルすることによ
り、現像ローラ表面に付着したトナーの帯電量が増加す
る前、該トナーにブレードから圧力が何度も加えられる
前、しかも加圧による熱が発生する前に、現像ローラ上
から全てのトナーを潜像担持体上に移動させてしまうの
で、この移動の時点ではトナーには特性変化は発生して
おらず、リサイクルして再度現像に使用することができ
る。また、回収したトナーの帯電量が多少増加していた
としても、リサイクルする間に電荷が放電し、再度現像
に供する際には新規なトナーと変らない状態となってい
る。また、請求項２の発明では、通常の現像バイアスを
用いたフレッシュによって現像ローラ上から除去し切れ
ないトナーを完全に感光体上に移動させる為に、通常の
現像バイアスを越える絶対値のバイアスを印加するよう
にしたので、フレッシュによるトナー除去効果をより有
効に発揮することができる。請求項３の発明では、一回
のフレッシュ動作により現像する範囲を現像剤担持体の
一周長分を越える範囲とすることにより、完全に現像剤
担持体表面のトナーをフレッシュし、もって長期間にわ
たって良好な画像を確保し、長寿命化を図り、更にトナ
ーを一度にフレッシュしてもトナーの無駄使いにならな
いようにすることができる。請求項４及び５の発明で
は、フレッシュ動作により現像剤担持体上から感光体上
に一括移動した後で感光体上からクリーニングされたト
ナーを、リサイクルトナーとして現像装置内に戻す前に
横攪拌を行うことにより、リサイクルトナーが現像装置
内で凝集することを防ぎ、トナーの帯電を安定させるこ
とができる。請求項６の発明は、現像剤担持体上のトナ
ーのフレッシュ動作を、転写紙の非通紙期間中に感光体
上に形成される非画像部が、現像ローラを通過する期間
中に限って行うことにより、フレッシュ動作を頻繁に行
ってトナーフィルミングを有効に防止し、さらにフレッ
シュ動作を頻繁に行ってもリサイクル機構によるリサイ
クルによってトナーを無駄にしない。請求項７の発明
は、転写紙の非通紙期間中に感光体上に形成される非画
像部が現像ローラを通過する期間中にフレッシュを行う
場合に、フレッシュ動作を行う範囲を、現像ローラ一周
長分を越えた範囲となるように設定することにより、フ
ィルミング防止効果を確実化する。請求項８の発明は現
像ローラの回転周期と非通紙期間とを同期させないよう
にして、現像ローラの全周をフレッシュする。請求項９
の発明は、請求項１の構成を採用した場合に、給紙カセ
ット内にある転写紙上の異物が感光体を介してリサイク
ルトナ−内に混入し、粒状地肌汚れ、現像部でのトナ−
規制ギャップへの異物詰まりによる白スジ等の異常画像
が発生することを防止することができる。請求項１０の
発明は、機械本体内の気流によって舞うホコリ、チリ等
の異物を減少し、粒状地肌汚れ、現像部でトナ−規制ギ
ャップへの異物詰まりによる白スジ等の異常画像の発生
を防止することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した形態
例に基づいて説明する。図１は本発明を適用した画像形
成装置の一例の全体図、図２は現像装置の構成図であ
る。図１に示す画像形成装置は、装置本体１上に自動原
稿給紙装置２を装備した構成を有する。装置本体１は、
読み取り光学系３、作像部４、給紙部５、排紙部６に分
けることができる。この作像部４は電子写真式であり、
そのプロセスは周知であるので、詳述しないが、感光体
ドラム１０、帯電装置１１、現像装置１２、転写装置１
３、クリーニングユニット１４、定着装置１５等を有す
る。現像装置１２は、１成分トナ−を用いた装置であ
り、トナータンク２０内のアジテ−タ２１によりトナ−
が攪拌され、補給ロ−ラ２２により供給されたトナーが
現像ロ−ラ２３上に付着し、現像ロ−ラ（現像剤担持
体）２３上のトナ−層を規制し均一にするドクタ−ブレ
−ド２４を通過したトナーは、帯電装置１１により予め
帯電され、その後露光された感光体１０上の静電潜像上
に付着して顕像となる。この顕像を給紙部５から給送さ
れてきた転写紙上に、転写装置１３により転写してか
ら、定着装置１５により定着することにより、画像形成
が行われる。クリーニングユニット１４においては、ク
リ−ニングブレ−ド１４ａにより感光体１０上に残留し
たトナ−を除去する。なお、顕像を転写する対象は、転
写紙に限るわけではなく、トナー画像を一時的に保持す
る中間転写体等の画像保持手段であってもよい。

【００１２】ここまでの構成は、周知の一成分トナ−を
用いた作像機構と同様であるが、本発明の特徴的な構成
は、クリーニングユニット１４と現像装置１２との間
に、クリ−ニングブレ−ド１４ａによって除去されたト
ナ−を現像装置１２のホッパ内にリサイクルさせるトナ
−搬送経路部材（トナーリサイクル機構）２５を設けた
点に存する。従来の一成分トナ−を用いた画像形成装置
においては、経時で現像ロ−ラ上にトナ−がフィルミン
グしてしまい、トナ−の帯電特性が不安定になり、地肌
汚れやＩＤ低下などの異常画像が発生するという問題が
あるので、ある所定の間隔で現像ロ−ラ上のトナ−を感
光体上に一括して付着させてフレッシュすることが望ま
しいが、この方法では、トナ−の無駄使いとなりトナ−
消費を早くしてしまうという問題がある。そこで、本発
明では、このような一成分トナ−を用いた現像装置にお
いて、ある所定の間隔で現像ロ−ラ上のトナ−をフレッ
シュにする作業を行う場合に、クリーニングユニット１
４により感光体上から除去したトナーをそのまま廃棄せ
ずに、トナ−リサイクル機構２５により現像装置内に回
収することによって、トナ−の無駄使いを防止し、トナ
−の早期費消を防止することを可能としている（請求項
１に対応）。なお、この形態例は二成分現像剤を用いた
現像装置にも適用可能である。

【００１３】次に、上述のように現像ローラ表面のトナ
ーをある時期に感光体上にフレッシュするように構成し
た画像形成装置にあっては、現像ローラ表面、とりわけ
非画像部（原稿の全面積に対応して感光体上に形成され
た静電潜像以外の領域）に付着しているトナーはドクタ
ーブレード２４を何度も通過する際に摩擦帯電するので
トナーの帯電量が増加して行き、帯電量が大きくなる。
このため、トナー同士の引き付け力（クーロン力）が大
きくなって現像されにくくなっている。また、現像ロー
ラ表面にフィルミングしているトナーは、現像ポテンシ
ャルと飽和状態にあるので、通常の現像バイアスでは現
像されにくい。また、フレッシュを行う際にも、通常の
現像バイアスではフィルミングしたトナーを除去するこ
とはできなかった。にもかかわらず、従来フレッシュ時
に使用していた現像バイアスは、通常の現像バイアスと
変わりなかった。そこで、本発明の形態例（請求項２に
対応）では、ある所定の間隔で現像ローラ表面をフレッ
シュする場合の現像バイアスの電位をＶ_bfとし、通常の
現像バイアスの電位をＶ_b とし、感光体上の静電潜像
（トナーを付着したい静電潜像部分＝静電潜像文字部）
の電位をＶ_L としたときに、 ｜Ｖ_L −Ｖ_bf｜＞｜Ｖ_L −Ｖ_b ｜・・・式（１） となるように、フレッシュ時の現像バイアス（絶対値）
を通常の現像バイアス（絶対値）よりも十分に大きくす
ることにより、フィルミングの発生を防止している。換
言すれば、フレッシュ動作を実施する際に上記現像剤担
持体に印加する現像バイアスの電位Ｖ_bfと静電潜像文字
部（トナーを付着したい静電潜像部分）の電位Ｖ_L との
電位差の絶対値が、通常の画像形成時の現像バイアスの
電位Ｖ_b と静電潜像文字部の電位Ｖ_L との差の絶対値よ
りも大きくなるように設定したので、現像剤担持体上か
らトナーが離脱し易くなる。この形態例によれば、通常
のバイアスを用いたフレッシュ時に十分に除去し得なか
ったフィルミングトナーを確実にフレッシュすることが
でき、長期間にわたって良好な画像を得ることができ、
現像装置の長寿命化を図ることができる。

【００１４】なお、一成分トナーを用いた現像装置に於
ては、アルミニウム等の芯金の外周面にローラ状の誘電
体層を被覆一体化した現像ローラを用いるが、この芯金
にバイアス（現像バイアス）を印加することにより感光
体との間に所望の電界を形成せしめて、現像ローラ上の
トナーを感光体上の静電潜像上に付着させる。本形態例
では、この現像バイアスの絶対値を通常の現像時より
も、フレッシュのための現像時に大きくすることによ
り、現像ローラの表面にフィルミングしたトナーを確実
に感光体上に移動させ得るようにしている。

【００１５】次に、請求項２に対応する形態例をより具
体化して説明する。ここでは一例として潜像担持体とし
てＯＰＣ感光体を用い、この感光体をマイナス帯電させ
る場合について説明する。まず、正規現像（ポジポジ現
像）を行う場合には、例えば帯電装置１１を用いて感光
体１０の表面を−８００Ｖに一様に帯電した上で、この
部分に原稿の反射光等を照射することにより静電潜像を
形成する。この時、文字部、即ち非露光部の潜像電位は
−８００Ｖを維持し、地肌部（非文字部）、即ち露光部
の潜像電位は−５０Ｖに低下する。このような電位分布
を有する静電潜像を現像するためにプラスに帯電するト
ナーを現像装置の現像ローラ２３からそのまま供給する
と、−５０Ｖの部分にもトナーが付着してしまうので、
現像ローラに−３００Ｖの現像バイアス（電圧）を印加
する。すると、現像ローラ２３と文字部との間の電界
は、−３００Ｖの現像ローラから−８００Ｖの文字部へ
向かうので、プラスのトナーが文字部だけに付着する。
なお、この場合のフレッシュ動作時には、感光体を一様
帯電させた後で露光せずに全面を文字部とする。ところ
で、通常の現像時に用いられる現像バイアスである−３
００Ｖは、現像ローラ表面にフィルミングを起こしたト
ナーを除去するための電圧としては十分ではない。この
ため、本形態例では、通常の画像形成時に印加される現
像バイアスである−３００Ｖに対して、フレッシュ時に
は例えば−２５０Ｖ程度の現像バイアスを印加して、文
字部と現像ローラとの間の電位差を拡大（この例では、
５００Ｖから５５０Ｖに拡大）することにより、現像ロ
ーラ上にフィルミングを起こしたトナーを確実に感光体
側へ移動させることができるようにした。

【００１６】次に、反転現像（ネガポジ現像）の場合、
−８００Ｖに均一帯電した感光体に対して原稿画像に対
応した光学的な画像情報が照射されると、文字部のみに
光が照射されるので文字部の潜像電位は−５０Ｖに低下
し、地肌部の潜像電位は−８００Ｖに維持される。この
静電潜像に対して現像ローラからマイナスに帯電するト
ナーが供給されるが、そのまま供給したのでは−５０Ｖ
の文字部にはトナーは付着しない。そこで、現像ローラ
に対して−６００Ｖの現像バイアス（電圧）を印加する
と、−５０Ｖの文字部から−６００Ｖの現像ローラへ向
かう電界が形成されるので、マイナスに帯電したトナー
は文字部へ付着する。なお、この場合のフレッシュ動作
時には、一様帯電させた感光体を全面露光して全面を文
字部とする。ところで、通常の現像時に用いられる現像
バイアスである−６００Ｖは、現像ローラ表面にフィル
ミングを起こしたトナーを除去するための電圧としては
十分ではない。このため、本形態例では、通常の画像形
成時に印加される現像バイアスである−６００Ｖに対し
て、フレッシュ時には例えば−６５０Ｖ程度の現像バイ
アスを印加して、文字部と現像ローラとの間の電位差を
拡大（この例では、５５０Ｖから６００Ｖに拡大）する
ことにより、現像ローラ上にフィルミングを起こしたト
ナーを確実に感光体側へ移動させることができる。な
お、現像バイアスは、一成分式、二成分式、全てのタイ
プの現像装置において現像ローラの芯金に印加されるも
のである為、この形態例は全てのタイプの現像装置に適
用可能である。また、以下に述べる全ての形態例は全て
のタイプの現像装置を用いた画像形成装置に適用するこ
とができる。

【００１７】次に、本発明の他の形態例（請求項３に対
応）は、上記現像ローラ２３上のトナーをフレッシュす
る際に現像ローラ（現像剤担持体）の一周長分を越えた
範囲に渡ってフレッシュするようにしたことを特徴とし
ている。即ち、上記のように現像ローラ２３の表面にフ
ィルミングしたトナーは現像ローラ表面から離脱しにく
い状態にあるので、現像ローラが一回転する間だけフレ
ッシュ用の現像バイアスを印加しただけでは完全にフレ
ッシュできない。このため、現像ローラをフレッシュす
る時間（範囲）を現像ローラの一周分以上にすることに
より、完全に現像ローラの上のトナーをフレッシュする
ようにしたのがこの形態例である。

【００１８】図３はジョブ終了時（画像形成動作終了
時）に現像ローラをフレッシュするタイミングを示す図
であり、ジョブ終了時にフレッシュ用の現像バイアスＶ
_bfの印加をＯＮさせ、ＯＮし続ける時間が例えば現像ロ
ーラ３周分に相当する時間となるように制御することに
より、現像ローラ上にフィルミングしたトナーを全て感
光体上に移動させることができる。またこの画像形成装
置は、図２に示したようにトナーリサイクル機構２５を
有しているので一度にたくさんのトナーをフレッシュし
たとしてもトナーの無駄使いにならない利点がある。従
って、長期間にわたり良好な画像を得ることができ、長
寿命化を図ることができる。

【００１９】次に、図４は本発明の他の形態例（請求項
４に対応）におけるトナーリサイクル機構の構成例を示
す図であり、このトナーリサイクル機構２５は、リサイ
クルトナー搬送路３０と、現像装置１２に設けたリサイ
クルトナー補給口１２ａの直上位置に配置した横搬送機
構３１とを有し、この横搬送機構３１は、リサイクルト
ナー搬送路３０から供給されるリサイクルトナーＴを受
入れる開口部３２と、内部にスクリュー３３を回転自在
に支持したケース３４とを有し、ケース３４の下面に多
数設けられた穴３５からスクリュー３３により攪拌され
て凝集状態を解消されたリサイクルトナーＴが、現像装
置１２（ホッパ部）全体に万遍なく散布される。なお、
横搬送機構３１の「横」の意味は現像ローラ２３の軸方
向と平行な方向のことであり、横方向搬送機構によって
現像装置内のトナー量が横方向に偏在することがないよ
うに「横」方向に分散して供給するように配慮してい
る。

【００２０】なお、図２に示した如き構成のトナーリサ
イクル機構２５により搬送されるリサイクルトナー中に
は帯電したトナーが含まれている為にもともと凝集し易
いが、トナーリサイクル機構２５によって一度に多量の
リサイクルトナーが現像装置内に直接戻されると、リサ
イクルトナーが凝集した塊が現像装置に供給され、トナ
ーの帯電が不安定になりやすく、地肌汚れなどの異常画
像が発生する可能性が高い。本発明では、図４のように
現像装置内にリサイクルトナーが戻される前に横攪拌機
構３１によって攪拌して凝集を解消した上で現像装置１
２内に戻すことにより、現像装置内でのトナーの凝集を
防ぎ、トナーの帯電を安定させることができるので、地
肌汚れなどの異常画像を防ぐことができる。

【００２１】次に、本発明の他の形態例（請求項５に対
応）では、画像形成部による画像形成動作（ジョブ）の
終了後に、横攪拌機構３１によるリサイクルトナーの横
攪拌を十分に実施して凝集状態を解消してから、横攪拌
動作を含む現像装置の動作を停止するようにした点が特
徴的である。即ち、この形態例では、横攪拌機構３１を
採用した場合における横攪拌動作の開始をジョブ終了時
にするとともに、横攪拌動作（現像装置の駆動を含む）
の停止のタイミングを横攪拌が十分に行われた時として
いる。つまり、画像形成装置の画像形成部が一連のジョ
ブを終了した後に十分な横攪拌を開始しつつリサイクル
トナーを現像装置内に万遍なく戻すことにより、更に有
効にトナーの凝集を防ぎ、トナーの帯電を安定させるこ
とができる。これを図３のタイミングチャートで説明す
ると、ジョブ終了時に横攪拌機構をＯＮさせて、十分な
時間ｔ１だけリサイクルトナーを攪拌させてから現像装
置内にトナーを万遍なく戻すように横攪拌機構の駆動手
段を制御する。なお、ここで横攪拌を行う期間ｔ１は、
ジョブが終了してからフレッシュ時の現像バイアスのＯ
Ｎが終了した後、所定時間ｔ２が経過するまでとする。
例えば、フレッシュ時の現像バイアスがＯＮしている時
間ｔ３を２秒とすると、横攪拌に要する時間ｔ１はこの
時間ｔ３よりも長い時間、例えば５秒とする。

【００２２】次に、低融点トナーから成る一成分トナー
を用いた現像装置の場合、ドクターブレード２４との摩
擦熱により現像ローラ２３にフィルミングしやすくなる
ので、頻繁に現像ローラ上のトナーをフレッシュする必
要が生じる。そこで、本発明の他の形態例（請求項６）
では、現像ローラ上のトナーをフレッシュする間隔（時
期）を転写装置１３（転写位置）に向けて搬送される転
写紙の搬送間隔（紙間＝非通紙期間）に対応して設定
し、紙間に感光体上に形成される非画像部を利用してフ
レッシュを行うことにより、頻繁に現像ローラ上のトナ
ーをフレッシュするようにしている。なお、ここで非画
像部とは、原稿となる用紙の全面積に対応して形成され
る静電潜像が存在する領域（画像部）以外の感光体上の
領域のことである。フレッシュ動作時にはこの非画像部
にトナーを付着させる以上、非画像部にはトナーが付着
する電位を有した静電潜像が形成されることは勿論であ
る。

【００２３】これを図５のタイミングチャートにより説
明すれば、転写位置に転写紙が通紙されない期間、つま
り通紙間隔に相当する期間では、感光体上に画像が形成
されない（非画像部が形成される）ので、感光体上の非
画像部が現像ローラ２３を通過するタイミングで、フレ
ッシュ用の現像バイアスＶ_bfをＯＮしてその期間だけ現
像ローラを回転させればよい。また、この形態例のよう
に通紙間隔毎に頻繁に現像ローラ上のトナーをフレッシ
ュしたとしても、トナーリサイクル機構２５を有してい
るため、トナーの無駄使いとならないという利点があ
る。

【００２４】次に、上述した如く、現像ローラ（現像剤
担持体）２３上のトナーをフレッシュするに際して、現
像ローラが一回転する間のみフレッシュを行うだけで
は、十分にトナーを除去することができない。そこで請
求項３に対応する上記他の形態例では現像ローラ２３上
のトナーをフレッシュする際に現像ローラの一周長分を
越えた範囲に渡ってフレッシュするようにした。また、
請求項６に対応する上記他の形態例では、フレッシュを
行う期間として非通紙期間中に感光体上に形成される非
画像部が現像ローラを通過するのに要する期間を選定し
ているが、この場合も現像ローラの一周分に相当する期
間フレッシュしただけではトナーの除去が不十分となる
ことは明らかである。そこで、本発明の他の形態例（請
求項７に対応）では、非通紙期間中に現像ローラ上のト
ナーをフレッシュする際に、フレッシュを行う期間とし
て現像ローラが１周（一回転）するのに要する時間を越
える時間を選定した。図５の例では、転写紙の通紙間隔
に対応して感光体上に形成される非画像部が現像ローラ
を通過するのに要する時間を、現像ローラが３周（３回
転）するのに要する時間と一致させることにより、一回
のフレッシュ動作に於て現像ローラの周面に対して３回
トナー除去を行うようにした。また、本形態例に於て
も、トナーリサイクル機構２５を用いているため一度に
多量のトナーをフレッシュしても無駄にならない。よっ
て長期間にわたり良好な画像を得ることができ、現像装
置等の長寿命化を図ることができる。

【００２５】次に、図６(a) は感光体（潜像担持体）上
の非画像部が現像ローラを通過する期間中にフレッシュ
動作を実施する場合における現像ローラの回転周期を示
す図であり、感光体上の非画像部が現像ローラを通過す
る期間（フレッシュ期間）の終了時に、非画像部の終端
部が常に現像ローラ周面の同一部分に対面するように同
期させると、現像ローラ周面のうち部分Ａは常にフレッ
シュされない状態となり、トナーフィルミングが起き
る。そこで本発明の他の形態例では、図６(b) に示すよ
うに、感光体上の非画像部が現像ローラを通過する期間
（フレッシュ期間）と、現像ローラの回転周期とを同期
させないように制御することにより、現像ローラの全周
面が常にフレッシュされるように構成した。この結果、
トナーフィルミングが現像ローラの周面の一部に起きる
という事態の発生を防止できるようなった。このように
同期させないための方法としては、現像ローラの径を変
えてその周長を変える方法、通紙間隔を変える方法、更
には感光体と現像ローラの線速比を変更する方法を挙げ
ることができる。

【００２６】次に、図２のごとく、回収トナーを現像装
置内にリサイクルすると、紙粉等の異物が現像装置内か
ら感光体上に供給される事態が想定される。このような
異物は、画質を悪化させる原因となる為、異物混入を防
止する対策が必要である。そこで、本発明の他の形態例
（請求項９に対応）では、画像形成装置の給紙部５を図
１の正面図のごときいわゆるフロントロ−ディング方式
とした。フロントローディング方式の給紙部は、正面図
である図１の手前側に各給紙トレイ４０を水平に引き出
すタイプであり、常時に於ては転写紙は本体内に収容さ
れているためホコリ、チリ等の異物が付着しにくい。ま
た、転写紙を反転して作像部４へ搬送する給紙機構とな
っている為、転写位置に於て感光体１０と対向してトナ
ー像の転写を受けるのは、異物付着のない裏面（給紙ト
レイ内では下面）となるため、感光体を介してリサイク
ルトナ−に異物が混入することが有効に防止される。次
に、画像形成装置内には、トナー、紙粉、空気中に含ま
れるホコリ、チリが存在するが、これらの異物が感光体
に付着すると、クリーニングユニットにより除去された
リサイクルトナー中に異物が入り込むので、上記と同様
な画質の低下という問題を招来する。

【００２７】そこで、図７(a) (b) に示した本発明の他
の形態例（請求項１０に対応）では、このような不具合
の解決を図っている。即ち、画像形成装置本体１の内部
適所（壁面の排気口の内部位置）には図７に示すような
排風ファン４５が設けてあり、この排風ファン４５によ
って、チャージャ関係で発生したオゾンや、定着装置で
発生する熱を機外へ排出している。本発明では、この排
風ファン４５の排気方向下流側位置に静電フィルタ４６
を直付けしている。静電フィルタ４６はポリエチレン等
の樹脂の細い繊維でできており、風が通ると摩擦により
電荷を保持するようになり、排風ファン４５により排出
される空気中に含まれるホコリやチリ等を吸着し再浮遊
させない。そのため機内に浮遊するホコリ、チリ、紙粉
等の異物が減少する。よって前述のフロントロ−ディン
グ方式と静電フィルタを組み合わせることにより、感光
体を介してリサイクルトナ−に異物が混入するのを防ぐ
効果が向上する。なお、本発明は、一成分式の現像装置
に限らず二成分式の現像装置にも適用可能である。また
一成分式の現像装置としては、非磁性一成分トナーを用
いるタイプのみならず、磁性一成分トナーを用いるタイ
プにも適用が可能である。また、ネガポジ式、ポジポジ
式いずれのタイプの画像形成部にも適用可能である。ま
た、本発明に於て潜像担持体とは感光体以外の潜像を担
持する手段を含むものである。また、潜像担持体は、ド
ラム状のものに限らず、ベルト状、その他の形態のもの
をも含む概念である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
例えば一成分現像装置を用いた画像形成装置に於て、ク
リーニングユニットにより感光体上から回収されたトナ
ーを現像装置のホッパ内にリサイクル補給するトナ−リ
サイクル機構を有しているので、トナ−フィルミング防
止の為にある所定の間隔で現像ロ−ラ上のトナ−をフレ
ッシュしたとしてもトナ−の無駄使いとはならず、トナ
−消費が早くなることを防止できる。請求項２の発明に
よれば、現像ローラ上にフィルミングしているトナーは
高帯電トナーのため、トナー同士のクーロン力が高く、
また現像ポテンシャルとクーロン力が飽和状態のため現
像しにくいので、フレッシュする時の現像バイアスを通
常の画像形成時のバイアスより高くすることにより、換
言すればフレッシュ動作を実施する際に現像剤担持体に
印加する現像バイアスＶ_bfを、通常の画像形成時の現像
バイアスＶ_b よりも、トナーを付着させようとする静電
潜像部分（静電潜像文字部）の電位Ｖ_L との差の絶対値
が大きくなるように設定することより（｜Ｖ_L −Ｖ_bf｜
＞｜Ｖ_L −Ｖ_b ｜）、通常の現像バイアスではフレッシ
ュできないフィルミングしたトナーをフレッシュするこ
とができる。よって長期間にわたり良好な画像を得るこ
とができ、長寿命化を図ることができる。

【００２９】請求項３の発明によれば、フィルミングし
たトナーは現像ローラ１周長分のフレッシュでは完全に
フレッシュできないため、フレッシュする時間（範囲）
を現像ローラの１周長分以上にすることにより、完全に
現像ローラ上のトナーをフレッシュすることができる。
また、トナーリサイクル機構を有しているため１度に多
量のトナーをフレッシュしたとしても無駄にならない。
よって長期間にわたり良好な画像を得ることができ、長
寿命化を図ることができる。リサイクルトナーが一度に
たくさん現像装置内に直接戻されるとトナーが凝集して
トナーの帯電が不安定になりやすく、地肌汚れ等の異常
画像が発生する可能性が高い。請求項４の発明では、リ
サイクルトナーが現像装置内に戻される前に横攪拌機構
を介して戻すことにより、現像装置内でのトナーの凝集
を防ぎ、トナーの帯電を安定させることができるので地
肌汚れ等の異常画像を防ぐことができる。

【００３０】請求項５の発明によれば、リサイクルトナ
ーを横攪拌をつうじて十分に攪拌してから現像装置を停
止することにより更にトナーの凝集を防ぎ、トナーの帯
電を安定させることができる。請求項６の発明によれ
ば、現像ローラ上のトナーをフレッシュする時期とし
て、転写紙の通紙が行われない通紙間隔において感光体
上に形成された非画像部が現像ローラを通過する期間を
選定したので、頻繁に現像ローラ上のトナーをフレッシ
ュすることができることとなり、現像ローラへのトナー
のフィルミングを防ぐことができる。また頻繁に現像ロ
ーラ上のトナーをフレッシュしても、リサイクル機構が
あるのでトナーの無駄使いにならない。請求項７の発明
によれば、転写紙の非通紙間隔に対応して形成された非
画像部が現像ローラを通過するのに要する時間を、現像
ローラの１周長分以上にすることにより完全に現像ロー
ラ上のトナーをフレッシュすることができ、現像ローラ
へのフィルミングを防ぐことができる。またトナーリサ
イクル機構を有しているため１度にたくさんのトナーを
フレッシュしても無駄にならない。よって長期間にわた
り良好な画像を得ることができ、長寿命化を図ることが
できる。

【００３１】請求項８の発明によれば、転写紙の非通紙
間隔に対応して形成された非画像部が現像ローラを通過
するのに要する時間を、現像ローラの一回転に要する時
間と同期させないことにより、現像ローラ周上の一部分
だけをフレッシュすることなく、現像ローラ周全体上の
トナーをフレッシュすることができる。請求項９の画像
形成装置においては、フロントロ−ディング方式による
給紙手段を備えているので、特別に異物除去部材を設け
ることなく、リサイクルトナ−への異物混入を少なくす
ることができるので、異常画像の発生防止を低コスト、
省スペ−スで達成することができる。請求項１０の画像
形成装置においては、排気ファンに静電フィルタを備え
ているので、機内で浮遊するホコリやチリが減少し、感
光体を介してリサイクルトナ−への異物混入を抑制する
ことができ、異常画像の発生防止に効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するフロントローディングタイプ
の画像形成装置の内部構成を示す正面図。

【図２】図１に示した現像装置の拡大図。

【図３】フレッシュ動作を行う場合の現像バイアスと、
現像ローラ駆動、更には横攪拌駆動との関係を示すタイ
ミング図。

【図４】横攪拌機構の一例を説明する斜視図。

【図５】感光体上の画像部及び非画像部のタイミング
と、現像ローラの駆動タイミング、更にはフレッシュ時
の現像バイアスの印加タイミングを示す図。

【図６】(a) 及び(b) は感光体上の画像部及び非画像部
のタイミングと、現像ローラの一回転のタイミングとを
比較する図。

【図７】(a) 及び(b) は本発明の第３の形態例の構成を
示す一部断面図、及び要部拡大図。

【符号の説明】

１ 装置本体、２ 自動原稿給紙装置、３ 読み取り光
学系、４ 作像部、５給紙部、６ 排紙部、１０ 感光
体ドラム、１１ 帯電装置、１２ 現像装置、１３ 転
写装置、１４ クリーニングユニット、１５ 定着装
置、２０ トナータンク、２１ アジテ−タ、２２ 補
給ロ−ラ、２３ 現像ロ−ラ、２４ ドクタ−ブレ−
ド、２５ トナ−搬送経路部材（トナーリサイクル機
構）、３０ 搬送路、３１ 横搬送機構、３２ 開口
部、３３ スクリュー、４０給紙トレイ、４５ 排風フ
ァン、４６ 静電フィルタ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転駆動される潜像担持体上の静電潜像
   を、現像剤担持体から供給されるトナーにより現像する
   現像装置を備えた画像形成装置において、 現像剤担持体上のトナーを潜像担持体上に移動させるこ
   とにより現像剤担持体上のトナーを除去するフレッシュ
   動作を実施する機能を備え、 上記フレッシュ動作を実施することにより、潜像担持体
   上から除去され潜像担持体上に移動したトナーを現像装
   置に戻すトナ−リサイクル機構を有することを特徴とす
   る画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記フレッシュ動作を実施する際に上記
   現像剤担持体に印加する現像バイアスの電圧Ｖ_bfと静電
   潜像文字部の電圧Ｖ_L との電位差の絶対値が、通常の画
   像形成時の現像バイアスの電圧Ｖ_b と静電潜像文字部の
   電圧Ｖ_L との電位差の絶対値よりも大きくなるように設
   定することにより、現像剤担持体上からトナーが離脱し
   易くしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 上記現像剤担持体上のトナーをフレッシ
   ュする範囲は、上記現像剤担持体の一周長分を越えた範
   囲であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形
   成装置。
4. 【請求項４】 上記トナーリサイクル機構は、リサイク
   ルトナーが現像装置に戻される前にリサイクルトナーを
   現像剤担持体の軸方向に沿った横方向に攪拌する横攪拌
   機構を備えていることを特徴とする請求項１、２、又は
   ３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 上記横攪拌機構によるリサイクルトナー
   の横攪拌動作を含む現像装置の動作は、上記フレッシュ
   動作時に印加される現像バイアスの印加開始と同時に開
   始され、現像バイアスの印加終了後も所定の期間行われ
   ることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 上記現像剤担持体上のトナーをフレッシ
   ュする時期を、転写位置に連続搬送される転写紙の通紙
   間隔に対応して潜像担持体上に形成される非画像部が、
   現像剤担持体を通過するのに要する時間と一致させたこ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４、又は５のいずれ
   かに記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 上記現像剤担持体上のトナーをフレッシ
   ュする時期を、転写位置に連続搬送される転写紙の通紙
   間隔に対応して潜像担持体上に形成される非画像部が、
   上記現像剤担持体を通過するのに要する時間と一致させ
   た場合に、上記現像剤担持体上のトナーをフレッシュす
   る時間中にフレッシュを行う範囲を、現像剤担持体の一
   周長分を越える範囲としたことを特徴とする請求項６記
   載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 上記現像剤担持体上のトナーをフレッシ
   ュする時期を、転写位置に連続搬送される転写紙の通紙
   間隔に対応して潜像担持体上に形成される非画像部が、
   上記現像剤担持体を通過するのに要する時間と一致させ
   た場合に、上記現像剤担持体上のトナーをフレッシュす
   る期間を、現像剤担持体の一回転の周期と同期させない
   ように構成したことを特徴とする請求項６又は７記載の
   画像形成装置。
9. 【請求項９】 上記画像形成装置の給紙手段がフロント
   ロ−ディング方式であることを特徴とする請求項１、
   ２、３、４、５、６、７、又は８記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 上記画像形成装置内の空気を装置外に
    排気するための排気ファンに静電フィルタを装備したこ
    とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８
    又は９記載の画像形成装置。