JPH05173410A - 画像形成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 転写ローラを用いた画像形成方法および装置
において、画像形成動作前の待機時における転写ローラ
へのトナー付着を著しく軽減でき、高画質の画像が安定
して得られるとともに用紙の裏汚れを防止でき、しか
も、無駄な現像剤の消費を防ぐ事ができる画像形成方法
および装置を提供することを目的とする。 【構成】 感光体ドラム３に対向する現像清掃ローラ３
３の回転に伴って静電潜像にトナーＴを供給することに
より前記静電潜像を可視化してトナー像ＴＩを形成し、
このトナー像ＴＩを転写ローラ９を介して用紙Ｐに静電
的に転写させるものにおいて、前記現像ローラ３３を画
像形成動作前の待機時に前記現像ローラ３３が停止して
いるように制御し、これにより、現像清掃ローラ３３か
らのトナーＴの不必要な流出を押さえることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体ドラム等の像担
持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して用紙
等の被転写材に転写する画像形成方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の画像形成装置としては、電子写
真装置や静電プリンタなどが知られている。

【０００３】これらの画像形成装置では、感光体ドラム
上に静電潜像を形成した後、該静電潜像に現像剤（トナ
ー）を静電的に付着させて現像剤像を形成し続いて現像
剤像を用紙に転写することにより記録している。

【０００４】転写方法としては、現像剤像上に用紙を重
ね、その裏側より現像剤電荷（トナー電荷）と逆極性の
電荷をコロナ帯電器で与えるコロナ転写方法、ローラを
介して直接電圧を用紙に印加し、これより発生した電界
でトナー層を転写するローラ転写方法などが知られてい
る。

【０００５】このうち、ローラ転写方法は、オゾンの発
生がなく、また、転写ローラで直接、用紙を感光体ドラ
ムに押付けながら転写するので、用紙と感光体ドラム表
面との密着性が取り易く、コロナ転写に比較し、質のよ
い転写像が得られ易いといった特長があり、近年、特に
注目されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このロ
ーラ転写方法を採用したものにあっては、感光体ドラム
表面と転写ローラが接触する構造であるため、用紙を介
さない状態においては、感光体ドラム上の現像剤（トナ
ー）が転写ローラ上に付着してしまい、通紙時に用紙の
裏汚れを生じてしまう。また、転写ローラへの付着量が
多いと良好な転写状態が維持できなくなり、高画質の画
像が安定して得られなくなるといった問題がある。

【０００７】特に、感光体ドラム上の電位が低い部分に
高い現像バイアスにより現像する反転現像を採用したも
のにあっては、イニシャライズ時（画像形成動作前の待
機時）、感光体ドラムの帯電が０Ｖの状態では、現像バ
イアスの有無にかかわらず現像ローラの現像剤が感光体
ドラム側に移行してしまい、これが転写ローラに大量に
転移してしまうという問題があった。

【０００８】そこで、本発明は、上記事情に基づきなさ
れたもので、転写ローラへのトナー付着を著しく軽減で
き、高画質の画像が安定して得られるとともに用紙の裏
汚れを防止でき、しかも、無駄な現像剤の消費を防ぐ事
ができる画像形成方法および装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための第１の手段として、像担持体に静電潜像を形
成する静電潜像形成工程と、前記像担持体に対向する現
像ローラの回転に伴って静電潜像に現像剤を供給するこ
とにより前記静電潜像を可視化する現像工程と、前記像
担持体に接触する転写ローラを介して前記像担持体に形
成された現像剤像を像担持体と転写ローラとの間を通過
する被転写材に静電的に転写させる転写工程とを備えて
なる画像形成方法において、前記現像ローラを画像形成
動作前の待機時において前記現像ローラが停止している
ことを特徴とするものである。

【００１０】また、第２の手段として、像担持体に静電
潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記像担持体に対
向する現像ローラの回転に伴って静電潜像に現像剤を供
給することにより前記静電潜像を可視化する現像手段
と、前記像担持体に接触する転写ローラを介して前記像
担持体に形成された現像剤像を像担持体と転写ローラと
の間を通過する被転写材に静電的に転写させる転写手段
と、前記現像ローラを画像形成動作前の待機時において
前記現像ローラが停止しているように制御する制御手段
とを具備してなる構成としたものである。

【００１１】

【作用】本発明の画像形成方法および装置においては、
画像形成動作前の待機時において現像ローラが停止して
いるために、像担持体上には、接触部分の現像剤のみが
付着するだけで他の現像剤が供給されない。それによ
り、転写ローラへのトナー付着を従来に比べて著しく軽
減することが可能となる。

【００１２】

【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。図２は、クリーナレスプロセス方式の画像形成
装置１の構成を示す。

【００１３】図２において、画像形成装置本体２の略中
央部には、周面長さが記録すべき像の長さよりも小さく
なるような径（実施例では径３０mm）の像担持体として
の感光体ドラム３が矢印Ａ方向に回転自在に設けられて
いる。この感光体ドラム３は、有機感光体（ＯＰＣ）系
の光導電材料から形成されている。

【００１４】また、感光体ドラム３の周囲には、その回
転方向に沿って順次、後述する作用をなす除電手段とし
ての消去ランプ４、転写残りトナーの非パタン化手段と
しての非パタン化装置５、帯電手段としてのスコロトロ
ン帯電器６、静電潜像形成手段としてのレーザ装置７、
現像清掃兼用手段としての現像清掃装置８、および転写
手段としての転写ローラ９が配設されている。そして、
感光体ドラム３の周面に現像剤像としてのトナー像ＴＩ
を形成する画像形成手段１０を構成している。また、装
置本体２内には、装置本体２の一側に装着された給紙カ
セット１１から取出された被転写材としての用紙Ｐを、
前記画像形成手段１０の前記感光体ドラム３と前記転写
ローラ９との間の画像転写部１２を経て装置本体２の他
側に配置された排紙トレイ１３に導く用紙搬送路１４が
形成されている。

【００１５】また、用紙搬送路１４の前記画像転写部１
２の上流側には、給紙ローラ１５を介して給紙カセット
１１から取出された用紙Ｐの先端整位を行った後、タイ
ミングをとって画像転写部１２送り込むアライニングロ
ーラ対１６が配置されている。また、前記画像転写部１
２の下流側には、用紙Ｐに転写されたトナー像ＴＩを定
着する定着装置１７および定着された用紙Ｐを排紙トレ
イ１３に排出する排紙ローラ対１８が設けられている。
また、定着装置１７と排紙ローラ対１８との間には、定
着装置１７で定着された用紙Ｐを必要に応じて反転搬送
路１９に導くゲート２０が設けられている。

【００１６】反転搬送路１９に導かれた用紙Ｐは排紙ロ
ーラ対２１を介して装置本体２の上面側に形成された凹
所からなる排紙部２２に画像形成面を下にした状態で排
紙されるようになっている。つぎに、現像清掃装置８の
構成に付いて図１、図３、および図４を参照して説明す
る。図１は現像清掃装置８の断面図である。現像清掃装
置８は、内部が現像剤収納部としてのトナー収容部３０
となるトナーホッパ３１が一体成形された現像装置本体
３２を有する。

【００１７】現像装置本体３２は、感光体ドラム３に対
向する部分が開口した状態となっており、その開口部の
近傍には、感光体ドラム３に対して弾性的にかつ、変形
によりニップ幅をもって接触して感光体ドラム３の回転
方向に対してウイズ方向（矢印方向）となる状態で回転
する清掃ローラ兼用の現像ローラ（以後、現像清掃ロー
ラという）３３が設けられている。

【００１８】この現像清掃ローラ３３の後側でトナー収
容部３０の底部に当たる部分に、現像清掃ローラ３３と
の間でトナーＴの授受を行う現像剤授受手段としてのト
ナー移送ローラ３４が設けられている。

【００１９】現像装置本体３２内には、現像清掃ローラ
３３の上方に位置して、現像清掃ローラ３３によるトナ
ー搬送量を規制し、現像清掃ローラ３３の表面に前記ト
ナーＴの薄層を形成する現像剤層形成手段としてのブレ
ード３５が設けられている。現像清掃ローラ３３の下面
側に接触した状態にリカバリーブレード３７が設けられ
ている。前記トナー収容部３０内には、攪拌手段として
のミキサー３８が設けられトナーＴを攪拌するようにな
っている。

【００２０】また、前記現像清掃ローラ３３は、図１お
よび図３に示す如く、金属シャフト３３Ａの周囲に発泡
ウレタンあるいはシリコンゴム、ＥＰＤＭなどによる弾
性体層３３Ｂと１０² 〜１０⁸ Ωcmの電気抵抗を有する
表面導電層３３Ｃとを順次形成し全体として弾力性のあ
るローラを構成している。

【００２１】さらに、上記現像ローラ３３にはバイアス
電源Ｖが接続されており、上記表面導電層３３Ｃと導通
している。これにより、現像および清掃時に所定の現像
バイアスが印加される。

【００２２】また、トナー移送ローラ３４は、金属シャ
フト３４Ａの外周に導電性を有する軟質発泡ポリウレタ
ンフォーム層３４Ｂを設けた構成であり、現像清掃ロー
ラ３３の回転方向に対してアゲインスト方向に回転する
ようになっている。そして、トナーＴの搬送供給とホッ
パ３内底部のトナーＴの凝集防止の役割を果たしてい
る。

【００２３】また、バイアス電源Ｖにより現像清掃ロー
ラ３３と同電位のバイアス電圧が印加されるようになっ
ており、良好なトナーＴの移動性が得られるようになっ
ている。

【００２４】また、ブレード３５は、第１のブレードホ
ルダ４０、スペーサ４１及び第２のブレードホルダ４２
により保持されている。第１のブレードホルダ４０は軸
４３を介して回動自在に支持されているとともに加圧用
の複数の圧縮スプリング４４により所定方向に回動する
ように常時付勢された状態となっており、ブレード３５
は、圧縮スプリング４４の付勢力により現像清掃ローラ
３３に押圧される。

【００２５】また、ブレード３５の背面には、モルトプ
レン等でできた発泡材４５が貼着されており、この発泡
材４５が第１のブレードホルダ４０に取り付けられたバ
ッフル板４６に当接するようになっている。これによ
り、ブレード３５の振動を押さえ、良好なトナーＴの層
形成ができるようになっている。

【００２６】ブレード３５は、図４に示すように、リン
青銅等からなる薄板バネ材３５Ａの先端部に、例えばシ
リコンゴムやウレタン等のゴム弾性体または樹脂からな
るチップ３５Ｂをほぼ全長に亘って長手方向に接着した
ものである。チップ３５Ｂは、当接部が断面半円形状を
呈しており、このチップ３５Ｂの円弧状部が現像清掃ロ
ーラ３３に所定の加重で押圧されるようになっている。
ここを通過するトナーＴは、感光体ドラム３と同極性の
負の摩擦帯電を帯びて１層〜３層程度のトナーＴの層を
形成する。また、ブレード３５の両端部にはシール材３
５Ｃ，３５Ｃが取付けられている。

【００２７】なお、上記現像清掃ローラ３３の表面は、
トナーＴとの摩擦帯電を考慮して、また適度な弾性と摩
擦性を考慮して選ぶ必要がある。上記表面導電層３３Ｃ
の材質としては、たとえば、ウレタン樹脂に導電性カー
ボンを１０〜３０重量パーセント混合したものを塗布し
ている。さらに、上記現像清掃ローラ３３にはバイアス
電源Ｖが接続されており、上記表面導電層３３Ｃと導通
している。これにより、現像および清掃時に所定の現像
バイアスが印加される。

【００２８】なお、転写ローラ９は、前述の現像ローラ
３３と同様に金属シャフト（回転軸）９Ａの周囲に弾性
体層９Ｂと１０⁵ 〜１０¹⁰Ωcmの電気抵抗を有する表面
導電層９Ｃとを順次形成してなる。ここにおいて、転写
ローラ９の金属シャフト９Ａには直流電源３６（図２参
照）により６００〜２０００ボルト電圧が与えられ、転
写ローラ９の両端部に設けたシリコン樹脂に導電性カー
ボンを３０〜４０重量パーセントしてなる導通部を介し
て表面導電層９Ｃに電圧が印加されるようになってい
る。この転写ローラ９に印加されるバイアスは、用紙Ｐ
が感光体ドラム３と転写ローラ９間にあるときだけ「オ
ン」するように制御されている。

【００２９】用紙Ｐが無い部分（紙間）において転写バ
イアスを「オン」すると、この部分の感光体ドラム３は
プラスに帯電してしまい、非パタン化装置５に蓄積した
マイナス極性のトナーＴが急激に、かつ大量に吐き出さ
れてしまい、現像清掃装置８で完全にクリーニングする
ことが出来ず、次の頁において、画像汚れが生じてしま
う。そこで転写バイアスは紙間で、「オフ」するよう制
御を行っているが、あまり、転写を早く「オフ」してし
まうと、用紙Ｐの後端の非画像領域が大きくなってしま
い、不都合となる。そこで、用紙後端５mm程度前に転写
バイアスは「オフ」するようにしている。

【００３０】また、図５に示すように、感光体ドラム３
を駆動するための感光体ドラム駆動モータ５０、現像清
掃ローラ３３を駆動するための現像清掃ローラ駆動モー
タ５１、転写ローラ９を駆動するための転写ローラ駆動
モータ５２、スコロトロン帯電器６に電力を供給する帯
電チャージャトランス５３、およびコピー枚数やサイズ
などの画像形成情報を入力する入力手段５４などは制御
手段としての制御装置５５に接続された状態となってい
る。つぎに、このように構成された画像形成装置１の画
像形成動作について説明する。

【００３１】感光体ドラム３を矢印Ａ方向に回転させ、
感光体ドラム３の周面をスコロトロン帯電器６により、
約ー４５０〜ー８００ボルトに略均一に負に帯電する。
続いて、この帯電領域にレーザ装置７から記録すべき画
像情報に応じてレーザビームＲを照射して露光し、感光
体ドラム３の表面に静電潜像を形成する。ついで、この
静電潜像は感光体ドラム３の回転に伴って現像清掃装置
８と対面する。

【００３２】ここで、摩擦帯電性のいわゆる一成分系現
像剤としてのトナーＴの層が形成された現像清掃ローラ
３３が回転を開始し、感光体ドラム３上の静電潜像にト
ナーＴを付着させてトナー像ＴＩを形成する。この場
合、トナーＴは光の照射域に付着し、いわゆる反転現像
される。トナーＴは、平均粒径８〜１５μm 程度のもの
が用いられ、ブレード３５および現像清掃ローラ３３と
の摩擦により、約ー５〜３０μc ／ｇ程度に帯電されて
おり、現像清掃ローラ３３には約ー１１５０〜ー４００
ボルト程度の電圧が印加される。現像後のトナー像ＴＩ
は、次に転写ローラ９と対面する転写領域に搬送され
る。

【００３３】一方、転写領域には、給紙ローラ１５の回
転により給紙カセット１１から用紙Ｐが取出され、アラ
イニングローラ対１６を介して感光体ドラム３の回転に
同期して送られてくる。

【００３４】ここに搬送されてきた用紙Ｐは、転写ロー
ラ９により、その裏面がプラスの極性に帯電される。し
たがって、感光体ドラム５の表面上のトナー像ＴＩは静
電気的に用紙Ｐに引寄せられて転写される。

【００３５】このような接触式の転写手段では、多湿下
においても安定した転写特性を発揮するため、転写残留
現像剤量を減少させて清掃の負担を軽減する効果がある
とともに、用紙Ｐ中の紙粉も除去し、トナーＴへの混入
を防止する。また、転写後の用紙Ｐは定着装置１７に送
られ、ここでトナーＴが熱および圧力で用紙Ｐに溶融定
着された後、排出される。

【００３６】ところで、転写後の感光体ドラム３の表面
には、わずかながら転写し切れずに残留したトナーＴあ
るいは、トナーＴの転写後に残された正および負の静電
潜像が残留している。これらのトナーＴあるいは静電潜
像は、まず、消去ランプ４により負の潜像が消去された
後、非パタン化装置５に搬送されて攪乱、非パターン化
される。

【００３７】非パタン化装置５は、１０³ 〜１０⁹ Ωcm
の電気抵抗を有する繊維（商品名トレカ、カイノールな
ど）で作られたブラシ５Ａに接触する。導電性ブラシ５
Ａは、感光体ドラム３の回転とともに摺擦され、バイア
ス電源（図示しない）と接続して２００〜１５００ボル
トの電圧が印加され、感光体ドラム３上の転写残留トナ
ーＴを一時的に吸着する。

【００３８】転写残りトナーＴの多くはマイナス極性で
あるため、ブラシ５Ａに吸着するが、かぶりトナーの転
写残りトナーのなかには、プラスに帯電しているものも
あり、これらのトナーＴは吸着されずに通過するが、微
量であるため問題とはならない。

【００３９】一時的に、ブラシ５Ａにトラップされた転
写残りトナーＴは、印加されたバイアスやブラシ５Ａの
抵抗、トナーの粒径、抵抗などの条件に応じた時間で、
プラスの電荷が注入されブラシ５Ａと感光体ドラム３と
で形成される電界より感光体ドラム３へ戻される。感光
体ドラム３に戻されたトナーＴは、正規の極性とは逆極
性のプラスの極性をもつが、スコロトロン転写器６によ
り感光体ドラム３が帯電される際、マイナスのコロナを
浴びトナーＴもマイナス極性となり、現像清掃装置８に
おいてクリーニングされる。攪乱された領域は、次にス
コロトロン帯電器６と対面する帯電位置に搬送されて、
その上から重ねられてコロナ帯電される。帯電後、レー
ザ装置７により露光されて静電潜像が形成され、再び
（２回目）現像清掃装置８に対面する現像清掃位置に到
達する。

【００４０】この場合、第２回目に形成された静電潜像
において、露光部（トナーが付着すべき画像部）および
非露光部（非画像部）においてもローラ転写により大幅
に減少している上、予めほぼ均一に且つ十分に薄く残留
トナーは散らかされているから、露光ムラが生じない。
したがって、第２回目の現像においても、露光後残留電
位が均一となるため均一なトナー画像が得られる。

【００４１】ここにおいて、清掃現像ローラ３３は、清
掃能力が増強されるべく感光体ドラム３に接触幅（ニッ
プ）をもって接触しており、しかも、露光部の残留電位
と非露光部の電位との間の値の現像バイアスを印加され
ている。これにより、現像清掃ローラ３３から露光部に
新たなトナーＴが付着するとともに、同時に非露光部で
は、現像バイアスによる吸引力が感光体ドラム３のそれ
より勝るために付着していたトナーＴは次々に現像清掃
装置８に引き付けられて回収される。

【００４２】この様にして、感光体ドラム３を重複回転
させて重複使用し、一枚の記録像を得る。そして、現像
および清掃後、トナー像ＴＩは、転写ローラ９と対面す
る位置において、用紙Ｐに転写される。以下、同様な工
程が繰返される。

【００４３】本発明は、図６に示すごとく、制御装置５
５により、画像形成装置１の画像形成動作前の待機時
（イニシャライズ時）において、感光体ドラム駆動モー
タ５０、帯電チャージャトランス５３、および転写ロー
ラ駆動モータ５２が同時に「オン」した後、図７で示す
スコロトロン帯電器（帯電チャージャ）６と現像清掃ロ
ーラ３３との間の位相差時間ｔ₁ 分遅らせて現像清掃ロ
ーラ３３を駆動するように制御されるようになってい
る。そして、図６の下段位置に示すごとく、ｔ₁ 時間分
の感光体ドラム３へのトナーＴの付着を防止するように
なっている。図８は従来の動作タイミング、すなわち、
全て同時に「オン」した場合を示し、ｔ₁ 時間分ドラム
にトナーが著しく付着していることがわかる。

【００４４】反転現像は、感光体ドラム３上の電位が低
い部分に高い現像バイアスにより現像するものであり、
本発明で取上げた非磁性一成分接触現像は、図９に示す
ごとく、感光体表面電位と現像バイアスの差がゼロ、つ
まり同電位の場合でも現像効果が非常に高く、ベタ黒画
像をプリントするレベルの現像能力を持っている為、上
記のような制御が必要とされる。

【００４５】実施例の装置を用い、感光体ドラム３の表
面電位ー５５０ｖ、現像清掃ローラ３３の現像バイアス
ー２００ｖ、転写ローラ９の印加電圧１０００ｖの条件
でプリントテストを行ったところ、裏汚れは問題のない
レベルにまで著しく減少した。また、不要なトナーの消
費を防げた。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、転
写ローラを用いた画像形成方法および装置において、画
像形成動作前の待機時における転写ローラへのトナー付
着を著しく軽減でき、高画質の画像が安定して得られる
とともに用紙の裏汚れを防止でき、しかも、無駄な現像
剤の消費を防ぐ事ができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の主要部の構成を示す断
面図。

【図２】本発明の画像形成装置の内部構成を概略的に示
す正面図。

【図３】図１に示す現像清掃ローラの一部を断面して示
す斜視図。

【図４】図１に示すブレードの斜視図。

【図５】制御系を示すブロック図。

【図６】本発明の動作タイミングによるドラム上のトナ
ーの付着量を示す説明図。

【図７】帯電チャージャと現像清掃ローラとの間の位相
差時間を示す説明図。

【図８】図６に対する比較例を示す説明図。

【図９】感光体表面電位と現像バイアスの差と現像能力
との関係を示す説明図。

【符号の説明】

１…画像形成装置、３…感光体ドラム（像担持体）、４
…消去ランプ（除電手段）、５…非パタン化装置（非パ
タン化手段）、６…スコロトロン帯電器（帯電手段）、
７…レーザ装置（静電潜像形成手段）、８…現像清掃装
置（現像清掃兼用手段）、９…転写ローラ（転写手
段）、３３…現像清掃ローラ、５５…制御装置（制御手
段）、Ｔ…トナー（現像剤）、ＴＩ…トナー像（現像剤
像）、Ｐ…用紙（被転写材）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沢 重信 神奈川県川崎市幸区柳町70番地 株式会社 東芝柳町工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体に静電潜像を形成する静電潜像
   形成工程と、前記像担持体に対向する現像ローラの回転
   に伴って静電潜像に現像剤を供給す ることにより前記静電潜像を可視化する現像工程と、 前記像担持体に接触する転写ローラを介して前記像担持
   体に形成された現像剤像を像担持体と転写ローラとの間
   を通過する被転写材に静電的に転写させる転写工程と、
   を備えてなる画像形成方法において、 前記現像ローラを画像形成動作前の待機時において前記
   現像ローラが停止していることを特徴とする画像形成方
   法。
2. 【請求項２】 像担持体に静電潜像を形成する静電潜像
   形成手段と、 前記像担持体に対向する現像ローラの回転に伴って静電
   潜像に現像剤を供給することにより前記静電潜像を可視
   化する現像手段と、前記像担持体に接触する転写ローラ
   を介して前記像担持体に形成された現像剤 像を像担持体と転写ローラとの間を通過する被転写材に
   静電的に転写させる転写手段と、 前記現像ローラを画像形成動作前の待機時において前記
   現像ローラが停止しているように制御する制御手段と、
   を具備してなることを特徴とする画像形成装置。