JPH08160781A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JPH08160781A
JPH08160781A JP6307493A JP30749394A JPH08160781A JP H08160781 A JPH08160781 A JP H08160781A JP 6307493 A JP6307493 A JP 6307493A JP 30749394 A JP30749394 A JP 30749394A JP H08160781 A JPH08160781 A JP H08160781A
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JP
Japan
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transfer
toner
image
unit
image carrier
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JP6307493A
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English (en)
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Atsushi Sanpei
敦史 三瓶
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】転写紙間の逆帯電トナーが像担持体のクリーニ
ング装置を介して現像装置に戻されるのを防止でき、逆
帯電トナーを有効利用でき、低コストで簡単な構成の画
像形成装置を提供する。 【構成】静電潜像を顕像化する現像手段３と、顕像を転
写紙５に転写する転写手段４と、転写バイアス電圧を印
加する転写バイアス印加手段１５とを備えた画像形成装
置であって、転写紙５が前記像担持体１と転写手段４に
挟持されている場合のみ、転写バイアス印加手段１５で
転写バイアス電圧を印加するように制御するバイアス制
御手段１６を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリ等に用いられる電子写真方式の画像形
成装置に関し、特に、トナーリサイクル機構を有する画
像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子写真方式の画像形成装置
においては、現像に使用した感光体ドラム上の残留トナ
ーは、クリーニング装置等のトナー回収手段に一時的に
貯めておき、その後廃棄処分していた。しかし、最近で
は、環境保全やエコロジーの問題から、この廃トナーを
再利用しようとする動きが出て来ている。このトナーの
再利用に関する従来技術としては、転写ベルトによって
紙粉等の異物を除去し、クリーニング装置へ行くトナー
の異物分解を行って異物を除去した後、これを再使用す
ることが提案されている。
【０００３】従来、転写紙を連続コピーする場合、転写
バイアス電圧、転写前除電ランプ（ＰＴＬ）、は共に転
写紙（転写時）及び転写紙間（非転写時）もオンしたま
まであった。この状態は、図５に示すように、現像装置
３内でプラスに帯電されたトナーは、現像スリーブ１０
から感光体ドラム１に現像され、ＰＴＬ９の照射によっ
て感光体ドラム１の電位を落とすことにより、感光体ド
ラム１ヘの付着力を落とす。そして、感光体ドラム１に
付着したトナーは、転写バイアスローラ１５によってマ
イナスの電荷を与えられた転写ベルト１８に引き寄せら
れて転写紙５に転写される。
【０００４】
【発明が解課決しようとする課題】しかしながら、上記
従来の画像形成装置においては、転写バイアスローラ１
５による転写バイアス電圧を転写紙５間でも印加してい
るため、図６に示すように、転写紙５間で感光体ドラム
１に付着したトナーは、主にマイナス帯電しており、こ
れが転写ベルト１８と感光体ドラム１のニップ部Ｂに入
って来ると、転写バイアスローラ１５によるマイナス電
荷と相まって、転写紙５を介さない強烈な転写電界（−
３ＫＶ〜−７ＫＶ）にさらされ、マイナス帯電の逆極性
トナーは電荷注入されて、転写ベルト１８に対して電位
が約２ＫＶ〜６ＫＶ高い感光体ドラム１側に強く吸引さ
れてしまい、この逆極性トナーがそのまま、感光体ドラ
ム１のクリーニング装置へ送られることになる。正規極
性トナーでも極性が反転してしまうが、この逆帯電トナ
ーの分解が十分でない状態で、通常の転写残留トナーと
一緒に、前記クリーニング装置を介してトナーホッパー
部に搬送しているため、このトナーが経時的に凝集しや
すくなったり、帯電極性が異常となり、画像欠陥が発生
するという問題点があった。
【０００５】また、搬送中の転写ベルトには、転写紙に
転写されずに飛散したトナーや、直接転写ベルト上に付
着した残留トナー及び転写紙から出る紙粉等が存在して
いる。これは本来リサイクルに向かない物質であり、現
像装置にそのまま戻すのは望ましくない。そこで、これ
らの異物を転写装置のクリーニングによって清掃し、回
収した異物を廃棄し、それ以外の回収トナーを現像装置
に戻す方法が当社内でいくつか提案されている。また、
トナーリサイクルを用いる装置で、電界を利用して逆帯
電トナーを分離するような提案として、実公昭５８−２
９４８０号公報、実開昭５８−７９７６７号公報、実公
昭５８−２９４８０号公報、実公昭６０−４１５８０号
公報、実開昭５６−１４２７７号公報、実開昭５８−１
８９６７４号公報、等があるが、何れも専用のバイアス
印加手段を有しており、装置の大型化や複雑化を免れな
いという問題点があった。
【０００６】なお、従来例として、カラー複写機におけ
る転写ベルトを用いた装置で、転写紙が感光体ドラムと
転写ベルトの間にある時のみ、転写電界を作用するとい
う提案もあるが、これはこの発明の課題のように、転写
後の残留トナーを回収し再利用する装置におけるもので
はなかった。そこで、この発明は、上述した従来の問題
点を解消して、転写紙間の逆帯電トナーが像担持体のク
リーニング装置を介して現像装置に戻されるのを防止す
ることができ、しかも、この逆帯電トナーを有効利用で
きる、低コストで簡単な構成の画像形成装置を提供する
ことを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明の要旨とすると
ころは、請求項１では、像担持体上に静電潜像を形成す
る露光手段と、前記像担持体上の静電潜像を現像してト
ナー像とする現像手段と、前記像担持体に接触して前記
トナー像を転写紙に転写する転写手段と、前記トナー像
を転写紙に転写する前に前記像担持体の除電を行う転写
前除電ランプと、この転写時に転写バイアス電圧を印加
する転写バイアス印加手段と、像担持体上の残留トナー
を除去するクリーニング手段と、このクリーニング手段
で除去したトナーを前記現像手段へ搬送するトナー搬送
手段とを備えた画像形成装置において、前記転写紙が前
記像担持体と前記転写手段に挟持されている場合のみ、
前記転写バイアス印加手段で転写バイアス電圧を印加す
るように制御するバイアス制御手段を具備したこと、ま
た、請求項２では、前記バイアス制御手段は、前記転写
前除電ランプが、前記転写紙が当接する前記像担持体領
域に対してのみ光を照射するように制御すること、ま
た、請求項３では、前記バイアス制御手段は、前記転写
紙間の非転写時における前記転写手段の転写バイアス電
圧を、前記像担持体の帯電電位と同じか、あるいはこの
帯電電位に対してわずかな電位差を持つようにし、正規
トナーの極性と同じになるようにしたことである。
【０００８】
【作用】したがって、請求項１では、バイアス制御手段
は、転写バイアス印加手段によって、転写紙が前記像担
持体と前記転写手段に挟持されている場合のみ、転写バ
イアス電圧を印加するように制御する。これにより、転
写前除電ランプによって除電された像担持体の電位に対
する転写手段の電位差によって、逆帯電トナーは転写手
段ヘに静電移行し、この転写手段で逆帯電トナーを効果
的に回収する。
【０００９】また、請求項２では、バイアス制御手段に
より、前記転写前除電ランプが、前記転写紙が当接する
前記像担持体領域に対してのみ光を照射するように制御
する。これにより、請求項１と同様の作用がある。特
に、請求項１の制御と組み合わせて用いるなら、逆極性
トナーの転写ベルトへの静電吸着力はより大きくなり、
逆帯電トナーはより効果的に分離される。
【００１０】また、請求項３では、前記バイアス制御手
段は、前記転写紙間の非転写時における前記転写手段の
転写バイアス電圧を、前記像担持体の帯電電位と同じ
か、あるいはこの帯電電位に対してわずかな電位差を持
つようにし、正規トナーの極性と同じになるようにす
る。これにより、逆帯電トナーは比較的弱い静電気力で
転写手段へ吸着され、この逆帯電トナーを転写手段から
除去し易くなる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。図１において、像担持体である感光体ドラム１
に近接あるいは接触して、転写紙５の分離爪８、クリー
ニング手段であるクリーニング装置６、感光体ドラム１
上に静電潜像を形成する露光手段２、現像スリーブ１０
を有する現像手段である現像装置３、転写前除電ランプ
（ＰＴＬ）９、転写手段である転写ベルトユニット４が
配置されている。
【００１２】このクリーニング装置６と現像装置３とは
トナー搬送手段であるトナー搬送コイル７で連結されて
おり、又、転写ベルトユニット４の転写ベルト１８は、
駆動ローラ１３と従動ローラ１９によって支張され、そ
の内面側に転写バイアス印加手段である転写バイアスロ
ーラ１５、及びアース板１７が接触配置されている。転
写バイアスローラ１５には高圧電源２０が、アース板１
７にはバイアス制御手段である転写制御板１６がそれぞ
れ接続され、高圧電源２０と転写制御板１６、及び転写
制御板１６と転写前除電ランプ（ＰＴＬ）９もそれぞれ
電気的に接続されている。
【００１３】また、転写ベルト１８は、制御板２５から
の信号により作動するＤＣソレノイド２４に連結された
押し上げレバー１４により、感光体ドラム１に当接する
ようになっている。さらに、従動ローラ１９に転写ベル
ト１８を介して当接し、転写ベルト１８の清掃を行うク
リーニングブレード２１が配置され、その下側に回収コ
イル２２を内蔵したトナー受け２３が配置されている。
これら転写ベルト１８、駆動ローラ１３、従動ローラ１
９、転写バイアスローラ１５、アース板１７、クリーニ
ングブレード２１により、転写ベルトユニット４が構成
されている。
【００１４】さらに、転写紙５搬送路上、転写ベルト１
８の上流側にレジストローラ１１が、転写ベルト１８の
後流側に定着装置１２が配置されている。上記構成にお
いて、図示しないハロゲンランプにより照射された原稿
は、露光手段２により感光体ドラム１に投影される。こ
の際、光の強弱により感光体ドラム１上のマイナス電荷
が消え、静電潜像が形成される。次に、現像装置３によ
って感光体ドラム１上の静電潜像にトナーを付着させ可
視像を形成する。現像スリーブ１０には感光体ドラム１
の帯電電位より低いマイナスのバイアス電圧が印加され
ており、現像キャリアの撹拌によってプラスに正帯電し
たトナーを、感光体ドラム１上の潜像に付着させ像を形
成している。その後、転写前除電ランプ９（以後、ＰＴ
Ｌ９と言う）によって転写前の感光体ドラム１を全面露
光し、表面電位を低下させて転写効率を向上させてい
る。
【００１５】転写工程においては、レジストローラ１１
まで搬送され、待機していた転写紙５は、感光体ドラム
１上のトナー像とタイミングを合わせてレジストローラ
１１より送り出される。それと共に、転写ベルト１８も
転写紙５の先端が感光体ドラム１と転写ベルト１８の当
接部の近傍まで来たと同時に、押し上げレバー１４によ
り押し上げられて、感光体ドラム１に当接する。この
時、当接部には幅４mm〜８mmのニップ部Ｂが形成され
る。転写紙５がニップ幅Ｂに進入すると転写バイアス電
圧が転写バイアスローラ１５に印加され、転写ベルト１
８上には感光体ドラム１上のトナーの極性と逆の極性の
電荷が付与されて転写が行われる。
【００１６】この実施例では、表面が−９４０Ｖに帯電
した感光体ドラム１にプラスのトナーを現像させ、ＰＴ
Ｌ９により感光体ドラム１上の表面電位を低下させてか
ら、転写バイアスローラ１５に−３ＫＶ〜−７ＫＶの電
圧をかけてトナーを転写紙５に転写する。この時、ニッ
プ部Ｂのベルト電位は−２ＫＶ〜−６ＫＶになってい
る。転写条件としては、図１に示すように、高圧電源２
０から出力された電流値をＩ1とし、転写ベルト１８を
介してアース板１７よりアース側へ流れる電流値を検出
し、それをＩ2とした時、Ｉ1−Ｉ2＝Ｉout（Ｉoutは定
数）となるようにＩ1の値を制御する。
【００１７】転写バイアスローラ１５により転写バイア
ス電圧が印加されると転写紙５が帯電し、感光体ドラム
１のトナー像が転写紙５に転写されると同時に、転写ベ
ルト１８上の真電荷と転写紙５の分極電荷とにより静電
気力を発生して、転写紙５は転写ベルト１８上に吸着さ
れ、感光体ドラム１より離れる。転写搬送される転写紙
５は、アース板１７から転写ベルト１８を介して徐々に
除電され、帯電量が緩和される。そして、静電吸着力が
弱まった転写紙５は、駆動ローラ１９の位置で転写ベル
ト１８から分離する。
【００１８】これら一連の動作が終了すると、押し上げ
レバー１４が解除され、転写ベルト１８は感光体ドラム
１から離れる。これは、転写ベルト１８と感光体ドラム
１との長期接触による感光体ドラム１の汚染を防止する
ためである。この際、搬送中の転写ベルト１８には、転
写紙５上に転写されずに飛散したトナーや、直接転写ベ
ルト１８上に付着した残留トナー及び転写紙５から出る
紙粉も存在している。これらは駆動ローラ１９に当接し
ているクリーニングブレード２１によって掻き取られ
る。そのため、転写ベルト１８表面の摩擦係数μは、ク
リーニングブレード２１の摩擦係数より十分低いことが
必要である。転写ベルト１８の摩擦係数μが高いと転写
ベルトユニット４の駆動負荷トルクの増大やクリーニン
グブレード２１のめくれ等の不具合が発生する。
【００１９】この実施例では、転写ベルト１８表面にフ
ッ素（ポリフッ化ビニリデン）コーティングが施されて
いるので良好なクリーニングが行える。そして、トナー
受け２３に捕集された紙粉やトナーは、回収コイル２２
によって転写ベルトユニット４からコピー機本体の図示
しない廃トナー回収ボトルに搬送され、現像装置３には
戻さない。
【００２０】一方、転写後において、感光体ドラム１上
に残留しているトナーはクリーニング装置６のクリーニ
ングブレード６ａで掻き落とされ、トナー搬送コイル７
で現像装置３のトナーホッパー部３ａ内に戻される。廃
トナーの戻す先は、この実施例では、トナーホッパー３
ａ内であるが、現像キャリヤの搬送スクリュー２８に直
接、搬送補給しても良い。最後に、クリーニング後の感
光体ドラム１上の残留電荷を消去するため、除電ランプ
２６によって全面露光を行い、次のコピーに備える。
【００２１】なお、転写紙を連続コピーする時、転写紙
５間では感光体ドラム１表面電位を−７０〜−８０Ｖ、
現像バイアスを−200Ｖとしているため、現像装置３中
の逆極性トナー、この実施例ではマイナス帯電トナーが
感光体ドラム１上に付着する。これは、通常はトナー粒
子をキャリヤ粒子が摩擦し合って帯電するが、キャリヤ
のスペント化（表面に粉砕したトナー樹脂が融着するこ
と）する時や、トナー濃度が高くなり過ぎた場合等、ト
ナー粒子同士が擦れ合うことになり、これによって一方
のトナー粒子は正規の帯電極性になるが、もう一方は逆
極性に帯電してしまうという理由による。この時、トナ
ーが逆帯電していると、トナー同士のクーロン力で引き
合って全体としてプラスあるいはマイナスの極性となっ
ている。このため、逆極性トナーに付着していた正帯電
トナーも同時に現像される。
【００２２】次に、請求項１に基づく実施例について説
明する。図２において、ニップ部Ｂで転写を行っていな
い転写紙５間では、図３（転写バイアス）にも示すよう
に、転写制御板１６によって、転写ベルト１８に印加す
る転写バイアス電圧をタイミング上オフし、転写時（通
紙時）のみオンするように制御する。これによって、転
写紙５間における、ＰＴＬ９によって除電された感光体
ドラム１の電位に対する転写ベルト１８の電位差（３０
〜４０Ｖ）によって、逆極性トナーは転写ベルト１８に
静電移行する。したがって、逆帯電トナーは感光体ドラ
ム１のクリーニング装置６に搬送されず、再利用される
ことはない。
【００２３】次に、請求項２に基づく実施例について説
明する。本来、高温高湿環境でＰＴＬ９を照射するの
は、感光体ドラム１を光除電し、感光体ドラム１とこれ
に付着したトナーの付着力を低減し、転写し易くするた
めである。しかし、ＰＴＬ９照射により感光体ドラム１
の電位が０に近づくと、感光体ドラム１と転写ベルト１
８の電位差が大きくなり、電流が流れ易くなって、トナ
ーは電荷注入し易くなる。この時にできる電界は、距離
の２乗に反比例するため、転写紙５が有るところに比べ
て、無いところでは電界の強さが極端に強くなる。
【００２４】それで、ＰＴＬ９は、図３（従来ＰＴＬ）
に示すように、連続通紙時、メインモータと同期でオン
していたため、転写ベルト１８と感光体ドラム１が直接
接触する転写紙５間においては、上述したＩout＝一定
（差分定電流方式）の転写バイアス制御でも、転写紙５
間で転写電界が過剰となり、上述したように感光体ドラ
ム１と、転写ベルト１８間に介在するトナーは強電界に
さらされて電荷注入され、極性反転が起きてしまう。そ
こで、この実施例では、図３（ＰＴＬ）に示すように、
転写制御板１６が、連続コピー時の転写紙５間でＰＴＬ
９をオフする、即ち、転写時（通紙時）のみオンするよ
うに制御する。この動作によって、転写紙５間における
転写電界を小さくし、ここでのトナーの電荷注入を抑え
ることで、回収トナー中の逆極性トナーの割合が低減さ
れ、再利用に適した回収トナーとされる。
【００２５】なお、この実施例では、現像時の転写紙５
間の感光体ドラム１の電位は、−７０Ｖ〜−８０Ｖであ
り、この電圧は、ＰＴＬ９をオフすることで、そのまま
転写ベルト１８に印加されることになる。これに加え
て、転写紙５間で転写バイアス電圧をオフにする（請求
項１の実施例）と、転写紙５間の感光体ドラム１の電位
が高くなり、マイナスに帯電した逆帯電トナーは転写ベ
ルト１８に静電吸着される。転写ベルト１８へのトナー
の静電吸着力は、上記請求項１の実施例に比べて大き
く、より効果的に逆帯電トナーを分離できる。
【００２６】しかし、上記２つの実施例においては、転
写ベルト１８表面に強力にトナーが付着するため、現状
の転写ベルト１８のクリーニング性能ではクリーニング
不良が生じることもある。そこで、次に請求項３に基づ
く実施例を図４を参照して説明する。同図に示すよう
に、転写紙５間で転写ベルト１８に印加する転写バイア
ス電圧を、転写時の転写バイアスより落とし、これを感
光体ドラム１の電位と略同じか、これよりわずかに高く
する。これは前述した差分電流値Ｉoutの値により設定
する。
【００２７】この感光体ドラム１電位と転写ベルト１８
のわずかな電位差によって、転写紙５間の逆極性トナー
は転写ベルト１８に比較的弱い静電気力で吸着される。
こうすることで、再利用に適さない逆極性トナーは転写
ベルトに比較的弱い静電気力で吸着され、最初の実施例
に比べて容易に転写ベルトから除去、回収できる。この
実施例では、ＰＴＬ９照射無しにおける、転写紙５間の
感光体ドラム１の電位を−３０〜−４０Ｖとし、差分電
流値Ｉoutを制御することによって、転写バイアス電圧
を感光体ドラム１の電位より５〜２０Ｖ高くなるように
設定した。そして、逆極性トナーを転写ベルト１８に吸
着して分離し、さらに分離した転写ベルト１８上のトナ
ーをクリーニングブレード２１で清掃する構成とした。
【００２８】なお、トナーの正規帯電特性が、この実施
例と逆なら、感光体ドラム１と転写ベルトの電位の関係
も逆になることは言うまでもない。また、この実施例で
は、接触転写手段として転写ベルト１８を用いたが、こ
れに限定されるものではなく、転写べルト１８と同様な
電気抵抗を有する誘電性スポンジゴムのローラ部材等で
も良い。但し、この場合のクリーニング手段としては、
スポンジからトナーを除去するため、この実施例のよう
なゴムブレードではなく、金属ブレードか樹脂ブレー
ド、あるいはファーブラシ等を用いる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１によれ
ば、転写紙が前記像担持体と前記転写手段に挟持されて
いる場合のみ、前記転写バイアス印加手段で転写バイア
ス電圧を印加するように制御するバイアス制御手段を具
備したので、転写紙間で逆帯電トナーを転写手段に転移
させ、この転写手段で効果的に回収することができる。
また、専用の逆帯電トナーの分離装置を必要とせず、そ
のトナーを再使用しても経時的に安定した画像が得ら
れ、トナーを省スペースで、経済的に有効利用すること
ができる。
【００３０】また、請求項２によれば、前記転写前除電
ランプは、前記転写紙が当接する前記像担持体領域に対
してのみ光を照射するので、請求項１と同様の効果を奏
する。特に、請求項１と組み合わせて用いるなら、トナ
ーの転写ベルトへの静電吸着力はより大きくなり、より
効果的に逆帯電トナーを分離することができる。また、
像担持体の、転写バイアス電圧による静電疲労や、ＰＴ
Ｌによる光疲労を低減することができ、その長寿命化を
図るがことができる。
【００３１】また、請求項３によれば、前記バイアス制
御手段は、前記転写紙間の非転写時における前記転写手
段の転写バイアス電圧を、前記像担持体の帯電電位と同
じか、あるいはこの帯電電位に対してわずかな電位差を
持つようにし、正規トナーの極性と同じになるようにす
るので、転写手段への逆帯電トナーの付着力が低減され
て、転写手段のクリーニング性能が高められると共に、
それが経時的に維持され、転写紙の裏汚れを防止するこ
とができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の画像形成装置を示す概略構
成図である。
【図２】転写紙間における帯電トナーの状態を示す説明
図である。
【図３】ＰＴＬ及び転写バイアス印加手段の電圧印加タ
イミングを示すタイムチャートである。
【図４】請求項３に基づく実施例における帯電トナーの
状態を示す説明図である。
【図５】従来の転写時の帯電トナーの状態を示す説明図
である。
【図６】従来の転写紙間の帯電トナーの状態を示す説明
図である。
【符号の説明】
１ 像担持体 ２ 露光手段 ３ 現像手段 ４ 転写手段 ５ 転写紙 ６ クリーニング手段 ７ トナー搬送手段 ９ 転写前除電ランプ １５ 転写バイアス印加手段 １６ バイアス制御手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】像担持体上に静電潜像を形成する露光手段
    と、前記像担持体上の静電潜像を現像してトナー像とす
    る現像手段と、前記像担持体に接触して前記トナー像を
    転写紙に転写する転写手段と、前記トナー像を転写紙に
    転写する前に前記像担持体の除電を行う転写前除電ラン
    プと、この転写時に転写バイアス電圧を印加する転写バ
    イアス印加手段と、像担持体上の残留トナーを除去する
    クリーニング手段と、このクリーニング手段で除去した
    トナーを前記現像手段へ搬送するトナー搬送手段とを備
    えた画像形成装置において、 前記転写紙が前記像担持体と前記転写手段に挟持されて
    いる場合のみ、前記転写バイアス印加手段で転写バイア
    ス電圧を印加するように制御するバイアス制御手段を具
    備したことを特徴とする画像形成装置。
  2. 【請求項２】前記バイアス制御手段は、前記転写前除電
    ランプが、前記転写紙が当接する前記像担持体領域に対
    してのみ光を照射するように制御することを特徴とする
    請求項１記載の画像形成装置。
  3. 【請求項３】前記バイアス制御手段は、前記転写紙間の
    非転写時における前記転写手段の転写バイアス電圧を、
    前記像担持体の帯電電位と同じか、あるいはこの帯電電
    位に対してわずかな電位差を持つようにし、正規トナー
    の極性と同じになるようにすることを特徴とする請求項
    １記載の画像形成装置。
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