JPH052287A - 画像形成方法 - Google Patents
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- JPH052287A JPH052287A JP3153197A JP15319791A JPH052287A JP H052287 A JPH052287 A JP H052287A JP 3153197 A JP3153197 A JP 3153197A JP 15319791 A JP15319791 A JP 15319791A JP H052287 A JPH052287 A JP H052287A
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- G03G15/06—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing
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- G03G13/06—Developing
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- Dry Development In Electrophotography (AREA)
- Developing Agents For Electrophotography (AREA)
- Combination Of More Than One Step In Electrophotography (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は現像工程で現像とクリーニングとを
同時に行うクリーナレス画像形成方法において、常に画
像品質のすぐれた画像を形成し得る方法の提供を目的と
する。 【構成】 クリーナレス画像形成方法において、使用す
る現像トナーとして、(a) 固有電気抵抗値 Rが、 R≧ 1
×1013Ω・cmを満たし、かつ現像トナーの帯電量 q
t が、 0.5［mC/kg ］≦｜ qt ｜≦40［mC/kg］もしく
は、(b) 転写後に感光体面に残留する残留トナーが、潜
像形成工程を通過した後に有する電荷量 qr が、 0.5
［mC/kg ］≦｜ qr ｜≦60［mC/kg ］もしくは、(c) 現
像工程において潜像に対峙する現像トナー量km0 が、0.
6[×10-2kg/m2 ]≦km0 ≦3.0[×10-2kg/m2 ] にそれぞ
れ選択・設定される。 【効果】 本発明によれば、ポジメモリやネガメモリの
ない高品位な画像が常に、また容易に得られる。
同時に行うクリーナレス画像形成方法において、常に画
像品質のすぐれた画像を形成し得る方法の提供を目的と
する。 【構成】 クリーナレス画像形成方法において、使用す
る現像トナーとして、(a) 固有電気抵抗値 Rが、 R≧ 1
×1013Ω・cmを満たし、かつ現像トナーの帯電量 q
t が、 0.5［mC/kg ］≦｜ qt ｜≦40［mC/kg］もしく
は、(b) 転写後に感光体面に残留する残留トナーが、潜
像形成工程を通過した後に有する電荷量 qr が、 0.5
［mC/kg ］≦｜ qr ｜≦60［mC/kg ］もしくは、(c) 現
像工程において潜像に対峙する現像トナー量km0 が、0.
6[×10-2kg/m2 ]≦km0 ≦3.0[×10-2kg/m2 ] にそれぞ
れ選択・設定される。 【効果】 本発明によれば、ポジメモリやネガメモリの
ない高品位な画像が常に、また容易に得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電子写真方式に基づ
く画像形成方法に係り、さらに詳しくは転写後の残留ト
ナーをクリーニングするクリーニング装置を用いずに画
像記録を行なう画像形成方法に関する。
く画像形成方法に係り、さらに詳しくは転写後の残留ト
ナーをクリーニングするクリーニング装置を用いずに画
像記録を行なう画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子写真方式に基づく画像形成方法にお
いて、転写野地の残留トナーをクリーニングするクリー
ニング装置を用いずに、現像装置によって現像と同時に
残留トナーを現像装置内に回収する画像形成方法（以後
クリーナレス画像形成方法という）が、たとえば特開昭
59-133573 号公報、特開昭59-157661 号公報などによっ
て知られている。これらの公報にはクリーナレス画像形
成方法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。つまり、図12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プリン
タにおいては、周知の反転現像法を使用する場合が多
い。
いて、転写野地の残留トナーをクリーニングするクリー
ニング装置を用いずに、現像装置によって現像と同時に
残留トナーを現像装置内に回収する画像形成方法（以後
クリーナレス画像形成方法という）が、たとえば特開昭
59-133573 号公報、特開昭59-157661 号公報などによっ
て知られている。これらの公報にはクリーナレス画像形
成方法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。つまり、図12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プリン
タにおいては、周知の反転現像法を使用する場合が多
い。
【０００３】反転現像法においては、感光体１と同極性
に帯電しているトナー２の粒子を用いて、感光体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）にトナー２を付着させ、電荷が存在する部分にはト
ナー２を付着させない構成を採っている。このような選
択的なトナー２の付着を実現するためには、現像装置３
内のトナー担持体４に、感光体１表面の帯電部分の電位
V0 と非帯電部分の電位Vl の間の電圧 Vb （｜ Vl ｜
＜｜ Vb ｜＜｜ V0 ｜）を印加し、帯電部分との間の電
界によって感光体１面へのトナー２の付着を抑制し、非
帯電部分との間の電界によって感光体１面へトナー２を
付着させる。
に帯電しているトナー２の粒子を用いて、感光体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）にトナー２を付着させ、電荷が存在する部分にはト
ナー２を付着させない構成を採っている。このような選
択的なトナー２の付着を実現するためには、現像装置３
内のトナー担持体４に、感光体１表面の帯電部分の電位
V0 と非帯電部分の電位Vl の間の電圧 Vb （｜ Vl ｜
＜｜ Vb ｜＜｜ V0 ｜）を印加し、帯電部分との間の電
界によって感光体１面へのトナー２の付着を抑制し、非
帯電部分との間の電界によって感光体１面へトナー２を
付着させる。
【０００４】そして、感光体１面に付着したトナー２は
周知の転写帯電器５によって像支持体６面に転写され
る。この像転写工程においては、一般に全てのトナー２
の粒子が転写されることがなく、転写後の感光体１面上
には残留トナー２′が画像状に分布している。通常の画
像形成方法においては、破線で示したクリーナ７によっ
て残留トナー２′を回収した後、除電ランプ８によって
感光体１面の電荷を除去し、再び潜像形成工程（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。
周知の転写帯電器５によって像支持体６面に転写され
る。この像転写工程においては、一般に全てのトナー２
の粒子が転写されることがなく、転写後の感光体１面上
には残留トナー２′が画像状に分布している。通常の画
像形成方法においては、破線で示したクリーナ７によっ
て残留トナー２′を回収した後、除電ランプ８によって
感光体１面の電荷を除去し、再び潜像形成工程（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。
【０００５】これに対して、クリーナレス画像形成方法
においては、クリーナ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内に残留ト
ナー２′を回収する。厳密にいえば、光ビーム10の露光
によって形成される潜像のうち、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確実に帯電されて
いるため、トナー担持体４から感光体１へトナー２が転
移することを抑制する電界、すなわち前記 V0 とVb と
の電位差による電界によってトナー担持体４側へ転移す
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′はトナー担持体４から感光体
１へ向かう力を受け感光体１面上に残留する。この非帯
電部分には、トナー担持体４から新たなトナー２が転移
し、現像と同時にクリーニングが行われる。
においては、クリーナ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内に残留ト
ナー２′を回収する。厳密にいえば、光ビーム10の露光
によって形成される潜像のうち、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確実に帯電されて
いるため、トナー担持体４から感光体１へトナー２が転
移することを抑制する電界、すなわち前記 V0 とVb と
の電位差による電界によってトナー担持体４側へ転移す
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′はトナー担持体４から感光体
１へ向かう力を受け感光体１面上に残留する。この非帯
電部分には、トナー担持体４から新たなトナー２が転移
し、現像と同時にクリーニングが行われる。
【０００６】このように、クリーナレス画像形成方法に
おいては、クリーナ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、装置の小形化と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などによって感光体１を摺擦するこ
とがないので、感光体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。
おいては、クリーナ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、装置の小形化と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などによって感光体１を摺擦するこ
とがないので、感光体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。
【０００７】しかしながら、このクリーナレスか象形成
方法においては、次の理由によりゴースト像が現れる場
合がある。
方法においては、次の理由によりゴースト像が現れる場
合がある。
【０００８】第１に、高湿度環境下においては、像支持
体６としての紙が吸湿して低抵抗化するため、一般に転
写効率が低下し、多量のトナーが感光体１面上に残留す
る傾向がある。残像トナー２′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、非画像部に残像トナー２′が残留してしまうた
め、転写画像の白地部にポジのゴーストが現れる（以
後、ポジゴーストもしくはポジメモリと呼ぶ）。
体６としての紙が吸湿して低抵抗化するため、一般に転
写効率が低下し、多量のトナーが感光体１面上に残留す
る傾向がある。残像トナー２′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、非画像部に残像トナー２′が残留してしまうた
め、転写画像の白地部にポジのゴーストが現れる（以
後、ポジゴーストもしくはポジメモリと呼ぶ）。
【０００９】第２に、残留トナー２′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１表面電位の
減衰が不十分となり、 V0 と Vl の中間の電位状態（ V
l ′とする）となってしまう。そして、この様な部位に
おいては、現像電圧 Vb − Vl ′となり、周囲の露光部
の現像電圧 Vb − Vl よりも小さな値となるため、トナ
ー担持体４から感光体１へのトナー転移量が周囲に比べ
て少なく、したがって転写画像の画像部には、残留トナ
ー像が白ぬけ像（以後、ネガゴーストもしくはネガメモ
リと呼ぶ）となって現れることになる。この現象は、網
点画像ラインやライン画像の集合から成るハーフトーン
画像において特に顕著に現れる。
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１表面電位の
減衰が不十分となり、 V0 と Vl の中間の電位状態（ V
l ′とする）となってしまう。そして、この様な部位に
おいては、現像電圧 Vb − Vl ′となり、周囲の露光部
の現像電圧 Vb − Vl よりも小さな値となるため、トナ
ー担持体４から感光体１へのトナー転移量が周囲に比べ
て少なく、したがって転写画像の画像部には、残留トナ
ー像が白ぬけ像（以後、ネガゴーストもしくはネガメモ
リと呼ぶ）となって現れることになる。この現象は、網
点画像ラインやライン画像の集合から成るハーフトーン
画像において特に顕著に現れる。
【００１０】これに対し、特開昭62-203183 号公報には
導電性ブラシに電圧を印加し、感光体１面に軽く接触さ
せることによって、ゴーストを除去し得る技術が開示さ
れている。すなわち、導電性ブラシに直流電源によって
トナーの帯電性とは逆の極性の電圧を印加し、残留トナ
ーをクーロン力によって一旦導電性ブラシに吸引する。
ここで、前記導電性ブラシが抱え得るトナー量には限界
があるため、飽和状態に達した後は徐々にトナーが離脱
して感光体面に付着して搬送されるが、トナーの付着状
態、すなわち付着するトナーの分布が均一化されるた
め、露光工程における遮光作用や現像工程におけるクリ
ーニング不良が抑制され、メモリの発生が防止される。
導電性ブラシに電圧を印加し、感光体１面に軽く接触さ
せることによって、ゴーストを除去し得る技術が開示さ
れている。すなわち、導電性ブラシに直流電源によって
トナーの帯電性とは逆の極性の電圧を印加し、残留トナ
ーをクーロン力によって一旦導電性ブラシに吸引する。
ここで、前記導電性ブラシが抱え得るトナー量には限界
があるため、飽和状態に達した後は徐々にトナーが離脱
して感光体面に付着して搬送されるが、トナーの付着状
態、すなわち付着するトナーの分布が均一化されるた
め、露光工程における遮光作用や現像工程におけるクリ
ーニング不良が抑制され、メモリの発生が防止される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
導電性ブラシによるトナーの均一化操作を施した後に
も、メモリが発生する場合がしばしば認められる。この
問題は主として現像トナー２および残留トナーの帯電量
とトナー担持体（現像ローラ）の表面に付着して現像位
置に進入する現像トナーの量に依存している。つまり、
現像トナーおよび残留トナーの帯電量が過大な場合に
は、現像位置において両者の間に静電反発力が生じて現
像およびクリーニングが不完全となる。また、トナー帯
電量が著しく小さい場合、トナーこぼれやクリーニング
不良の問題が生じ、さらに現像トナー量が過大のときに
もクリーニング電界が弱まり、ポジメモリを発生する傾
向がある。いずれにせよ、従来のクリーナレス画像形成
方法およびクリーナレス記録装置による画像形成におい
ては、メモリの発生を確実に防止することが困難で、こ
れらの問題の解決、解消が望まれている。
導電性ブラシによるトナーの均一化操作を施した後に
も、メモリが発生する場合がしばしば認められる。この
問題は主として現像トナー２および残留トナーの帯電量
とトナー担持体（現像ローラ）の表面に付着して現像位
置に進入する現像トナーの量に依存している。つまり、
現像トナーおよび残留トナーの帯電量が過大な場合に
は、現像位置において両者の間に静電反発力が生じて現
像およびクリーニングが不完全となる。また、トナー帯
電量が著しく小さい場合、トナーこぼれやクリーニング
不良の問題が生じ、さらに現像トナー量が過大のときに
もクリーニング電界が弱まり、ポジメモリを発生する傾
向がある。いずれにせよ、従来のクリーナレス画像形成
方法およびクリーナレス記録装置による画像形成におい
ては、メモリの発生を確実に防止することが困難で、こ
れらの問題の解決、解消が望まれている。
【００１２】本発明はかかる従来技術の課題を解決すべ
くなされたもので、如何なる条件下でも常に良好な画像
を出力できるクリーナレス画像形成方法の提供を目的と
する。
くなされたもので、如何なる条件下でも常に良好な画像
を出力できるクリーナレス画像形成方法の提供を目的と
する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る画像形成方
法の第１の発明は、潜像保持体の表面に潜像を形成する
潜像形成工程と、前記潜像を形成した潜像保持体面へ現
像装置のトナー担持体表面に形成されたトナー薄層を接
触もしくは対峙させて潜像をトナー像化する現像工程
と、前記トナー像を像支持体面に転写する像転写工程を
具備し、上記の現像工程で潜像をトナー像化するととも
に、前記転写後に潜像保持体面上に残留する残留トナー
を前記現像装置内に吸引・回収する画像形成方法におい
て、トナーの固有電気抵抗値Ｒが、 Ｒ≧ 1×1013Ω・cm を満たし、かつ現像領域に進入するトナー担持体表面の
現像トナーの帯電量ｑt が、 0.5 ［mC／kg］≦｜ｑt ｜≦40［mC/kg ］ を満たしていることを特徴とする。
法の第１の発明は、潜像保持体の表面に潜像を形成する
潜像形成工程と、前記潜像を形成した潜像保持体面へ現
像装置のトナー担持体表面に形成されたトナー薄層を接
触もしくは対峙させて潜像をトナー像化する現像工程
と、前記トナー像を像支持体面に転写する像転写工程を
具備し、上記の現像工程で潜像をトナー像化するととも
に、前記転写後に潜像保持体面上に残留する残留トナー
を前記現像装置内に吸引・回収する画像形成方法におい
て、トナーの固有電気抵抗値Ｒが、 Ｒ≧ 1×1013Ω・cm を満たし、かつ現像領域に進入するトナー担持体表面の
現像トナーの帯電量ｑt が、 0.5 ［mC／kg］≦｜ｑt ｜≦40［mC/kg ］ を満たしていることを特徴とする。
【００１４】本発明に係る画像形成方法の第２の発明
は、潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成工程
と、前記潜像を形成した潜像保持体面へ現像装置のトナ
ー担持体表面に形成されたトナー薄層を接触もしくは対
峙させて潜像をトナー像化する現像工程と、前記トナー
像を像支持体面に転写する像転写工程を具備し、上記の
現像工程で潜像をトナー像化するとともに、前記転写後
に潜像保持体面上に残留する残留トナーを前記現像装置
内に吸引・回収する画像形成方法において、トナーの固
有電気抵抗値Ｒが、 Ｒ≧ 1×1013Ω・cm を満たし、かつ現像領域に進入するトナー担持体表面の
残留トナーの帯電量ｑr が、 0.5 ［mC／kg］≦｜ｑr ｜≦60［mC／KG］ を満たしていることを特徴とする。
は、潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成工程
と、前記潜像を形成した潜像保持体面へ現像装置のトナ
ー担持体表面に形成されたトナー薄層を接触もしくは対
峙させて潜像をトナー像化する現像工程と、前記トナー
像を像支持体面に転写する像転写工程を具備し、上記の
現像工程で潜像をトナー像化するとともに、前記転写後
に潜像保持体面上に残留する残留トナーを前記現像装置
内に吸引・回収する画像形成方法において、トナーの固
有電気抵抗値Ｒが、 Ｒ≧ 1×1013Ω・cm を満たし、かつ現像領域に進入するトナー担持体表面の
残留トナーの帯電量ｑr が、 0.5 ［mC／kg］≦｜ｑr ｜≦60［mC／KG］ を満たしていることを特徴とする。
【００１５】本発明に係る画像形成方法の第３の発明
は、潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成工程
と、前記潜像を形成した潜像保持体面へ現像装置のトナ
ー担持体表面に形成されたトナー薄層を接触もしくは対
峙させて潜像をトナー像化する現像工程と、前記トナー
像を像支持体面に転写する像転写工程と、前記転写後に
潜像保持体面上に残留する残留トナーの分布を均一化す
る均一化工程を具備し、上記の現像工程で潜像をトナー
像化するとともに、前記均一化工程により分布が均一化
された残留トナーを前記現像装置内に吸引・回収する画
像形成方法において、 均一化工程における残留トナー
の帯電量ｑz が、 ｜ｑz ｜≦40［mC／kg］ を満たしていることを特徴とする。
は、潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成工程
と、前記潜像を形成した潜像保持体面へ現像装置のトナ
ー担持体表面に形成されたトナー薄層を接触もしくは対
峙させて潜像をトナー像化する現像工程と、前記トナー
像を像支持体面に転写する像転写工程と、前記転写後に
潜像保持体面上に残留する残留トナーの分布を均一化す
る均一化工程を具備し、上記の現像工程で潜像をトナー
像化するとともに、前記均一化工程により分布が均一化
された残留トナーを前記現像装置内に吸引・回収する画
像形成方法において、 均一化工程における残留トナー
の帯電量ｑz が、 ｜ｑz ｜≦40［mC／kg］ を満たしていることを特徴とする。
【００１６】
【作用】本発明によれば、現像トナーによって高濃度の
現像を行いつつ、残留トナーを確実にクリーニングする
ことができる。すなわち、トナーの抵抗値、現像のトナ
ー帯電量、残留トナーの帯電量を所定の範囲内に選択・
設定したことにより、トナーこぼれを防止しつつ、確実
な現像もしくはクリーニング電界によってメモリのない
高品位の画像を得ることが可能となる。また、均一化工
程における残留トナーの帯電量を所定の範囲内に選択・
設定することにより、残留トナー分布を確実に均一化す
ることも可能となるため、メモリの発生をより確実に防
止できる。
現像を行いつつ、残留トナーを確実にクリーニングする
ことができる。すなわち、トナーの抵抗値、現像のトナ
ー帯電量、残留トナーの帯電量を所定の範囲内に選択・
設定したことにより、トナーこぼれを防止しつつ、確実
な現像もしくはクリーニング電界によってメモリのない
高品位の画像を得ることが可能となる。また、均一化工
程における残留トナーの帯電量を所定の範囲内に選択・
設定することにより、残留トナー分布を確実に均一化す
ることも可能となるため、メモリの発生をより確実に防
止できる。
【００１７】
【実施例】以下、図１〜11を参照して本発明の実施例を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１８】先ず、図１は本発明方法の実施に用いた現
像装置の要部を断面的に示したもので、１は静電潜像保
持体、たとえば負帯電型の有機感光体ドラムである。３
は現像装置、たとえば一成分非磁性現像装置、４は前記
現像装置３に装着された現像ローラ（トナー担持体）で
あり、表面に担持するトナー薄層を介して感光体１の表
面に軽く接触しつつ、感光体１の周速の1.2 〜4.0 倍程
度の周速で回転する構成と成っている。なお、前記現像
ローラ（トナー担持体）４は、導電性ポリウレタンゴム
ローラの表面に、導電性ウレタンエラストマーをコーテ
ィングした構成を成している。なお、図１において５は
転写帯電器、８は除電ランプ、９は帯電器（スコロトロ
ン帯電器）、10は光ビーム（レーザービーム）、11は均
一化ブラシ、12は均一化ブラシ11に所要の電位を与える
直流電源、13はトナー担持体４にトナー２を供給するト
ナー供給ローラ、14はたとえばスプリング作用によって
トナー担持体４面に端面が対接して担持されるトナー層
厚規制部材、15はトナー攪拌子である。
像装置の要部を断面的に示したもので、１は静電潜像保
持体、たとえば負帯電型の有機感光体ドラムである。３
は現像装置、たとえば一成分非磁性現像装置、４は前記
現像装置３に装着された現像ローラ（トナー担持体）で
あり、表面に担持するトナー薄層を介して感光体１の表
面に軽く接触しつつ、感光体１の周速の1.2 〜4.0 倍程
度の周速で回転する構成と成っている。なお、前記現像
ローラ（トナー担持体）４は、導電性ポリウレタンゴム
ローラの表面に、導電性ウレタンエラストマーをコーテ
ィングした構成を成している。なお、図１において５は
転写帯電器、８は除電ランプ、９は帯電器（スコロトロ
ン帯電器）、10は光ビーム（レーザービーム）、11は均
一化ブラシ、12は均一化ブラシ11に所要の電位を与える
直流電源、13はトナー担持体４にトナー２を供給するト
ナー供給ローラ、14はたとえばスプリング作用によって
トナー担持体４面に端面が対接して担持されるトナー層
厚規制部材、15はトナー攪拌子である。
【００１９】次に、本発明に係る画像形成方法のクリー
ナレスプロセスにおける現像同時クリーニング特性と、
メモリ発生のメカニズムについて、実験と理論解析によ
って説明する。
ナレスプロセスにおける現像同時クリーニング特性と、
メモリ発生のメカニズムについて、実験と理論解析によ
って説明する。
【００２０】はじめに、接触型一成分非磁性現像（画像
形成）方式を用いたクリーナレスプリンタによる画像形
成工程を模式的に図２(a) 〜(f) に示す。この画像形成
工程おいては、残留トナー２′が表面に付着している感
光体１面に、帯電器９によって所要の帯電を行った後
（図２(a) ）、感光体１面にレーザービーム露光を行い
所要の潜像を形成・担持させる（図２(b) ）。次いで、
前記潜像を形成・担持した感光体１面に、トナー担持体
４面を軽く接触させて前記潜像を現像すると同時に感光
体１面のクリーニングを行った後（図２(c) ）、感光体
１面のトナー像を転写帯電器５によって像支持体（転写
紙）６に転写する（図２(d) ）。しかる後、前記感光体
１面は除電ランプ８によって除電されてから（図２(e)
）、均一化ブラシ11によって感光体１面の残留トナー
２′の分布が均一化される（図２(f)）。 反転現像法
を用いた光プリンタにおいては、上記のように現像工程
で現像とクリーニングとを同時に実行することができ
る。すなわち、感光体１の露光部にトナーを付着させる
と同時に、未露光部に付着している残留トナー２′をト
ナー担持体４面に吸着して現像装置３内に回収する。そ
して、弾性導電ローラを用いた接触型一成分非磁性現像
（画像形成）は、強い現像クリーニング電界を形成でき
るため、クリーニング機能も高くこのプロセスに適する
といえる。
形成）方式を用いたクリーナレスプリンタによる画像形
成工程を模式的に図２(a) 〜(f) に示す。この画像形成
工程おいては、残留トナー２′が表面に付着している感
光体１面に、帯電器９によって所要の帯電を行った後
（図２(a) ）、感光体１面にレーザービーム露光を行い
所要の潜像を形成・担持させる（図２(b) ）。次いで、
前記潜像を形成・担持した感光体１面に、トナー担持体
４面を軽く接触させて前記潜像を現像すると同時に感光
体１面のクリーニングを行った後（図２(c) ）、感光体
１面のトナー像を転写帯電器５によって像支持体（転写
紙）６に転写する（図２(d) ）。しかる後、前記感光体
１面は除電ランプ８によって除電されてから（図２(e)
）、均一化ブラシ11によって感光体１面の残留トナー
２′の分布が均一化される（図２(f)）。 反転現像法
を用いた光プリンタにおいては、上記のように現像工程
で現像とクリーニングとを同時に実行することができ
る。すなわち、感光体１の露光部にトナーを付着させる
と同時に、未露光部に付着している残留トナー２′をト
ナー担持体４面に吸着して現像装置３内に回収する。そ
して、弾性導電ローラを用いた接触型一成分非磁性現像
（画像形成）は、強い現像クリーニング電界を形成でき
るため、クリーニング機能も高くこのプロセスに適する
といえる。
【００２１】残留トナー２′量が極端に多い場合には、
形成される画像にポジもしくはネガのメモリが発生する
が、実用上は前記図２(f) で示す残留トナー２′の均一
化工程で、残留トナー２′の分布を均一化することによ
って、前記メモリの発生を確実に防止することができ
る。
形成される画像にポジもしくはネガのメモリが発生する
が、実用上は前記図２(f) で示す残留トナー２′の均一
化工程で、残留トナー２′の分布を均一化することによ
って、前記メモリの発生を確実に防止することができ
る。
【００２２】次に、現像同時クリーニングのメカニズム
について図３を参照して説明する。感光体層、残留トナ
ー層およびトナー担持体の各層にガウスの法則を適用
し、電位φに関するポアソンの方程式を解く。
について図３を参照して説明する。感光体層、残留トナ
ー層およびトナー担持体の各層にガウスの法則を適用
し、電位φに関するポアソンの方程式を解く。
【００２３】div Ｄp ＝０
div Ｄr ＝ｑr ｍr ／ｄr
div Ｄt ＝ｑt ｋｍo ／ｄt
ここで、境界条件はｘ方向の単位ベクトルをｎとして次
のように表わされる。 Ｄp ・ｎ＝σｐ （Ｄr −Ｄp ）・ｎ＝σｐ （Ｄt −Ｄr ）・ｎ＝０ −Ｄt ・ｎ＝σt φp （０）＝０ φp (dp)＝φp (dp) φp (dp ＋dr) ＝φp ( dp＋dr) φp (dp ＋dr＋dt) ＝Vb σｐ＝εp (Vp ／dp) 上記の境界値問題を解くことによって、トナー層中の電
位φr およびφt が得られる。電界-dφ／dxがゼロとな
る点 Xo においてトナー層が分離し、現像もしくはクリ
ーニングが完了する。 Xo＜dp＋drのときにはクリーニ
ングが、 Xo ＞dp＋drのときには現像が行われ、感光体
表面のトナー付着量ｍは、mr（ Xo -dp)/dr およびm( X
o -dp-dr)/dt+mr によってそれぞれ導かれる。ただしこ
こでk は感光体表面の速度 Vi とトナー担持体表面の速
度 Vd の比 Vd ／ Vi を表し、moはトナー担持体面の単
位面積当たりに付着している現像トナーの重量、mrは感
光体表面の単位面積当たりに付着している残留トナーの
重量を表す。
のように表わされる。 Ｄp ・ｎ＝σｐ （Ｄr −Ｄp ）・ｎ＝σｐ （Ｄt −Ｄr ）・ｎ＝０ −Ｄt ・ｎ＝σt φp （０）＝０ φp (dp)＝φp (dp) φp (dp ＋dr) ＝φp ( dp＋dr) φp (dp ＋dr＋dt) ＝Vb σｐ＝εp (Vp ／dp) 上記の境界値問題を解くことによって、トナー層中の電
位φr およびφt が得られる。電界-dφ／dxがゼロとな
る点 Xo においてトナー層が分離し、現像もしくはクリ
ーニングが完了する。 Xo＜dp＋drのときにはクリーニ
ングが、 Xo ＞dp＋drのときには現像が行われ、感光体
表面のトナー付着量ｍは、mr（ Xo -dp)/dr およびm( X
o -dp-dr)/dt+mr によってそれぞれ導かれる。ただしこ
こでk は感光体表面の速度 Vi とトナー担持体表面の速
度 Vd の比 Vd ／ Vi を表し、moはトナー担持体面の単
位面積当たりに付着している現像トナーの重量、mrは感
光体表面の単位面積当たりに付着している残留トナーの
重量を表す。
【００２４】以上の解析の結果、次のような現像・クリ
ーニング方程式が得られる。
ーニング方程式が得られる。
【００２５】現像方程式（ｍ≧mrのとき）：
【００２６】
【数１】
【００２７】クリーニング方程式（ｍ≦mrのとき）：
【００２８】
【数２】
【００２９】ただし、A=dp／εp+dr／εr+dt／εtであ
る。
る。
【００３０】残留トナーの存在によって、上記方程式中
のVpの値（感光体１表面の電位）がどのように変化する
かについてみると、帯電工程では残留トナー粒子がコロ
ナイオンを遮蔽し、｜Vp｜を低下させる。ここで、トナ
ー粒子を球形とし、感光体１面の被覆率ηとすると、η
＝π R2 ・mr(3/4πρ R3 ）＝3mr/4 ρR となる。トナ
ーが付着した感光体全体の表面電位を Vi 、トナー付着
部分の寄与を Vt 、非着部分の寄与を Vo とすると、こ
れらの電位は残留トナー量mrに対してリニアな依存性を
示し、帯電工程における残留トナーの作用は、 Vo＝ K1 mr−500 …(1) で示され、Voは露光工程における初期電位に相当する。
のVpの値（感光体１表面の電位）がどのように変化する
かについてみると、帯電工程では残留トナー粒子がコロ
ナイオンを遮蔽し、｜Vp｜を低下させる。ここで、トナ
ー粒子を球形とし、感光体１面の被覆率ηとすると、η
＝π R2 ・mr(3/4πρ R3 ）＝3mr/4 ρR となる。トナ
ーが付着した感光体全体の表面電位を Vi 、トナー付着
部分の寄与を Vt 、非着部分の寄与を Vo とすると、こ
れらの電位は残留トナー量mrに対してリニアな依存性を
示し、帯電工程における残留トナーの作用は、 Vo＝ K1 mr−500 …(1) で示され、Voは露光工程における初期電位に相当する。
【００３１】露光工程における初期電位Voに対して、残
留トナーを介してレーザビーム露光を行うと、残留トナ
ー層の光透過率は 1−ηであるため、レーザビームの入
射エネルギをIoとしたとき、感光体表面に到達するエネ
ルギ Iは、次式で与えられる 。 I＝Io( 1-η) ＝Io( 1-3mr/4 ρR) しかして、残留トナー量mrによる感光体１面の遮光は、 mr≦ｍc のとき、 I＝Io( 1- k2 mr) …(2) mr≧ｍc のとき、 I＝Io( k3 ／mr) …(3) で示される。
留トナーを介してレーザビーム露光を行うと、残留トナ
ー層の光透過率は 1−ηであるため、レーザビームの入
射エネルギをIoとしたとき、感光体表面に到達するエネ
ルギ Iは、次式で与えられる 。 I＝Io( 1-η) ＝Io( 1-3mr/4 ρR) しかして、残留トナー量mrによる感光体１面の遮光は、 mr≦ｍc のとき、 I＝Io( 1- k2 mr) …(2) mr≧ｍc のとき、 I＝Io( k3 ／mr) …(3) で示される。
【００３２】上記の露光によって感光体表面の初期電位
VoはVpに変化するので、たとえば積層型有機感光体にお
ける光キャリアの発生と輸送現象とを考慮すると、感光
体の表面電位Vpの光減衰特性は次の３つの式に近似し得
る。
VoはVpに変化するので、たとえば積層型有機感光体にお
ける光キャリアの発生と輸送現象とを考慮すると、感光
体の表面電位Vpの光減衰特性は次の３つの式に近似し得
る。
【００３３】I＜I 1 のとき
Vp＝(k4 1-500-Vr)(Vo-Vr)／(-500-Vr)+Vr…(4)
I 1 ≦I ≦ I2 のとき
Vp＝(k5 exp(-k6 I)-Vr)(Vo-Vr)(-500-Vr)+Vr …(5)
I2 ＜I ≦ Io のとき
Vp＝(k7 ／(I-k8 +k9 -Vr)(Vo-Vr) ／(-500-Vr)+Vr…(6)
ただし、Vp≦-50V、 Io は感光体表面における露光エネ
ルギの最大値、I は残留トナー層通過後の露光エネル
ギ、 k1 〜 k9 および Io 〜 I2 は定数である。式(1)
〜(6) で前記現像・クリーニング方程式に代入すること
により、現像同時クリーニング後に、感光体に付着する
トナー量m を残留トナー量mrの関数として表すことがで
きる。図４に感光体に付着するトナー量m と残留トナー
量mrの関係を図示した。図４から分かるようにモデルに
基づく理論カーブ（実線）に対し、実験結果（点線）は
これを忠実に再現していた。
ルギの最大値、I は残留トナー層通過後の露光エネル
ギ、 k1 〜 k9 および Io 〜 I2 は定数である。式(1)
〜(6) で前記現像・クリーニング方程式に代入すること
により、現像同時クリーニング後に、感光体に付着する
トナー量m を残留トナー量mrの関数として表すことがで
きる。図４に感光体に付着するトナー量m と残留トナー
量mrの関係を図示した。図４から分かるようにモデルに
基づく理論カーブ（実線）に対し、実験結果（点線）は
これを忠実に再現していた。
【００３４】上記計算において m０＝0.64×10-2(kg/cm
2 ）、 mc ＝0.607 ×10-2(kg/cm2 ）、Vp＝-200v 、Vr
＝-50V、dp＝20μm 、dt＝11μm、dr＝mr×10-3(m) 、
εp＝3.4 ε0 、εr ＝1.0 ε0 、εt ＝1.1 ε0 、 q
t ＝-5.6×10-3(C/kg)、 qr ＝-24 ×10-3(C/kg)、 k0
＝2.0 、 k1 ＝1.20×104 、 k2 ＝1.24×102 、 k3 ＝
0.15×10-2、 k4 ＝1.74×105 、 k5 ＝-515、 k6 ＝45
0 、 k7 ＝-0.23 、 k8 ＝1.1 ×10-3、 k9 ＝-9、 I1
＝0.9 ×10-3(J/m2 ）、 I2 ＝3.66×10-3(J/m2 ）、 I
0 ＝＝13.2×10-3(J/m2 ）である。
2 ）、 mc ＝0.607 ×10-2(kg/cm2 ）、Vp＝-200v 、Vr
＝-50V、dp＝20μm 、dt＝11μm、dr＝mr×10-3(m) 、
εp＝3.4 ε0 、εr ＝1.0 ε0 、εt ＝1.1 ε0 、 q
t ＝-5.6×10-3(C/kg)、 qr ＝-24 ×10-3(C/kg)、 k0
＝2.0 、 k1 ＝1.20×104 、 k2 ＝1.24×102 、 k3 ＝
0.15×10-2、 k4 ＝1.74×105 、 k5 ＝-515、 k6 ＝45
0 、 k7 ＝-0.23 、 k8 ＝1.1 ×10-3、 k9 ＝-9、 I1
＝0.9 ×10-3(J/m2 ）、 I2 ＝3.66×10-3(J/m2 ）、 I
0 ＝＝13.2×10-3(J/m2 ）である。
【００３５】前記のように確認されたモデルに基づき、
現像・クリーニング特性について説明する。
現像・クリーニング特性について説明する。
【００３６】先ず、現像領域に進入する現像トナーの帯
電量の影響についてみると、残留トナーが存在しないと
きには、現像特性はトナー担持体表面に付着している現
像トナーの帯電量qtに対し図５に示すような依存性を示
す。｜ qt ｜が低いときは直線の傾きが急俊で２値的な
特性を示し、｜ qt ｜の増加に伴ってアナログ的な特性
へと変化する。そして、現像トナーの帯電量を低い値に
抑えることによって、低電位現像が可能となる。
電量の影響についてみると、残留トナーが存在しないと
きには、現像特性はトナー担持体表面に付着している現
像トナーの帯電量qtに対し図５に示すような依存性を示
す。｜ qt ｜が低いときは直線の傾きが急俊で２値的な
特性を示し、｜ qt ｜の増加に伴ってアナログ的な特性
へと変化する。そして、現像トナーの帯電量を低い値に
抑えることによって、低電位現像が可能となる。
【００３７】図６は現像トナーの帯電量が、現像・クリ
ーニング特性に及ぼす影響について示したもので、高濃
度部およびハーフトーン部では、現像トナーの帯電量｜
qt ｜が低い程ネガメモリが顕著に現れる。この理由は
｜qt ｜が低いほど現像特性が急俊となり、遮光作用に
よって感光体１電位の変動が強調されるからである。一
方、現像トナーの帯電量｜ qt ｜が高いほど、背景にポ
ジメモリが発生し易い傾向が認められる。図７は前記現
像トナーの帯電量とメモリ発生（メモリ強度）の傾向を
示したものである。ただし、メモリ強度は、残留トナー
２′の存在する部分と存在しない部分における感光体１
へのトナー付着量の差で定義したものである。
ーニング特性に及ぼす影響について示したもので、高濃
度部およびハーフトーン部では、現像トナーの帯電量｜
qt ｜が低い程ネガメモリが顕著に現れる。この理由は
｜qt ｜が低いほど現像特性が急俊となり、遮光作用に
よって感光体１電位の変動が強調されるからである。一
方、現像トナーの帯電量｜ qt ｜が高いほど、背景にポ
ジメモリが発生し易い傾向が認められる。図７は前記現
像トナーの帯電量とメモリ発生（メモリ強度）の傾向を
示したものである。ただし、メモリ強度は、残留トナー
２′の存在する部分と存在しない部分における感光体１
へのトナー付着量の差で定義したものである。
【００３８】次に現像領域に進入する残留トナーの帯電
量の影響についてみると、たとえば図８および図９にそ
れぞれ示すように、前記現像トナーの場合と異なり、高
濃度部、ハーフトーン部および背景のいずれにおいて
も、残留トナーの帯電量｜ qr ｜が小さいほどメモリの
発生が抑制される傾向が認められる。そして、残留トナ
ーの帯電量｜ qr ｜が大きい場合は、残留トナーが感光
体側に強く束縛されるため、クリーニングが困難とな
り、背景にポジメモリを発生し易くなる。一方、画像部
でも残留トナーが現像トナーに対して静電反発力を及ぼ
すため、残留トナーの帯電量｜ qr ｜が増す程ネガメモ
リを生じ易くなる。図10(a) および(b) は、前記の現像
・同時クリーニングの現象ないし挙動を模式的に示した
もので、残留トナー２′の帯電量｜ qr ｜＝-24(mC/kg)
では、所要のクリーニングが進行し易いのに対し、残留
トナー２′の帯電量 qr ＝-34(mC/kg)の場合は、背景に
ポジメモリを発生し易くなっている。
量の影響についてみると、たとえば図８および図９にそ
れぞれ示すように、前記現像トナーの場合と異なり、高
濃度部、ハーフトーン部および背景のいずれにおいて
も、残留トナーの帯電量｜ qr ｜が小さいほどメモリの
発生が抑制される傾向が認められる。そして、残留トナ
ーの帯電量｜ qr ｜が大きい場合は、残留トナーが感光
体側に強く束縛されるため、クリーニングが困難とな
り、背景にポジメモリを発生し易くなる。一方、画像部
でも残留トナーが現像トナーに対して静電反発力を及ぼ
すため、残留トナーの帯電量｜ qr ｜が増す程ネガメモ
リを生じ易くなる。図10(a) および(b) は、前記の現像
・同時クリーニングの現象ないし挙動を模式的に示した
もので、残留トナー２′の帯電量｜ qr ｜＝-24(mC/kg)
では、所要のクリーニングが進行し易いのに対し、残留
トナー２′の帯電量 qr ＝-34(mC/kg)の場合は、背景に
ポジメモリを発生し易くなっている。
【００３９】これらの結果ないし傾向は、感光体への帯
電工程で残留トナーに与えられる負コロナイオンの量が
少ない程好ましいことを意味し、こうした点で感光体電
位が500V以下でも所要の現像が可能な接触型一成分非磁
性現像方式のクリーナレスプロセスに適するといえる。
電工程で残留トナーに与えられる負コロナイオンの量が
少ない程好ましいことを意味し、こうした点で感光体電
位が500V以下でも所要の現像が可能な接触型一成分非磁
性現像方式のクリーナレスプロセスに適するといえる。
【００４０】一方、トナー担持体４表面に付着して現像
領域に供給される現像トナー量 m0 も、前記現像クリー
ニング特性に影響する。図11は現像トナー量 m0 とメモ
リ強度との関係を示したもので、一般的に現像トナー量
m0 の減少によってメモリの発生が抑制される傾向が認
められる。したがって、可能な限り少ない現像トナー量
m0 で、所要の画像濃度が得られる現像条件の選択が重
要となる。さらに、前記トナー担持体と感光体の速度比
kの変化は、現像領域に進入する現像トナー量m0 の増
減に影響するため、メモリ強度に対する現像トナー量 m
0 の場合と同様な作用・効果を呈する。ただし、適度な
速度比 k（速度差）は、残留トナーの凝集・付着などを
抑制してクリーニング作用を助長する。
領域に供給される現像トナー量 m0 も、前記現像クリー
ニング特性に影響する。図11は現像トナー量 m0 とメモ
リ強度との関係を示したもので、一般的に現像トナー量
m0 の減少によってメモリの発生が抑制される傾向が認
められる。したがって、可能な限り少ない現像トナー量
m0 で、所要の画像濃度が得られる現像条件の選択が重
要となる。さらに、前記トナー担持体と感光体の速度比
kの変化は、現像領域に進入する現像トナー量m0 の増
減に影響するため、メモリ強度に対する現像トナー量 m
0 の場合と同様な作用・効果を呈する。ただし、適度な
速度比 k（速度差）は、残留トナーの凝集・付着などを
抑制してクリーニング作用を助長する。
【００４１】いわゆるクリーナレス画像形成方法におい
て、良好な記録・画像を得る上では、前記したようにト
ナー帯電量など最適な範囲を具体的に選択・設定する必
要があり、以下この点について説明する。
て、良好な記録・画像を得る上では、前記したようにト
ナー帯電量など最適な範囲を具体的に選択・設定する必
要があり、以下この点について説明する。
【００４２】先ず、本発明のクリーニングレス画像形成
方法では、現像トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜は0.5
[mC/kg]〜40[mC/kg] でなければならない。つまり、現
像トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜が0.5[mC/kg]よりも
小さい場合は、トナー担持体表面への付着力が弱く、搬
送中にトナー担持体表面からの離脱を起こし、所要の現
像を達成し難いからである。一方、現像トナーの帯電量
の絶対値｜ qt ｜が40[mC/kg] を超える場合は、前記図
５に図示したように、現像特性の傾きが著しく小さくな
り、充分な画像濃度とカブリのない背景を得るために
は、感光体１の表面電位の絶対値を1000V 以上に設定し
なければならない。ここで、感光体１の表面電位の絶対
値を1000V 以上に設定すると、通電劣化によって感光体
の特性が容易に劣化し実用に供し得なくなるので、現像
トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜は40[mC/kg] を超えな
い範囲に選択・設定される。なお、ここで現像トナーの
帯電量は次のようにして測定したものである。すなわ
ち、感光体面に付着したトナーをエアーで吹き飛ばしつ
つ、同時に感光体の導電ベースから逃れ去る鏡像電荷を
測定し、この値をトナー重量で割ることにより算出した
値である。
方法では、現像トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜は0.5
[mC/kg]〜40[mC/kg] でなければならない。つまり、現
像トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜が0.5[mC/kg]よりも
小さい場合は、トナー担持体表面への付着力が弱く、搬
送中にトナー担持体表面からの離脱を起こし、所要の現
像を達成し難いからである。一方、現像トナーの帯電量
の絶対値｜ qt ｜が40[mC/kg] を超える場合は、前記図
５に図示したように、現像特性の傾きが著しく小さくな
り、充分な画像濃度とカブリのない背景を得るために
は、感光体１の表面電位の絶対値を1000V 以上に設定し
なければならない。ここで、感光体１の表面電位の絶対
値を1000V 以上に設定すると、通電劣化によって感光体
の特性が容易に劣化し実用に供し得なくなるので、現像
トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜は40[mC/kg] を超えな
い範囲に選択・設定される。なお、ここで現像トナーの
帯電量は次のようにして測定したものである。すなわ
ち、感光体面に付着したトナーをエアーで吹き飛ばしつ
つ、同時に感光体の導電ベースから逃れ去る鏡像電荷を
測定し、この値をトナー重量で割ることにより算出した
値である。
【００４３】また実用的な面からみた場合、転写工程に
おけるトナーの転写効率は60〜90％程度であり、均一化
ブラシ11で均一化操作を行ったとしても、残留トナー量
は0.1 ［×10-2Kg/m2］程度となることがある。実験的
には、現像トナーの帯電量｜ qt ｜が40[mC/kg] を超え
ると、0.1 ［×10-2Kg/m2 ］の残留トナー量をクリーニ
ングすることが不可能となるので、｜ qt ｜は40[mC/k
g] を超えない範囲に選択・設定される。
おけるトナーの転写効率は60〜90％程度であり、均一化
ブラシ11で均一化操作を行ったとしても、残留トナー量
は0.1 ［×10-2Kg/m2］程度となることがある。実験的
には、現像トナーの帯電量｜ qt ｜が40[mC/kg] を超え
ると、0.1 ［×10-2Kg/m2 ］の残留トナー量をクリーニ
ングすることが不可能となるので、｜ qt ｜は40[mC/k
g] を超えない範囲に選択・設定される。
【００４４】さらに、トナーの固有電気抵抗値 Rについ
ては、R ≧ 1×1013Ω・cmに選択・設定される。つま
り、R ＜ 1×1013Ω・cmの場合は、転写後に感光体面に
残留したトナーが帯電工程を通過した後に保持する電荷
量の絶対値が0.5[mC/kg]未満となるときもあり、クリー
ニングが不完全になる傾向が認められるからである。
ては、R ≧ 1×1013Ω・cmに選択・設定される。つま
り、R ＜ 1×1013Ω・cmの場合は、転写後に感光体面に
残留したトナーが帯電工程を通過した後に保持する電荷
量の絶対値が0.5[mC/kg]未満となるときもあり、クリー
ニングが不完全になる傾向が認められるからである。
【００４５】上記の実施例を要約すると、現像トナーの
固有電気抵抗値 Rは、R ≧ 1×1013Ω・cmを満たし、か
つ現像トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜が、0.5[mC/kg]
〜40[mC/kg] 、より好ましくは0.5[mC/kg]〜20[mC/kg]
に選択・設定されることになる。
固有電気抵抗値 Rは、R ≧ 1×1013Ω・cmを満たし、か
つ現像トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜が、0.5[mC/kg]
〜40[mC/kg] 、より好ましくは0.5[mC/kg]〜20[mC/kg]
に選択・設定されることになる。
【００４６】実施例２
この実施例は残留トナーの帯電量と現像・同時クリーニ
ング特性との関係を具体的に示すもので、固有電気抵抗
値 Rの異なる６種類の現像トナーを用意した。トナーの
固有電気抵抗値 Rが、R ＜ 1×1013Ω・cmの場合は、ク
リーニング不良が発生し易く、その原因を調査したとこ
ろ、現像領域に進入する直前の残留トナーの帯電量が0.
5[mC/kg]未満になる場合もあり、このため電界によるク
リーニングが不十分となる傾向がある。換言するとトナ
ーの抵抗値が低い場合は、帯電工程で残留トナーに与え
られた電荷が現像領域に到達する以前に逃れ去りクーロ
ン力が不十分となって所要のクリーニングを達成し得な
いことになる。
ング特性との関係を具体的に示すもので、固有電気抵抗
値 Rの異なる６種類の現像トナーを用意した。トナーの
固有電気抵抗値 Rが、R ＜ 1×1013Ω・cmの場合は、ク
リーニング不良が発生し易く、その原因を調査したとこ
ろ、現像領域に進入する直前の残留トナーの帯電量が0.
5[mC/kg]未満になる場合もあり、このため電界によるク
リーニングが不十分となる傾向がある。換言するとトナ
ーの抵抗値が低い場合は、帯電工程で残留トナーに与え
られた電荷が現像領域に到達する以前に逃れ去りクーロ
ン力が不十分となって所要のクリーニングを達成し得な
いことになる。
【００４７】また、残留トナーが潜像工程を通過した後
に有する電荷量が60[mC/kg] を超えると、実用上可能な
如何なる条件下でもクリーニング不良もしくはメモリが
現れ易いことが確認された。つまり、帯電量が過大であ
るため、感光体の導電ベースへ向かう鏡像力が極端に大
きくなってクリーニングが困難になったり、あるいは現
像トナーの静電反発力が増すことによって現像不足（す
なわちネガメモリ）を生じる傾向も確認された。
に有する電荷量が60[mC/kg] を超えると、実用上可能な
如何なる条件下でもクリーニング不良もしくはメモリが
現れ易いことが確認された。つまり、帯電量が過大であ
るため、感光体の導電ベースへ向かう鏡像力が極端に大
きくなってクリーニングが困難になったり、あるいは現
像トナーの静電反発力が増すことによって現像不足（す
なわちネガメモリ）を生じる傾向も確認された。
【００４８】この実施例を要約すると、トナーの固有電
気抵抗値 Rは、R ≧ 1×1013Ω・cmを満たし、かつ残留
トナーが潜像工程を通過した後に有する電荷量 qr が、
0.5[mC/kg]≦｜ qr ｜≦60[mC/kg] 、より好ましくは8
[mC/kg]≦｜ qr ｜≦40[mC/kg]に選択・設定されること
になる。
気抵抗値 Rは、R ≧ 1×1013Ω・cmを満たし、かつ残留
トナーが潜像工程を通過した後に有する電荷量 qr が、
0.5[mC/kg]≦｜ qr ｜≦60[mC/kg] 、より好ましくは8
[mC/kg]≦｜ qr ｜≦40[mC/kg]に選択・設定されること
になる。
【００４９】実施例３
この実施例は、確実なクリーニングを行う一方で、十分
な画像濃度を得る場合の具体例を示す。前記したように
クリーニングを確実に行うためには、現像領域に進入す
る現像トナー供給量km0 を可能な限り小さくすることが
望ましいが、他方十分な画像濃度を得るためには、実用
上少なくとも現像領域に進入する現像トナー供給量km0
は、0.6 ［×10-2Kg/m2 ］以上でなければならない。な
お前述したように、 kは感光体１表面とトナー担持体４
面の速度比、 m0 はトナー担持体４面に付着して搬送さ
れる現像トナー量［Kg/m2 ］である。現像領域に進入す
る現像トナー供給量が0.6 ［×10-2Kg/m2 ］未満である
と、このトナーが全て現像に寄与したとしても、転写支
持体（たとえば紙）面に転写・定着された画像の光学濃
度が1.0 を下回り貧弱な画像しか得られなかった。
な画像濃度を得る場合の具体例を示す。前記したように
クリーニングを確実に行うためには、現像領域に進入す
る現像トナー供給量km0 を可能な限り小さくすることが
望ましいが、他方十分な画像濃度を得るためには、実用
上少なくとも現像領域に進入する現像トナー供給量km0
は、0.6 ［×10-2Kg/m2 ］以上でなければならない。な
お前述したように、 kは感光体１表面とトナー担持体４
面の速度比、 m0 はトナー担持体４面に付着して搬送さ
れる現像トナー量［Kg/m2 ］である。現像領域に進入す
る現像トナー供給量が0.6 ［×10-2Kg/m2 ］未満である
と、このトナーが全て現像に寄与したとしても、転写支
持体（たとえば紙）面に転写・定着された画像の光学濃
度が1.0 を下回り貧弱な画像しか得られなかった。
【００５０】一方、現像領域に進入する現像トナー供給
量km0 が、3.0 ［×10-2Kg/m2 ］を超えると、実用上可
能な条件下においては、ポジメモリすなわちクリーニン
グ不良を完全に解消することが困難になる。その理由
は、トナー担持体４と感光体１との間に存在するトナー
層の厚さが過大になり、クリーニング電界が弱まるた
め、十分なクリーニング機能を呈し得なくなるからであ
る。
量km0 が、3.0 ［×10-2Kg/m2 ］を超えると、実用上可
能な条件下においては、ポジメモリすなわちクリーニン
グ不良を完全に解消することが困難になる。その理由
は、トナー担持体４と感光体１との間に存在するトナー
層の厚さが過大になり、クリーニング電界が弱まるた
め、十分なクリーニング機能を呈し得なくなるからであ
る。
【００５１】この実施例を要約すると、現像工程におい
て潜像に対峙する現像トナー供給量km0 を、0.6 ［×10
-2Kg/m2 ］〜3.0 ［×10-2Kg/m2 ］、より好ましくは0.
6［×10-2Kg/m2 ］〜1.8 ［×10-2Kg/m2 ］に設定する
ことがポイントとなる。そして、このときトナーの固有
電気抵抗値 Rが、R ≧ 1×1013Ω・cmを満たすことが好
ましく、さらに現像トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜
が、0.5[mC/kg]〜40[mC/kg] で、また潜像工程を通過し
た後に有する残留トナーの電荷量 qr が、0.5[mC/kg]≦
｜ qr ｜≦60[mC/kg] に選択・設定されることがより好
ましい。
て潜像に対峙する現像トナー供給量km0 を、0.6 ［×10
-2Kg/m2 ］〜3.0 ［×10-2Kg/m2 ］、より好ましくは0.
6［×10-2Kg/m2 ］〜1.8 ［×10-2Kg/m2 ］に設定する
ことがポイントとなる。そして、このときトナーの固有
電気抵抗値 Rが、R ≧ 1×1013Ω・cmを満たすことが好
ましく、さらに現像トナーの帯電量の絶対値｜ qt ｜
が、0.5[mC/kg]〜40[mC/kg] で、また潜像工程を通過し
た後に有する残留トナーの電荷量 qr が、0.5[mC/kg]≦
｜ qr ｜≦60[mC/kg] に選択・設定されることがより好
ましい。
【００５２】実施例４
この実施例は現像トナーの帯電量 qt と残留トナーの帯
電量 qr とが、現像・同時クリーニングに及ぼす影響を
具体的に示したもので、前記現像トナーの帯電量 qt と
残留トナーの帯電量 qr との積 qt ・ qr が、0.25≦ q
t・ qr ≦1800の範囲内に選択・設定することが好まし
い結果を示した。すなわち、｜ qt ｜および｜ qr ｜が
小さい場合は、良好な現像・同時クリーニング特性を呈
し、｜ qt ｜≧0.5 、｜ qr ｜≧0.5 であればよいこと
が確認された。ここで、 qt 、 qr は帯電極性が同じで
あることが、現像・同時クリーニングの必要条件であ
り、したがって qt ・ qr ＝0.25が最小値となる。他
方、最大値については前記他の実施例で示した｜ qt ｜
≦40、｜ qr ｜≦60の値をそのまま適用し得ない。その
理由は、たとえば｜ gt ｜＝40、｜ gr ｜＝60のでは両
者の帯電量が極端に大きいため、現像領域で両者の間に
いちじるしい静電反発が生じ、クリーニング不良による
ポジメモリと、現像不良によるネガメモリとがそれぞれ
発生する。そして、qt・qr≦1800の以内に選択・設定し
た場合は、前記のようなメモリ発生の問題が解消される
ことを確認した。
電量 qr とが、現像・同時クリーニングに及ぼす影響を
具体的に示したもので、前記現像トナーの帯電量 qt と
残留トナーの帯電量 qr との積 qt ・ qr が、0.25≦ q
t・ qr ≦1800の範囲内に選択・設定することが好まし
い結果を示した。すなわち、｜ qt ｜および｜ qr ｜が
小さい場合は、良好な現像・同時クリーニング特性を呈
し、｜ qt ｜≧0.5 、｜ qr ｜≧0.5 であればよいこと
が確認された。ここで、 qt 、 qr は帯電極性が同じで
あることが、現像・同時クリーニングの必要条件であ
り、したがって qt ・ qr ＝0.25が最小値となる。他
方、最大値については前記他の実施例で示した｜ qt ｜
≦40、｜ qr ｜≦60の値をそのまま適用し得ない。その
理由は、たとえば｜ gt ｜＝40、｜ gr ｜＝60のでは両
者の帯電量が極端に大きいため、現像領域で両者の間に
いちじるしい静電反発が生じ、クリーニング不良による
ポジメモリと、現像不良によるネガメモリとがそれぞれ
発生する。そして、qt・qr≦1800の以内に選択・設定し
た場合は、前記のようなメモリ発生の問題が解消される
ことを確認した。
【００５３】この実施例を要約すると、現像トナーの固
有電気抵抗値 Rを、R ≧ 1×1013Ω・cm、また現像領域
に進入する現像トナーの帯電量 qt ［mC/kg ］と残留ト
ナーの電荷量 qr ［mC/kg ］との積を0.25≦ gt ・ gr
≦1800の範囲内に選択・設定することがより好ましいこ
とになる。
有電気抵抗値 Rを、R ≧ 1×1013Ω・cm、また現像領域
に進入する現像トナーの帯電量 qt ［mC/kg ］と残留ト
ナーの電荷量 qr ［mC/kg ］との積を0.25≦ gt ・ gr
≦1800の範囲内に選択・設定することがより好ましいこ
とになる。
【００５４】実施例５
この実施例は転写後、感光体面に残留している残留トナ
ーの分布状態がメモリの発生に及ぼす影響を示すもの
で、均一化部材としてはたとえばブラシや発泡弾性体、
ゴム、可撓性フイルム、金属製の板もしくはローラなど
が挙げられ、この均一化部材の接触による機械的な作用
によって残留トナーの均一化を行ってもよいが、均一化
部材を導電性として電圧を印加し、電気的な作用で残留
トナーの均一化を行うのが望ましい。
ーの分布状態がメモリの発生に及ぼす影響を示すもの
で、均一化部材としてはたとえばブラシや発泡弾性体、
ゴム、可撓性フイルム、金属製の板もしくはローラなど
が挙げられ、この均一化部材の接触による機械的な作用
によって残留トナーの均一化を行ってもよいが、均一化
部材を導電性として電圧を印加し、電気的な作用で残留
トナーの均一化を行うのが望ましい。
【００５５】しかし、いずれの場合も、残留トナー分布
の均一化を効果的に達成するためには、残留トナーの帯
電量が重要なファクタとなる。つまり、残留トナーの帯
電量が極端に大きい場合は、感光体の導電ベースへ向か
う鏡像力が過大になって、均一化部材によるトナー均一
化が困難になるからである。均一化部材を導電性とし、
電圧を印加する場合、印加する電圧の絶対値は直流のと
き800V以下、交流のときピーク値差 3 KV 以下とするこ
とによって、感光体の絶縁破壊を防止しつつ所用の均一
化を図ることができる。実験の結果、前記のような条件
下では、残留トナーの均一化工程における帯電量 qz を
｜ qz ｜≦40［mC/kg ］と設定する必要が確認された。
非導電性部材11で均一化を行う場合を考慮すると、｜ q
z ｜≦20［mC/kg ］とすることが好ましい。
の均一化を効果的に達成するためには、残留トナーの帯
電量が重要なファクタとなる。つまり、残留トナーの帯
電量が極端に大きい場合は、感光体の導電ベースへ向か
う鏡像力が過大になって、均一化部材によるトナー均一
化が困難になるからである。均一化部材を導電性とし、
電圧を印加する場合、印加する電圧の絶対値は直流のと
き800V以下、交流のときピーク値差 3 KV 以下とするこ
とによって、感光体の絶縁破壊を防止しつつ所用の均一
化を図ることができる。実験の結果、前記のような条件
下では、残留トナーの均一化工程における帯電量 qz を
｜ qz ｜≦40［mC/kg ］と設定する必要が確認された。
非導電性部材11で均一化を行う場合を考慮すると、｜ q
z ｜≦20［mC/kg ］とすることが好ましい。
【００５６】なお、ここで残留トナーの均一化工程にお
ける帯電量 qz は、次のようにして測定した値である。
すなわち、画像形成工程の実行中にすべての動作を停止
すると、転写領域から均一化領域に至る間の感光体表面
には、残留トナーが付着している。このような状態の感
光体を装置から取り外し、転写領域から均一化領域に至
る間に存在する残留トナーをエアーで吹き飛ばしつつ同
時に感光体の導電ベースから逃れ去る鏡像電荷 qz ′を
測定する。ここで、 qz ′は qz と等量異符号の関係に
あり、またトナー重量はトナー吹き飛ばし前後の感光体
の重量を測定して重量差から算出できる。
ける帯電量 qz は、次のようにして測定した値である。
すなわち、画像形成工程の実行中にすべての動作を停止
すると、転写領域から均一化領域に至る間の感光体表面
には、残留トナーが付着している。このような状態の感
光体を装置から取り外し、転写領域から均一化領域に至
る間に存在する残留トナーをエアーで吹き飛ばしつつ同
時に感光体の導電ベースから逃れ去る鏡像電荷 qz ′を
測定する。ここで、 qz ′は qz と等量異符号の関係に
あり、またトナー重量はトナー吹き飛ばし前後の感光体
の重量を測定して重量差から算出できる。
【００５７】上記において残留トナーの均一化をより効
果的に達成するため、均一化工程に至る前に感光体電位
を均一化しておくことが好ましい。すなわち、転写工程
後、除電ランプ、除電用コロナチャージャ、あるいは除
電用導電性ブラシなどを、転写工程から均一化工程に至
る間に配置し、感光体表面電位の絶対値を200V程度以下
に設定することが好ましい。このように、感光体表面電
位の絶対値を200V程度以下に設定することにより、残留
トナーの感光体表面への付着力が弱まり、確実な残留ト
ナーの均一化が達成される。勿論均一化部材による均一
化の作用・効果が顕著な場合は、このような電位の均一
化操作は不要である。
果的に達成するため、均一化工程に至る前に感光体電位
を均一化しておくことが好ましい。すなわち、転写工程
後、除電ランプ、除電用コロナチャージャ、あるいは除
電用導電性ブラシなどを、転写工程から均一化工程に至
る間に配置し、感光体表面電位の絶対値を200V程度以下
に設定することが好ましい。このように、感光体表面電
位の絶対値を200V程度以下に設定することにより、残留
トナーの感光体表面への付着力が弱まり、確実な残留ト
ナーの均一化が達成される。勿論均一化部材による均一
化の作用・効果が顕著な場合は、このような電位の均一
化操作は不要である。
【００５８】
【発明の効果】上記説明したように本発明に係る画像形
成方法、換言するといわゆるクリーナレス方式の画像形
成方法によれば、すぐれた現像・同時クリーニング特性
が得られ、常にメモリのない高品質ないし良好な画像を
出力し得る。このように、高品質な画像を容易に、かつ
確実に出力し得ることは、クリーナレス画像形成装置が
比較的簡略で取扱い易いことなどと相俟って、実用上多
くの利点をもたらす。
成方法、換言するといわゆるクリーナレス方式の画像形
成方法によれば、すぐれた現像・同時クリーニング特性
が得られ、常にメモリのない高品質ないし良好な画像を
出力し得る。このように、高品質な画像を容易に、かつ
確実に出力し得ることは、クリーナレス画像形成装置が
比較的簡略で取扱い易いことなどと相俟って、実用上多
くの利点をもたらす。
【図１】本発明に係る画像形成方法に用いるクリーナレ
ス記録装置の要部構成例を示す断面図。
ス記録装置の要部構成例を示す断面図。
【図２】本発明に係る画像形成方法における画像形成工
程を模式的に示すもので、ａは残留トナーが付着する感
光体面に静電位を付与する状態を示す断面図、ｂは静電
位を付与した感光体面に露光をする状態を示す断面図、
ｃは露光した感光体面にトナー担持体面に担持された現
像トナーを接触させて現像する状態を示す断面図、ｄは
感光体面のトナー像を像支持体面に転写する状態を示す
断面図、ｅは転写後の感光体面を除電する状態を示す断
面図、ｆは均一化部材で感光体面に付着している残留ト
ナーを均一分布化する状態を示す断面図。
程を模式的に示すもので、ａは残留トナーが付着する感
光体面に静電位を付与する状態を示す断面図、ｂは静電
位を付与した感光体面に露光をする状態を示す断面図、
ｃは露光した感光体面にトナー担持体面に担持された現
像トナーを接触させて現像する状態を示す断面図、ｄは
感光体面のトナー像を像支持体面に転写する状態を示す
断面図、ｅは転写後の感光体面を除電する状態を示す断
面図、ｆは均一化部材で感光体面に付着している残留ト
ナーを均一分布化する状態を示す断面図。
【図３】本発明に係る画像形成方法における現像同時ク
リーニング領域をモデル化して示す模式図。
リーニング領域をモデル化して示す模式図。
【図４】本発明に係る画像形成方法において残留トナー
量と現像同時クリーニング後のトナー付着量の関係につ
いて理論値および実験値を示す曲線図。
量と現像同時クリーニング後のトナー付着量の関係につ
いて理論値および実験値を示す曲線図。
【図５】本発明に係る画像形成方法において現像電位と
トナー付着量の関係について理論値および実験値を示す
曲線図。
トナー付着量の関係について理論値および実験値を示す
曲線図。
【図６】本発明に係る画像形成方法において感光体面に
付着するトナー量と残留トナー量の関係について理論値
および実験値を示す曲線図。
付着するトナー量と残留トナー量の関係について理論値
および実験値を示す曲線図。
【図７】本発明に係る画像形成方法において用いるトナ
ーの帯電量とメモリ強度の関係について理論値および実
験値を示す曲線図。
ーの帯電量とメモリ強度の関係について理論値および実
験値を示す曲線図。
【図８】本発明に係る画像形成方法において感光体面に
付着するトナー量と残留トナー量の関係について理論値
および実験値を示す曲線図。
付着するトナー量と残留トナー量の関係について理論値
および実験値を示す曲線図。
【図９】本発明に係る画像形成方法において用いるトナ
ー帯電量とメモリ強度の関係を示す曲線図。
ー帯電量とメモリ強度の関係を示す曲線図。
【図１０】本発明に係る画像形成方法における現像同時
クリーニングの現象をモデル化して示す模式図で、ａは
クリーニングが良好に行われた状態を示す断面図、ｂは
ポジメモリが残存している状態を示す断面図。
クリーニングの現象をモデル化して示す模式図で、ａは
クリーニングが良好に行われた状態を示す断面図、ｂは
ポジメモリが残存している状態を示す断面図。
【図１１】本発明に係る画像形成方法において現像領域
に進入する現像トナー量とメモリ強度の関係を示す曲線
図。
に進入する現像トナー量とメモリ強度の関係を示す曲線
図。
【図１２】従来のクリーナレス画像形成に用いられてい
るクリナレス記録装置の要部構成例を示す断面図。
るクリナレス記録装置の要部構成例を示す断面図。
１…潜像保持体（感光体） ２…トナー ２′…残
留トナー ３…現像装置 ４…トナー担持体（現像
ローラ） ５…転写帯電器 ６…像支持体 ９…帯電器 １０…光ビーム １１…トナー均一化
ブラシ出願人 株式会社 東芝同
東京電気株式会社代理人 弁理士 須 山 佐
一（ほか１名）
留トナー ３…現像装置 ４…トナー担持体（現像
ローラ） ５…転写帯電器 ６…像支持体 ９…帯電器 １０…光ビーム １１…トナー均一化
ブラシ出願人 株式会社 東芝同
東京電気株式会社代理人 弁理士 須 山 佐
一（ほか１名）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 上原 勤
神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株
式会社東芝総合研究所内
(72)発明者 大杉 之弘
静岡県三島市南町６−78 東京電気株式会
社技術研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像
形成工程と、前記潜像を形成した潜像保持体面へ現像装
置のトナー担持体表面に形成されたトナー薄層を接触も
しくは対峙させて潜像をトナー像化する現像工程と、前
記トナー像を像支持体面に転写する像転写工程を具備
し、上記の現像工程で潜像をトナー像化するとともに、
前記転写後に潜像保持体面上に残留する残留トナーを前
記現像装置内に吸引・回収する画像形成方法において、
トナーの固有電気抵抗値Ｒが、 Ｒ≧ 1×1013Ω・cm を満たし、かつ現像領域に進入するトナー担持体表面の
現像トナーの帯電量ｑt が、 0.5 ［mC／kg］≦｜ｑt ｜≦40［mC/kg ］ を満たしていることを特徴とする画像形成方法。 - 【請求項２】 潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像
形成工程と、前記潜像を形成した潜像保持体面へ現像装
置のトナー担持体表面に形成されたトナー薄層を接触も
しくは対峙させて潜像をトナー像化する現像工程と、前
記トナー像を像支持体面に転写する像転写工程を具備
し、上記の現像工程で潜像をトナー像化するとともに、
前記転写後に潜像保持体面上に残留する残留トナーを前
記現像装置内に吸引・回収する画像形成方法において、
トナーの固有電気抵抗値Ｒが、 Ｒ≧ 1×1013Ω・cm を満たし、かつ現像領域に進入するトナー担持体表面の
残留トナーの帯電量ｑr が、 0.5 ［mC／kg］≦｜ｑr ｜≦60［mC／KG］ を満たしていることを特徴とする画像形成方法。 - 【請求項３】 潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像
形成工程と、前記潜像を形成した潜像保持体面へ現像装
置のトナー担持体表面に形成されたトナー薄層を接触も
しくは対峙させて潜像をトナー像化する現像工程と、前
記トナー像を像支持体面に転写する像転写工程と、前記
転写後に潜像保持体面上に残留する残留トナーの分布を
均一化する均一化工程を具備し、上記の現像工程で潜像
をトナー像化するとともに、前記均一化工程により分布
が均一化された残留トナーを前記現像装置内に吸引・回
収する画像形成方法において、均一化工程における残留
トナーの帯電量ｑz が、 ｜ｑz ｜≦40［mC／kg］ を満たしていることを特徴とする画像形成方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03153197A JP3074037B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 画像形成方法 |
| US07/902,748 US5283618A (en) | 1991-06-25 | 1992-06-23 | Cleanerless developing method using mono-component toner |
| KR1019920011398A KR970000361B1 (ko) | 1991-06-25 | 1992-06-25 | 한 성분토너를 이용한 크리너레스 화상형성방법 |
| EP92305871A EP0520799B1 (en) | 1991-06-25 | 1992-06-25 | Cleanerless developing method using mono-component developer |
| DE69221960T DE69221960T2 (de) | 1991-06-25 | 1992-06-25 | Reinigerlose Entwicklungsmethode für Einkomponentenentwickler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03153197A JP3074037B2 (ja) | 1991-06-25 | 1991-06-25 | 画像形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH052287A true JPH052287A (ja) | 1993-01-08 |
| JP3074037B2 JP3074037B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=15557167
Family Applications (1)
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