JPH05281860A

JPH05281860A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH05281860A
Application number: JP4076626A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kodama; 淳児玉; Hiroshi Osame; 浩史納; Yukio Sasaki; 幸雄佐々木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-29

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】電子写真複写機、光プリンタなどの画像形成
装置に関し、廃トナーを減少し、クリーナを不要とし
て、装置の小型化を図ることを目的とする。【構成】像担持体１の端部にトナーを付着させるトナ
ー付着領域１Ａを設けるとともに、該トナー付着領域１
Ａ上のトナー層の表面電位を検出する表面電位計測手段
１０１と、検出した表面電位の変化に応じた転写手段５
１に印加する転写電流の変化を指示する制御手段１０３
と、指示により前記転写手段５１に印加する転写電流を
変更する電流変更手段１０３を設けるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、光プ
リンタなどの画像形成装置に関する。電子写真を用いた
複写機や光プリンタは、その高速性・高解像性・低騒音
のため広く普及している。電子写真では、一般に、一様
に帯電された感光体表面をレーザ等で画像情報に応じて
露光し、静電潜像を形成する。この後、現像プロセスに
よって、感光体上の静電潜像に帯電したトナーを付着さ
せて可視像化する。このトナーの可視像を記録紙に静電
的に写し取った（転写）後、熱・圧力・光等によって固
定し、コピーや印字を得る。

【０００２】従来、現像プロセスには、磁性粉であるキ
ャリアと樹脂性のトナーを混合し、摩擦帯電によりトナ
ーを帯電させる二成分現像法が採用されていた。しか
し、二成分現像は、（１）キャリアとトナーの混合比を
管理する必要がある、（２）現像装置内にキャリアを要
するため装置が大きくなる、（３）トナーを帯電させる
のに摩擦帯電を用いているため環境変動によってトナー
帯電量が変化する、などの問題点があった。

【０００３】上記問題点を解決するため、トナーのみを
現像装置内に要し、装置構成の簡略化を図った一成分現
像装置の開発・実用化が盛んに行われている。近年は特
に、光プリンタがオフィス内やパーソナルユースで使用
されることが多くなり、その結果、設置面積の小さい装
置が望まれるようになってきた。装置の小型化するポイ
ントとしてプロセス全体を小さくする必要があり、その
ためには現像装置が小さくできる一成分現像が適してい
る。しかし、この一成分現像法でも、感光体の周りに各
プロセスを配置しなければならないという制約のため、
限界が存在する。そこで、小型化する重要な要因として
プロセスの一部を省略する方法が考えられる。各プロセ
スの中で特にクリーナー部に存在する廃トナー容器を小
さくすることによって、また、クリーナ部自体を無くす
ことにより大きなスペースを縮小することが可能とな
る。そのためには、転写効率を向上し、トナーの利用効
率を向上することが必要となる。

【０００４】

【従来の技術】図８および図９を用いて、従来技術を説
明する。図８は、光プリンタの構成を示している。装置
の基本構成は、有機感光体・Ｓｅ感光体・ａ−Ｓｉ感光
体等の感光体ドラム１の周囲に、コロナ帯電器・導電性
ブラシ帯電器・導電性ローラ帯電器等の一様帯電器２、
レーザ光学系・ＬＥＤ光学系・ＥＬ光学系・液晶光学系
等の画像露光装置３、二成分磁気ブラシ現像器・磁性一
成分現像器・非磁性一成分現像器等の現像器４、コロナ
放電器・導電性ローラ転写器等の転写器５、ブラシクリ
ーナ・ブレードクリーナ等のクリーナ６、除電ランプ
７、が配置され、さらに記録紙８を搬送する搬送路上に
定着器９が配置されている。

【０００５】まず、感光体ドラム１の表面を、一様帯電
器２によって帯電する。次に、感光体ドラム１の表面
を、画像露光装置３によって画像に対応した所定のパタ
ーンに応じて画像露光する。感光体ドラム１上の露光さ
れた部分では、電荷が減少して静電潜像が形成される。
感光体ドラム１が現像器４（ここでは、一成分現像器を
示す）を通過すると、予め帯電されているトナーが、感
光体ドラム１上の静電潜像に付着してトナー像が形成さ
れる。一方、画像がプリントされる記録紙８は、感光体
ドラム１上に形成されたトナー像に接触する位置に供給
される。転写器５は、記録紙８を挟んで感光体ドラム１
の下方に設置され、記録紙８をトナー電荷と反対極性に
帯電させ、感光体ドラム１上のトナー像を静電的に記録
紙８に写し取る。トナー像を担持した記録紙８は、定着
器９を通過する間に、熱及び圧力によって記録紙８に定
着され、印字が完了する。一方、記録紙８にトナー像を
転写した後の感光体ドラム１上に残ったトナーは、クリ
ーナ６によって清掃され、廃トナー１０ａとし廃トナー
容器１０に貯蔵される。さらに、感光体ドラム１は、除
電ランプ７によって、残留電荷を除去され、初期状態に
戻され印字動作を繰り返す。

【０００６】次に、図９によりローラ転写について説明
する。転写ローラ５１は導電性の弾性層５１ｂと、両端
に露出した金属軸５１ａから構成され、金属軸５１ａは
軸受５３により支えられている。軸受５３にはバネ５４
が取りつけられており、転写ローラ５１を感光体ドラム
１に押しつけるように荷重がかけられている。また、こ
こで用いた軸受５３は導電性を有しており、軸受５３と
バネ５４を介して電源５２から転写ローラ５１にバイア
スを印加するようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像形成装置に
あっては、ローラ転写時に、電源５２から印加される転
写電流を一定にしているため、湿度変動などによる感光
体上のトナー付着量、トナーの帯電量で大きく最適な転
写効率が変化する。特に、高湿度では感光体表面の吸着
量が強くなり、同じ帯電量のトナーでもドラム上のトナ
ー量は多くなる。この例として図１０に実験結果を示
す。図１０は、湿度変動でトナー付着量が変わった時の
転写電流と転写効率の関係である。図１０に示すように
トナー付着量が上がると転写効率の最大値をとる転写電
流が増加する。トナー帯電量が多くなる場合も同様に変
化する。トナー付着量やトナー帯電量が変わる時、転写
効率を上げるために転写電流を増減し、最適な転写電流
にする必要がある。従来の転写では転写電流をトナー帯
電量が変動する中間値で設定していたため、トナー帯電
量等の変動により転写効率が下がり、その結果、転写後
も感光体上にトナーが残り、廃トナー１０ａを増やす要
因となった。

【０００８】このように、転写電流を一定にするローラ
転写では、トナー帯電量や付着量が変動した時に転写効
率が減少し、その結果、廃トナー１０ａが増える要因と
なった。プロセスの小型化を考えないクリーナー６や廃
トナー容器１０がある従来のプロセスでの転写効率は約
７５〜８５％であり、廃トナー１０ａの量が供給トナー
量の約２０％もあった。そのため、供給トナー量の約２
０％に相当する廃トナー容器１０とクリーナー６が必要
であった。廃トナー容器１０を小さくする、または廃ト
ナー１０ａをなくしクリーナー６をなくすためには、ト
ナー帯電量やトナー付着量の変動に関わらずに転写効率
を９７％以上に上げる必要がある。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、転写効率を高めることで、廃
トナーを減少し、クリーナを不要として、装置の小型化
を図ることができる画像形成装置を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１（Ａ）は本発明の原
理説明図である。図１（Ａ）において、５１は像担持体
１の表面に形成されたトナー像を記録紙８に転写する転
写手段、１Ａは前記像担持体１の端部に設けられるトナ
ーを付着させるトナー付着領域、１０１は該トナー付着
領域１Ａ上のトナー層の表面電位を検出する表面電位計
測手段、１０２は検出した表面電位の変化に応じた前記
転写手段５１に印加する転写電流の変化を指示する制御
手段、１０３は指示により転写電流を変更する電流変更
手段である。

【００１１】また、図１（Ｂ）は他の発明の原理説明図
である。図１（Ｂ）において、１５は現像剤担持体１１
上に所定の圧力で押しつけられて配置される現像剤１３
を帯電し一定厚に規制する層厚規制部材、５１は像担持
体１の表面にトナー像を形成した後にそのトナー像を記
録紙８に転写する転写手段、１０１は前記層厚規制部材
１５により帯電された現像剤担持体１１上のトナー層の
表面電位を検出する表面電位計測手段、１０２は検出さ
れた表面電位の変化に応じた前記転写手段５１に印加す
る転写電流の変化を提示する制御手段、１０３は指示に
より前記転写手段５１に印加する転写電流を変更する電
流変更手段である。

【００１２】

【作用】像担持体の端部に形成したトナー付着領域のト
ナー層または層厚規制部材により帯電された現像剤担持
体上のトナー層の表面電位を検出し、検出した表面電位
に応じて転写手段に印加する転写電流の変化を指示し、
指示により転写電流を変化させる。

【００１３】このように、転写手段に印加される転写電
流が最適な値に制御されるため、転写部において、常に
高い転写効率が得られる。その結果、廃トナーを少なく
することができ、クリーナを不要とすることができ、装
置全体の小型化を図ることができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２〜図５は本発明の一実施例を示す図である。
図２において、１はアルミニウムドラム上に機能分離型
有機感光体を塗布した感光体ドラム（像担持体）であ
る。この感光体ドラム１を、矢印Ａの方向に周速度７０
ｍｍ／ｓで回転させる。また、感光体ドラム１の表面
は、予め図示しないスコロトロンにより表面電位が約−
６５０Ｖになるように均一に帯電させた後、図示しない
レーザ光学ユニットにより、静電潜像が形成されてい
る。

【００１５】１１は現像剤担持体としての現像ローラで
あり、金属製の回転軸１２を中心に回転することにより
現像剤（トナー）１３を感光体ドラム１上の静電潜像に
搬送・供給する。本装置では、トナー１３は非磁性絶縁
性で、樹脂製の一成分トナーを用いた。このトナー１３
は、体積抵抗率４×１０¹⁴Ω・ｃｍ、平均粒径１２μ
ｍ、シリカ外添剤０．５％のポリエステル系トナーであ
る。

【００１６】現像ローラ１１には、平均気孔径約１０μ
ｍ、セル数約２００セル／インチ、体積抵抗率１０⁴ 〜
１０⁷ Ωｃｍ、硬度約２３度（アスカーＣ硬度計）の多
孔質ウレタンスポンジ（東洋ポリマー製ルビセル）を用
いた。そして、周速度を感光体ドラム１の周速度の２．
５倍の１７５ｍｍ／ｓで回転させる。１４は電源で、現
像ローラ１１に現像バイアスを印加するのに用いてい
る。この電圧は、感光体ドラム１の表面電位が−６５０
Ｖなのに対し、通常約−２２０Ｖに設定した。

【００１７】１５は層厚規制部材としての帯電ブレード
であり、トナー１３を所定の電荷量に帯電し、現像ロー
ラ１１上のトナー１３の層厚を一定厚に規制するもので
ある。帯電ブレード１５は、支持ブロック１７に固定さ
れている。支持ブロック１７は、回転支点１８を中心に
回転自由に取りつけられており、バネ１９によって一定
圧力を受けている。従って、帯電ブレード１５は、現像
ローラ１１中心からの法線方向に押しつけられている。

【００１８】なお、帯電ブレード１５には、ステンレス
（ＳＵＳ３０４−ＣＳＰ−３／４Ｈ）製の先端をラウン
ドエッジ処理した厚さ０．１ｍｍの板（先端部のＲ＝
０．０５ｍｍ）を用い、支持ブロック１７からの撓み長
を３ｍｍとし、現像ローラ１１への押しつけ圧力を３５
ｇｆ／ｃｍとなるように設定した。帯電ブレード１５と
現像ローラ１１の間には、トナー１３の帯電電荷量の環
境依存性を小さくし、かつ、長期的に安定させるため、
電源２０によって−１００Ｖの電圧を印加している。

【００１９】トナー１３は、現像ローラ１１と帯電ブレ
ード１５の間を通過する際、トナー１３と層帯電ブレー
ド１５とで摩擦帯電することによって、トナー１３に電
荷を付与する。さらに、現像ローラ１１と帯電ブレード
１５の間に、電圧が印加されていることによって帯電ブ
レード１５からトナー１３に電荷を注入している。従っ
て、トナー１３は、摩擦帯電と電荷注入により電荷が付
与され、環境による変化・経時変化による帯電量変化が
少ない、安定な帯電量が得られる。

【００２０】２１はリセット部材としてのリセットロー
ラであり、リセットローラ２１は、感光体ドラム１上の
静電潜像を現像した後の現像ローラ１１上に残っている
トナー２２を回収し、かつ、現像ローラ１１にトナー１
３を供給することによって、現像ローラ１１上のトナー
１６の層厚を均一にする補助的機能を有している。リセ
ットローラ２１には、セル数約４０セル／インチ、体積
抵抗率１０⁴ Ω・ｃｍのエステル系ウレタンスボンジ
（ブリジストン製エバーライトＳＫ−Ｅ）を用い、周速
度を２２８ｍｍ／ｓとなるよ設定した。

【００２１】リセットローラ２１と現像ローラ１１との
間には、現像ローラ１１にマイナスに帯電したトナー１
を電気的に供給できるよう、電源２４によって電圧を印
加している。この動作は、約−１００Ｖとしている。な
お、電源２０の発する電圧と電源２４の発する電圧は、
ほほ同じであるため両者を共有してもかまわない。２５
および２６はトナー１３を現像ローラ１１の近傍へ移動
させるパドルローラであり、樹脂で構成した。

【００２２】次に、図３に基づいて転写部を説明する。
図３において、５１は転写手段としての転写ローラであ
り、転写ローラ５１は金属軸５１ａと導電性の弾性層５
１ｂにより構成される。転写ローラ５１には電源５２か
らバイアスを印加し、感光体ドラム１の表面に形成した
トナー像を、記録紙８の裏面から制御部５を密着させ
て、記録紙８に転写する。

【００２３】印字に影響のない感光体ドラム１の端部に
は、図４に示すように、トナー付着領域１Ａを設け、画
像露光装置により潜像を形成し、現像ローラ１１で現像
を行う。１０１は表面電位計測手段としての表面電位計
であり、表面電位計１０１はトナー付着領域１Ａのトナ
ー層の表面電位を計測する。

【００２４】１０２は制御手段としてのコントローラで
あり、コントローラ１０２は表面電位計１０１で計測し
たトナー層の表面電位を取り込み、その変化量から予め
記憶されている転写電流の増減を転写電流変更装置（電
流変化手段）１０３に指示する。転写電流変更装置１０
３は、コントローラ１０２からの指示により電源５２か
ら供給される転写電流を変化させる。

【００２５】次に、動作を説明する。現像ローラ１１で
感光体ドラム１の端部で現像されたトナー付着領域１Ａ
のトナー層の表面電位を表面電位計１０１で転写時には
常時測定し、得られた表面電位をコントローラ１０２で
取り込み、ここでその変化量から予め記憶されている転
写電流の変化値を転写電流変更層１０３に信号を送り、
転写電流変更装置１０３によって電源５２から供給され
る転写電流を変化させる。

【００２６】図５は、コントローラ１０２に記憶させた
表面電位の変化量と転写電流の増減の一例を示す。この
例では、±１０％の表面電位の変動（トナー帯電量）が
生じた場合、転写電流を±２μＡ変化させることによっ
て常に９０％以上の転写効率を達成することができた。

【００２７】その結果、廃トナーが少なくなり、また、
クリーナが不要となるので、装置を小型化することがで
きる。次に、図６は本発明の第２実施例の作用説明図で
ある。本実施例の構成は、使用するトナー１３の種類を
除いて、図２〜図４と同様である。図２〜図４におい
て、トナー６３として重合法（懸濁重合法）で作製され
たスチレン・アクリル系の重合トナーを用いた。

【００２８】図６は重合トナーを用いた場合の転写電流
と転写効率の関係を示す。重合トナーを用いることによ
って、転写効率を９７％に上げることができた。本実施
例においても前記実施例と同様な効果を得ることができ
ることは言うまでもない。次に、図７は本発明の第３実
施例を示す図である。

【００２９】図７において、１５は層厚規制部材として
の帯電ブレードであり、トナー１３を帯電し、現像ロー
ラ１１上のトナー１３の層厚を一定厚に規制するもので
ある。１０１は変更ブレード１５で帯電させた、現像ロ
ーラ１１上に形成されたトナー層上の表面電位を検出す
る裏面電位計（表面電位計測手段）である表面電位計１
０１によって得られる値は、電源１４が現像ローラ１１
に印加する現像バイアスＶb と、現像ローラ１１上のト
ナー層が形成するトナー層電位Ｖt を重畳した実効現像
バイアスＶbsである。

【００３０】１０２は制御手段としてのコントローラで
あり、コントローラ１０２は表面電位計１０１で計測し
たトナー層の表面電位を取り込み、その変化量から予め
記憶されている転写電流の増減を転写電流変更装置（電
流変化手段）１０３に指示する。転写電流変更装置１０
３は、コントローラ１０２からの指示により電源５２か
ら供給される転写電流を変化させる。

【００３１】帯電ブレード１５で帯電された現像ローラ
１１上のトナー層を表面電位計１０１により検出し、検
出した実効現像バイアスＶbsをコントローラ１０２で取
り込み、ここでその変化量から予め記憶されている転写
電流の変化値を転写電流変更装置１０３に送り、転写電
流変更装置１０３によって電源５２から供給される転写
電流を変化させる。

【００３２】前記図５に示すように、±１０％の表面電
位の変動（トナー帯電量）が生じた場合、転写電流を±
２μＡ変化させることによって常に９０％以上の転写効
率を達成することができた。なお、トナー１３として重
合法（懸濁重合法）で作製されたスチレン・アクリル系
のトナーを用いると、前記図６に示すように、転写効率
を９７％に上げることができた。

【００３３】本実施例においても、前記実施例と同様な
効果を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転写電流が最適な値に制御されるため、転写部におい
て、常に高い転写効率が得られ、廃トナーの少ないプリ
ンタ、またはクリーナのいらないプリンタが実現でき
る。そのため、装置全体の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図

【図２】本発明の第１実施例に係る現像部を示す図

【図３】転写部を示す図

【図４】感光体ドラムを示す図

【図５】表面電位の変化率と転写電流変化の関係を示す
グラフ

【図６】本発明の第２実施例に係るトナー種類と転写効
率の関係を示すグラフ

【図７】本発明の第３実施例を示す図

【図８】従来例を示す図

【図９】ローラ転写の説明図

【図１０】トナー付着量の違いによる最適転写効率の説
明図

【符号の説明】

１：感光体ドラム（像担持体）１Ａ：トナー付着領域８：記録紙１１：現像ローラ（現像剤担持体）１２：回転軸１３：トナー（現像剤）１４：電源１６：帯電ブレード（層厚規制部材）１７：支持ブロック１８：回転支点１９：バネ２０：電源２１：リセットローラ２４：電源２５，２６：パドルローラ５１：転写ローラ（転写手段）５１ａ：金属軸５１ｂ：弾性層５２：電源１０１：表面電位計（表面電位計測手段）１０２：コントローラ（制御手段）１０３：転写電流変更装置（電流変更手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体（１）の表面に形成されたトナー
像を転写手段（５１）によって記録紙（８）に転写して
画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体（１）の端部にトナーを付着させるトナー
付着領域（１Ａ）を設けるとともに、該トナー付着領域
（１Ａ）上のトナー層の表面電位を検出する表面電位計
測手段（１０１）と、検出した表面電位の変化に応じた前記転写手段（５１）
に印加する転写電流の変化を指示する制御手段（１０
２）と、指示により前記転写手段（５１）に印加する転写電流を
変更する電流変更手段（１０３）を設けたことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】現像剤担持体（１１）上に所定の圧力で押
しつけられて配置される層厚規制部材（１５）により現
像剤（１３）を帯電し一定厚に規制し、像担持体（１）
の表面にトナー像を形成した後にそのトナー像を転写手
段（５１）によって記録紙（８）に転写して画像を形成
する画像形成装置において、前記層厚規制部材（１５）により帯電された現像剤担持
体（１１）上のトナー層の表面電位を検出する表面電位
計測手段（１０１）と、検出された表面電位の変化に応じた前記転写手段（５
１）に印加する転写電流の変化を提示する制御手段（１
０２）と、指示により前記転写手段（５１）に印加する転写電流を
変更する電流変更手段（１０３）を設けたことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項３】前記現像剤（１３）として重合法で作成さ
れたトナーを用いたことを特徴とする前記請求項１およ
び２の画像形成装置。