JPH08166750A

JPH08166750A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08166750A
Application number: JP6308642A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Takuma; 康夫詫間
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1994-12-13
Filing date: 1994-12-13
Publication date: 1996-06-25
Also published as: US5701570A

Abstract

(57)【要約】【目的】長期使用に耐え、クリーニング装置の小型化並
びに廃トナーを出さない画像形成装置を提供することに
ある。【構成】感光体１上に残存するトナー１０と逆極性のバ
イアスを印加したクリーニングローラとトナーの逆帯電
促進部材と、トナー１０の帯電極性を感光体１表面上と
同一に揃える帯電装置２と、感光体１上のトナー１０を
回収可能なバイアス電圧を印加した現像ローラ４で構成
する。【効果】廃トナーを出さない装置を簡略化したクリーニ
ング装置構成で達成できると共に、画像形成動作と同時
にトナーがクリーニング装置から放出されるため、クリ
ーニング性能の低下が起こり難く、長期の使用に耐えう
る画像形成装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プリンタ，ファクシミ
リ，複写機等のトナーを用いて画像を顕像化させる画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像形成装置においては、感光体
上に形成されたトナー像を記録体に転写した後、感光体
上に残留するトナーを除去するためにクリーニング装置
が設けられている。このクリーニング装置としては特公
平6−68666号公報に記載のようにクリーニングブラシ部
材に電圧を印加して清掃するバイアスクリーナが知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のバイアスクリー
ニング装置は、ブラシローラにトナー電荷と逆極性のバ
イアス電源が接続されているために、ここに付着したト
ナーは通常ではブラシローラ上の付着面に定在する。ブ
ラシローラにトナーが定在すると、長期の使用によりブ
ラシが目詰まりを起こし、クリーニング性能が低下す
る。そのため定在するトナーを掻き落す必要がある。し
かしブラシローラに固定部材を圧接させることは、ブラ
シの摩耗を促進する。従って、ブラシローラに回転接触
する金属ローラを配置し、前記金属ローラにブラシロー
ラに印加するバイアス電源より電位の絶対値が大きいバ
イアス電源を接続し、ブラシローラと金属ローラの間に
できる電位差により、静電的にブラシローラから金属ロ
ーラにトナーを転移させた後、金属ローラに固定接触し
たブレード板によりトナーを掻き取る方法が考えられて
いる。

【０００４】上記のように長期使用を目的とするクリー
ニング装置では、装置自体がかなり大型で、且つ構成部
品が多いことから、画像形成装置の小型化および低コス
ト化には適さず、またエコロジーの観点から、最近上記
のような廃トナーを出さない画像形成装置が必要となっ
てきた。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術における課
題である長期使用に耐え、クリーニング装置の小型化並
びに廃トナーを出さない画像形成装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、画像形成時において、転写工程終了後に感光
体上に残存するトナーの帯電極性と逆極性のバイアスを
印加したクリーニングローラと、クリーニングローラに
近接或いは接触したトナーの逆帯電促進部材とで基本的
に構成されたクリーニング装置と、クリーニング装置か
ら現像装置に至る感光体上にあるトナーの帯電極性を、
感光体表面上の帯電極性と同一に揃える帯電装置と、感
光体上のトナーを感光体から現像装置内に回収可能なバ
イアス電圧を印加した現像ローラで基本的に構成され、
非画像形成動作時には上記クリーニングローラおよび現
像ローラに印加するバイアス電圧の極性が印刷動作時と
逆極性になるバイアス電源を有すと共に、クリーニング
装置においてはクリーニングローラと上記逆帯電促進部
材によるトナーの再帯電化が自動的或いは付随的に停止
する構成とした画像形成装置を用いる。

【０００７】

【作用】本発明による構成の画像形成装置においては、
画像形成時、転写工程終了後に感光体上に残存するトナ
ーと逆極性のバイアスがクリーニングローラに印加され
ているために、上記残存トナーは静電力により感光体上
からクリーニングローラへと回収される。次にクリーニ
ングローラに回収されたトナーの一部は、クリーニング
ローラに近接或いは接触したトナーの逆帯電促進部材に
より、感光体上に残存していたときの帯電極性と逆極性
に帯電される。前記トナーが逆帯電化すると、トナーの
極性はクリーニングローラに印加されているバイアス極
性と同一であるため、クリーニングローラから感光体へ
静電力によって再放出される。この際、クリーニング装
置内で逆帯電化されるトナーの量は、クリーニング動作
によりクリーニングローラに回収される量よりも少ない
所定量であって、前記トナーの再放出によって感光体上
に放出されたトナーが次工程で形成される画像に与える
影響が少ないように逆帯電促進部材を設定する。これに
より前記再放出トナーにより画像が乱されることはな
い。

【０００８】またクリーニング装置から感光体へ再放出
されたトナーは帯電装置によって感光体表面上の帯電極
性と同一に揃えられる。次に現像装置では画像形成動作
時において、帯電装置によって帯電された感光体の表面
電位と同極性で且つ絶対値的に感光体表面電位より零電
位に近いバイアスを現像ローラに印加しているため、感
光体表面上の帯電極性と同一に揃えられたトナーは静電
力によって、現像ローラに回収される。更に非画像形成
動作時においては、上記クリーニングローラおよび現像
ローラに印加されるバイアスは画像形成時に印加される
バイアスの極性と逆極性のバイアスが印加されているた
め、感光体上のトナーの帯電極性がクリーニングローラ
への印加バイアスと同一であり、また現像ローラへの印
加バイアスと逆極性となるため、感光体上のトナーはク
リーニング装置では回収されず、そのまま現像装置内に
回収される。またクリーニング装置内に残留したトナー
は、トナーの逆帯電化が自動的或いは付随的に停止して
いるため、クリーニングローラへの印加バイアスと同一
極性となり、静電力でクリーニングローラから感光体へ
放出された後、現像ロールによって現像装置内に回収さ
れる。

【０００９】上記構成の画像形成装置を用いることによ
り、装置構成を簡略化し、小型化に適すると同時に、ト
ナーを最終的に現像機に回収し、再利用することが可能
となるため、廃トナーが出ない。更に、連続的に転写材
を通紙して印刷する動作を行う場合でも、画像形成動作
と同時に徐々にトナーがクリーニング装置から放出され
るため、クリーニングローラへのトナー蓄積量増加によ
るクリーニング性能の低下が起こり難く、長期の使用に
耐え得る画像形成装置を提供できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図７を用
いて説明する。

【００１１】ここで図１は本実施例の画像形成装置の摸
式図を示し、１は感光体、２は帯電装置、３は露光装
置、９はトナー１０を供給するための現像装置、１７は
クリーニング装置、１２は転写材、１３はレジストロー
ラ、１１は転写装置である。尚、本装置における感光体
１はマイナス帯電の有機感光体、現像装置９は露光装置
３により光を照射された部分に現像を行う反転現像方式
であり、現像ローラ４とトナー搬送ローラ５とトナー撹
拌羽６で構成される。

【００１２】現像ローラ４には正負極性のバイアス電位
が印加可能な電源７が極性を切り換える極性切換装置８
を介して接続され、印刷動作時には負極性の所定電圧、
非印刷動作時には正極性の所定電圧が印加される。また
帯電装置２および転写装置１１は、コロナ放電によって
電荷を発生させる構成のものであり、帯電装置２には感
光体１に負の電荷を供給するため負極性の電源３２が接
続され、転写装置１１には転写材１２に正電荷を供給す
るため、正極性の電源３３が接続されている。更にクリ
ーニング装置１７は導電性のゴム状部材により形成され
たクリーニングローラ１４，クリーニングローラ１４の
表面に接触し、半導電部材で形成されたトナーの逆帯電
促進部材１８とで構成される。尚、クリーニングローラ
１４には正負極性のバイアス電位が印加可能な電源１５
が極性を切り換える極性切換装置１６を介して接続さ
れ、印刷動作時には負極性の所定電圧、非印刷動作時に
は負及び正極性の所定電圧が印加される。また逆帯電促
進部材１８はクリーニングローラ１４に印加される電位
と同電位になっている。

【００１３】以下に本装置における画像形成の過程を詳
述する。

【００１４】本装置では、まず画像情報が画像形成装置
の外部より通信信号により入力され、図示しない画像情
報処理装置に伝達される。画像情報処理装置では転写材
１頁分の画像情報を処理し、露光装置３によって感光体
１を露光すべきタイミング情報を形成する。次に、この
タイミング情報が形成された時点で画像情報処理装置か
ら画像形成装置の制御装置（図示せず）に、印刷動作の
開始を指令する。この指令により感光体１は図中の矢印
方向に回転し、同時に帯電装置２，現像ローラ４，転写
装置１１，クリーニングローラ１４に接続された電源３
２，７，３３，１５が図２の動作タイミングでオンす
る。この時、現像ローラ４およびクリーニングローラ１
４につながる極性切換装置８，１６もそれぞれ図２に示
される極性のバイアスが現像ローラ４およびクリーニン
グローラ１４に印加されるように動作する。

【００１５】図２に示す如く帯電装置２に接続された電
源３２がオンすると、図１における帯電装置２から感光
体１へ負電荷が供給され、感光体１は表面電位で約−６
００Ｖに帯電される。この時、現像ローラ４へは正極性
のバイアスが印加される。これは帯電装置２による感光
体帯電の有無によらず現像ローラ４から感光体１へのト
ナー付着を防止するためである。

【００１６】上記図１における帯電装置２の動作に伴
い、次に図示しない画像形成装置の制御装置から、図示
しない転写材１２の供給装置へと信号が伝達し、転写材
１２はその先端がレジストローラ１３に到達するまで搬
送され、ここで転写材１２が待機する。転写材１２がレ
ジストローラ１３に到達した時点で、現像ローラ４に印
加されるバイアス電位は負極性に切り換わり、同時に転
写装置１１へ接続された電源３３がオンし、クリーニン
グローラ１４へは正極性のバイアス電位が印加される。
また更に画像情報処理装置から上記露光のタイミング情
報が露光装置３に送信され、タイミング情報に応じて感
光体１への露光が開始する。

【００１７】この時、現像ローラ４上のトナー１０は、
摩擦により−１０から−２０μＣ／ｇ程度に帯電されて
おり、上記感光体１にある帯電動作によって形成された
バックグラウンド部分の電位と、上記露光動作によって
形成された静電潜像部分の電位の中間にあたる電位を現
像ローラ４に印加することにより、トナー１０が静電潜
像のみに吸引され、感光体１上にトナーによる可視画像
が形成される。

【００１８】一方、レジストローラ１３で待機している
転写材１２は、転写タイミングになるとレジストローラ
１３が回転して繰り出され、転写装置１１の位置で感光
体１からトナー１０による画像が転写される。画像を転
写された転写材１２は更に図中の矢印Ａの方向に送り出
され、図示しない定着装置へと送り出され、転写材１２
上の未定着トナー画像が固定された後、排紙されて印刷
を終了する。

【００１９】更に感光体１は転写工程が終了後、表面上
に残存したトナー１０がクリーニング装置１７によって
クリーニングされた後、帯電工程へと移動し次の作像を
行う。

【００２０】ここで転写装置１１とクリーニング装置１
７における動作を主に図３を用いて詳述する。

【００２１】図３に示す如く、本装置における転写装置
１１には正のコロナ放電を行うように正極性の電源３３
が接続されている。このコロナ放電によって発生した正
電荷は転写材１２に電流Ｉ１として供給され、静電力の
作用により感光体１の表面からトナー１０を引き寄せ、
転写材１２への転写を行う。今、前記転写材１２に供給
される電流Ｉ１と転写後に感光体１上に残存するトナー
の重量ｍ１の間には図４のような関係がある。但し図４
は上記関係の他に転写材供給電流Ｉ１と転写後残存トナ
ーの有する帯電量Ｑ１との関係も同時に示してある。図
４の如く、転写後残存トナー量ｍ１は転写材供給電流Ｉ
１の増加と共に急激に減少し、Ｉ１がＩｂに等しくなる
電流値で最小となった後、徐々に増加する傾向を持つ。
また残存トナーの帯電量Ｑ１は転写材供給電流Ｉ１の増
加と共に初期的に若干増加した後、単調に減少し、Ｉ１
がＩｃに等しくなる電流値で極性が負から正に反転す
る。今、本装置において、転写後に感光体上に残る量の
上限は、転写前に感光体１上にあるトナー量の１０分の
１（図中ｍ＊で示した量）に規定しており、これを満足
するためには転写材供給電流Ｉ１をＩａからＩｄの範囲
で用いなければならない。但し、クリーニング装置１７
におけるクリーニングローラ１４には、印刷動作時には
図２における如く負極性バイアスが印加されているた
め、感光体１上のトナー１０を静電力によってクリーニ
ングするためには、トナー１０の帯電極性が正でなけれ
ばならない。従って本装置では、転写材供給電流Ｉ１を
ＩｂからＩｄの領域（ｙ）で用い、転写後に残存するト
ナー１０は帯電量は正極性で残存量がｍ＊以下の状態か
ら負極性であっても残存量が極微量の状態となってい
る。次にクリーニング装置１７においては、図２の如く
印刷動作時にはクリーニングローラ１４に負極性バイア
スが印加されているため、感光体１上の正極性トナー１
０は静電力によってクリーニングローラ１４へ吸引さ
れ、感光体１上からクリーニングされ、若干存在する負
帯電トナーはそのまま感光体１上に残る。今、クリーニ
ングローラ１４に付着したトナーは、付着状態で正から
負極性に帯電量が反転するのであるが、その原理を以下
に詳述する。

【００２２】クリーニングローラ１４に付着したトナー
を負に帯電する手法として、本構成の装置においては、
付着トナーと逆帯電促進部材１８との摩擦帯電を利用す
る。図５はクリーニングローラ１４に付着したトナーの
帯電量Ｑ１＝１０μＣ／ｇのものが、クリーニングロー
ラ１４へ圧力Ｐ２で押付けるように設置した逆帯電促進
部材１８によって摩擦帯電された後のトナー帯電量Ｑ２
の変化を逆帯電促進部材１８との接触回数によって示し
たものである。図５によれば、帯電量Ｑ２は接触回数の
増加と共に負極性側に大きくなり、ほぼ２０μＣ／ｇの
帯電量で飽和する傾向を持つ。これはトナーに帯電制御
剤等を添加することによって得られた飽和帯電量の値で
ある。また図５では、圧力Ｐ２の増加に伴い帯電量Ｑ２
の負側への増加傾向が更に大きくなる。従って圧力Ｐ２
を調整すれば、クリーニングローラ１４に回収したトナ
ー１０の感光体１への放出量を制限できる。また逆帯電
促進部材１８をクリーニングローラ１４に押付ける圧力
Ｐ２の増加は、クリーニングローラ１４および逆帯電促
進部材１８の摩耗の増加につながる。一方、逆帯電促進
部材１８にはトナー１０の逆帯電の他に、押付け圧力Ｐ
２の増加によりクリーニングローラ１４に付着したトナ
ー１０をクリーニングローラ１４上で均一に分散させる
効果が増加する。従って上記部材の摩耗の進行が許容で
きれば、更に圧力Ｐ２を増加させることが望ましい。本
装置ではコストを低減し、部材の長寿命かを図る観点か
ら圧力Ｐ２＝０ｇ／cmを用いているが、この圧力Ｐ２で
あってもクリーニングローラ１４上でトナー１０を均一
に分散させる効果は十分であった。

【００２３】上記圧力Ｐ２＝０ｇ／cmを用いた場合、図
５における結果からクリーニングローラ１４に捕集され
た直後のトナー１０の帯電量が１０μＣ／ｇであると
き、逆帯電促進部材１８と約１０回接触することで、ト
ナー１０の帯電極性が反転し、これ以上のクリーニング
ローラ１４の周回の間に、逆帯電したトナー１０は感光
体１上に再放出される。この際、上記に示したトナー１
０の帯電量はクリーニングローラ１４に付着したトナー
１０の平均帯電量であり、帯電量分布的に見ると０から
１０μＣ／ｇ以上のものが存在する。このため、帯電量
が１０μＣ／ｇより小さいものは１０回以下で、１０μ
Ｃ／ｇより大きいものは１０回より多い周回数で放出さ
れる。このことよりクリーニングローラ１４に回収され
たものが、時間的に分散されて放出されていくため、ク
リーニング装置１７以降の帯電工程，露光工程への影響
が小さくなる。また仮にトナーの帯電量が均一に１０μ
Ｃ／ｇに揃っていても、上記逆帯電促進部材１８による
均一化の効果で、クリーニングローラ１４に付着したト
ナー１０が分散されるため、クリーニング装置１７以降
の帯電工程，露光工程への影響は小さい。今、帯電工程
および露光工程において問題となるのは、感光体１を覆
うトナー１０が連続的に付着した場合である。しかし本
構成の装置の場合、クリーニング装置１７においてトナ
ー１０が分散して放出されるため、帯電装置２を通過時
にはコロナ放電による電荷がトナーによって遮蔽される
感光体１の面への回り込みがあり問題は発生しない。ま
た露光工程では、通常、光のスポット径はトナーの直径
の４倍から８倍あり、トナーが連続的に感光体１に付着
していない本装置では問題ない。

【００２４】以上のようにして印刷動作時においてクリ
ーニング装置１７から感光体１上に再放出されるのであ
るが、トナー１０の帯電極性が例え正であっても、クリ
ーニングローラ１４による清掃効率は１００％ではな
く、極微量のトナー１０が正極性のままクリーニング装
置１７を通過してしまうことがある。このような正極性
トナー１０は、帯電装置２により負電荷を与えられる。
図６は帯電装置２に入る前のトナー帯電量Ｑ２と帯電装
置２を通過した後のトナー帯電量Ｑ３の関係であり、帯
電装置２にはいる前のトナー帯電量が２０μＣ／ｇであ
っても通過後には負極性側に変化している。また露光工
程ではトナーの帯電量は変化しない。従って帯電，露光
工程を経て現像ローラ４に至るトナー１０は、ほとんど
全てが負極性帯電をしていることになる。

【００２５】上記のようにして、現像ローラ４に至った
トナー１０がここで回収される原理を以下に説明する。

【００２６】本装置で用いた現像装置９は、接触型の非
磁性１成分現像方式を用いたものであり、感光体１の表
面と現像ローラ４の表面との間に負電荷を有するトナー
１０が磁性粉等を介さずに直接挟み込まれて存在する。
今、この挟み込まれたトナー１０が感光体１の面に引か
れるか或いは現像ローラ４の面に引かれるかは、トナー
１０に作用する静電力の方向に依存し、静電力の大きさ
及び方向は現像ローラ４に印加した電位ＶＲから感光体
１の表面電位ＶＰを差し引いた電位差ΔＶ０によって決
まる。図７は電位差ΔＶ０と感光体１の面に引かれるト
ナーの量ｍ０の関係を示したもので、電位差ΔＶ０が約
−１００Ｖより負側に大きくなれば、トナー１０が感光
体１の面に引かれ、現像動作として作用する。また電位
差ΔＶ０が−１００Ｖよりも正側に大きくなれば、トナ
ー１０は現像ローラ４の面に引かれ、回収動作として作
用する。本装置では、印刷動作時に現像ローラ４に印加
する電位ＶＲは−３００Ｖであり、感光体１の表面電位
ＶＰは非露光部分では−６００Ｖ，露光部分では−８０
Ｖ程度となる。従って非露光部の電位差ΔＶ０は３００
Ｖ，露光部分の電位差ΔＶ０は−２２０Ｖとなる。この
ことから本装置構成では、露光部分での現像動作と同時
に非露光部分での回収動作が行われ、前述したクリーニ
ング装置１７によって感光体１に放出されたトナー１０
は、現像動作に並行して現像装置９の内部に回収され
る。この動作において、露光部分のトナー１０は現像装
置９内に回収されないが、露光部はトナー１０による画
像を形成するための部分であり、回収されなかったトナ
ー１０は次の転写工程で新たに現像されたトナー１０と
共に転写材１２に転写されるため問題ない。この動作は
トナー１０が正極性の場合には逆に作用し、感光体１の
露光部分で回収動作，非露光部分で現像動作として作用
する。この場合、正極性トナーは転写工程において転写
材１２に転写されず、再びクリーニング装置１７を経
て、現像装置９に到達する。しかし通常の印刷動作で
は、露光部１０％に対して非露光部分９０％と非露光部
分の方が圧倒的に多く、正極性にトナーが帯電している
場合には、現像装置９へのトナー回収が遅くなるため、
現像装置９に到達するトナー１０は負極性である方が望
ましい。本装置においては、前述の如くクリーニング装
置１７及び帯電装置２により、トナー１０は必ず負極性
となるため、現像装置９へのトナー回収が速やかに行わ
れる。

【００２７】上述の如く、クリーニング装置１７にて回
収したトナー１０は印刷動作中、逐次的に感光体１に再
放出後、現像装置９内に回収されるため、クリーニング
ローラ１４のみを用いた場合に比べ、クリーニングロー
ラ１４へのトナー１０の蓄積が少なく、長期の連続使用
によってもクリーニング性能の低下が僅かである。但し
本装置においては、更にクリーニング性能の低下を少な
くするため、印刷動作の後に現像装置９へのトナー１０
の回収性能を高めた回収動作時間を設けている。次に、
回収動作時における画像形成装置の動作を示す。

【００２８】図２におけるように本装置では、印刷動作
終了時に、帯電装置２および転写装置１１に接続された
電源３２，３３をオフ、同時に現像ローラ４に接続した
極性切換装置８を動作させ、現像ローラ４に印加するバ
イアスを正極性に切り換える。本装置では、この場合３
００Ｖを印加する。またこの際、クリーニングローラ１
４に印加する電位は負極性のままである。更に図示はし
ないが、現像ローラに印加するバイアス極性が正に変わ
った直後から感光体１が一周するまでの間、露光装置３
によって感光体１の全面を露光し、感光体１の表面電位
を０Ｖ付近にまで近づける。

【００２９】上記一連の動作により、クリーニング装置
１７内のトナー１０は負極性となって感光体１に放出さ
れた後、現像装置９に至る。ここで現像ローラ４と感光
体１との間には全領域において電位差ΔＶ０＝３００Ｖ
となっているため、感光体１からのトナー１０の回収性
能は増加し、且つ感光体１の全領域がトナー１０の回収
動作となるため、回収効率は印刷動作時に比べて増加す
る。また回収動作の初期においては、現像ローラ４に付
着しているトナー１０が十分に帯電されておらず、若干
の正帯電したものが存在する場合があり、現像ローラ４
から感光体１への正帯電したトナー１０の放出があっ
た。しかし正帯電したトナー１０はクリーニング装置１
７へ一度回収された後、負極性化されて放出されるため
問題とならず、現像ローラ４に付着したトナー１０が十
分に帯電され、正帯電したトナー１０が放出されなくな
った時点より、トナー１０の移動経路はクリーニング装
置１７から現像装置９に至る経路のみとなるため、クリ
ーニング装置１７内にあるトナー１０の量は時間の経過
と共に減少し、所定時間経過後にはほぼ全てのトナー１
０が現像装置９の内部に回収された。

【００３０】上記構成の画像形成装置を用いることによ
り、装置構成を簡略化し、小型化に適すると同時に、ト
ナーを最終的に現像機に回収し、再利用することが可能
となるため、廃トナーが出ない。更に、連続的に転写材
を通紙して印刷する動作を行う場合でも、画像形成動作
と同時に徐々にトナーがクリーニング装置から放出され
るため、クリーニングローラへのトナー蓄積量増加によ
るクリーニング性能の低下が起こり難く、長期の使用に
耐えうる画像形成装置を提供できる。

【００３１】以下、本発明の他の実施例を図４および図
６から図１１を用いて説明する。

【００３２】ここで図８は、本実施例の画像形成装置の
摸式図を示し、構成はクリーニング装置１７を除き、図
１に示すものと同一である。本実施例におけるクリーニ
ング装置１７は図１のクリーニングローラ１４の代わり
に、導電性の部材が植毛されたクリーニングブラシ４４
を用いている。クリーニングブラシ４４の周囲にはブラ
シの表面と接触し、クリーニング装置１７の外形をなす
導電部材で形成されたトナーの逆帯電促進部材１８とで
構成される。尚、クリーニングブラシ４４には正負極性
のバイアス電位が印加可能な電源１５が極性を切り換え
る極性切換装置１６を介して接続され、印刷動作時には
正極性の所定電圧、非印刷動作時には負極性の所定電圧
が印加される。また逆帯電促進部材１８は通常接地電位
となっているが、印加電位切換装置３５によってクリー
ニングブラシ４４に印加するバイアス電位と同電位を印
加できる構成になっている。

【００３３】以下に本装置における画像形成の過程を詳
述する。

【００３４】本装置では、まず画像情報が画像形成装置
の外部より通信信号により入力され、図示しない画像情
報処理装置に伝達される。画像情報処理装置では転写材
１頁分の画像情報を処理し、露光装置３によって感光体
１を露光すべきタイミング情報を形成する。次に、この
タイミング情報が形成された時点で画像情報処理装置か
ら画像形成装置の制御装置（図示せず）に、印刷動作の
開始を指令する。この指令により感光体１は図中の矢印
方向に回転し、同時に帯電装置２，現像ローラ４，転写
装置１１，クリーニングブラシ４４に接続された電源３
２，７，３３，１５が図９の動作タイミングでオンす
る。この際、現像ローラ４およびクリーニングブラシ４
４につながる極性切換装置８，１６もそれぞれ図９に示
される極性のバイアスが現像ローラ４およびクリーニン
グブラシ４４に印加されるように動作する。

【００３５】図９に示す如く帯電装置２に接続された電
源３２がオンすると、図８における帯電装置２から感光
体１へ負電荷が供給され、感光体１は表面電位で約−６
００Ｖに帯電される。この際、現像ローラ４へは正極性
のバイアスが印加される。これは帯電装置２による感光
体帯電の有無によらず現像ローラ４から感光体１へのト
ナー付着を防止するためである。

【００３６】上記図８における帯電装置２の動作に伴
い、次に図示しない画像形成装置の制御装置から、図示
しない転写材１２の供給装置へと信号が伝達し、転写材
１２はその先端がレジストローラ１３に到達するまで搬
送され、ここで転写材１２が待機する。転写材１２がレ
ジストローラ１３に到達した時点で、現像ローラ４に印
加されるバイアス電位は負極性に切り換わり、同時に転
写装置１１へ接続された電源３３がオンし、クリーニン
グブラシ４４へは正極性のバイアス電位が印加される。
また更に画像情報処理装置から上記露光のタイミング情
報が露光装置３に送信され、タイミング情報に応じて感
光体１への露光が開始する。

【００３７】この際、現像ローラ４上のトナー１０は、
摩擦により−１０から−２０μＣ／ｇ程度に帯電されて
おり、上記感光体１にある帯電動作によって形成された
バックグラウンド部分の電位と上記露光動作によって形
成された静電潜像部分の電位の中間にあたる電位を現像
ローラ４に印加することにより、トナー１０が静電潜像
のみに吸引され、感光体１上にトナーによる可視画像が
形成される。

【００３８】一方、レジストローラ１３で待機している
転写材１２は、転写タイミングになるとレジストローラ
１３が回転して繰り出され、転写装置１１の位置で感光
体１からトナー１０による画像が転写される。画像を転
写された転写材１２は更に図中の矢印Ａの方向に送り出
され、図示しない定着装置へと送り出され、転写材１２
上の未定着トナー画像が固定された後、排紙されて印刷
を終了する。

【００３９】更に感光体１は転写工程が終了後、表面上
に残存したトナー１０がクリーニング装置１７によって
クリーニングされた後、帯電工程へと移動し次の作像を
行う。

【００４０】ここで、転写装置１１とクリーニング装置
１７における動作を主に図１０を用いて詳述する。

【００４１】図１０に示す如く、本装置における転写装
置１１には正のコロナ放電を行うように正極性の電源３
３が接続されている。このコロナ放電によって発生した
正電荷は転写材１２に電流Ｉ１として供給され、静電力
の作用により感光体１の表面からトナー１０を引き寄
せ、転写材１２への転写を行う。今、前記転写材１２に
供給される電流Ｉ１と転写後に感光体１上に残存するト
ナーの重量ｍ１の間には図４のような関係がある。但し
図４は上記関係の他に転写材供給電流Ｉ１と転写後残存
トナーの有する帯電量Ｑ１との関係も同時に示してあ
る。図４の如く、転写後残存トナー量ｍ１は転写材供給
電流Ｉ１の増加と共に急激に減少し、Ｉ１がＩｂに等し
くなる電流値で最小となった後、徐々に増加する傾向を
持つ。また残存トナーの帯電量Ｑ１は転写材供給電流Ｉ
１の増加と共に初期的に若干増加した後、単調に減少
し、Ｉ１がＩｃに等しくなる電流値で極性が負から正に
反転する。今、本装置において、転写後に感光体上に残
る量の上限は、転写前に感光体１上にあるトナー量の１
０分の１（図中ｍ＊で示した量）に規定しており、これ
を満足するためには転写材供給電流Ｉ１をＩａからＩｄ
の範囲で用いなければならない。但し、クリーニング装
置１７におけるクリーニングブラシ４４には、印刷動作
時には図９における如く正極性バイアスが印加されてい
るため、感光体１上のトナー１０を静電力によってクリ
ーニングするためには、トナー１０の帯電極性が負でな
ければならない。従って本装置では、転写材供給電流Ｉ
１をＩａからＩｃの領域（ｘ）で用い、転写後に残存す
るトナー１０は帯電量が負極性で残存量がｍ＊以下の状
態となっている。

【００４２】次にクリーニング装置１７においては、図
９の如く印刷動作時にはクリーニングブラシ４４に負極
性バイアスが印加されているため、感光体１上の負極性
トナー１０は静電力によってクリーニングブラシ４４へ
吸引され、感光体１上からクリーニングされる。今、ク
リーニングブラシ４４に付着したトナーは、付着状態で
負から正極性に帯電量が反転するのであるが、その原理
を以下に詳述する。

【００４３】クリーニングブラシ４４に付着したトナー
を正に帯電する手法として、本構成の装置においては、
クリーニングブラシ４４と逆帯電促進部材１８との間に
流れる電流によるトナー１０への電荷注入を利用する。

【００４４】図１１はクリーニングブラシ４４に付着し
たトナーの帯電量Ｑ１＝−２０μＣ／ｇのものが、クリ
ーニングブラシ４４と逆帯電促進部材１８との電位差Δ
Ｖ２が所定量印加された場合に、トナー１０に電荷が注
入された後のトナー帯電量Ｑ２の変化をクリーニングブ
ラシ４４の周回数Ｎ２によって示したものである。図１
１によれば、帯電量Ｑ２は周回数Ｎ２の増加と共に正極
性側に大きくなる傾向を持つ。また図１１では、電位差
ΔＶ２の増加に伴い帯電量Ｑ２の正側への増加傾向が更
に大きくなる。従って電位差ΔＶ２を調整すれば、クリ
ーニングブラシ４４に回収したトナー１０の感光体１へ
の放出量を制限できる。

【００４５】本装置では上記電位差ΔＶ２＝５００Ｖを
用い、図１１における結果からクリーニングブラシ４４
に捕集された直後のトナー１０の帯電量が−２０μＣ／
ｇであるとき、約１０回の周回でトナー１０の帯電極性
が反転し、これ以上のクリーニングブラシ４４の周回の
間に、逆帯電したトナー１０は感光体１上に再放出され
るように設定している。この際、上記に示したトナー１
０の帯電量はクリーニングブラシ４４に付着したトナー
１０の平均帯電量であり、帯電量分布的に見ると０から
−２０μＣ／ｇ以上のものが存在する。このため、帯電
量が−２０μＣ／ｇより絶対値が小さいものは１０回以
下で、−２０μＣ／ｇより絶対値が大きいものは１０回
より多い周回数で放出される。このことよりクリーニン
グブラシ４４に回収されたものが、時間的に分散されて
放出されていくため、クリーニング装置１７以降の帯電
工程，露光工程への影響が小さくなる。

【００４６】今、帯電工程および露光工程において問題
となるのは、感光体１を覆うトナー１０が連続的に付着
した場合である。しかし本構成の装置の場合、クリーニ
ング装置１７においてトナー１０が分散して放出される
ため、帯電装置２を通過時にはコロナ放電による電荷が
トナーによって遮蔽される感光体１の面への回り込みが
あり問題は発生しない。また露光工程では、通常、光の
スポット径はトナーの直径の４倍から８倍あり、トナー
が連続的に感光体１に付着していない本装置では問題な
い。

【００４７】以上のようにして印刷動作時においてクリ
ーニング装置１７から感光体１上に正極性トナーとして
再放出されるのであるが、このような正極性のトナー１
０は、帯電装置２により負電荷を与えられる。図６は帯
電装置２に入る前のトナー帯電量Ｑ２と帯電装置２を通
過した後のトナー帯電量Ｑ３の関係であり、帯電装置２
にはいる前のトナー帯電量が２０μＣ／ｇであっても通
過後には負極性側に変化している。また露光工程ではト
ナーの帯電量は変化しない。従って帯電，露光工程を経
て現像ローラ４に至るトナー１０は、ほとんど全てが負
極性帯電をしていることになる。

【００４８】上記のようにして、現像ローラ４に至った
トナー１０がここで回収される原理を以下に説明する。

【００４９】本装置で用いた現像装置９は、接触型の非
磁性１成分現像方式を用いたものであり、感光体１の表
面と現像ローラ４の表面との間に負電荷を有するトナー
１０が磁性粉等を介さずに直接挟み込まれて存在する。
今、この挟み込まれたトナー１０が感光体１の面に引か
れるか或いは現像ローラ４の面に引かれるかは、トナー
１０に作用する静電力の方向に依存し、静電力の大きさ
及び方向は現像ローラ４に印加した電位ＶＲから感光体
１の表面電位ＶＰを差し引いた電位差ΔＶ０によって決
まる。図７は電位差ΔＶ０と感光体１の面に引かれるト
ナーの量ｍ０の関係を示したもので、電位差ΔＶ０が約
−１００Ｖより負側に大きくなれば、トナー１０が感光
体１の面に引かれ、現像動作として作用する。また電位
差ΔＶ０が−１００Ｖよりも正側に大きくなれば、トナ
ー１０は現像ローラ４の面に引かれ、回収動作として作
用する。本装置では、印刷動作時に現像ローラ４に印加
する電位ＶＲは−３００Ｖであり、感光体１の表面電位
ＶＰは非露光部分では−６００Ｖ，露光部分では−８０
Ｖ程度となる。従って非露光部の電位差ΔＶ０は３００
Ｖ，露光部分の電位差ΔＶ０は−２２０Ｖとなる。この
ことから本装置構成では、露光部分での現像動作と同時
に非露光部分での回収動作が行われ、前述したクリーニ
ング装置１７によって感光体１に放出されたトナー１０
は、現像動作に並行して現像装置９の内部に回収され
る。この動作において、露光部分のトナー１０は現像装
置９内に回収されないが、露光部はトナー１０による画
像を形成するための部分であり、回収されなかったトナ
ー１０は次の転写工程で新たに現像されたトナー１０と
共に転写材１２に転写されるため問題ない。

【００５０】上述の如く、クリーニング装置１７にて回
収したトナー１０は印刷動作中、逐次的に感光体１に再
放出後、現像装置９内に回収されるため、クリーニング
ブラシ４４のみを用いた場合に比べ、クリーニングブラ
シ４４へのトナー１０の蓄積が少なく、長期の連続使用
によってもクリーニング性能の低下が僅かである。但し
本装置においては、更にクリーニング性能の低下を少な
くするため、印刷動作の後に現像装置９へのトナー１０
の回収性能を高めた回収動作時間を設けている。

【００５１】次に、回収動作時における画像形成装置の
動作を示す。

【００５２】図９におけるように本装置では、印刷動作
終了時に、帯電装置２および転写装置１１に接続された
電源３２，３３をオフ、同時に現像ローラ４に接続した
極性切換装置８を動作させ、現像ローラ４に印加するバ
イアスを正極性に切り換える。本装置では、この場合３
００Ｖを印加する。またこの際、クリーニングブラシ４
４に印加する電位はこれに接続する極性切換装置１６を
動作させて、印加バイアス極性を負に切り換える。更に
図示はしないが、現像ローラ４に印加するバイアス極性
が正に変わった直後から感光体１が一周するまでの間、
露光装置３によって感光体１の全面を露光し、感光体１
の表面電位を０Ｖ付近にまで近づける。上記一連の動作
において、クリーニング装置１７内ではクリーニングブ
ラシ４４への印加バイアスが負極性となったことからト
ナー１０の逆極性化は自動的に停止し、更に前記印加バ
イアスとトナー１０の極性が同一であることから、トナ
ー１０は負極性のまま感光体１に放出された後、現像装
置９内に回収される。この場合、トナー１０は帯電の逆
極性化動作を介さず直接的にクリーニングブラシ４４か
ら放出されるため、印刷動作時よりも速い速度で放出さ
れる。また現像ローラ４と感光体１との間には全領域に
おいて電位差ΔＶ０＝３００Ｖとなっているため、感光
体１からのトナー１０の回収性能は増加し、且つ感光体
１の全領域がトナー１０の回収動作となるため、回収効
率は印刷動作時に比べて増加する。但し本装置構成にお
いては、回収動作中にクリーニングブラシ４４中に滞在
するトナー１０のうち正帯電化したものは放出されな
い。また更に、回収動作の初期には現像ローラ４に付着
しているトナー１０が十分に帯電されておらず、若干の
正帯電したトナー１０の放出があったため、この正帯電
トナー１０がクリーニングブラシ４４に回収され、クリ
ーニング装置１７内での正極性のトナー１０が若干増加
する傾向を示した。このため本装置では、クリーニング
装置１７内の正帯電トナー１０を放出する動作が付加さ
れている。

【００５３】図９における如く、回収動作中、正帯電ト
ナー放出のタイミングになると、帯電装置２に接続され
た電源３２がオンし、これに伴ってクリーニングブラシ
４４に印加されるバイアスが正極性になる。この際、逆
帯電促進部材１８は印加電位切換装置３５によってクリ
ーニングブラシ４４に印加するバイアス電位と同電位が
印加される。これによりトナー１０は正極性のままクリ
ーニングブラシ４４から感光体１へ放出される。以上の
ようにして、クリーニング装置１７から感光体１上に正
極性トナーとして放出されたトナー１０は、印刷動作時
と同様に帯電装置２により負極性化し、更に現像ローラ
４に正極性バイアスが印加されているために、印刷動作
時よりも高効率で感光体１上の負極性化したトナー１０
が現像装置９内に回収される。

【００５４】上記構成の画像形成装置を用いることによ
り、装置構成を簡略化し、小型化に適すると同時に、ト
ナーを最終的に現像機に回収し、再利用することが可能
となるため、廃トナーが出ない。更に、連続的に転写材
を通紙して印刷する動作を行う場合でも、画像形成動作
と同時に徐々にトナーがクリーニング装置から放出され
るため、クリーニングブラシへのトナー蓄積量増加によ
るクリーニング性能の低下が起こり難く、長期の使用に
耐えうる画像形成装置を提供できる。

【００５５】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、バイアスク
リーニング装置としてブラシローラに回転接触する金属
ローラ，金属ローラに固定接触するブレード板，ブレー
ド板で掻き取られたトナーの保持容器を設ける必要がな
く、装置構成が簡略化するため装置の小型化に適する。
またトナーを最終的に現像機に回収し、再利用すること
が可能となるため、廃トナーが出ない。更に、連続的に
転写材を通紙して印刷する動作を行う場合でも、画像形
成動作と同時に徐々にトナーがクリーニング装置から放
出されるため、クリーニングブラシへのトナー蓄積量増
加によるクリーニング性能の低下が起こり難く、長期の
使用に耐えうる画像形成装置を提供できる画像形成装置
を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の画像形成装置の摸式図。

【図２】本発明の一実施例の画像形成装置における主要
電源制御動作の摸式図。

【図３】本発明の一実施例のトナー回収および放出動作
を説明するための模式図。

【図４】転写装置の転写特性を示す図。

【図５】本発明の一実施例のクリーニング装置でのトナ
ー逆帯電特性を示す図。

【図６】帯電装置でのトナー帯電特性を示す図。

【図７】現像装置での現像およびトナー回収特性を示す
図。

【図８】本発明の他の実施例の画像形成装置の摸式図。

【図９】本発明の他の実施例の画像形成装置における主
要電源制御動作の摸式図。

【図１０】本発明の他の実施例のトナー回収および放出
動作を説明するための模式図。

【図１１】本発明の他の実施例のクリーニング装置での
トナー逆帯電特性を示す図。

【符号の説明】

１…感光体、２…帯電装置、３…露光装置、４…現像ロ
ーラ、５…トナー搬送ローラ、６…トナー撹拌羽、７，
１５，３０，３１，３２，３３…電源、８，１６…極性
切換装置、９…現像装置、１０…トナー、１１…転写装
置、１２…転写材、１３…レジストローラ、１４…クリ
ーニングローラ、１７…クリーニング装置、１８…逆帯
電促進部材、２９…ブレード板、３４…トナー保持容
器、３５…印加電位切換装置、４４…クリーニングブラ
シ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体の表面を均一に帯電する帯電装置
と、帯電した像担持体の表面に光照射を行い静電潜像を
形成する露光装置と、前記静電潜像上に所定の電荷を有
するトナーを供与し、可視像を形成する現像装置と、前
記可視像を転写材に転写する転写手段と、前記転写され
た可視像を転写材上に固着する定着装置と、転写手段後
に像担持体上に残存するトナーを清掃するクリーニング
装置を有する画像形成装置において、前記クリーニング
装置によってトナーの有する電荷極性を反転させること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１記載の画像形成装置において、ク
リーニング装置による像担持体上の残存トナーを清掃す
る動作とトナーの電荷極性を反転し、像担持体上に再放
出する動作を同時に行い、該再放出トナーを現像装置に
よって回収することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】請求項２記載の画像形成装置において、少
なくとも画像形成動作時はクリーニング装置によるトナ
ー電荷の極性反転動作を行い、トナーを像担持体表面に
放出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】請求項２および３記載の画像形成装置にお
いて、非画像形成動作時には、少なくともクリーニング
装置による像担持体上トナーの清掃動作或いはトナー電
荷の極性反転動作のうち何れか一方を停止し、クリーニ
ング装置から像担持体表面へのトナー放出動作のみを行
うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】請求項４記載の画像形成装置において、ク
リーニング装置から像担持体へのトナー放出速度が、画
像形成動作時よりも非画像形成動作時の方が大きいこと
を特徴とする画像形成装置。
【請求項６】請求項１から５記載の画像形成装置におい
て、トナー電荷の極性反転がトナーへの電流注入によっ
てなされることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】請求項１から５記載の画像形成装置におい
て、トナー電荷の極性反転がトナーと極性反転部材との
摩擦帯電によってなされることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項８】請求項１から７記載の画像形成装置におい
て、クリーニング装置が極性の異なる電位を印加可能な
バイアスクリーナであることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項９】請求項１から８記載の画像形成装置におい
て、クリーニング装置は像担持体に接触した二対のロー
ラを有し、少なくとも画像形成時には二対のローラに印
加されるバイアス極性が異なるバイアスクリーナである
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】請求項１から８記載の画像形成装置にお
いて、クリーニング装置はバイアスクリーナであり、少
なくとも画像形成時にクリーニング装置に印加されるバ
イアス極性は現像装置から像担持体に供給されるトナー
の電荷極性と同一であることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項１１】請求項１から８記載の画像形成装置にお
いて、クリーニング装置はバイアスクリーナであり、少
なくとも画像形成時にクリーニング装置に印加されるバ
イアス極性は現像装置から像担持体に供給されるトナー
の電荷極性と異なることを特徴とする画像形成装置。