JPH09185255A

JPH09185255A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH09185255A
Application number: JP7343161A
Authority: JP
Inventors: Shogo Sato; 正吾佐藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1995-12-28
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】あらゆる条件に対してもゴーストが発生せ
ず、良好な像形成を可能にした画像形成装置を提供する
こと。【解決手段】現像ローラ５６の表面と感光体ドラム２
０の表面が、その最近接位置（ニップ部分）において相
対的に逆方向に移動しているため、静電潜像のトナー像
化と残留トナーの吸引、回収が、ニップ部分の前後で分
離して行われ、残留トナーの吸引、回収能力を高めるこ
とが可能となる。また、現像ローラ５６を導電性を有す
る弾性体で構成して、現像ローラ５６の周速を感光体ド
ラム２０の周速の２倍以上としたため、現像ローラ５６
による残留トナーの掻き取り効果によって、更に残留ト
ナーの吸引、回収能力を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザプリンタや
ファクシミリや複写機などの画像形成装置に関し、特に
転写後の残留トナーを廃トナーとして貯留すること無し
に、再び現像に使用する所謂クリーナレス方式を用いた
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザプリンタや複写機などの画
像形成装置においては、転写後の感光体上に残留した残
留トナーは、弾性体ブレードで掻き取って、専用に設け
られた廃トナーケースに貯留しておき、定期的に廃却す
る必要があった。

【０００３】しかしながら、このような画像形成装置で
は、トナーの廃却時に手や服を汚したり、更には、廃却
された廃トナーケースの輸送時等における廃トナーケー
スの破損により、トナーが飛散することがあり、著しく
使用環境を悪化させることがあり、エコロジーの観点か
らも望ましくないものだった。

【０００４】そこで、感光体上の残留トナーを、現像手
段によって回収して再び現像に使用する所謂クリーナレ
ス方式と呼ばれる手法が提案された。

【０００５】クリーナレス方式を用いた画像形成装置の
一例を図９に示す。

【０００６】図９に示すレーザプリンタ２００において
は、一般に、本体ケース２０２内の底部には、給紙カセ
ット２１４と、その給紙カセット２１４に収容された用
紙Ｐを１枚ずつ給紙する給紙ローラ２１３とが設けら
れ、その上側には、感光体ドラム２２０と、この感光体
ドラム２２０に下側から押圧接触する転写ローラ２６０
とが設けられ、その感光体ドラム２２０に接近して定着
ユニット２７０が設けられ、更に感光体ドラム２２０の
上側には、排紙トレイ２７７が設けられている。即ち、
給紙カセット２１４から給紙された用紙Ｐの搬送経路Ｐ
Ｐは、一点鎖線で示すように、複数回折り返されたジグ
ザグ状に形成され、レーザプリンタ２００を小型化する
ようになっている。

【０００７】そして、除電ランプ２４１で感光体ドラム
２２０上の帯電が一掃された後、帯電器２４０により感
光体ドラム２２０の表面が所定の極性に均一に帯電され
た状態で、レーザスキャナユニット２３０から発射され
たレーザ光Ｌが感光体ドラム２２０上に照射されて静電
潜像が形成され、この静電潜像は、トナーカートリッジ
２５０内に一体的に設けられ、感光体ドラム２２０に接
している現像ローラ２５６から受けた帯電したトナーに
より可視像に現像されてトナー画像が作成される。そし
て、そのトナー画像は、搬送された用紙Ｐに転写ローラ
２６０により転写され、用紙Ｐ上のトナー画像は、更に
定着ユニット２７０の加熱用ローラ２７１により用紙Ｐ
に定着され、最終的に、画像形成された用紙Ｐが排紙ト
レイ２７７に排出される。一方、転写後に感光体ドラム
２２０上に残留した残留トナーは、クリーニングローラ
２８０にトナーと逆極性の電圧を印加することによっ
て、一時的にクリーニングローラ２８０に貯留される。
そして、用紙Ｐへの転写工程の終了後に、クリーニング
ローラ２８０に今度はトナーと同極性の電圧を印加する
ことによって、クリーニングローラ２８０に貯留された
転写残トナーは、再び感光体ドラム２２０上に排出さ
れ、現像ローラ２５６によってトナーカートリッジ２５
０に回収される。

【０００８】ここで、トナーカートリッジ２５０内にお
いては、現像ローラ２５６と、これに押圧接触してトナ
ー２５３を現像ローラ２５６に供給する供給ローラ２５
５とが回転可能に設けられるとともに、現像ローラ２５
６に付着するトナー２５３の層厚を所定厚さに規制する
とともに、トナー２５３に帯電させる層厚規制ブレード
２５７が設けられ、その層厚規制ブレード２５７で除去
された余分なトナー２５３が供給ローラ２５５上に落下
するように、現像ローラ２５６と供給ローラ２５５とは
図示のような回転方向で駆動されるようになっている。
即ち、現像ローラ２５６は、トナー２５３を所定極性の
静電気を帯電させながら現像する為に、感光体ドラム２
２０の回転方向と異なる回転方向に押圧接触しながら駆
動されるようになっている。つまり、現像ローラ２５６
と感光体ドラム２２０のニップ部分においては、双方が
互いに同じ方向に移動する様に駆動されている。

【０００９】ところで、図９に示すレーザプリンタ２０
０においては、使用されるトナー２５３は流動性に優れ
た重合トナーが用いられる。重合トナーを使用せずに粉
砕トナーを使用すると、流動性が悪いために、転写後に
感光体ドラム２２０に残る残留トナーの量が増大してし
まう。更に、クリーニングローラ２８０や現像ローラ２
５６による残留トナーの回収能力も低下してしまい、そ
の結果、残留トナーは充分回収されることなく、再び転
写領域に到達してしまい、転写ローラ２６０によって用
紙Ｐに転写され。すると、用紙Ｐ上に感光体ドラム２２
０に残留していた残留トナーによる残像（以下、ゴース
トと呼ぶ）が発生することになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、重
合トナー及び粉砕トナーには、各々長所と短所があり、
どちらが優れているということは一概に言えない。

【００１１】粉砕トナーは、スチレンアクリルやポリエ
ステルなどの樹脂に、ワックス、ＣＣＡ（荷電制御
剤）、着色剤（黒色の場合は一般的にカーボンブラック
が用いられる）を混練した後、粉砕して作製する。粉砕
して作製するために、その形状は不定形で角が多く、流
動性が悪い。その結果、現像器内での広がりが悪く、転
写効率が低くなるが、その流動性の悪さにより微少な隙
間からのトナーの漏れが少なくなるため、トナー漏れを
防止するためのシール材の設計は容易である。

【００１２】一方、重合トナーは、その成分は粉砕トナ
ーと大差ないものの、その製法が全く異なる。重合トナ
ーは、材料を溶媒中に分散させて作製するために、表面
張力の影響によりその形状はほとんど真球に近い。現在
の技術では、ポリエステル製のトナーを重合法で作製す
ることは困難で、ほとんどスチレンアクリル樹脂が用い
られている。この重合トナーは真球形状をしているた
め、流動性が非常に良く、その結果、現像器内での広が
りがよく、転写効率が高くなるが、その流動性の良さに
伴って微少な隙間からのトナーの漏れが多くなり、トナ
ー漏れを防止するためのシール材の設計が困難である。

【００１３】また、ここで示したレーザプリンタ２００
では、図９に一点鎖線で示すように用紙Ｐの搬送経路Ｐ
Ｐが折れ曲がっているため、用紙Ｐとして転写に不利な
厚紙や封筒等の特殊紙を使用することなどはないが、こ
の搬送経路を直線状にすると、厚紙や封筒などに印字す
る機会が生じる。その場合、転写されずに感光体ドラム
２２０に残留する残留トナーが増加し、やはり、クリー
ニングローラ２８０や現像ローラ２５６での回収能力を
越えて、上述と同様に用紙Ｐ上にゴーストが発生するこ
とになる。

【００１４】すなわち、上述の通り、クリーナーレス方
式の画像形成装置では、作製は容易だが転写効率の低い
粉砕トナーを使用することが困難な為、転写性が優れて
いるが作製が難しい重合トナーを使用する必要があり、
そのため、現像ローラ２５６周辺で発生しやすいトナー
漏れを防止するためのシール材の設計が非常に難しいと
いう問題点があった。

【００１５】また、重合トナーを使用したとしても、転
写性の悪い厚紙や封筒などの特殊紙に画像形成する場合
には、特に低温低湿環境において、転写後の感光体ドラ
ムに残留する残留トナーが増加し、現像ローラで回収し
きれなくなって、上述したゴーストが発生するという問
題点があった。

【００１６】また、クリーナレスと一般的に呼称してい
るが、実際には、上述した従来例で示したクリーニング
ローラ２８０に代表されるような、印字中に一時的に残
留トナーを貯留する手段が必須となり、残留トナーを掻
き取る為のクリーニングブレードを使用する方式と比較
して、電源が一つ余分に必要になるという問題点もあっ
た。

【００１７】また、クリーニングローラの代わりに、感
光体ドラム上の残留トナーの分布を均一化するためのト
ナー均しブラシを用いれば、上記電源は必要としない
が、この手段では、やはり残留トナーが多くなったとき
に対処できずゴーストが発生するという問題点があっ
た。

【００１８】本発明は上述した問題点を解決するために
なされたものであり、クリーナレス方式と呼ばれる画像
形成装置において、粉砕トナーを使用したり、厚紙や封
筒への像形成、低温低湿や高温高湿環境での像形成な
ど、残留トナーが多くなりやすい条件での使用に際して
も、ゴーストが発生せず、良好な像形成を可能にした画
像形成装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る画像形成装置は、潜像保持体の表面
に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像を形成した
潜像保持体面へトナー担持体表面に形成されたトナー薄
層を接触させて潜像をトナー像化する現像手段と、前記
トナー像を像支持体面に転写する像転写手段とを具備
し、前記現像手段にて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
記トナー担持体によって回収する画像形成装置であっ
て、前記潜像保持体を、前記像支持体の搬送に同期させ
て所定方向に駆動する第一駆動手段と、前記トナー担持
体表面を、前記潜像保持体面との最近接位置において、
前記潜像保持体面の移動方向と相対的に逆方向に駆動す
る第二駆動手段とを備えたものである。

【００２０】作用について説明すると、潜像形成手段に
より潜像を形成された潜像保持体面に、現像手段のトナ
ー担持体表面のトナー薄層を接触させることにより、潜
像をトナー像化する。このトナー像を、像転写手段によ
って像支持体面に転写する。一方、転写されずに潜像保
持体面上に残留した残留トナーは、トナー担持体によっ
て回収される。潜像保持体面は、第一駆動手段により像
支持体の搬送に同期させて所定方向に駆動される。トナ
ー担持体表面は、第二駆動手段によって、潜像保持体面
の移動方向に対して、その最近接位置において相対的に
逆方向に駆動される。潜像保持体面とトナー担持体表面
が、最近接位置において相対的に逆方向に駆動されるこ
とにより、潜像のトナー像化は、両者の最近接位置より
トナー担持体表面の移動方向上流側で行われ、残留トナ
ーの回収は、両者の最近接位置よりトナー担持体表面の
移動方向下流側で行われるため、トナー像化と回収とが
分離して行われ、残留トナーのトナー担持体への回収能
力を高めることが可能となる。

【００２１】請求項２に記載の画像形成装置は、請求項
１に記載の画像形成装置において、前記トナー担持体
を、導電性を有する弾性体ローラとしたものである。

【００２２】作用について説明すると、請求項１と同様
の作用を奏するが、トナー担持体に導電性弾性体ローラ
を使用することによって、トナー担持体表面の摩擦係数
を高くすることが可能となり、その結果、トナー搬送力
が強くなるため、残留トナーの回収能力を更に高めるこ
とが可能になる。

【００２３】請求項３に記載の画像形成装置は、請求項
１に記載の画像形成装置において、前記第二駆動手段に
よる前記トナー担持体表面の移動速度を、前記第一駆動
手段による前記潜像保持体面の移動速度の２倍以上とな
るようにしたものである。

【００２４】作用について説明すると、請求項１又は請
求項２と同様の作用を奏するが、トナー担持体表面の移
動速度を潜像保持体面の移動速度と比較して２倍以上と
なるようにすることにより、トナー担持体表面による残
留トナーの掻き取り効果が増加し、残留トナーの回収能
力を更に高めることが可能になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。

【００２６】本実施形態は、フィーダユニットや感光体
ドラムやレーザスキャナユニットなどを備えたレーザプ
リンタに本発明を適用した場合のものである。

【００２７】図１に示すように、このレーザプリンタ１
の本体ケース２内には、画像形成の為の用紙（像支持体
に相当する）Ｐを給紙するフィーダユニット１０と、レ
ーザ光Ｌを受ける感光体ドラム（潜像保持体に相当す
る）２０と、その感光体ドラム２０上を所定の電位に帯
電する帯電手段４０と、帯電された感光体ドラム２０上
に静電潜像を形成するレーザスキャナユニット（帯電手
段とレーザスキャナユニットで潜像形成手段に相当す
る）３０と、現像ローラ（トナー担持体に相当する）５
６を有する現像ユニット５０と、感光体ドラム２０上の
トナー画像を用紙Ｐに転写する転写ローラ（像転写手段
に相当する）６０と、定着ユニット７０と、画像形成さ
れた用紙を排出する排紙トレイ７７と、感光体ドラム２
０を駆動する第一駆動機構８０と、現像ローラ５６など
を駆動する第二駆動機構１００を備えている。

【００２８】最初に、フィーダユニット１０について説
明する。

【００２９】図１に示すように、本体ケース２の後端部
の上部のフィーダ部ケース３内には、用紙Ｐと略同様の
幅寸法を有する用紙押圧板１１が配設され、その用紙押
圧板１１はその後端部において揺動可能に枢支され且つ
その前端部において圧縮バネ１２により上側に弾性付勢
されるとともに、左右方向に延びる給紙ローラ１３が回
転自在に枢支されている。この給紙ローラ１３は、図示
外の駆動系により、給紙のタイミングで回転駆動される
ようになっている。

【００３０】そして、そのフィーダ部ケース３内に、用
紙Ｐが傾斜状に収容され、給紙ローラ１３の回転によ
り、上側の用紙Ｐから１枚ずつ給紙される。更に、用紙
Ｐの２枚差しを防止する為に、給紙ローラ１３の下側に
設けられた分離部材１５が、圧縮バネ１６により給紙ロ
ーラ１３に弾性付勢されている。ここで、給紙ローラ１
３よりも搬送方向（図１において、後方から前方向き）
下流側には、給紙された用紙Ｐの先端を揃える一対のレ
ジストローラ１７，１８が回転可能に夫々枢支されてい
る。

【００３１】感光体ドラム２０は、図１、図２及び図５
に示すように、円筒状でアルミ製の円筒スリーブ２１の
外周部に、ポリカーボネートを基体とした光導電性樹脂
による所定厚さ（例えば、約２０μｍ）の光導電層２２
を形成した中空状のものであり、円筒スリーブ２１を接
地した状態で、本体ケース２に回転自在に枢支されてい
る。即ち、感光体ドラム２０上に形成されたプラス極性
の静電潜像に対して、プラス極性に帯電したトナー５３
を反転現像方式で現像するように構成されている。

【００３２】レーザスキャナユニット３０は、感光体ド
ラム２０よりも下側に配設され、感光体ドラム２０上に
静電潜像を形成する為のレーザ光Ｌを発生するレーザ発
光器３１、回転駆動されるポリゴンミラー（例えば、５
面体ミラー）３２、一対のレンズ３３，３４、一対の反
射ミラー３５，３６などから構成されている。レーザス
キャナユニット３０から出射したレーザ光Ｌで感光体ド
ラム２０上に静電潜像を形成することができる。

【００３３】一方、感光体ドラム２０上のレーザ光Ｌが
照射される位置よりも、回転方向進角側の位置には、タ
ングステンなどからなる帯電用ワイヤからコロナ放電を
発生させるスコロトロン型の帯電器４０が設けられ、そ
の帯電器４０よりも更に回転方向進角側の位置には、除
電ランプ４１が設けられ、更に回転方向進角側の位置に
は、感光体ドラム２０上の転写残トナーを均一になるよ
うにならす、トナー均しブラシ４２がブラシの先端が感
光体ドラム２０に接触するように設けられている。

【００３４】次に、感光体ドラム２０の直ぐ後側に配設
された現像ユニット５０について説明する。

【００３５】現像部ケース４には、回転駆動されるアジ
テータ５２と、電気絶縁性を有する絶縁性のトナー５３
とを収容した２重円筒状のトナーボックス５１が着脱可
能に装着され、そのトナーボックス５１の前側には、ト
ナーボックス５１に形成されたトナー供給口５１ａを介
してアジテータ５２の回転により供給されたトナー５３
を貯蔵するトナー貯蔵室５４が形成され、そのトナー貯
蔵室５４には、供給ローラ５５が左右方向向きに水平に
配設され、回転可能に枢支されている。更に、そのトナ
ー貯蔵室５４の前側を仕切るように且つ供給ローラ５５
と感光体ドラム２０とに夫々接するように、現像ローラ
５６が左右方向向きに水平に配設され、回転可能に枢支
されている。

【００３６】ここで、前記トナー５３は、粉砕トナーよ
りも真球形状に近いスチレンアクリルなどからなる重合
トナーであり、その粒径は７〜１０μｍ程度である。

【００３７】供給ローラ５５は、シリコンゴムやウレタ
ンゴムなどからなる導電性を有する発泡弾性体であり、
現像ローラ５６との接触部における抵抗値は、約５×１
０⁴〜１×１０⁹Ωに設定されている。

【００３８】また、現像ローラ５６は、シリコンゴムや
ウレタンゴムやＮＢＲなどからなる導電性のリジッドな
ローラであり、現像バイアス電圧を印加するその中心部
の電極から外周の接触部に至る抵抗値は、約５×１０⁴
〜１×１０⁷Ωに設定されている。

【００３９】ここで、トナー貯蔵室５４においては、供
給ローラ５５の上側の上部空間Ｓを大きく設けて形成さ
れており、図２に示すように、トナーボックス５１のト
ナー５３が、トナー供給口５１ａを介してトナー貯蔵室
５４に多量に供給された場合でも、トナー５３が詰め込
まれて固まることがないので、トナー５３は常に粉体状
であり、その流動性が常に保持されて、供給ローラ５５
によるトナー供給の安定化を図ることができる。

【００４０】一方、現像部ケース４には、ステンレス製
またはリン青銅製の薄い板状の弾性を有する層厚規制ブ
レード５７が下向きに取り付けられ、その下端部に形成
された屈曲部が現像ローラ５６に押圧状に接触してお
り、供給ローラ５５から供給されて現像ローラ５６の表
面に層状に付着したトナー５３の層厚が、この層厚規制
ブレード５７で約１層強の所定厚さ（約７〜１２μｍ）
に規制される。即ち、現像ローラ５６上のトナー量は、
約０．５ｍｇ／ｃｍ²に設定するように、屈曲部の曲率
半径が約０．３ｍｍになっている。これにより、現像ロ
ーラ５６上の層厚規制後のトナー５３は１層強になって
いることから、現像に供されなかったトナー５３は、感
光体ドラム２０との接触部に堆積することなく、現像ロ
ーラ５６に確実に付着して回収される。

【００４１】そして、感光体ドラム２０などが後述する
第一駆動機構８０により、側面視で時計回りに回転駆動
されるとともに、供給ローラ５５と現像ローラ５６と
は、後述する第二駆動機構１００により、時計回転回り
に夫々回転駆動されるので、トナー５３の各トナー粒子
５３ａは、図５に示すように、供給ローラ５５と現像ロ
ーラ５６との擦り付けにより、また層厚規制ブレード５
７の現像ローラ５６への押圧摩擦により、プラス極性に
帯電され、このプラス極性に帯電したトナー５３が、レ
ーザ光Ｌにより感光体ドラム２０上に形成された静電潜
像に付着して、反転現像方式で現像される。

【００４２】次に、転写ローラ６０は、感光体ドラム２
０の上側に接するように設けられて回転自在に枢支さ
れ、シリコンゴムやウレタンゴムやＥＰＤＭなどからな
る導電性を有する発泡弾性体であり、感光体ドラム２０
との接触部における抵抗値は、約１×１０⁶〜１×１０
¹⁰Ωに設定されている。また、感光体ドラム２０上のト
ナー５３を用紙Ｐに転写する際には、この転写ローラ６
０にはトナー５３と逆極性（本実施の形態ではマイナス
極性）の転写バイアスが印加される。そして、転写ロー
ラ６０は、感光体ドラム２０の表面に接触しているの
で、その抵抗値を大きくすることで、転写ローラ６０に
印加される電圧による感光体ドラム２０に形成された光
導電層２２の破壊を生じないように、しかも感光体ドラ
ム２０上のトナー画像が用紙Ｐに確実に転写されるよう
になっている。

【００４３】一方、転写後の感光体ドラム２０上には、
印字部分に相当する箇所に転写されずに感光体ドラム２
０上に残留した残留トナーが存在する。この残留トナー
は、順次、現像ユニット５０の現像ローラ５６によって
吸引、回収されてトナー貯蔵室５４に戻されて再び現像
に使用される。残留トナーは、印字に相当する箇所に残
留しているが、特に、線画に相当する箇所においては、
黒ベタに相当する箇所より局所的に多くのトナーが残留
している場合が多い。このように、局所的に多量の残留
トナーが存在している場合には、現像ローラ５６で吸
引、回収することが困難である。そこで、本実施の形態
では、転写ローラ６０に対して感光体ドラム２０の回転
方向下流側に、感光体ドラム２０上に残留している残留
トナーに接触して均一化させるためのトナー均しブラシ
４２を設けている。このようにして、残留トナーを均一
化することによって、現像ローラ５６における残留トナ
ーの回収を補助している。なお、現像ローラ５６と感光
体ドラム２０との間におけるトナー５３の挙動について
は、後に詳述する。

【００４４】定着ユニット７０は、感光体ドラム２０よ
りも搬送方向下流側に設けられ、ハロゲンランプを内蔵
した加熱用ローラ７１と押圧ローラ７２とからなり、用
紙Ｐの下面に転写されたトナー画像が加熱しつつ押圧さ
れて用紙Ｐに定着される。

【００４５】そして、その定着ユニット７０の搬送方向
下流側には、用紙搬送用の一対の搬送ローラ７５と、排
紙トレイ７７とが夫々設けられている。

【００４６】即ち、図１に示すように、給紙カセット１
４から給紙された用紙Ｐを搬送する搬送経路ＰＰを形成
する、これら給紙ローラ１３と、感光体ドラム２０と、
定着ユニット７０と、排紙トレイ７７とは、略直線状に
配置されている。

【００４７】このように搬送経路ＰＰが略直線形状をし
ているために、本実施例におけるレーザプリンタは、用
紙Ｐの種類を問わず画像形成が可能となる。例えば、厚
くて腰の強い、厚紙、封筒、ＯＨＰシート、等に容易に
印字可能である。しかしながら、これらの用紙はに転写
効率は普通紙と比較して低いため、転写後に感光体ドラ
ム２０上に残留する残留トナーは通常より多くなる傾向
があり、現像ローラ５６の吸引、回収能力が高くない
と、上述したゴーストが発生する。従って、本実施例の
ような、搬送経路ＰＰを略直線状とした構成の装置にお
いては、現像ローラ５６による残留トナーの回収能力を
高める必要がある。

【００４８】次に、感光体ドラム２０や用紙搬送系を駆
動する第一駆動機構８０について、図３に基づいて説明
する。

【００４９】この第一駆動機構８０は、レーザプリンタ
１に向かって左側の側壁部の外面側に配設され、第一駆
動モータ８１の出力軸のギヤ８２の回転力は、２段ギヤ
８３（８３ａ，８３ｂ）と２段ギヤ８４（８４ａ，８４
ｂ）とを介してギヤ８５に伝達され、このギヤ８５の回
転力は、ギヤ８６を介して給紙ローラ１３を駆動するギ
ヤ１３ａに伝達される。更に、ギヤ８６の回転力は、ギ
ヤ８７を介してレジストローラ１８を駆動するギヤ１８
ａに伝達される。

【００５０】また、２段ギヤ８３の回転力は、２段ギヤ
８９（８９ａ，８９ｂ）とギヤ９０と２段ギヤ９１（９
１ａ，９１ｂ）と２段ギヤ９２（９２ａ，９２ｂ）とを
介して、感光体ドラム２０を駆動するギヤ２０ａに伝達
される。

【００５１】一方、２段ギヤ９２の回転力は、ギヤ９３
とギヤ９４とを介して加熱用ローラ７１を駆動するギヤ
７１ａに伝達される。即ち、第一駆動モータ８１を時計
回り方向に回転させると、給紙ローラ１３と、一対のレ
ジストローラ１７，１８と、感光体ドラム２０と、加熱
用ローラ７１とが、矢印で示すように回転駆動されるの
で、給紙カセット１４から給紙された用紙Ｐは、所定の
搬送経路ＰＰに沿って搬送されて排紙トレイ７７に排紙
される。

【００５２】次に、現像ユニット５０を駆動する第二駆
動機構１００について、図４に基づいて説明する。

【００５３】この第二駆動機構１００は、レーザプリン
タ１に向かって右側の側壁部の外面側に配設され、第二
駆動モータ１０１の出力軸のギヤ１０２の回転力は、ギ
ヤ１０３と２段ギヤ１０４（１０４ａ，１０４ｂ）と２
段ギヤ１０５（１０５ａ，１０５ｂ）とギヤ１０６とを
介して、トナーボックス５１内のアジテータ５２を駆動
するギヤ５２ａに伝達される。また、ギヤ１０６の回転
力は、ギヤ１０７を介して、現像ローラ５６を駆動する
ギヤ５６ａと、供給ローラ５５を駆動するギヤ５５ａに
伝達される。

【００５４】即ち、第二駆動モータ１０１を反時計回り
方向に回転させると、アジテータ５２と、供給ローラ５
５と、現像ローラ５６とが、矢印で示すように回転駆動
されるので、アジテータ５２の回転でトナーボックス５
１のトナー５３が供給ローラ５５に供給されるととも
に、供給ローラ５５の回転で現像ローラ５６にトナー５
３が供給される。ここで、感光体ドラム２０と現像ロー
ラ５６と供給ローラ５５とが同一の回転方向に駆動さ
れ、且つ、現像ローラ５６の周速が感光体ドラム２０の
周速の２倍以上の所定の周速となるように、第一駆動モ
ータ８１及び第二駆動モータ１０１の駆動速度が設定さ
れる。

【００５５】次に、設定された現像条件を説明しなが
ら、反転現像方式による現像処理の作用及び効果につい
て、図５〜図８に基づいて説明する。

【００５６】画像形成された画像に必要な透過濃度（画
像濃度）として「２．０」を得る為には、図６に示すよ
うに、用紙へのトナー付着量つまり現像トナー量として
約０．７８ｍｇ／ｃｍ²が必要となる。一方、黒ベタ印
字において、現像ローラ５６上のトナーが全て感光体ド
ラム２０に移行してしまう（現像効率１００％）と、現
像領域Ａはニップ部分の手前にあるため、ニップ部分に
トナーが無くなってしまい、摩擦係数の大きい現像ロー
ラ５６と感光体ドラム２０が直接擦れあうことによって
不具合が生じてしまう。

【００５７】つまり、本実施の形態では感光体ドラム２
０と現像ローラ５６とは同一方向に回転しているため、
両者の表面が接触する部分（ニップ部分）においては両
者が相対的に逆方向に移動していることになる。このと
き、現像効率が１００％となって現像ローラ５６上の全
てのトナー５３がニップ部分へ到達する前に図５に示す
現像領域Ａにて感光体ドラム２０へ移行してしまうと、
ニップ部においては現像ローラ５６と感光体ドラム２０
とが直接接触する。すると、現像ローラ５６の摩擦係数
は感光体ドラム２０と比較して非常に大きいため、感光
体ドラム２０及び現像ローラ５６の回転が不安定となっ
て画質が悪化する原因となる。

【００５８】そこで、本実施の形態では、現像ローラ５
６によって現像領域に搬送されるトナーの総量（搬送ト
ナー量）＝（単位面積当りのトナー重量）×（現像ロー
ラの周速）が、充分な画像濃度を得るために必要な現像
トナー量０．７８ｍｇ／ｃｍ²よりも、ある程度余裕を
持って多くなるようにし、感光体ドラム２０と現像ロー
ラ５６とのニップ部に両者の潤滑材として作用するトナ
ー５３が存在するような構成とするのである。

【００５９】図７に、本実施の形態における現像特性の
グラフを示す。

【００６０】反転現像における現像特性は、実効現像バ
イアス（現像バイアス電圧と露光後の静電潜像電圧との
差）と現像トナー量との相関関係がほぼ直線になること
に特徴がある。そして、現像効率が１００％となるとこ
ろで現像特性は頭打ちとなり、その後は実効現像バイア
スが増えても現像トナー量は増加しない。

【００６１】一方、図７に示す如く、現像特性の傾き
は、トナーの帯電量と相関がある。トナーの帯電量が高
くなると、図７に一点鎖線で示すように現像特性の傾き
が小さくなり、実効現像バイアスを大きくしないと現像
効率が１００％にならない。逆にトナーの帯電量が低く
なると、図７に二点鎖線で示すように現像特性の傾きが
大きくなり、実効現像バイアスが小さくても現像効率が
１００％となる。

【００６２】ところで、本実施の形態では、現像効率が
１００％になると上述のような不具合が生じるので、ト
ナーの帯電量をある程度高くして、現像特性の傾きを小
さくする必要がある。具体的には、現像ローラ５６上の
トナー量を０．５ｍｇ／ｃｍ²として、トナーの帯電量
を２０〜２５μＣ／ｇの範囲（環境変動や耐久試験にお
ける変化に対して、この範囲に収まるようにする）にし
て、現像ローラ５６の周速を感光体ドラム２０の周速の
２．５倍になるように、上述した第一駆動機構８０及び
第二駆動機構１００を構成する。このときの現像特性を
示すグラフが図７である。そして、例えば現像ローラ５
６の実効現像バイアス電位を２００Ｖに設定することに
よって、トナー帯電量の変化（２０〜２５μＣ／ｇ）に
対しても、現像効率が１００％になることを防止しつ
つ、画像濃度２．０以上を維持することが可能となる。
このとき、感光体ドラム２０における露光後の静電潜像
電圧が１００Ｖなので、実際に現像ローラ５６に印加さ
れる現像用電源Ｅの現像バイアス電圧は３００Ｖに設定
される。

【００６３】そして、画像形成処理が開始されたときに
は、先ず除電ランプ４１で感光体ドラム２０上の帯電が
一掃された後、図８に示すように、感光体ドラム２０の
表面は、帯電器４０により約＋８００Ｖに均一に帯電さ
れる。そして、この状態で、用紙Ｐに形成されるべき画
像に基づく画像データに応じてレーザ発光器３１から発
射されたレーザ光Ｌは、ポリゴンミラー３２で主走査さ
れながらレンズ３３，３４と反射ミラー３５，３６とを
経て感光体ドラム２０上に照射されて、感光体ドラム２
０上に静電潜像が形成される。このとき、感光体ドラム
２０上における静電潜像に相当する部位の電圧が減衰し
て約＋１００Ｖに下降する。

【００６４】ところで、現像ローラ５６の表面には、現
像バイアス電圧として約＋３００Ｖが印加された状態
で、プラス極性に帯電したトナー５３が１層強の層厚さ
で付着しているので、トナー５３は、それ自身の電圧よ
りも高い帯電電圧（約＋８００Ｖ）に引き寄せられるこ
とはなく、それよりも低い静電潜像電圧（約＋１００
Ｖ）に引き寄せられて、静電潜像電圧と現像バイアス電
圧との差（実効現像バイアス）をトナー５３の電荷で埋
めるように、現像ローラ５６上のトナー５３が感光体ド
ラム２０上に形成された静電潜像にだけ付着して現像さ
れる。

【００６５】この現像は、図５に示すように、現像領域
Ａで行わる。つまり、現像ローラ５６と感光体ドラム２
０とは、ニップ部において相対的に逆方向に移動してい
るため、現像ローラ５６と感光体ドラム２０とが接触す
る直前である現像領域Ａにて現像ローラ５６上のトナー
５３が感光体ドラム２０上の静電潜像に相当する部分へ
移行する。

【００６６】一方、転写後に感光体ドラム２０上に残留
した残留トナーも、現像ローラ５６上のトナー５３と同
様に、現像バイアス電圧により生じる電位差に従って挙
動する。上記残留トナーは、一旦帯電器４０にて帯電電
圧（＋８００Ｖ）に帯電されており、残留トナーの付着
している部位にレーザ光Ｌが照射されたとには、通常は
その部分における残留トナーは上記静電潜像電圧と同様
に＋１００Ｖまで下降する。よって、その残留トナーの
付着している部位には現像ローラ５６より新たにトナー
５３が付着するため、現像後に残留トナーが感光体ドラ
ム２０に残っていることに対する不都合は生じない。

【００６７】しかし、レーザ光が照射されなかった部位
に付着している残留トナーは依然として＋８００Ｖに帯
電されているため、この残留トナーが現像ローラ５６と
のニップ部分近傍に接近したときには、帯電電圧（＋８
００Ｖ）と現像バイアス（＋３００Ｖ）との差に従っ
て、残留トナーが現像ローラ５６へ移行して回収され
る。

【００６８】なお、このような現像ローラ５６における
現像と回収を同時に行うプロセスについては、「電子写
真学会誌第３０巻第３号（１９９１）Ｐ．２９（細
矢他）」が詳しいので、そちらも参照されたい。

【００６９】ところで、上記残留トナーには現像バイア
スによる力の他に、感光体ドラム２０との間にファンデ
ルワールス力も働いているため、感光体ドラム２０に残
り易い傾向にある。本実施の形態においては、感光体ド
ラム２０と現像ローラ５６が最近接位置で相対的に逆方
向に移動しているため、現像ローラ５６による残留トナ
ーの掻き取り効果があり、それによって残留トナーが動
かされるため、残留トナーと感光体ドラム２０の表面と
の間のファンデルワールス力がキャンセルされ、残留ト
ナーは現像バイアスによって現像ローラ５６へ移動しや
すくなり、現像プロセスを終了した後の感光体ドラム２
０上の未露光部に残留トナーが依然として残ることがな
い。

【００７０】また、この残留トナーを現像ローラ５６で
回収する際においては、感光体ドラム２０と現像ローラ
５６とがニップ部分にて相対的に逆方向に移動している
ため、感光体ドラム２０上の残留トナーが上記ニップ部
分に到達する直前である回収領域Ｂにて、上記現像バイ
アスの作用により現像ローラ５６に回収される。よっ
て、残留トナーがニップ部分の中にまで入り込むことは
ないため、回収領域Ｂは上述した現像領域Ａと重なるこ
とはなく、回収領域Ｂでは残留トナーの回収のみが行わ
れる。

【００７１】ここで、前述したように、現像ローラ５６
の表面と感光体ドラム２０の表面が、その最近接位置
（ニップ部分）において相対的に逆方向に移動している
ため、現像ローラ５６による静電潜像のトナー像化と残
留トナーの現像ローラ５６への吸引、回収とが、ニップ
部分の前後において分離して行われるため、感光体ドラ
ム２０上の残留トナーの吸引、回収能力を高めることが
可能となる。また、現像ローラ５６を導電性を有する弾
性体で形成すると共に、現像ローラ５６の周速を感光体
ドラム２０の周速の２倍以上となるように構成したた
め、現像ローラ５６による残留トナーの掻き取り効果に
よって、さらに残留トナーの吸引、回収能力を高めるこ
とができる。

【００７２】そして、上述したように残留トナーの回収
能力を高めることにより、特に上記実施の形態の如く、
残留トナーに接触して均一化する作用を有するトナー均
しブラシ４２を設けることにより、上述したゴーストの
発生を防止することができる。更に、厚紙や封筒等の転
写効率の低い特殊紙に低温低湿環境や高温高湿環境下で
印字する場合においても、感光体ドラム２０に残留する
残留トナーを現像ローラ５６にて良好に回収できるの
で、上述したようなゴーストの発生を防止することが可
能となる。

【００７３】更に、トナー均しブラシ４２の代わりに従
来の技術の項で説明したクリーニングローラを使用した
ときには、トナー５３として通常所謂クリーナレス方式
には不向きとされる粉砕トナーを使用しても、上述した
ゴーストの発生を防止することが可能である。

【００７４】尚、上述した実施の形態に関し、既存の技
術や当業者に自明の技術に基いて種々の変更を加えるこ
ともあり得る。

【００７５】例えば、第一駆動機構８０及び第二駆動機
構１００の構成は、トナー５３の種類や現像ローラ５６
に付着させるトナー量に応じて必要とされる現像ローラ
５６の回転速度等の要素が可変となるように構成した
り、あるいは第一駆動機構８０と第二駆動機構１００と
を同一の駆動源で駆動して、構成するギアのギア比を適
宜設定することにより現像ローラ５６と感光体ドラム２
０との間の速度差を設けるようにしても良い。

【００７６】また、層厚規制ブレード５７として金属の
代わりに弾性ゴムを用いてもよい。また、スコロトロン
方式の帯電器４０に代えて感光体ドラム２０に接触する
帯電ローラを用いてもよい。

【００７７】また、転写ローラ６０に代えて転写ブラシ
や非接触のコロトロン転写器などで構成しても構わな
い。

【００７８】尚、レーザプリンタのみならず、複写機や
ファクシミリなどの各種の電子写真方式による画像形成
装置に本発明を適用し得ることは勿論である。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなとおり、
請求項１に係る画像形成装置によれば、潜像形成手段に
より潜像を形成された潜像保持体面に、現像手段のトナ
ー担持体表面のトナー薄層を接触させることにより、潜
像をトナー像化する。このトナー像を、像転写手段によ
って像支持体面に転写する。一方、転写されずに潜像保
持体面上に残留した残留トナーは、トナー担持体によっ
て、現像手段内に、吸引、回収される。潜像保持体面
は、第一駆動手段により像支持体の搬送に同期させて所
定方向に駆動される。トナー担持体表面は、第二駆動手
段によって、潜像保持体面の移動方向に対して、その最
近接位置において相対的に逆方向に駆動される。潜像保
持体面とトナー担持体表面が、最近接位置において相対
的に逆方向に駆動されることにより、潜像のトナー像化
は、両者の最近接位置よりトナー担持体表面の移動方向
上流側で行われ、残留トナーの吸引、回収は、両者の最
近接位置よりトナー担持体表面の移動方向下流側で行わ
れるため、トナー像化と吸引、回収が分離して行われる
ため、吸引、回収能力を高めることが可能となる。

【００８０】請求項２に係る画像形成装置によれば、請
求項１と同様の作用を奏し、さらに、トナー担持体に導
電性を有する弾性体ローラを使用することによって、ト
ナー担持体表面の摩擦係数を高くすることが可能とな
り、その結果、トナー搬送力が強くなるため、残留トナ
ーの吸引、回収能力を更に高めることが可能になる。

【００８１】請求項３に係る画像形成装置によれば、請
求項１又は請求項２と同様の効果を奏し、さらに、トナ
ー担持体表面の移動速度を潜像保持体表面の移動速度の
２倍以上とすることにより、トナー担持体表面による残
留トナーの掻き取り効果が増加し、残留トナーの吸引、
回収能力を更に高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る、レーザプリンタの縦
断側面図である。

【図２】現像ユニットの拡大側面図である。

【図３】第一駆動機構のギヤ系の構成図である。

【図４】第二駆動機構のギヤ系の構成図である。

【図５】図２の要部拡大側面図である。

【図６】透過濃度と現像トナー量に関する線図である。

【図７】現像トナー量と実効バイアス電圧に関する線図
である。

【図８】反転現像方式による現像処理を説明する説明図
である。

【図９】従来技術に係り、所謂クリーナーレス方式のレ
ーザプリンタの構成図である。

【符号の説明】

１レーザプリンタ１０フィーダユニット１３給紙ローラ２０感光体ドラム３０レーザスキャナユニット５０現像ユニット５３トナー５５供給ローラ５６現像ローラ６０転写ローラ７０定着ユニット７７排紙トレイ８０第一駆動機構８１第一駆動モータ１００第二駆動機構１０１第二駆動モータＰ用紙ＰＰ搬送経路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】潜像保持体の表面に潜像を形成する潜像
形成手段と、前記潜像を形成した潜像保持体面へトナー
担持体表面に形成されたトナー薄層を接触させて潜像を
トナー像化する現像手段と、前記トナー像を像支持体面
に転写する像転写手段とを具備し、前記現像手段にて潜
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トナー担持体によって
回収する画像形成装置において、前記潜像保持体を、前記像支持体の搬送に同期させて所
定方向に駆動する第一駆動手段と、前記トナー担持体表面を、前記潜像保持体面との最近接
位置において、前記潜像保持体面の移動方向と相対的に
逆方向に駆動する第二駆動手段とを備えたことを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】前記トナー担持体を、導電性を有する弾
性体ローラとしたことを特徴とする請求項１に記載の画
像形成装置。
【請求項３】前記第二駆動手段による前記トナー担持
体表面の移動速度を、前記第一駆動手段による前記潜像
保持体面の移動速度の２倍以上となるようにしたことを
特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装
置。