JPH09185256A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 クリーナーレス方式でトナーを回収する現像
ローラの回収能力を向上させ且つ高画質の画像を形成し
得る。 【解決手段】 感光ドラム２０と、静電潜像を形成する
レーザスキャナユニット３０と、静電潜像をトナー５３
により現像して感光ドラム２０上にトナー像を形成する
と共に感光ドラム２０上の残留トナー５３を回収する現
像ローラ５６と、トナー像を転写する転写ローラ６０と
を備えており、転写の後に感光ドラム２０に残留した残
留トナー５３を回動された感光ドラム２０上に載せて現
像ローラ５６に戻すように構成されており、感光ドラム
２０の表面部、現像ローラ５６の表面部及びトナー５３
は、現像ローラ５６による現像の際にニップ部において
相互に擦り合わされることにより、現像後の感光ドラム
２０上のトナー５３の帯電量が、現像前の現像ローラ５
６上のトナー５３の帯電量よりも３０％以上大きくなる
材料から夫々構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、ファクシミリ、複写機等の電子写真方式の画像形
成装置の技術分野に属し、特に、感光ドラム上の残留ト
ナーをクリーナーレス方式により現像器にて回収する画
像形成装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電子写真方式の画像形成
装置における現像方法としては、導電性の弾性体ローラ
をトナーを運ぶ現像ローラとして用いて、この現像ロー
ラを感光ドラムに押圧させて現像を行なう所謂インプレ
ッション現像方式が広く採用されている。

【０００３】近年、この種の現像方式において、エコロ
ジーの観点から、廃トナーを出さない電子写真プロセス
の開発が進められてきた。そのようなプロセスの一つと
して、転写後に感光ドラム上に残留する残留トナーを帯
電や潜像形成の邪魔にならないように感光ドラムに載せ
たまま現像器のところまで運び、現像器によってこの残
留トナーを現像と同時に又は現像とは異なるタイミング
で回収して再使用する所謂クリーナーレスプロセスがあ
る。このクリーナーレスプロセスを用いれば、従来のク
リーニングブレード等からなるクリーニング装置を設け
なくて済み、ブレードを直接感光ドラムに押し付けてト
ナーを掻き取ることによる感光ドラムの損傷が発生せ
ず、残留トナーを比較的効率良く現像器に戻すことが出
来る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のクリーナーレスプロセスによれば、現像ローラ
により残留トナーを回収するため、現像能力を維持する
ためには回収能力に一定の限界がある。残留トナーが帯
電、潜像形成、現像等の他のプロセスの妨げとならない
ように残留トナーを吸収したり排出したりするクリーニ
ングローラや、残留トナーをならすためのブラシなどを
設けることにより、画像形成装置全体としての回収効率
を向上させることは可能であるが、これらの手段によっ
ても、現像ローラの回収能力自体を向上させることはで
きない。従って特に、用紙の設定を誤った場合や極端に
転写が困難な用紙に印字した場合には、大量の残留トナ
ーが発生するので、現像ローラの回収能力を越えてしま
い、結果として、残留トナーの存在による現像不良ひい
ては出力画像の質低下をもたらすという問題点があっ
た。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
のであり、クリーナーレス方式でトナーを回収する現像
ローラの回収能力を向上させることができ且つ高画質の
画像を形成し得る画像形成装置を提供することを課題と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の画像形
成装置は上記課題を解決するために、感光体と、該感光
体を回動させる駆動手段と、該回動された感光体に静電
潜像を形成する潜像形成手段と、現像剤を担持すると共
に前記感光体と接触して前記感光体との間にニップ部を
形成し、該ニップ部において前記形成された静電潜像を
前記現像剤により現像して可視像を形成する現像剤担持
手段と、該形成された可視像を記録媒体に転写する転写
手段とを備えており、前記現像剤担持手段は更に前記転
写手段による転写の後に前記感光体に残留した前記残留
現像剤を前記回動される感光体上に載せて回収するよう
に構成されており、前記感光体の表面部、前記現像剤担
持手段の表面部及び前記現像剤は前記現像剤担持手段に
よる現像の際にニップ部において相互に擦り合わされる
ことにより、該現像後の前記感光体上の現像剤の帯電量
が、前記現像前の前記現像剤担持手段上の現像剤の帯電
量よりも３０％以上大きくなる材料から夫々構成されて
いることを特徴とする。

【０００７】請求項１に記載の画像形成装置によれば、
感光体は、駆動手段により回動され、先ず潜像形成手段
により感光体に静電潜像が形成される。次に、現像剤担
持手段により、該形成された静電潜像が現像剤により現
像され、感光体上に可視像が形成される。そして、転写
手段により、感光体上に形成された可視像は、記録媒体
に転写される。以上のようにして、画像形成が行われ
る。一方、転写の後に感光体に残留した残留現像剤につ
いては、回動される感光体上に載せられて現像剤担持手
段に向けて運ばれる。そして、残留現像剤が現像剤担持
手段に戻ると、現像剤担持手段により感光体上の残留現
像剤が回収される。以上のようにして、クリーナーレス
方式により残留現像剤の回収が行われ、現像剤担持手段
により回収された現像剤は以降の現像のために再使用さ
れる。ここで特に、現像の際に、感光体の表面部、現像
剤担持手段の表面部及び現像剤がニップ部において相互
に擦り合わされると、現像後の感光体上の現像剤の帯電
量は、現像前の現像剤担持手段上の現像剤の帯電量より
も３０％以上大きくなり、これに応じて現像後の感光体
上の現像剤からなる残留現像剤の帯電量も大きくなる。
よって残留現像剤が現像剤担持手段に回収される際に、
現像剤担持手段上にある現像剤の帯電量よりも残留現像
剤の帯電量の方が大きくなるので、残留現像剤が現像剤
担持手段に移動（回収）されるときに現像剤担持手段上
にある現像剤の電荷から受ける電気的な反発力が小さく
なり、残留現像剤に対し回収バイアスが効きやすくな
る。即ち、例えば、現像剤担持手段上で現像剤を飽和帯
電量にまで帯電させてしまうと、現像剤担持手段上の現
像前の現像剤の帯電量と感光体上の現像後の帯電量とは
実質的に等しくなってしまうため、現像剤担持手段に戻
ってきた残留現像剤の帯電量は現像剤担持手段上の現像
前の現像剤の帯電量よりも大きくなくなるため、残留現
像剤に対し現像剤担持手段における回収バイアスが効き
にくくなるのである。このように、本発明によれば、現
像剤担持手段における残留現像剤の回収能力が向上され
る。一方、現像剤担持手段上にある現像用の現像剤がニ
ップ部で擦れたときに十分に帯電されるので現像能力も
低下しないで回収とほぼ同時に現像が適切に行われる。

【０００８】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、前記現像剤担持手段
上において前記現像剤の層厚を規制すると共に前記現像
剤を擦って第１帯電量に帯電させる層厚規制ブレードを
更に備えており、前記感光体上の現像剤は、前記第１帯
電量よりも３０％以上大きい第２帯電量に帯電されるこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
層厚規制ブレードにより現像剤担持手段上において現像
剤の層厚が規制され、この際、現像剤担持手段上の現像
剤は層厚規制ブレードにより擦られて第１帯電量に帯電
される。一方、現像剤担持手段から感光体上に移動した
現像剤は、ニップ部で擦り合わされることにより、第１
帯電量よりも３０％以上大きい第２帯電量に帯電され
る。

【００１０】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２帯電量は、
前記現像剤の飽和帯電量に等しいことを特徴とする。請
求項３に記載の画像形成装置によれば、現像剤担持手段
から感光体上に移動した現像剤は、ニップ部で擦り合わ
されることにより、現像剤の帯電量が飽和するまで帯電
される。

【００１１】請求項４に記載の画像形成装置は、請求項
１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置におい
て、前記感光体の表面部は正帯電性の有機感光体からな
り、前記現像剤担持手段の表面部はウレタンを含んでな
り、前記現像剤は所定量の正帯電用の荷電制御剤を含む
正帯電トナーからなることを特徴とする。

【００１２】請求項４に記載の画像形成装置によれば、
正帯電性のトナー及び正帯電性の感光体を用いて、比較
的容易に、ニップ部において相互に擦り合わされた際
に、現像後の感光体上のトナーの帯電量が、現像前の現
像剤担持手段上のトナーの帯電量よりも３０％以上大き
くなるようにできる。

【００１３】請求項５に記載の画像形成装置は請求項１
から４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
前記回動された感光体を帯電させるべく帯電位置におい
て前記感光体に非接触に対向配置された帯電手段を更に
備えており、前記潜像形成手段は、該帯電された感光体
に静電潜像を形成し、前記残留現像剤を前記帯電位置を
介して前記現像剤担持手段に戻すように構成されたこと
を特徴とする。

【００１４】請求項５に記載の画像形成装置によれば、
帯電手段により感光体は帯電され、潜像形成手段により
帯電された感光体に静電潜像が形成される。転写後に、
残留現像剤が感光体上で運ばれるにも拘わらず、帯電手
段は感光体に非接触に対向位置されているので、残留現
像剤が帯電位置を通過する際に帯電手段に付着せず、残
留現像剤の付着により帯電手段の帯電性能は低下しな
い。

【００１５】請求項６に記載の画像形成装置は、請求項
５に記載の画像形成装置において、前記帯電手段は、正
帯電用のスコロトロン帯電器を備えたことを特徴とす
る。請求項６に記載の画像形成装置によれば、正帯電用
のスコロトロン帯電器により比較的容易に感光体が正帯
電され、しかもスコロトロン帯電器により感光体を負帯
電させる場合と比べて、帯電手段と感光体との間の空気
の電離によるオゾンの発生量は例えば１０分の１程度に
低減される。

【００１６】請求項７に記載の画像形成装置は、請求項
１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置におい
て、前記残留現像剤を一時的に吸着し、所定のタイミン
グで前記一時的に吸着した現像剤を前記感光体上に排出
する現像剤分散手段を更に備えたことを特徴とする。

【００１７】請求項７に記載の画像形成装置によれば、
現像剤分散手段により、残留現像剤が一時的に吸着され
る。その後、残留現像剤が載せられた感光体部分が帯
電、潜像形成、現像等の他のプロセスの妨げとならない
所定のタイミングで、現像剤分散手段に一時的に吸着さ
れた現像剤が該現像剤分散手段から感光体上に排出さ
れ、感光体上に載せられて現像剤担持手段に向けて運ば
れる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づいて説明する。図１において、本発明の
実施の一形態であるレーザビームプリンタ１は、本体ケ
ース２と、画像形成の為の記録媒体の一例としての用紙
Ｐを給紙するフィーダユニット１０と、画像形成のため
の露光、現像、転写、回収等の工程が順次行われる感光
体の一例としての感光ドラム２０と、感光ドラム２０か
ら用紙Ｐに転写された転写画像を用紙Ｐに定着させるた
めの定着ユニット７０と、画像が定着された用紙Ｐを搬
送路ＰＰに沿って排出するための排紙トレイ７７とを備
えて構成されている。

【００１９】レーザビームプリンタ１はまた、感光ドラ
ム２０を回動するための図示しない駆動手段を備えてお
り、更に感光ドラム２０の周囲に沿って順に、駆動手段
により回動される感光ドラム２０上に静電潜像を形成す
るための潜像形成手段の一例としてのレーザスキャナユ
ニット３０と、該感光ドラム２０上に形成された静電潜
像を現像剤の一例としてのトナーにより現像するための
現像剤担持手段の一例としての現像ローラ５６を有する
現像ユニット５０と、感光ドラム２０上に現像されたト
ナー画像を用紙Ｐに転写する転写手段の一例としての転
写ローラ６０と、転写ローラ６０による転写の後に感光
ドラム２０に残留した残留トナーをクリーナーレス方式
により感光ドラム２０を用いて所定のタイミングで現像
ユニット５０に戻すために一時的に残留トナーを吸着す
る現像剤分散手段の一例としてのクリーニングローラ４
２と、転写後の感光ドラム２０に残留した残留電位を除
去するための除電ランプ４１と、除電後の感光ドラム２
０を静電潜像形成可能に帯電させるための帯電手段の一
例としての帯電器４０とを備えて構成されている。

【００２０】次に、図１から図３を用いて、レーザビー
ムプリンタ１を構成する各構成要素について夫々詳細に
説明する。図１において、フィーダユニット１０は、本
体ケース２の後端部に位置する上部のフィーダ部ケース
３内に配置された、用紙Ｐと略同様の幅寸法を有する用
紙押圧板１１を備える。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ている。用紙押圧板１１の
前端部には、圧縮バネ１２が設けられており、該圧縮バ
ネ１２により用紙押圧板１１は上側に弾性付勢される。
用紙押圧板１１には、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。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
るように構成されている。フィーダユニット１０はま
た、フィーダ部ケース３内に、定形カット紙からなる用
紙Ｐを複数枚収容可能な給紙カセット１４が傾斜状に着
脱自在に装着されており、給紙ローラ１３の回転によ
り、給紙カセット１４に収容された用紙Ｐのうち、上側
の用紙Ｐから１枚ずつ給紙されるように構成されてい
る。更に、フィーダユニット１０は、用紙Ｐの重送を防
止する為に、給紙ローラ１３の下側に分離部材１５を備
えており、この分離部材１５は、圧縮バネ１６により給
紙ローラ１３に弾性付勢されている。給紙ローラ１３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１対のレジス
トローラ１７及び１８が回転可能に夫々枢支されてい
る。

【００２１】図１及び図２において、感光ドラム２０
は、正帯電性の材料から構成されており、例えば、正帯
電性のポリカーボネイトを主成分とする有機感光体から
なる。より具体的には、図２に示すように、感光ドラム
２０は、例えば、円筒状でアルミ製の円筒スリーブ２１
を本体として、その外周部に、ポリカーボネートに光導
電性樹脂を分散させた所定厚さ（例えば、約２０μｍ）
の光導電層２２を形成した中空状のドラムから構成され
ており、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、感光ドラム２
０上に形成されたプラス極性（正帯電）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。感光ドラム２０は、
駆動手段により、側面視で時計回りに回転駆動されるよ
うに構成されている。

【００２２】図１において、レーザスキャナユニット３
０は、感光ドラム２０の下側に配設されており、感光ド
ラム２０上に静電潜像を形成する為のレーザ光Ｌを発生
するレーザ発生器３１、回転駆動されるポリゴンミラー
（５面体ミラー）３２、一対のレンズ３３及び３４、並
びに一対の反射ミラー３５及び３６を含んで構成されて
いる。レーザスキャナユニット３０を、感光ドラム２０
よりも下側に配設することにより、全体として搬送方向
の長さを短くでき、レーザビームプリンタ１をコンパク
トに構成することができるとともに、用紙搬送と干渉す
ることなく、レーザスキャナユニット３０から出射した
レーザ光Ｌで感光ドラム２０上に静電潜像を形成するこ
とができる。

【００２３】帯電器４０は、例えば、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正帯
電用のスコロトロン型の帯電器から構成されている。本
実施の形態では、クリーナーレス方式を採るが、帯電器
４０は感光ドラム２０に対して非接触に対向配置されて
おり、感光ドラム２０上の残留トナーが帯電器４０に付
着しないように構成されている。

【００２４】除電ランプ４１は、例えば、ＬＥＤ（レー
ザ発光ダイオード）、ＥＬ（ElectroLuminescence)、蛍
光灯などの光源を備えて構成されており、転写後に感光
ドラム２０に残留する電荷を除去する（除電する）こと
により、残留する電荷が次回の静電潜像に影響を与え、
最終的に用紙Ｐに形成された画像に現われることを防ぐ
ように機能する。

【００２５】クリーニングローラ４２は、バイアス電圧
を変化させることにより、転写ローラ６０による転写の
後に感光ドラム２０に残留した残留トナー５３を一旦吸
収し、感光ドラム２０上で行われる次の露光、現像、転
写等の妨げとならないタイミングで、吸収した残留トナ
ー５３を感光ドラム２０に排出することにより、残留ト
ナー５３を感光ドラム２０上より現像ユニット５０に戻
すように構成されている。クリーニングローラ４２は、
例えば、バイアス電圧印加可能な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から構成
されている。尚、クリーナーレス方式による回収が効率
良く行われれるように、クリーニングローラ４２が設け
られているが、クリーニングローラ４２の代わりに又は
加えて感光ドラム２０の表面上の残留トナーをならすた
めのクリーニングブラシを設けても良い。

【００２６】図１及び図２において、現像ユニット５０
は、現像部ケース４内に着脱可能に装着された二重円筒
状のトナーボックス５１を備えている。トナーボックス
５１は、回転駆動されるアジテータ５２と、電気絶縁性
を有する正帯電性のトナー５３とを収容する。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
が形成されている。トナー貯蔵室５４には、供給ローラ
５５がその長手方向に水平に配設され、回転可能に枢支
されている。更に、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と感光ドラム２０とに夫々接す
るように、現像ローラ５６が長手方向に水平に配設さ
れ、回転可能に枢支されている。

【００２７】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から構成
されており、現像ローラ５６との接触部における抵抗値
は、約５×１０⁴ 〜１×１０⁹ Ωに設定されている。

【００２８】また、現像ローラ５６は、シリコンゴムや
ウレタンゴムなどからなる導電性のリジッドなローラで
あり、本実施の形態では特に、正帯電性のトナー及び正
帯電性のポリカーボネイトを主成分とする有機感光体か
らなる感光ドラム２０を用いているので、ウレタンゴム
が現像ローラ５６の材料とされる。このウレタンゴムは
特に、現像ローラ５６と感光ドラム２０とが接触するニ
ップ部においてトナー５３と感光ドラム２０とで相互に
擦り合わされた際に、現像後の感光ドラム２０上のトナ
ー５３の帯電量が、現像前の現像ローラ５６上のトナー
５３の帯電量よりも３０％以上大きくなるように、その
ウレタンゴムの成分が調合されている。

【００２９】現像ローラ５６における現像バイアス電圧
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 〜１×１０⁷ Ωに設定されてい
る。供給ローラ５５及び現像ローラ５６は、駆動機構に
より、時計回転回りに夫々回転駆動されるように構成さ
れている。

【００３０】現像ローラ５６は、正帯電トナー５３を使
用して感光ドラム２０上で現像を行うと共にクリーニン
グローラ４２により感光ドラム２０上に戻された残留ト
ナー５３を回収するように構成されている。

【００３１】より具体的には、例えば、転写後に残留ト
ナー５３が転写前のトナー量に対し約１０％程度残留し
た状態にある感光ドラム２０に対して先ずレーザスキャ
ナユニット３０により、残留トナー５３の下まで十分に
レーザ光が届くように露光が行われるようにする。次
に、現像ユニット５０において、感光ドラム２０上の残
留トナー５３の存在に拘わらず存在する露光部分と未露
光部分との電位差を利用して、感光ドラム２０の未露光
部分に残留トナー５３が付着していれば当該残留トナー
５３を現像ローラ５６に移動（回収）させると同時に、
感光ドラム２０の露光部分に残留トナー５３が既に付着
していればそのまま付着（現像）させておくようにし、
感光ドラム２０の露光部分に残留トナー５３が付着して
いなければ現像ローラ５６から正帯電トナー５３を移動
（現像）させるようにする。即ち、現像サイクルと回収
サイクルとをほぼ同時に行うように現像ユニット５０は
構成されている。

【００３２】図２に示すように、現像ユニット５０にお
ける現像部ケース４にはトナー貯蔵室５４が設けられて
おり、トナー貯蔵室５４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いる。このため、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。

【００３３】図１及び図２において、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て
いる。

【００３４】層厚規制ブレード５７の下端部に形成され
た屈曲部５７ａが、現像ローラ５６に押圧状態で接触し
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７〜１２μ
ｍ）に規制される。即ち、現像ローラ５６上のトナー量
は、０．５ｍｇ／ｃｍ² 以下となるように構成されてい
る。層厚規制ブレード５７は、好ましくは、例えば、現
像ローラ５６上のトナー量が約０．４ｍｇ／ｃｍ² に設
定されるように、屈曲部５７ａの曲率半径が約０．３ｍ
ｍになっている。尚、現像バイアス及び現像ローラ５６
の回転数等により、現像ローラ５６上に最低限必要なト
ナー量は定まるが、例えば現像ローラ５６上のトナー量
が約０．３ｍｇ／ｃｍ² であれば、実用的な範囲にある
現像バイアス及び現像ローラ５６の回転数を用いて十分
なトナー濃度で現像を行うことができる。このように現
像ローラ５６上において、０．５ｍｇ／ｃｍ² 以下のト
ナー量の層をなすように、トナー層の層厚は、層厚規制
ブレード５７により規制されているので、現像ローラ５
６上のトナー５３の層厚は、トナー粒子を基準にして２
層未満となり、即ち１層又は１層強となる。この結果、
大部分のトナー５３が現像ローラ５６及び層厚規制ブレ
ード５７にしっかりと擦られ、正帯電されることにな
る。現像ローラ５６上の層厚規制後のトナー５３は１層
又は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に付着して回収される。

【００３５】図３に示すように、本実施の形態では特
に、層厚規制ブレード５７により現像ローラ５６上にお
いてトナー５３が擦られる際に、現像ローラ５６上のト
ナー５３が、擦られる前のほぼ零に近い帯電量Ｑ０から
トナー５３の飽和帯電量よりも低い第１帯電量Ｑ１（Ｑ
１＞Ｑ０）に帯電されるように層厚規制ブレード５７及
び現像ローラ５６は構成されている。一方、現像ローラ
５６から感光ドラム２０上に移動したトナー５３は、ニ
ップ部で擦り合わされることにより、帯電量Ｑ１よりも
３０％以上大きいトナー５３の飽和帯電量に等しい第２
帯電量Ｑ２（Ｑ２≧１．３×Ｑ１）に帯電されるように
現像ローラ５６、感光ドラム２０及びトナー５３の材料
は選択されている。このようにすると、感光ドラム２０
より現像ローラ５６に回収された残留トナー５３の帯電
量Ｑ３は、現像ローラ５６上にある現像前のトナー５３
の帯電量Ｑ１よりも大きく（即ち、Ｑ３＞Ｑ１に）な
る。このような帯電量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３により規定さ
れた条件を満たす現像ローラ５６、感光ドラム２０、ト
ナー５３及び層厚規制ブレード５７の具体的な構成や材
料の組み合わせは、経験的又は実験的にトナー５３の帯
電量Ｑ１、Ｑ２及びＱ３を現像ローラ５６上及び感光ド
ラム２０上で測定することにより、若しくはコンピュー
タを用いたシミュレーション等により決定される。

【００３６】感光ドラム２０、現像ローラ５６及びトナ
ー５３は、以上のような材料から構成されているので、
残留トナー５３が現像ローラ５６に回収される際に、現
像ローラ５６上にあるトナー５３の帯電量Ｑ１よりも残
留トナー５３の帯電量Ｑ３の方が大きく（即ち、Ｑ３＞
Ｑ１に）なるので、残留トナー５３が現像ローラ５６に
移動（回収）されるときに現像ローラ５６上にある現像
前のトナー５３の電荷から受ける電気的な反発力は小さ
い。即ち、現像ローラ５６により残留トナー５３に対し
回収バイアスが効きやすくなる。即ち、例えば、現像ロ
ーラ５６上でトナー５３を飽和帯電量にまで帯電させて
しまうと、現像ローラ５６上の現像前のトナー５３の帯
電量Ｑ１と感光体上の現像後の帯電量Ｑ２とは等しく
（即ち、Ｑ２＝Ｑ１に）なってしまうため、感光ドラム
２０上を搬送されて現像ローラ５６に戻ってきた残留ト
ナー５３の帯電量Ｑ３は現像ローラ５６上の現像前のト
ナー５３の帯電量Ｑ１（＝Ｑ２）よりも大きくなくなる
ため、残留トナー５３に対し現像ローラ５６における回
収バイアスが効きにくくなるのである。このように、本
実施の形態は、現像ローラ５６における残留トナー５３
の回収能力を向上させる構成を有する。一方、現像ロー
ラ５６上にある現像用のトナー５３がニップ部で擦れた
ときに十分に帯電されるので現像能力も低下しないで回
収とほぼ同時に現像が適切に行われる。

【００３７】転写ローラ６０は、感光ドラム２０の上側
に接するように設けられ回転自在に枢支され、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
性体から構成されている。転写ローラ６０の感光ドラム
２０との接触部における抵抗値は、約１×１０⁶ 〜１×
１０¹⁰Ωに設定されている。即ち、転写ローラ６０は、
感光ドラム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構成されている。

【００３８】定着ユニット７０は、感光ドラム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されつつ押圧さ
れて用紙Ｐに定着される。

【００３９】用紙搬送用の１対の搬送ローラ７５及び排
紙トレイ７７は、定着ユニット７０の搬送方向下流側に
夫々設けられている。本実施の形態によれば、図１に示
すように、給紙カセット１４から給紙された用紙Ｐを搬
送する、これら給紙ローラ１３、感光ドラム２０、定着
ユニット７０及び排紙トレイ７７は、略直線状に配置さ
れて、図１に一点鎖線で示す搬送経路ＰＰを形成してい
る。

【００４０】図１において、本実施の形態におけるトナ
ー５３は、例えば、粉砕トナー又は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からなる非磁性一
成分トナーであり、その粒径は６〜１２μｍ程度であ
る。

【００４１】トナー５３は、素トナーと素トナーに添加
された外添剤（流動性付与剤）の一例としてのシリカと
を含んで構成されている。素トナーは、例えば、樹脂、
ワックス、カーボンブラック及びＣＣＡ（例えば、ニグ
ロシン、トリフェニルメタンなどの荷電制御剤）を含ん
で構成されており、その帯電特性は、ＣＣＡの作用によ
り正極性となる。外添剤の一例としてのシリカは、トナ
ー表面改質剤であり、トナー５３の流動性を高める効果
を持ち、一般的には負極性に帯電される帯電特性を有し
ている。但し、正極性に帯電される帯電極性を有する正
帯電性のシリカとして、アミノ変形シリカ等が知られて
いる。しかし、正帯電性のシリカは一般に流動性改善効
果が十分ではないため、極性の小さな負帯電性のシリカ
が外添剤として用いられることが多い。正帯電性シリカ
と負帯電性シリカとの違いは、素トナーに外添したとき
のトナーの帯電量がプラス方向に増えれば正帯電性のシ
リカであり、マイナス方向に増えれば負帯電性のシリカ
であるという点にある。

【００４２】そして、本実施の形態においては、トナー
５３はこのような構成であるので、このトナー５３が層
厚規制ブレード５７あるいは現像ローラ５６に接触して
十分に摩擦されたときには、素トナーに含まれるＣＣＡ
が有する帯電特性が支配的となり、トナー５３は素トナ
ーの帯電特性である正極性に帯電される。一方、このト
ナー５３が軽く摩擦されたときには、素トナーの表面に
露出している外添剤としてのシリカが有する帯電特性が
支配的となり、トナー５３は、シリカの帯電特性である
負極性に帯電される。また、流動性付与の機能に加え
て、外添剤には、トナーブロッキング防止、クリーニン
グ性改善、感光ドラムの傷つき防止、画像濃度向上、画
質向上などの機能を持たせることが可能である。尚、シ
リカ以外の外添剤としては、コロイダルシリカ、酸化チ
タン、酸化アルミニウム（アルミナ）等の微粉末が挙げ
られるが、本実施の形態によれば、正帯電性の外添剤の
みならず、負帯電性の外添剤であっても用いることがで
きるので有利である。

【００４３】このような正帯電性の荷電制御剤の使用量
を増加させると、トナー５３が飽和に至る速度が高ま
る。よって、トナー５３の素トナーに含有される荷電制
御剤の量を調節することにより、層厚規制ブレード５７
に擦られた現像前のトナー５３の帯電量（Ｑ１）を飽和
帯電量よりも小さい所定の値にすることが可能となる。
尚、本実施の形態によれば、ウレタンゴムが現像ローラ
５６の材料として用られているが、これに代えてシリコ
ンゴムが現像ローラ５６の材料として用いられた場合に
は、シリコンゴムは帯電量が飽和に至る速度がウレタン
ゴムよりも早いので、ウレタンゴムの場合と比べて、よ
り少ない量の荷電制御剤を含有させることで、層厚規制
ブレード５７に擦られた現像前のトナー５３の帯電量
（Ｑ１）を飽和帯電量よりも小さい所定の値にすること
ができる。尚、負帯電性のトナーを用いるのであれば、
負帯電用のＣＣＡとして、モノアゾ染料の金属錯体、サ
リチル酸誘導体、テトラフェニルホウ素誘導体等を用い
ればよい。

【００４４】次に、以上のように構成されたレーザビー
ムプリンタ１の動作について、図１及び図４から図７を
用いて説明する。尚、本実施の形態では、反転現像方式
の現像処理により画像形成を行うものとする。

【００４５】図１において、感光ドラム２０は、駆動手
段により側面視で時計回りに回転駆動され、供給ローラ
５５及び現像ローラ５６は、時計回転回りに夫々回転駆
動される。この結果、トナー５３の各粒子は、図４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ト５７の現像ローラ５６
への押圧摩擦により、プラス極性（帯電量Ｑ１）に帯電
され、このプラス極性に帯電したトナー５３が、ニップ
部で現像ローラ５６及び感光ドラム２０により擦られて
飽和帯電量（帯電量Ｑ２）まで帯電されると共に、レー
ザ光Ｌにより感光ドラム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。

【００４６】本実施の形態では、層厚規制ブレード５７
により現像ローラ５６には、０．５ｍｇ／ｃｍ² 以下の
トナー量のトナー層が形成される。従って、現像ローラ
５６上のトナー５３の層厚は、１層又は１層強となるの
で、大部分のトナーが現像ローラ５６及び層厚規制ブレ
ード５７にしっかりと擦られ、トナー５３の飽和帯電量
よりも小さい所定の帯電量（Ｑ１）に帯電されることに
なる。

【００４７】ここで例えば、用紙Ｐ上に形成された画像
に必要な透過濃度（画像濃度）として、例えば「２．
０」を得る為には、図５に示すように、用紙Ｐへのトナ
ー５３の付着量つまり現像トナー量として約０．７８ｍ
ｇ／ｃｍ² が必要となる。このためには、前述したよう
に、層厚規制ブレート５７により、現像ローラ５６上の
トナー量を約０．４ｍｇ／ｃｍ² に設定する一方、現像
効率を１００％より少し小さくし、現像ローラ５６の周
速度を感光ドラム２０の周速度の約２倍にする。即ち、
ニップ部で、現像ローラ５６と感光ドラム２０とが直接
接触しないように、トナー５３が現像ローラ５６上に、
ファンデルワールス力により僅かに残存して、トナー５
３が現像ローラ５６と感光ドラム２０との間の潤滑剤と
して作用するようにしておく。

【００４８】また、トナー５３の帯電量としては、気温
約１０℃且つ湿度約２０％の低温低湿環境時における約
２５μＣ／ｇから、気温約３２℃且つ湿度約８０％の高
温高湿環境時における約２０μＣ／ｇまで変化する。そ
こで、現像ローラ５６を、感光ドラム２０と同一の回転
方向で駆動した場合に、図６に示すように、１点鎖線で
示す低温低湿環境と２点鎖線で示す高温高湿環境との何
れの環境下においても、所定の現像トナー量（約０．７
８ｍｇ／ｃｍ² ）が得られるように、現像ローラ５６の
実効現像バイアス電圧は、「約２００Ｖ」に設定され
る。同時に、感光ドラム２０に形成した静電潜像の電圧
である静電潜像電圧が「約１００Ｖ」なので、現像ロー
ラ５６に印加する現像用電源Ｅの現像バイアス電圧は、
「約３００Ｖ」に設定される。

【００４９】上記のような電圧設定の下で画像形成処理
が開始されると、先ず除電ランプ４１で感光ドラム２０
上の残留電荷が一掃された後、感光ドラム２０の表面
は、正帯電用の帯電器４０により、例えば、図７に示す
ように約＋８００Ｖに均一に帯電される。そして、この
状態で、レーザ発生器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
及び３４並びに反射ミラー３５及び３６を経て感光ドラ
ム２０上に照射されて、感光ドラム２０上に静電潜像が
形成される。このとき、感光ドラム２０上における静電
潜像に相当する部位の電圧はレーザ光Ｌの照射により、
例えば図７に示すように、約＋１００Ｖに下降する。現
像ローラ５６の表面には、現像バイアス電圧として例え
ば、図７に示すように約＋３００Ｖが印加された状態
で、プラス極性のトナー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＋１００Ｖ）に引
き寄せられて、現像ローラ５６上のトナー５３が感光ド
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。

【００５０】トナー５３で現像された静電潜像のトナー
画像は、転写ローラ６０により用紙Ｐに転写された後、
定着ユニット７０で定着処理されて排紙トレイ７７に排
出される。

【００５１】この際、給紙カセット１４から給紙された
用紙Ｐを搬送する搬送経路ＰＰが略直線状に形成され、
用紙Ｐは、略直線状の搬送経路ＰＰにより搬送されなが
ら画像形成されることから、用紙Ｐとして、ハガキや封
筒などの厚紙やＯＨＰフィルム等を使用しても、その用
紙Ｐに綺麗に且つ確実に画像形成することができる。

【００５２】一方、図１において、転写ローラ６０を通
過する際に用紙Ｐに転写されず、感光ドラム２０に残留
した残留トナー５３は、既に述べた通りクリーニングロ
ーラ４２のバイアス電圧を変化させることにより、クリ
ーニングローラ４２に一旦吸収される。そして、感光ド
ラム２０上で行われる次の露光、現像、転写等の妨げと
ならないタイミングで、クリーニングローラ４２のバイ
アス電圧を変化させることにより、一旦吸収された残留
トナーは、クリーニングローラ４２から感光ドラム２０
に排出され、更に現像ローラ５６により感光ドラム２０
上の残留トナー５３が回収される。この回収工程におい
て、現像ローラ５６上にあるトナー５３の帯電量（Ｑ
１）よりも残留トナー５３の帯電量（Ｑ３）の方が大き
いために、残留トナー５３が、現像ローラ５６に移動
（回収）されるときに、現像ローラ５６上にある現像前
のトナー５３の電荷から受ける電気的な反発力は小さ
い。即ち、現像ローラ５６により、残留トナー５３に対
し回収バイアスが効果的に作用する。この回収動作と平
行して、現像ローラ５６上にある現像前のトナー５３は
ニップ部で擦れたときに帯電量Ｑ２に帯電されると共に
感光ローラ２０の露光部分に付着して、現像が適切に行
われる。

【００５３】以上の結果、本実施の形態のレーザビーム
プリンタ１によれば、クリーナーレス方式による現像ロ
ーラの回収能力を向上させると共に現像能力を低下させ
ないので、最終的に高画質の画像を形成することができ
る。特に、回収能力が向上されているため、厚紙等の極
端に転写が困難な用紙に印字する場合や、用紙の設定を
誤った場合にも、残留トナーをなお十分に回収すること
ができ、印字不良の発生を効率良く防止することができ
る。

【００５４】尚、以上の実施の形態によれば、モノクロ
画像の形成のみを説明したが、カラー画像形成の際にも
本発明は有効に機能する。また、現像ローラ５６と感光
ドラム２０とは同一方向に回転（接触面において反対方
向）に移動するように構成されていたが、これらのロー
ラは逆方向（接触面において同一方向に移動）するよう
に構成してもよい。また、感光体は感光ドラムから構成
されているが、ベルト状の感光体であっても、同様の効
果を期待できる。更にまた、本実施の形態では、レーザ
ビームプリンタについて説明したが、トナーを用いた電
子写真方式の画像形成装置であれば、複写機、ファクシ
ミリ装置等についても本実施の形態の場合と同様に本発
明は有効に機能する。

【００５５】

【発明の効果】請求項１に記載の画像形成装置によれ
ば、残留現像剤が現像剤担持手段に回収される際に、現
像剤担持手段上にある現像剤の帯電量よりも残留現像剤
の帯電量の方が大きくなるので、残留現像剤に対し回収
バイアスが効きやすくなり、現像剤担持手段における残
留現像剤の回収能力を向上できる。この結果、最終的に
高画質の画像を形成することができ、特に、厚紙等の極
端に転写が困難な記録媒体に印字する場合や記録媒体の
設定を誤った場合にも、印字不良の発生を効率良く防止
できる効果が得られる。

【００５６】請求項２に記載の画像形成装置によれば、
層厚規制ブレードを用いて現像前の感光体上の現像剤の
帯電量を飽和帯電量よりも小さな所定の帯電量に帯電さ
せることができ、比較的簡単な構成を用いて、現像剤担
持手段における残留現像剤の回収能力を向上できる。

【００５７】請求項３に記載の画像形成装置によれば、
現像後の現像剤の帯電量が飽和するまで帯電されおり、
現像能力を低下させることなく、高画質の画像を形成す
ることができる。

【００５８】請求項４に記載の画像形成装置によれば、
正帯電性のトナー及び正帯電性の感光体を用いて、比較
的容易に現像剤担持手段における残留トナーの回収能力
を向上できる。

【００５９】請求項５に記載の画像形成装置によれば、
残留現像剤が帯電位置を通過する際に帯電手段に付着せ
ず、残留現像剤の付着により帯電手段の帯電性能は低下
しないので、帯電不良による画質の低下を防止できる。

【００６０】請求項６に記載の画像形成装置によれば、
正帯電用のスコロトロン帯電器により比較的容易に感光
体を正帯電でき、しかもスコロトロン帯電器により感光
体を負帯電させる場合と比べて、帯電手段と感光体との
間の空気の電離によるオゾンの発生量を例えば１０分の
１程度に低減できる。

【００６１】請求項７に記載の画像形成装置によれば、
現像剤分散手段により所定のタイミングで、残留現像剤
を現像剤担持手段に運べるので、帯電、潜像形成、現像
等の妨げとならないように、クリーナーレス方式により
残留現像剤を回収することができる。

【００６２】以上の結果、本発明により、クリーナーレ
ス方式で現像剤を回収する現像剤担持手段の回収能力を
向上させることができ且つ高画質の画像を形成し得る電
子写真方式の画像形成装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態であるレーザビームプリン
タの縦断側面図である。

【図２】図１のレーザビームプリンタの現像ユニット及
び感光ドラム部分の拡大側面図である。

【図３】図１のレーザビームプリンタにおける各位置に
おけるトナーの帯電量を示す現像ユニット及び感光ドラ
ム部分の図式的な拡大側面図である。

【図４】図１のレーザビームプリンタの現像ユニットの
拡大側面図である。

【図５】図１のレーザビームプリンタにおける現像トナ
ー量と透過濃度との関係を示す特性図である。

【図６】図１のレーザビームプリンタにおける実効バイ
アス電圧と現像トナー量との関係を示す特性図である。

【図７】図１のレーザビームプリンタで行われる反転現
像方式による現像処理の各部分の電位を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…レーザビームプリンタ １０…フィーダユニット １３…給紙ローラ １４…給紙カセット ２０…感光ドラム ３０…レーザスキャナユニット ４２…クリーニングローラ ５０…現像ユニット ５３…トナー ５５…供給ローラ ５６…現像ローラ ５７…層厚規制ブレード ６０…転写ローラ ７０…定着ユニット ７７…排紙トレイ １５６…回収専用ローラ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体と、 該感光体を回動させる駆動手段と、 該回動される感光体に静電潜像を形成する潜像形成手段
   と、 現像剤を担持すると共に前記感光体と接触して前記感光
   体との間にニップ部を形成し、該ニップ部において前記
   形成された静電潜像を前記現像剤により現像して可視像
   を形成する現像剤担持手段と、 該形成された可視像を記録媒体に転写する転写手段とを
   備えており、 前記現像剤担持手段は更に前記転写手段による転写の後
   に前記感光体に残留した前記残留現像剤を前記回動され
   る感光体上に載せて回収するように構成されており、前
   記感光体の表面部、前記現像剤担持手段の表面部及び前
   記現像剤は前記現像剤担持手段による現像の際にニップ
   部において相互に擦り合わされることにより、該現像後
   の前記感光体上の現像剤の帯電量が、前記現像前の前記
   現像剤担持手段上の現像剤の帯電量よりも３０％以上大
   きくなる材料から夫々構成されていることを特徴とする
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記現像剤担持手段上において前記現像
   剤の層厚を規制すると共に前記現像剤を擦って第１帯電
   量に帯電させる層厚規制ブレードを更に備えており、 前記感光体上の現像剤は、前記第１帯電量よりも３０％
   以上大きい第２帯電量に帯電されることを特徴とする請
   求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記第２帯電量は、前記現像剤の飽和帯
   電量に等しいことを特徴とする請求項２に記載の画像形
   成装置。
4. 【請求項４】 前記感光体の表面部は正帯電性の有機感
   光体からなり、前記現像剤担持手段の表面部はウレタン
   を含んでなり、前記現像剤は所定量の正帯電用の荷電制
   御剤を含む正帯電トナーからなることを特徴とする請求
   項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記回動された感光体を帯電させるべく
   帯電位置において前記感光体に非接触に対向配置された
   帯電手段を更に備えており、 前記潜像形成手段は、該帯電された感光体に静電潜像を
   形成し、 前記残留現像剤を前記帯電位置を介して前記現像剤担持
   手段に戻すように構成されたことを特徴とする請求項１
   から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記帯電手段は、正帯電用のスコロトロ
   ン帯電器を備えたことを特徴とする請求項５に記載の画
   像形成装置。
7. 【請求項７】 前記残留現像剤を一時的に吸着し、所定
   のタイミングで前記一時的に吸着した現像剤を前記感光
   体上に排出する現像剤分散手段を更に備えたことを特徴
   とする請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成
   装置。