JP2880356B2

JP2880356B2 - 画像形成装置及び画像形成方法

Info

Publication number: JP2880356B2
Application number: JP4251294A
Authority: JP
Inventors: 克之伊藤; 敏郎村野; 雅人酒井; 徹石原
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1991-10-30
Filing date: 1992-09-21
Publication date: 1999-04-05
Anticipated expiration: 2014-04-05
Also published as: EP0732633B1; DE69222259D1; JPH05210300A; EP0540341A2; EP0732633A2; EP0540341A3; DE69231164T3; DE69231164T2; DE69222259T2; EP0732633B2; US5321471A; DE69231164D1; EP0732633A3; US5517289A; EP0540341B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式の画像形
成装置及び画像形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真プリンタのように電子写
真方式を利用した画像形成装置においては、一般に像担
持体、すなわち感光体ドラムを一様にかつ均一に帯電す
る帯電工程、該感光体ドラムに静電潜像を書き込む潜像
形成工程、トナーによって前記静電潜像を現像する現像
工程、前記感光体ドラム上のトナーを転写材に転写する
転写工程、該転写材上のトナーを定着する定着工程、及
び前記転写工程後に感光体ドラムに残留したトナーを清
掃するクリーニング工程によって画像を形成するように
なっている。前記感光体ドラムに残像が形成されるのを
防止するため、前記転写工程が完了した後で次の帯電工
程が開始される前に除電工程を設けているものもある。
そして、前記帯電工程及び転写工程においては、一般に
コロナ放電によって帯電及び転写が行われる。

【０００３】しかし、該コロナ放電によってオゾンなど
の有害物質が発生してしまう。このため、フィルタなど
によって有害物質を補集するようにしているが、長時間
フィルタを使用すると補集効率が低下したり、フィルタ
を交換する必要がある。そこで、ローラ方式転写（電子
通信学会論文誌 '77/4 Vol.J60-C N0.4 P213-8参照) に
よってオゾンが発生しないようにしたオゾンフリープロ
セスが提案されている。

【０００４】前記ローラ方式転写においては、現像によ
って感光体ドラムに形成されたトナー像に転写材を重
ね、その上から転写ローラを押し当て、該転写ローラに
トナーと逆極性の電圧を印加するようにしている。これ
によって、前記転写材とトナー像の上層部間の間隙（か
んげき）に電界が発生し、該電界の静電気力によってト
ナーが転写材に転写される。そして、ローラ方式転写と
同様の原理で帯電ローラによって帯電を行うようにした
ものも提供されている。この場合、帯電ローラに電圧を
印加し感光体ドラムに直接電荷を与えて帯電するため、
オゾンの発生がない。

【０００５】また、クリーニング工程を省略したクリー
ニングレスプロセスが提供されている（Japan Hard-Cop
y '89 論文集 P143-6 参照）。該クリーニングレスプロ
セスにおいては、感光体ドラムの露光されて表面電位が
減衰した部分にトナーを反転現像によって付着させ、こ
の時同時に、非露光部に残留して薄く付着しているトナ
ーを回収するようにしている。すなわち、転写工程で感
光体ドラムに残留したトナーは帯電工程を通過した後、
帯電された感光体ドラムの表面電位と現像バイアスの差
によって、トナーが静電気力で現像装置に吸引されてし
まう。

【０００６】このクリーニングレスプロセスを利用する
と、画像形成装置を小型化することが可能であるととも
に、残留したトナーを現像工程で回収することができる
ので、トナーを廃棄する必要がなく、極めて効率良くト
ナーを使用することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の画像形成装置においては、オゾンフリープロセスの
場合、残留したトナーをクリーニングブレードによって
回収する方式を採っており、回収したトナーを処理する
必要がある。また、クリーニングレスプロセスの場合、
帯電工程及び転写工程でコロナ放電を行う方式を採って
おり、オゾンなどの有害物質が発生してしまう。したが
って、発生した有害物質をフィルタによって補集してい
るが、補集効率は画像形成装置の使用時間が増加すると
ともに徐々に低下してしまうだけでなく、フィルタを交
換するための保守・管理が必要となり作業が煩わしくな
る。

【０００８】そこで、両プロセスを組み合わせることが
考えられるが、この場合、残留したトナーを現像工程で
回収することが困難になり、印刷品位が低下してしま
う。本発明は、前記従来の画像形成装置の問題点を解決
して、オゾンフリープロセス及びクリーニングレスプロ
セスを備え、回収したトナーを処理する必要がなく、環
境を汚染することがないとともに、トナーの使用効率を
向上させることができる画像形成装置及び画像形成方法
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の画
像形成装置においては、像担持体と異なる周速度で回転
させられ、像担持体の表面を一様にかつ均一に帯電させ
る帯電装置と、帯電させられた像担持体に静電潜像を形
成する潜像形成装置と、前記像担持体に接触させて配設
され、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像
ローラと、前記像担持体に形成されたトナー像を転写材
に転写し、定着する手段とを有する。

【００１０】そして、前記現像装置は像担持体に接触し
て配設される現像ローラを有しており、該現像ローラは
電源に接続され、該電源は、現像ローラ上のトナーを前
記像担持体の帯電極性と同極性に帯電する。また、現像
ローラに電位を形成し、前記トナーを前記像担持体の画
像部に付着させ、前記像担持体の非画像部に残留したト
ナーを前記現像ローラに吸引する。

【００１１】前記現像ローラの回転方向を前記像担持体
の回転方向と逆方向にし、かつ、現像ローラの周速度を
像担持体の周速度の１．２倍以上にすることができる。

【００１２】そして、前記帯電装置の回転方向を前記像
担持体の回転方向と逆方向にし、かつ、帯電装置の周速
度と像担持体の周速度とを異ならせることができる。す
なわち、帯電装置の周速度を像担持体の周速度より低く
することができ、また、帯電装置の周速度を像担持体の
周速度以上にすることもできる。そして、前記像担持体
に接触させて、転写装置と帯電装置との間にクリーニン
グローラを配設してもよい。

【００１３】また、帯電装置を帯電ローラで構成し、現
像装置を前記像担持体に接触して配設される現像ローラ
で構成し、前記帯電ローラに導電性ブレードを圧接させ
ることができる。この場合、前記現像ローラは電源に接
続され、該電源は、現像ローラ上のトナーを前記像担持
体の帯電極性と同極性に帯電させる。また、現像ローラ
に電位を形成し、前記トナーを前記像担持体の画像部に
付着させ、前記像担持体の非画像部に残留したトナーを
前記現像ローラに吸引する。さらに、前記導電性ブレー
ド及び帯電ローラはそれぞれ電源に接続され、導電性ブ
レードの電位を、帯電ローラの電位と同極性で、かつ、
絶対値の大きい値とする。

【００１４】そして、現像装置を前記像担持体に接触し
て配設される現像ローラで構成し、潜像形成装置と現像
ローラ間に、前記像担持体に接触するようにクリーニン
グローラを備えてもよい。この場合、現像ローラは電源
に接続され、該電源は、現像ローラ上のトナーを前記像
担持体の帯電極性と同極性に帯電させる。また、現像ロ
ーラに電位を形成し、前記トナーを前記像担持体の画像
部に付着させ、前記像担持体の非画像部に残留したトナ
ーを前記現像ローラに吸引する。さらに、前記クリーニ
ングローラは電源に接続され、クリーニングローラに電
位を形成し、トナーを前記像担持体の画像部に付着さ
せ、前記像担持体の非画像部に残留したトナーを前記ク
リーニングローラに吸引する。

【００１５】また、本発明の画像形成方法においては、
像担持体の表面を一様にかつ均一に帯電する帯電工程
と、帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形成
工程と、前記静電潜像にトナーを付着させて現像する現
像工程と、前記トナーを転写材に転写させる転写工程を
有している。前記帯電工程においては、コロナ放電方式
を採用せず、電源に接続された帯電部材を像担持体の表
面に接触させて帯電を行うようにしている。また、転写
工程が完了した時に前記像担持体にトナーが残留する
が、該トナーは、クリーニング装置によって除去される
のではなく、帯電工程が終了した後で転写工程が開始さ
れる前の、例えば現像工程において発生した静電気力に
よって回収される。

【００１６】そして、前記トナーの形状を球形とし、Ｂ
ＥＴ比表面積Ｓ〔ｍ²／ｇ〕及び体積平均粒径ｄ〔μ
ｍ〕の積で与えられた特性値Ｓ・ｄを１８以下とするこ
とができる。

【００１７】

【作用】本発明によれば、前記のように画像形成装置に
おいては、像担持体と異なる周速度で回転させられ、像
担持体の表面を一様にかつ均一に帯電させる帯電装置
と、帯電させられた像担持体に静電潜像を形成する潜像
形成装置と、前記像担持体に接触させて配設され、前記
静電潜像を現像してトナー像を形成する現像ローラと、
前記像担持体に形成されたトナー像を転写材に転写し、
定着する手段とを有する。

【００１８】そして、前記現像装置が像担持体に接触し
て配設される現像ローラを有し、該現像ローラは電源に
接続される。該電源は、現像ローラ上のトナーを前記像
担持体の帯電極性と同極性に帯電する。また、現像ロー
ラに電位を形成し、前記トナーを前記像担持体の画像部
に付着させ、前記像担持体の非画像部に残留したトナー
を前記現像ローラに吸引する。

【００１９】前記帯電ローラは像担持体の表面に接触し
て帯電させられるので、コロナ放電によってオゾンなど
の有害物質が発生することがない。また、転写工程の後
に前記像担持体にトナーが残留するが、該トナーは、静
電気力によって現像ローラに回収されるので、回収した
トナーを処理する必要がなくなる。前記現像ローラの回
転方向を前記像担持体の回転方向と逆方向とし、かつ、
現像ローラの周速度を像担持体の周速度の１．２倍以上
とすると、周速度の高い現像ローラ側にトナーが付着す
る効果が現れ、トナーの回収能力を高くすることができ
る。

【００２０】

【００２１】また、前記帯電ローラの回転方向を前記像
担持体の回転方向と逆方向とし、かつ、帯電ローラの周
速度と像担持体の周速度を異ならせることができる。す
なわち、帯電ローラの周速度を像担持体の周速度より低
くすることができ、また、高くすることもできる。この
場合、帯電ローラによって像担持体を帯電させている間
に、像担持体に残留していたトナーを移動させることに
なる。したがって、像担持体は、移動前のトナーが付着
していた部分だけでなく、移動後のトナーが付着する部
分もむらなく帯電する。

【００２２】また、帯電ローラの周速度を像担持体の周
速度より低くした場合には、周速度の高い像担持体側に
トナーが移動する効果が現れ、帯電ローラに付着するト
ナーの量を低減することができる。そして、前記像担持
体に接触するように、転写装置と帯電ローラ間にクリー
ニングローラを配設させてもよい。該クリーニングロー
ラを配設させると、残留したトナーは、一旦（いった
ん）クリーニングローラに吸引され、該クリーニングロ
ーラの回転に伴って再び少しずつ像担持体に戻される。
したがって、像担持体の表面のトナーは一層になる。

【００２３】さらに、帯電装置を帯電ローラで構成し、
現像装置を前記像担持体に接触して配設される現像ロー
ラで構成し、前記帯電ローラに導電性ブレードを圧接さ
せるようにしてもよい。この場合、前記現像ローラは電
源に接続され、現像ローラ上のトナーが前記像担持体の
帯電極性と同極性に帯電させられる。また、現像ローラ
に電位が形成され、前記トナーを前記像担持体の画像部
に移動させ、前記像担持体の非画像部に残留したトナー
を前記現像ローラに吸引する。また、前記導電性ブレー
ド及び帯電ローラはそれぞれ電源に接続され、導電性ブ
レードに、帯電ローラの電位と同極性で、かつ、絶対値
の大きい電位が形成される。

【００２４】帯電ローラに付着した逆極性のトナーは、
導電性ブレードによって同極性のトナーになり、像担持
体側に移動するため、帯電ローラに付着するトナーの量
を低減することができる。また、現像装置を前記像担持
体に接触して配設される現像ローラで構成し、潜像形成
装置と現像装置間に、前記像担持体に接触するようにク
リーニングローラを配設させてもよい。この場合、現像
ローラは電源に接続され、現像ローラ上のトナーが前記
像担持体の帯電極性と同極性に帯電させられる。また、
現像ローラに電位が形成され、前記トナーを前記像担持
体の画像部に付着させ、前記像担持体の非画像部に残留
したトナーを前記現像ローラに吸引する。また、前記ク
リーニングローラは電源に接続され、前記クリーニング
ローラに電位が形成され、トナーを前記像担持体の画像
部に付着させ、前記像担持体の非画像部に残留したトナ
ーを前記クリーニングローラに吸引する。

【００２５】そして、像担持体の非画像部に残留したト
ナーは、静電気力によってクリーニングローラに吸引さ
れ、像担持体の画像部に移動するため、クリーニングロ
ーラに厚く溜（た）まることがない。また、本発明の画
像形成方法によれば、前記のように像担持体の表面を一
様にかつ均一に帯電する帯電工程と、帯電された像担持
体に静電潜像を形成する潜像形成工程と、前記静電潜像
にトナーを付着させて現像する現像工程と、前記トナー
を転写材に転写させる転写工程を有している。転写材上
のトナーは、定着工程に送られて定着される。

【００２６】前記帯電工程においては、電源に接続され
た帯電部材を像担持体の表面に接触させて帯電を行うよ
うにしているので、コロナ放電によってオゾンなどの有
害物質が発生することがない。また、転写工程が完了し
た時に前記像担持体にトナーが残留するが、該トナー
は、クリーニング装置によって除去されるのではなく、
帯電工程が完了した後で転写工程が開始される前の、例
えば現像工程において静電気力によって回収される。

【００２７】そして、前記トナーの形状を球形とし、Ｂ
ＥＴ比表面積Ｓ〔ｍ²／ｇ〕及び体積平均粒径ｄ〔μ
ｍ〕の積で与えられる特性値Ｓ・ｄを１８以下とする。
トナーの形状が球形であると、帯電部材に付着するトナ
ーの量が少なくなり、帯電部材に接続された電源の電圧
が帯電部材上のトナーに分配されなくなる。したがっ
て、像担持体の表面電位を安定させることができる。ま
た、像担持体に残留したトナーは、帯電工程が終了した
後で転写工程が開始される前の、例えば現像工程におい
て静電気力によって回収されるため、形状に関係なく十
分に回収することができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を
示す画像形成装置の概略図、図２は本発明の画像形成装
置のブロック図である。図において、１は矢印Ａ方向に
回転するドラム型の像担持体、すなわち感光体ドラムで
ある。本実施例では、負極性のＯＰＣ（有機感光体）を
使用しており、誘電層の誘電率を ε_P＝３．５ε₀（ε₀＝８．８５５×１０^-12〔Ｃ／
Ｖｍ〕：真空の誘電率）とし、厚さｄ_Pをｄ_P＝２０〔μｍ〕としている。２は帯電装置を構成する帯電ローラであ
り、導電性ゴムローラから成るとともに、所定の圧力で
感光体ドラム１に接触し、従動する。前記帯電ローラ２
は、従動によって回転させなくてもギヤなどで動力を受
けるようにしてもよい。また、帯電ローラ２でなく、ブ
ラシなどの固定型接触帯電器を使用してもよい。

【００２９】本実施例においては、帯電ローラ２は電気
抵抗が１０⁵〔Ω〕のものを使用しているが、１０⁰〜
１０⁹〔Ω〕程度のものでもよい。電気抵抗が低すぎる
と、感光体ドラム１にピンホールが存在する場合に大電
流が流れやすく、反対に電気抵抗が高すぎると安定した
表面電位が得られなくなる恐れがある。したがって、１
０⁴〜１０⁹〔Ω〕程度のものが好ましい。

【００３０】ここで、前記電気抵抗は帯電ローラ２の表
面の感光体ドラム１との接触部分（ニップ幅×長手方向
長さの部分）と導電性シャフト２ａ間の電気抵抗をい
う。２ｂは前記導電性シャフト２ａに電圧を印加するた
めの電源である。３は感光体ドラム１を印刷信号に対応
して露光し、露光部と非露光部から成る静電潜像を書き
込む潜像形成装置である。本実施例ではＬＥＤアレイヘ
ッドを使用しているが、ほかにレーザビーム走査装置、
液晶シャッタアレイ等を使用することもできる。

【００３１】４は現像装置を構成するトナー担持体、す
なわち現像ローラであり、所定の圧力で感光体ドラム１
に接触し、矢印Ｂ方向に回転する。本実施例では電気抵
抗が１０⁶〔Ω〕の導電性ゴムローラ使用しているが、
該電気抵抗は１０⁰〜１０⁹〔Ω〕程度のものでもよ
い。電気抵抗が低すぎると、感光体ドラム１にピンホー
ルが存在する場合や、トナーのかすれが発生した場合な
どに現像ローラ４の地肌が直接感光体ドラム１に接触す
ると、大電流が流れる。また、反対に電気抵抗が高すぎ
ると現像効率が低下して濃度不足が生じやすい。したが
って、１０⁴〜１０⁸〔Ω〕程度のものが好ましい。こ
こで、電気抵抗は前記帯電ローラ２の場合と同様に定義
され、現像ローラ４の表面の感光体ドラム１との接触部
分と導電性シャフト４ａ間の電気抵抗をいう。

【００３２】図示しない手段によって数十ミクロンに薄
層化された現像ローラ４上のトナーは、現像ローラ４の
回転に伴い、感光体ドラム１との接触部分である現像領
域に進入し、現像が行われる。トナーは感光体ドラム１
の帯電極性と同極性の電荷を有し、反転現像が行われ
る。この場合、前記露光部にトナーが付着して露光部と
なり、非露光部にはトナーが付着せず、非露光部とな
る。４ｂは導電性シャフト４ａに電圧を印加するための
電源である。該電源４ｂは、感光体ドラム１の露光部の
電位と非露光部の電位の中間の電位を現像ローラ４に形
成する。

【００３３】また、５は転写装置を構成する転写ローラ
であり、図示しない手段によって矢印Ｃ方向に搬送させ
られる転写材６上に感光体ドラム１上のトナー像を転写
させる。前記転写ローラ５は所定の圧力で感光体ドラム
１に接触し、従動して回転する構造になっているが、実
質的にその性能が満たされる他の方法を使用してもよ
い。

【００３４】本実施例で使用した転写ローラ５の電気抵
抗は、帯電ローラ２の場合と同様に定義され、転写ロー
ラ５の表面の感光体ドラム１との接触部分と導電性シャ
フト５ａ間の電気抵抗をいい、この場合、１０⁸〔Ω〕
のものを使用している。該電気抵抗は１０⁰〜１０
⁹〔Ω〕程度のものでもよい。電気抵抗が低すぎると、
感光体ドラム１にピンホールが存在する場合に、大電流
が流れる。また、感光体ドラム１や転写ローラ５よりも
幅の狭い用紙に対して十分な電界が得られにくくなり、
転写不良を生じやすい。反対に電気抵抗が高すぎると、
転写ローラ５に大部分の電圧が加わり、トナー層に十分
な電圧が加わらなくなるため転写不良が生じやすい。

【００３５】トナー像が転写された転写材６は感光体ド
ラム１から分離され、図示しない定着装置に導入され、
定着が終了した後に印刷物として装置外に排出される。
５ｂは導電性シャフト５ａに電圧を印加するための電源
である。図２において、１１は本発明の画像形成装置の
制御部であり、潜像形成装置３に対して印刷信号を搬送
して該印刷信号に対応して図示しないＬＥＤアレイヘッ
ドを発光させ、感光体ドラム１の図示しないモータ駆動
信号を送って感光体ドラム１を回転させる。また、電源
２ｂ，４ｂ，５ｂに対して高圧信号を出力し、それぞれ
帯電ローラ２、現像ローラ４、転写ローラ５の電位を設
定する。

【００３６】次に、前記構成の画像形成装置の動作につ
いて図３及び図４を併用して説明する。図３は本発明の
第１の実施例における画像形成装置の動作を示すフロー
チャート、図４は本発明の第１の実施例における現像装
置の拡大図である。図４において、１は感光体ドラム、
４は現像ローラ、４ｂは電源、１２ａは現像ローラ４の
表面から感光体ドラム１の画像部に移動させられるトナ
ー、１２ｂは感光体ドラム１の表面に残留したトナーで
ある。

【００３７】転写材６（図１）へのトナー像の転写を終
了した感光体ドラム１には、トナー１２ｂが残留する。
前記実施例においては、ブレード、ファーブラシ等のク
リーニング手段が設けられていないため、トナー１２ｂ
は感光体ドラム１に付着したまま残留トナー層を形成
し、感光体ドラム１と帯電ローラ２の接触部分である均
一帯電領域に進入する。

【００３８】該均一帯電領域内において、前記残留トナ
ー層の密度が低い場合、残留トナー層の有無による感光
体ドラム１の帯電電位差は少なく、感光体ドラム１の表
面は均一にかつ一様に帯電される。この後、潜像形成装
置３によって感光体ドラム１の表面が露光され、光書込
みが行われて静電潜像が形成される。この時、前記残留
トナー層の密度が低い場合、光書込みのスポット径がト
ナー１２ｂより十分に大きくなるため、残留トナー層の
有無による潜像形成への影響は少なく、良好な静電潜像
が得られる。

【００３９】この後、トナー１２ｂは現像ローラ４と接
触する。前記現像ローラ４の電位は、電源４ｂが制御さ
れ、感光体ドラム１の露光部の電位と非露光部の電位の
中間の電位が形成される。したがって、非露光部に残留
したトナー１２ｂは、図４に示すように静電気力によっ
て現像ローラ４に吸引され、現像装置に回収される。一
方、露光部に残留したトナー１２ｂは回収されずにその
まま感光体ドラム１に付着している。そして、逆に現像
ローラ４からトナー１２ａが吸引され、静電潜像が現像
されてトナー像となる。この後、感光体ドラム１のトナ
ー像は転写ローラ５によって転写材６に転写され、１サ
イクルが終了する。前記転写ローラ５による転写効率
は、従来のコロナ放電器と比較して非常に高くなり、感
光体ドラム１に残留するトナー１２ｂを少なくすること
ができる。

【００４０】また、現像ローラ４は感光体ドラム１と接
触して現像するようになっているため、残留したトナー
１２ｂの回収量が多く、従来の非接触型の磁気ブラシ現
像方式と比較してトナー１２ｂの回収能力は高くなる。
特に、現像ローラ４の矢印Ｂ方向の周速度が感光体ドラ
ム１の矢印Ａ方向の周速度より高く、１．２倍以上にな
ると、トナー１２ｂが周速度の高い現像ローラ４側に移
動する効果が現れ、回収能力が高くなることが実験によ
って分かっている。したがって、現像ローラ４の周速度
と感光体ドラム１の周速度の差に相当する分だけトナー
１２ｂが回収されるので、現像ローラ４上のトナー層を
薄くしても、感光体ドラム１に十分な量のトナー１２ａ
を付着させて現像を行うことが可能になる。

【００４１】次に、本発明の第２の実施例及び第３の実
施例について説明する。図５は本発明の第２の実施例を
示す画像形成装置のタイムチャート、図６は本発明の第
３の実施例を示す画像形成装置のタイムチャートであ
る。制御部１１（図２）から印刷信号が送られると、潜
像形成装置３は感光体ドラム１を露光して静電潜像を形
成するが、この場合、印刷信号は転写材６の移動に対応
して有効にされ、転写材６と次の転写材６との間隙（以
下、「紙間」という。）において、印刷信号は無効にさ
れる。そして、前記紙間に対応して転写ローラ５の電源
５ｂは制御される。すなわち、転写材６が転写ローラ５
と感光体ドラム１間に存在する時は、図５に示すように
転写ローラ５（図１）の電位ＴＲはトナー１２ａ（図
４）を転写する極性にされるが、紙間ではトナー１２ａ
を転写ローラ５に転写するのを防止するため、転写時と
逆の極性にされる。

【００４２】また、帯電ローラ２の電位ＣＨは、電源２
ｂが制御されて、紙間に対応する感光体ドラム１の領域
を帯電ローラ２が通過する間において、帯電に必要な電
位から一時的に絶対値が小さくされて０〔Ｖ〕になる。
このとき、感光体ドラム１の表面は、前回帯電ローラ２
が通過した時の電荷が残留していて負の電位になってい
る。このため、感光体ドラム１に残留し、帯電ローラ２
に吸引された正に帯電したトナー１２ｂは、静電気力に
よって感光体ドラム１に吸引される。また、帯電ローラ
２の電位ＣＨを０〔Ｖ〕にすると、感光体ドラム１の電
位が低くなり、トナー１２ａが現像ローラ４から感光体
ドラム１に付着してしまう。そこで、紙間に対応する時
の現像ローラ４の電位ＤＥＶは、絶対値が小さくされ
る。

【００４３】なお、感光体ドラム１の回転に伴って紙間
に対応する領域が移動するため、図５に示すように、帯
電ローラ２の電位ＣＨを０〔Ｖ〕にするタイミング、現
像ローラ４の電位ＤＥＶを０〔Ｖ〕にするタイミング及
び転写ローラ５の電位ＴＲを逆の極性にするタイミング
は互いにずらしてある。また、現像工程において、現像
ローラ４から感光体ドラム１に移動するトナー１２ａの
ほとんどは負に帯電されているが、正に帯電したトナー
もわずかに含まれている。この正に帯電したトナーは転
写後の感光体ドラム１に残留して帯電ローラ２に付着し
やすい。ところが、前述したように紙間になるたびに帯
電ローラ２の電位ＣＨの絶対値が小さくされるので、帯
電ローラ２に付着したトナー１２ｂが除去され付着量が
少なくなり、均一な帯電を連続して行うことができる。

【００４４】また、図６に示すように、一回の印刷動作
が終了し、感光体ドラム１が回転を停止する前の所定時
間Ｔだけ帯電ローラ２の電位ＣＨの絶対値を小さくする
ことによって、帯電ローラ２に付着したトナー１２ｂを
除去してもよい。連続的に印刷が行われることはまれで
あるので、このような方法によっても帯電ローラ２に付
着したトナー１２ｂを十分に除去することができる。

【００４５】ところで、第１の実施例に示すように、残
留したトナー１２ｂを現像工程で回収するとともに帯電
ローラ２によるオゾンフリーの帯電をさせると、転写工
程において感光体ドラム１の表面に残留したトナー１２
ｂが帯電工程において帯電ローラ２と感光体ドラム１間
を通過する時、感光体ドラム１の帯電を妨げ、トナー１
２ｂが付着した部分を帯電させることができない。その
結果、現像工程においてトナー１２ｂに静電気力が作用
しないためトナー１２ｂを十分に回収することができ
ず、次の転写工程において転写材６上にポジ残像が発生
してしまう。

【００４６】また、残留したトナー１２ｂの量が多い場
合には、露光工程において、画像部であるにもかかわら
ず感光体ドラム１のトナー１２ｂが付着した部分が非露
光部となってしまい、次の現像工程において逆に画像部
のトナー１２ｂが回収され、ネガ残像が発生し、前回印
刷した画像が白くなって浮き出てしまう。そこで、残留
したトナー１２ｂによる帯電不良や露光不足を防止し、
ポジ残像やネガ残像が発生することのない本発明の第４
の実施例について説明する。

【００４７】図７は本発明の第４の実施例を示す画像形
成装置及び画像形成方法の概略図である。図において、
１は矢印Ａ方向に回転する感光体ドラムである。本実施
例では、負極性のＯＰＣを使用している。２は帯電装置
を構成する帯電ローラであり、表面が半導電性ゴムロー
ラで形成される。また、２ａは導電性シャフト、２ｂは
該導電性シャフト２ａに電圧を印加するための電源であ
る。

【００４８】前記帯電ローラ２は矢印Ｄ方向に回転し、
帯電ローラ２の周速度は感光体ドラム１の周速度より高
く、１．１〜２倍に設定される。そして、電源２ｂの電
圧を−１．３〔ｋＶ〕とし、感光体ドラム１の表面電位
を−８００〔Ｖ〕とする。３は制御部１１から送られた
印刷信号に対応して感光体ドラム１を露光し、露光部と
非露光部から成る静電潜像を形成する潜像形成装置であ
る。本実施例においては、潜像形成装置３として図示し
ないＬＥＤアレイヘッドを使用しているが、潜像形成装
置３に代えてレーザビーム走査装置、液晶シャッタアレ
イ等を使用することもできる。

【００４９】４は現像装置を構成するトナー担持体、す
なわち現像ローラであり、所定の圧力で感光体ドラム１
に接触し、矢印Ｂ方向に感光体ドラム１に対して周速度
比１：１．１〜１：１．５で回転する。現像ローラ４の
表面は半導電性ゴムで形成され、導電性シャフト４ａに
は電源４ｂから電圧が印加される。この電圧によって、
感光体ドラム１の露光部の電位と非露光部の電位のほぼ
中間の電位が現像ローラ４に形成される。

【００５０】本実施例では現像ローラ４は−３５０
〔Ｖ〕に設定されている。現像ブレード１８によって数
十ミクロンに薄層化された現像ローラ４上のトナー１２
ａは、現像ローラ４の回転に伴い、感光体ドラム１との
接触部分である現像領域に進入し、現像が行われる。ト
ナー１２ａは感光体ドラム１の帯電極性と同極性の電荷
を有し、反転現像が行われる。この場合、前記露光部に
トナー１２ａが付着して画像部となり、非露光部にはト
ナー１２ａが付着せず、非画像部となる。

【００５１】また、５は転写装置を構成する転写ローラ
であり、図示しない手段によって矢印Ｃ方向に搬送させ
られる転写材６上に感光体ドラム１上のトナー像を転写
させる。前記転写ローラ５は所定の圧力で感光体ドラム
１に接触し、従動して回転する構造になっているが、実
質的にその性能が満足される他の方法を使用してもよ
い。

【００５２】トナー像が転写された転写材６は、感光体
ドラム１から分離させられて図示しない定着装置に送ら
れ、該定着装置において、定着が終了すると印刷物とし
て装置外に排出される。５ｂは導電性シャフト５ａに電
圧を印加するための電源である。７は表面が半導電性ゴ
ム、又は半導電性スポンジから成るトナー保持ローラで
ある。該トナー保持ローラ７の電気抵抗は１０³〜１０
⁹〔Ω〕であり、電源７ｂから導電性シャフト７ａに＋
１００〜＋７００〔Ｖ〕の電圧が印加される。前記トナ
ー保持ローラ７は矢印Ｆ方向に回転し、トナー保持ロー
ラ７の周速度は感光体ドラム１の周速度より高く、１〜
２倍に設定される。また、１２ｂは残留したトナーであ
る。

【００５３】次に、第４の実施例の画像形成装置の動作
について説明する。転写工程で残留したトナー１２ｂ
は、トナー保持ローラ７の静電気力によって吸引される
が、トナー保持ローラ７上のトナー層が厚くなると感光
体ドラム１に再び付着する。したがって、トナー保持ロ
ーラ７上のトナー層の厚みが一定になり、トナー１２ｂ
が外部へ落下することはない。

【００５４】このように、残留したトナー１２ｂは一度
トナー保持ローラ７に付着するが、トナー保持ローラ７
の回転に伴って再び少しずつ感光体ドラム１に付着す
る。これは残留したトナー１２ｂが多い場合に有効であ
り、一度トナー１２ｂを吸引し、一層にして感光体ドラ
ム１へ戻す効果がある。次に、帯電工程ではトナー１２
ｂが帯電ローラ２と感光体ドラム１との間に介在する
が、帯電ローラ２の周速度が感光体ドラム１の周速度よ
り高いため、トナー１２ｂが帯電ローラ２によって帯電
中の感光体ドラム１上を移動する。したがって、感光体
ドラム１の表面は、トナー１２ｂが移動前に付着してい
た部分と移動後に再び付着した部分のいずれもむらなく
帯電される。帯電ローラ２と感光体ドラム１との間の周
速度比が大きいほど、トナー１２ｂの付着している部分
を安定して帯電させることができる。なお、実用上１．
３倍程度の周速度比で十分に効果がある。

【００５５】次に、露光工程では、トナー層が厚い部分
があると露光が遮られ、感光体ドラム１上は露光不足と
なるが、本実施例においては、トナー保持ローラ７の効
果によってトナー１２ｂが感光体ドラム１上に疎（ま
ば）らに分布することになるので、露光不足とならず、
いわゆるネガ残像が発生しない。次に、現像工程で現像
ローラ４は、感光体ドラム１の非露光部の帯電電位と露
光部の帯電電位との中間の電位を有し、非露光部に残留
したトナー１２ｂは帯電されるため、静電気力によって
現像ローラ４に吸引される。一方、露光部に残留したト
ナー１２ｂは露光部が露光電位となっているので現像ロ
ーラ４に吸引されず、逆に現像ローラ４から静電気力に
よって新たなトナー１２ａが付着する。

【００５６】この後、転写工程でトナー像は転写ローラ
５による静電気力によって転写材６に転写される。ま
た、転写材６上のトナー像は図示しない定着器によって
定着される。また、本実施例においては、帯電ローラ２
の周速度を感光体ドラム１の周速度より高くしている
が、帯電ローラ２の周速度を感光体ドラム１の周速度よ
り低くすることもできる。

【００５７】次に、本発明の第５の実施例について説明
する。図８は本発明の第５の実施例を示す画像形成装置
の概略図、図９は本発明の第５の実施例における帯電ロ
ーラの拡大図である。図において、１は矢印Ａ方向に回
転する感光体ドラムである。本実施例では負極性のＯＰ
Ｃを使用している。２は帯電ローラであり、該帯電ロー
ラ２は導電性シャフト２ａの周囲に体積抵抗値が１０⁵
〜１０¹⁰〔Ωｃｍ〕の半導電性ゴム２ｃから成る層を有
している。感光体ドラム１の回転方向Ａに対して帯電ロ
ーラ２は矢印Ｄ方向に回転し、周速度は感光体ドラム１
の周速度より低く、０．９５〜０．５倍に設定されてい
る。前記導電性シャフト２ａは電源２ｂに接続され、電
圧が印加される。

【００５８】また、可撓（かとう）性を有する金属製プ
レートなどから成る導電性ブレード１５が、帯電ローラ
２の表面に圧接するように固定されており、該導電性ブ
レード１５には電源１６が接続されている。感光体ドラ
ム１に均一な帯電電位−６００〔Ｖ〕を形成するために
は、電源２ｂの電圧を約−１０００〔Ｖ〕とし、電源１
６の電圧を約−１２００〔Ｖ〕にするとよい。つまり、
導電性ブレード１５と帯電ローラ２間に−５０〜−３０
０〔Ｖ〕の電位差を形成する。

【００５９】３は潜像形成装置である。本実施例では図
示しないＬＥＤアレイヘッドを使用しているが、ほかに
レーザビーム走査装置、液晶シャッタアレイ等を使用す
ることもできる。４は現像ローラであり、所定の圧力で
感光体ドラム１に接触し、矢印Ｂ方向に回転する。本実
施例では半導電性ゴムローラを使用している。図示しな
い手段によって数十ミクロンに薄膜化された現像ローラ
４上のトナー１２ａ（図７）は、現像ローラ４の回転に
伴い、感光体ドラム１との接触部分である現像領域に進
入し、現像が行われる。トナー１２ａは感光体ドラム１
の帯電極性と同極性の電荷を有し、反転現像が行われ
る。４ｂは導電性シャフト４ａに電圧を印加するための
電源である。また、５は図示しない手段によって矢印Ｃ
方向に搬送させられる転写材６に、感光体ドラム１上の
トナー像を転写させるための転写ローラであり、所定の
圧力で感光体ドラム１に接触し、従動して回転する構造
になっている。

【００６０】トナー像が転写された転写材６は感光体ド
ラム１から分離し、図示しない定着装置に導入され、定
着が終了した後に印刷物として装置外に排出される。５
ｂは導電性シャフト５ａに電圧を印加するための電源で
ある。次に、第５の実施例の画像形成装置の動作につい
て説明する。図９に示すように、転写材６へのトナー像
の転写が終了した感光体ドラム１にはトナー１２ｂが残
留する。残留したトナー１２ｂは、感光体ドラム１に付
着したまま残留トナー層となって感光体ドラム１と帯電
ローラ２の接触部分である均一帯電領域に進入する。該
均一帯電領域内において、前記残留トナー層の密度が低
い場合、残留トナー層の有無による感光体ドラム１の帯
電電位差は少なく、均一な帯電が行われる。

【００６１】転写後に感光体ドラム１に残留したトナー
１２ｂは正、負の極性を有している。帯電ローラ２は、
感光体ドラム１に対して負極性になるように電源１６に
よって電位が形成されている。したがって、帯電ローラ
２が感光体ドラム１を帯電すると同時に、正に帯電した
トナー１２ｂは、静電気力によって帯電ローラ２に吸引
される。一方、負に帯電したトナー１２ｂは、感光体ド
ラム１に吸引されたまま均一帯電領域を通過する。帯電
ローラ２の周速度は、感光体ドラム１の周速度の０．９
５〜０．５倍であり、周束度の低い帯電ローラ２に付着
し、弱く帯電しているトナー１２ｂは、周速度の高い感
光体ドラム１側に移動する。帯電ローラ２と感光体ドラ
ム１の周速度の差を大きくすれば、帯電ローラ２に移動
するトナー１２ｂは減少するが、摩擦による機械的負荷
が増加する。

【００６２】前記帯電ローラ２上の正に帯電したトナー
１２ｂは、導電性ブレード１５との圧接部を通過する
が、導電性ブレード１５は帯電ローラ２に対して負電位
になるように電源１６によって電位が形成されているた
め、前記圧接部では負に帯電する。この後、帯電ローラ
２は回転して再び感光体ドラム１の均一帯電領域に進入
する。この際、前述したように、負に帯電したトナー１
２ｂは感光体ドラム１側に移動する。

【００６３】このように、帯電ローラ２に付着したトナ
ー１２ｂの濃度は常に薄い状態に保たれるので、帯電の
均一性が保たれる。この後、潜像形成装置３によって感
光体ドラム１の表面が露光され、静電潜像が形成され
る。その後、残留したトナー１２ｂは現像ローラ４と接
触する。該現像ローラ４には電源４ｂによって非露光部
の電位と露光部の電位の中間の電位が形成される。した
がって、非露光部に残留したトナー１２ｂは現像ローラ
４に静電気力によって吸引され、現像装置に回収され
る。一方、露光部には現像ローラ４からトナーが付着
し、静電潜像が現像され、トナー像が形成される。

【００６４】次に、転写ローラ５によって転写材６にト
ナー像の転写が行われ、１サイクルが終了する。次に、
本発明の第６の実施例について説明する。図１０は本発
明の第６の実施例を示す画像形成装置の概略図、図１１
は本発明の第６の実施例におけるクリーニングローラの
拡大図である。

【００６５】図において、１は矢印Ａ方向に回転する感
光体ドラムである。本実施例では負極性のＯＰＣを使用
している。２は導電性ゴムローラから成る帯電ローラで
あり、所定の圧力で感光体ドラム１に接触し、従動して
矢印Ｄ方向に回転する。また、帯電ローラ２でなく、ブ
ラシなどの固定型接触帯電器を使用してもよい。２ａは
導電性シャフト、２ｂは導電性シャフト２ａに電圧を印
加するための電源である。３は潜像形成装置である。本
実施例では図示しないＬＥＤアレイヘッドを使用してい
るが、ほかにレーザビーム走査装置、液晶シャッタアレ
イ等を使用することもできる。

【００６６】１７はクリーニングローラであり、表面が
半導電性ゴム層１７ｃで形成され、感光体ドラム１に対
して所定の圧力で接している。前記クリーニングローラ
１７は、その表面と導電性シャフト１７ａ間の電気抵抗
が１０⁴〜１０⁹〔Ω〕のものが使用され、電源１７ｂ
から電圧が印加される。また、クリーニングローラ１７
は感光体ドラム１に対して逆方向、すなわち矢印Ｅ方向
に回転し、周速度は感光体ドラム１の周速度の１．０〜
３．０倍に設定される。

【００６７】４は現像ローラであり、所定の圧力で感光
体ドラム１に接触して矢印Ｂ方向に回転する。本実施例
では導電性ゴムローラを使用している。前記現像ローラ
４には現像ブレード１８が圧接され、該現像ブレード１
８によって数十ミクロンに薄層化されたトナー１２ａ
（図７）は、現像ローラ４の回転に伴い感光体ドラム１
との接触部分である現像領域に進入し、現像が行われ
る。トナー１２ａは感光体ドラム１の帯電極性と同極性
の電荷を有し、反転現像が行われる。４ｂは導電性シャ
フト４ａに電圧を印加するための電源である。５は、図
示しない手段によって矢印Ｃ方向に搬送される転写材６
上に感光体ドラム１上のトナー像を転写させるための転
写ローラであり、所定の圧力で感光体ドラム１に接触
し、従動する構造になっている。

【００６８】トナー像が転写された転写材６は感光体ド
ラム１から分離し、図示しない定着装置に導入され、定
着が完了した後に印刷物として装置外に排出される。５
ｂは導電性シャフト５ａに電圧を印加するための電源で
ある。また、１１は制御部であって外部からの信号を印
刷信号として潜像形成装置３に送る。次に、第６の実施
例の画像形成装置の動作について説明する。

【００６９】転写材６へのトナー像の転写を終了した感
光体ドラム１にはトナー１２ｂが残留する。残留したト
ナー１２ｂは、感光体ドラム１に付着したまま残留トナ
ー層となって感光体ドラム１と帯電ローラ２の接触部分
である均一帯電領域に進入する。該均一帯電領域内にお
いて、この残留トナー層の密度が低い場合、残留トナー
層の有無による感光体ドラム１の帯電電位差は少なく、
均一な帯電が行われる。この後、潜像形成装置３によっ
て感光体ドラム１の表面が露光され、静電潜像が形成さ
れる。

【００７０】この後、前記トナー１２ｂは、感光体ドラ
ム１の回転に伴ってクリーニングローラ１７との接触部
に進入する。本実施例では感光体ドラム１に残留したト
ナー１２ｂは負極性に帯電しており、かつ、感光体ドラ
ム１の帯電後の表面電位が−７００〔Ｖ〕程度であるの
で、電源１７ｂの電圧を−２００〔Ｖ〕程度に設定す
る。したがって、図１１に示すように感光体ドラム１の
非露光部に残留したトナー１２ｂ₁は、静電気力によっ
てクリーニングローラ１７に吸引される。感光体ドラム
１の露光部に残留したトナー１２ｂ₂は、クリーニング
ローラ１７に吸引されずに感光体ドラム１に残る。前記
トナー１２ｂ₂が付着した部分に、その後の現像工程に
おいてトナー１２ａが付着するため、トナー１２ｂ₂が
残留していても問題はない。

【００７１】前記クリーニングローラ１７に吸引された
トナー１２ｂ₁は再び感光体ドラム１と接触するが、こ
の時接触部が感光体ドラム１上の露光部であれば、感光
体ドラム１に吸引される。このように、クリーニングロ
ーラ１７に吸引されたトナー１２ｂ₁は露光部に付着し
て消費されるので、クリーニングローラ１７上に厚く溜
まることはない。その後、感光体ドラム１は現像ローラ
４と接触し、静電潜像が現像されトナー像が形成され
る。

【００７２】次に、転写ローラ５によって転写材６へト
ナー像の転写が行われ、１サイクルが終了する。ところ
で、重合法によってトナーを製造すると、粉枠工程が不
要になるだけでなく粉砕法に比較して高い収率での生産
が可能であり、粒径のコントロールも比較的容易にな
る。したがって、トナーの粒径を小さくして高解像度、
高画質の画像を得ることができる。重合法によって製造
されたトナーは、その製造方法の特徴から球形又は球形
に近いものになる。そして、球形のトナーは形状上不定
形トナーに比較して感光体ドラム１へのＶａｎｄｅｒ
ｗａａｌｓ（ファンデルワールス）付着力が強く、ま
た、ブレードやブラシなどに掛かりにくいため、クリー
ニング不良を生じやすい。この傾向はトナーの粒径が小
さいほど顕著になる。

【００７３】そこで、重合法で得られた１〜４〔μｍ〕
程度の微粒子を目的の粒径まで凝集させ、微粒子間の接
点を加熱融着させることによって所望の形状のトナーを
形成する方法が提供されている（特開昭６３−１８６２
５３号公報参照）。ところが、この方法ではトナーの製
造工程が複雑になり、コストが上昇してしまう。次に、
重合法によって形成したトナーを球形のまま使用するこ
とができ、しかもランニングコストの低い画像形成方法
について説明する。

【００７４】図１２は画像形成装置に使用されたトナー
の特性を示す図である。図は、各トナーを図１の画像形
成装置に使用した結果を示している。図において、Ａ，
Ｅ，Ｉのトナーは粉砕法で、Ｂ〜Ｄ，Ｆ〜Ｈ，Ｊ〜Ｌの
トナーは重合法で製造したものであり、結着樹脂として
スチレン−アクリル共重合系のものを使用している。ま
た、現像ローラ４上のトナーの薄層状態を平均層厚が２
０〔μｍ〕になるように、また、トナー比電荷ｑ／ｍがｑ／ｍ＝−１０±１〔μＣ／ｇ〕となるように帯電制御剤などの量が調整される。平均層
厚が１５〔μｍ〕以下になると供給不足になり、十分な
画像濃度を得ることができず、また、３０〔μｍ〕を超
えるとクリーニング電界（＝現像電界）が弱まってしま
い、十分なクリーニングを行うことができない。また、
トナー比電荷ｑ／ｍが−５〔μＣ／ｇ〕以下になると地
かぶりが生じやすく画像低下を招きやすい。反対に−２
０〔μＣ／ｇ〕を超えると転写が困難になり、クリーニ
ング不良をもたらす。

【００７５】また、Ｓ・ｄはＢＥＴ比表面積Ｓ〔ｍ²／
ｇ〕と体積平均粒径ｄ〔μｍ〕の積であり、トナーの形
状を表す特性値となる。すなわち、該特性値Ｓ・ｄが大
きいものほど不定形のトナーであることを意味し、逆に
小さいものほど球形に近いものであることを意味する。
また、トナーの形状を表す特性値としてＳ／ｄが使用さ
れることもあるが、これを用いると、体積平均粒径が異
なるトナーでは形状の比較を行うことができない。この
ため、本実施例では体積平均粒径の異なるトナーの形状
をも比較することができるようにＳ・ｄを特性値として
用いている。

【００７６】図１３はトナーの特性値と帯電ローラへの
付着量の関係図である。各トナーについて５００枚のＡ
４判用紙に２５の〔％〕デューティで連続印刷を行い、
帯電ローラ２（図１）の表面に付着したトナーの量を示
したものである。この場合、電源２ｂの電圧を−１．４
〔ｋＶ〕としたとき、トナーを充填（じゅうてん）しな
い状態、すなわち帯電ローラ２及び感光体ドラム１にト
ナーが付着していない状態での感光体ドラム１の表面電
位は−８４０〔Ｖ〕である。また、電源４ｂの電圧は−
３００〔Ｖ〕、電源５ｂの電圧は＋２〔ｋＶ〕である。

【００７７】図に示すように、特性値Ｓ・ｄが約１８を
超えると、残留したトナーが帯電ローラ２の表面に付着
することが分かる。また、特性値Ｓ・ｄが約２０以上の
とき、帯電ローラ２の表面に残留したトナーが１０〜２
０〔μｍ〕以上の均一層を形成することが確認される。
特性値Ｓ・ｄが約１８以下のときは一万枚の連続印刷を
行っても帯電ローラ２へのトナーの残留は認められな
い。また、感光体ドラム１の表面に残留したトナーＡ〜
Ｌのいずれも現像ローラ４で回収され、クリーニング不
良によるポジ残像が発生することはない。

【００７８】次に、電源２ｂの電圧を−１．１〔ｋＶ〕
及び−１．６〔ｋＶ〕として同様の実験を行った。この
場合、両電圧で各トナーの帯電ローラ２への付着量は、
図１２の場合と２〔％〕程度の差異にすぎない。本実施
例においては、転写工程が完了した後、帯電工程が開始
する前の感光体ドラム１の表面電位は電源２ｂの電圧が
−１．１〜−１．６〔ｋＶ〕の範囲でほぼ一定である。

【００７９】すなわち、電源２ｂの電圧が変化して帯電
工程の領域で電界が変化するにもかかわらず、残留した
トナーの帯電ローラ２への付着の有無又は付着量は大き
くは変化せず、特性値Ｓ・ｄに強く依存することが確認
される。図１４はトナーの特性値と感光体ドラムの表面
電位の関係図である。この場合、電源２ｂ（図１）の電
圧を−１．４〔ｋＶ〕とし、連続印刷を行った場合の帯
電工程を完了した後で露光工程が開始される前の感光体
ドラム１の表面電位を示している。特性値Ｓ・ｄが約１
８以下では帯電ローラ２へのトナーの付着が実質的に０
とみなすことができ、感光体ドラム１の表面電位は−８
４０〔Ｖ〕になり、ばらつきも±１０〔Ｖ〕程度であっ
て小さい。特性値Ｓ・ｄが２０以上では感光体ドラム１
の表面電位は低下し、また、ばらつきも大きくなる。こ
れは、電源２ｂの電圧が感光体ドラム１の誘電層と帯電
ローラ２上のトナー層に分配されるために生ずる現象で
ある。ばらつきの大きさは、トナー層の厚さと充填密度
の長手方向のばらつきに起因するものと考えられる。前
記理由から特性値Ｓ・ｄが２８以上の時、非画像部の一
部にベタ黒画像が発生する。

【００８０】図１３及び図１４から次のことが分かる。
すなわち、連続運転において感光体ドラム１の表面電位
を安定させるためには、帯電ローラ２へのトナーの付着
量を実質的に０にする必要があり、そのためには、トナ
ーの粒子が球形又はそれに近い形状であることが必要に
なる。次に、球形のトナーは帯電ローラ２に付着しにく
いという現象を一層明らかにするために次に述べるよう
な比較実験を行った。

【００８１】図１５は従来の画像形成方法が適用される
電子写真装置の概略図、図１６はトナーの特性値とトナ
ーの濃度の関係図である。図に示すように、帯電手段と
してスコロトロン方式のコロナ帯電器２０を使用し、ま
た、感光体ドラム１に対向させてブレード方式のクリー
ニング装置２１を設けている。また、電源２ｂの電圧は
感光体ドラム１の表面電位が−８４０〔Ｖ〕になるよう
に調整される。クリーニングブレード２１ａはウレタン
ゴム製で、硬度がＪＩＳＡ７０〔°〕、ゴムの厚さが
１．８〔ｍｍ〕、ブレードの長さが１１〔ｍｍ〕のもの
を使用し、あて角が２４〔°〕、撓（たわ）み量が２
〔ｍｍ〕の条件で設置する。

【００８２】この場合、前記条件で図１３及び図１４に
おいて説明したものと同様の連続印刷を行い、クリーニ
ングブレード２１ａを通過した後で現像工程を開始する
前の感光体ドラム１に残留したトナーの量を濃度Ｉ．
Ｄ．で示している。トナーは図１２に示すＩ〜Ｌのもの
を使用している。特性値Ｓ・ｄが１８．２以下では残留
したトナーはクリーニングブレード２１ａを通過しやす
く、クリーニング不良となって濃度Ｉ．Ｄ．が高くな
る。また、特性値Ｓ・ｄが２０以上では良好なクリーニ
ングが行われ、濃度Ｉ．Ｄ．はほぼ０になる。

【００８３】以上の実験結果から次のことが分かる。球
形状のトナーが不定形トナーに比較してクリーニングさ
れにくく、濃度Ｉ．Ｄ．が高くなるのは、感光体ドラム
１上へのファンデルワールス付着力が強いからであり、
また、球形であるためにクリーニングブレード２１ａを
すり抜けてしまうからである。

【００８４】一般に、粒子の壁面へのファンデルワール
ス付着力は粒子のランダム表面粗さに依存し、粒径が同
じならば表面の滑らかな粒子ほど強くなることは周知で
ある（Czarnecki,J. and T.Dabros:J. Collid Interfac
e Sci., 78,25 (1980)参照）。そして、クリーニング不
良の有無の別は、図１３の場合とほぼ等しい特性値Ｓ・
ｄをしきい値として分かれており、残留したトナーが帯
電工程においてもクリーニング工程においても同様に挙
動することが分かる。

【００８５】また、帯電領域内で残留したトナーが受け
る静電気力が変化しても帯電ローラ２にトナーが付着す
る現象に格別の変化がないということも、ファンデルワ
ールス付着力やトナーの形状による影響が大きいことを
説明している。なお、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形するこ
とが可能であり、これらを本発明の範囲から排除するも
のではない。

【００８６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、画像形成装置は、帯電装置を像担持体の表面に接
触させて帯電を行うようにしているので、コロナ放電に
よって有害物質が発生することがなく、環境を汚染する
ことがない。また、転写工程の後に前記像担持体にトナ
ーが残留するが、該トナーは、静電気力によって現像ロ
ーラに回収されるので、回収したトナーを処理する必要
がなくなり、トナーの使用効率が向上する。

【００８７】そして、帯電装置が像担持体と異なる周速
度で回転させられるので、帯電装置によって像担持体を
帯電させている間に、像担持体に残留していたトナーを
像担持体上で移動させることになる。したがって、像担
持体は、移動前のトナーが付着していた部分だけでな
く、移動後のトナーが付着する部分もむらなく帯電させ
られるので、現像工程においてトナーを十分に回収する
ことができる。前記現像ローラの回転方向を前記像担持
体の回転方向と逆方向にし、かつ、現像ローラの周速度
を像担持体の周速度の１．２倍以上にすると、トナーの
回収能力が高くなり、トナーの使用効率が向上する。

【００８８】そして、帯電装置を帯電ローラで構成し、
該帯電ローラの回転方向を前記像担持体の回転方向と逆
方向とし、かつ、帯電ローラの周速度と像担持体の周速
度を異ならせることができる。すなわち、帯電ローラの
周速度を像担持体の周速度より低くすることができ、ま
た、高くすることもできる。この場合、帯電ローラによ
って像担持体を帯電させている間に、像担持体に残留し
ていたトナーを移動させることになる。したがって、像
担持体は、移動前のトナーが付着していた部分だけでな
く、移動後のトナーが付着する部分もむらなく帯電する
ため、現像工程においてトナーを十分に回収することが
できる。

【００８９】また、帯電ローラの周速度を像担持体の周
速度より低くした場合には、周速度の高い像担持体側に
トナーが付着する効果が現れ、帯電ローラに付着するト
ナーの量を低減することができるので、像担持体の表面
を一様にかつ均一に帯電させることができ、安定した画
像を得ることができる。さらに、前記像担持体に接触し
て、前記転写装置と帯電装置間にクリーニングローラを
配設することができる。この場合、残留したトナーは、
一旦クリーニングローラに吸引され、該クリーニングロ
ーラの回転に伴って再び少しずつ像担持体に戻される。
したがって、像担持体の表面のトナーは一層になり、像
担持体の露光不足を防止することができる。

【００９０】また、帯電ローラに付着した逆極性のトナ
ーは、導電性ブレードによって同極性のトナーになり、
像担持体側に移動するため、帯電ローラに付着するトナ
ーの量を低減することができるので、像担持体の表面を
一様にかつ均一に帯電させることができ、安定した画像
を得ることができる。そして、像担持体の非画像部に残
留したトナーは、静電気力によってクリーニングローラ
に吸引され、像担持体の画像部に移動するため、クリー
ニングローラに厚く溜まることがない。したがって、そ
の分現像ローラにおいて画像部に付着させるトナーの量
を低減することができ、トナーの使用効率を向上させる
ことができる。

【００９１】本発明の画像形成方法においては、帯電工
程において、電源に接続された帯電部材を像担持体の表
面に接触させて帯電を行うようにしているので、コロナ
放電によってオゾンなどの有害物質が発生することがな
い。また、転写工程が完了した時に前記像担持体に残留
したトナーは、帯電工程が完了した後で転写工程が開始
される前の、例えば現像工程において静電気力によって
回収される。

【００９２】そして、前記トナーの形状を球形とし、Ｂ
ＥＴ比表面積Ｓ〔ｍ²／ｇ〕及び体積平均粒径ｄ〔μ
ｍ〕の積で与えられる特性値Ｓ・ｄを１８以下としてい
るので、帯電部材に付着するトナーの量が少なくなり、
帯電部材に接続された電源の電圧が帯電部材上のトナー
に分配されなくなって、像担持体の表面電位を安定させ
ることができるだけでなく、高解像度で高画質の画像を
得ることができる。

【００９３】また、像担持体に残留したトナーは、帯電
工程が完了した後で転写工程が開始される前の、例えば
現像工程において静電気力によって回収されるため、形
状に関係なく十分に回収することができる。したがっ
て、回収したトナーを再利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す画像形成装置の概
略図である。

【図２】本発明の画像形成装置のブロック図である。

【図３】本発明の第１の実施例における画像形成装置の
動作を示すフローチャートである。

【図４】本発明の第１の実施例における現像装置の拡大
図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す画像形成装置のタ
イムチャートである。

【図６】本発明の第３の実施例を示す画像形成装置のタ
イムチャートである。

【図７】本発明の第４の実施例を示す画像形成装置及び
画像形成方法の概略図である。

【図８】本発明の第５の実施例を示す画像形成装置の概
略図である。

【図９】本発明の第５の実施例における帯電ローラの拡
大図である。

【図１０】本発明の第６の実施例を示す画像形成装置の
概略図である。

【図１１】本発明の第６の実施例におけるクリーニング
ローラの拡大図である。

【図１２】画像形成装置に使用されたトナーの特性を示
す図である。

【図１３】トナーの特性値と帯電ローラへの付着量の関
係図である。

【図１４】トナーの特性値と感光体ドラムの表面電位の
関係図である。

【図１５】従来の画像形成方法が適用される電子写真装
置の概略図である。

【図１６】トナーの特性値とトナーの濃度の関係図であ
る。

【符号の説明】

１感光体ドラム２帯電ローラ２ｂ，４ｂ，５ｂ，１６，１７ｂ電源３潜像形成装置４現像ローラ６転写材１２ａ，１２ｂ，１２ｂ₁，１２ｂ₂ トナー１５導電性ブレード７，１７クリーニングローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石原徹東京都港区虎ノ門１丁目７番12号沖電気工業株式会社内 (56)参考文献特開昭59−133573（ＪＰ，Ａ) 特開平１−232371（ＪＰ，Ａ) 特開平３−136068（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−91253（ＪＰ，Ａ) 特開平２−28669（ＪＰ，Ａ) 特開平５−11571（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/08 G03G 15/02 101 G03G 15/06 101 G03G 21/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）像担持体と異なる周速度で回転さ
せられ、像担持体の表面を一様にかつ均一に帯電させる
帯電装置と、（ｂ）帯電させられた像担持体に静電潜像を形成する潜
像形成装置と、（ｃ）前記像担持体に接触させて配設され、前記静電潜
像を現像してトナー像を形成する現像ローラと、（ｄ）前記像担持体に形成されたトナー像を転写材に転
写し、定着する手段と、（ｅ）前記現像ローラに接続され、現像ローラ上のトナ
ーを前記像担持体の帯電極性と同じ極性に帯電させると
ともに、現像ローラの電位を、前記トナーが前記像担持
体の画像部に付着させられ、前記像担持体の非画像部に
残留したトナーが前記現像ローラに吸引される値に設定
する電源とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記現像ローラの回転方向を前記像担持
体の回転方向と逆方向にし、かつ、現像ローラの周速度
を像担持体の周速度の１．２倍以上にする請求項１に記
載の画像形成装置。
【請求項３】（ａ）像担持体の表面を一様にかつ均一
に帯電させる帯電ローラと、（ｂ）帯電させられた像担持体に静電潜像を形成する潜
像形成装置と、（ｃ）前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像
装置と、（ｄ）前記像担持体に形成されたトナー像を転写材に転
写する転写装置と、（ｅ）前記像担持体に接触させて、前記転写装置と帯電
ローラとの間に配設されたクリーニングローラとを有す
るとともに、（ｆ）前記帯電ローラの回転方向を前記像担持体の回転
方向と逆方向にし、かつ、帯電ローラの周速度と像担持
体の周速度とを異ならせることを特徴とする画像形成装
置。
【請求項４】（ａ）像担持体の表面を一様にかつ均一
に帯電させる帯電ローラと、（ｂ）帯電させられた像担持体に静電潜像を形成する潜
像形成装置と、（ｃ）前記像担持体に接触させて配設され、前記静電潜
像を現像してトナー像を形成する現像ローラと、（ｄ）前記像担持体に形成されたトナー像を転写材に転
写し、定着する手段と、（ｅ）前記帯電ローラに圧接される導電性ブレードと、（ｆ）前記現像ローラに接続され、現像ローラ上のトナ
ーを前記像担持体の帯電極性と同じ極性に帯電させると
ともに、現像ローラの電位を、前記トナーが前記像担持
体の画像部に付着させられ、前記像担持体の非画像部に
残留したトナーが前記現像ローラに吸引される値に設定
する電源と、（ｇ）前記導電性ブレード及び帯電ローラに接続され、
導電性ブレードの電位を、帯電ローラの電位と同じ極性
で、かつ、帯電ローラの電位より絶対値の大きい値に設
定する他の電源とを有することを特徴とする画像形成装
置。
【請求項５】（ａ）像担持体の表面を一様にかつ均一
に帯電させる帯電装置と、（ｂ）帯電させられた像担持体に静電潜像を形成する潜
像形成装置と、（ｃ）前記像担持体に接触させて配設され、前記静電潜
像を現像してトナー像を形成する現像ローラと、（ｄ）前記像担持体に形成されたトナー像を転写材に転
写し、定着する手段と、（ｅ）前記像担持体に接触させて、前記潜像形成装置と
現像ローラとの間に配設されたクリーニングローラと、（ｆ）前記現像ローラに接続され、現像ローラ上のトナ
ーを前記像担持体の帯電極性と同じ極性に帯電させると
ともに、現像ローラの電位を、前記トナーが前記像担持
体の画像部に付着させられ、前記像担持体の非画像部に
残留したトナーが前記現像ローラに吸引される値に設定
する電源と、（ｇ）前記クリーニングローラに接続され、クリーニン
グローラの電位を、トナーが前記像担持体の画像部に付
着させられ、前記像担持体の非画像部に残留したトナー
が前記クリーニングローラに吸引される値に設定する他
の電源とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】（ａ）像担持体の表面を一様にかつ均一
に帯電する帯電工程と、（ｂ）帯電された像担持体に静電潜像を形成する潜像形
成工程と、（ｃ）前記静電潜像にトナーを付着させて現像し、トナ
ー像を形成する現像工程と、（ｄ）前記トナー像を転写材に転写させる転写工程と、（ｅ）前記トナー像を転写材に定着させる定着工程とを
有し、（ｆ）前記帯電工程においては、電源に接続された帯電
部材を像担持体の表面に接触させて帯電を行い、（ｇ）転写工程が完了したときに前記像担持体に残留し
たトナーを、帯電工程が完了した後で転写工程が開始さ
れる前に静電気力によって回収し、（ｈ）前記トナーの形状を球形とするとともに、（ｉ）前記トナーのＢＥＴ比表面積Ｓ〔ｍ²／ｇ〕及び
体積平均粒径ｄ〔μｍ〕の積で与えられる特性値Ｓ・ｄ
を１８以下にすることを特徴とする画像形成方法。