JP2004117748A - Image forming apparatus and image forming method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の、電子写真方式を用いた画像形成装置およびそれを用いた画像形成方法に関するものであり、より詳しくは、像担持体に近接させて配置した帯電部材により像担持体を帯電する近接帯電方式を用いた画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機等の画像形成装置としては、例えば、感光体(被帯電部材)の表面をコロナ放電手段により、特定極性に一様に帯電させ、次に画像露光により感光体上の電荷を選択的に消失して静電潜像を形成し、適当な現像バイアスを印加した現像剤供給体により現像剤を感光体表面に供給して上記静電潜像を現像するコロナ放電方式を用いた画像形成装置が知られている。
【0003】
このような、コロナ放電方式の画像形成装置を用いた画像形成方法として、例えば、現像兼クリーニング装置を用いることにより専用のクリーニング装置を備えず、さらに転写工程後に転写されずに感光体上に残留する残留トナーを撹乱するための導電性ブラシによるトナー撹乱工程を有する、磁性トナーを用いた正規現像プロセスが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
上記特許文献1に記載の正規現像プロセスによれば、現像装置とクリーニング装置とを一体化することにより、画像形成装置の小型化を図ることができる。
【0005】
しかしながら、上記特許文献1に記載の画像形成装置のようにコロナ放電手段を用いた装置は、湿度や粉塵等の使用環境の影響を受け易く、また、コロナ放電に伴うオゾンの放出による臭気や人体への有害性の問題を有している。
【0006】
そこで、上記の問題を解決する方法として、例えば、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加した帯電ローラ等の帯電部材(導電性部材)を被帯電部材に当接することにより被帯電部材表面の帯電を行う接触帯電方式を用いた帯電方法が知られている。
【0007】
しかしながら、このような接触帯電方式において被帯電部材の表面または帯電部材の表面にキャリア等の比較的硬い異物が付着した場合、上記帯電部材は、上記被帯電部材との間に上記異物が介在した状態で上記被帯電部材表面に当接することになるため、上記異物により、上記被帯電部材表面および帯電部材表面に傷が付くといった問題が生じる。また、上記帯電部材にキャリア等の異物が付着した場合、被帯電部材における、上記帯電部材上の異物付着部分に対応する領域に、帯電ムラが発生するといった問題が生じる。
【0008】
そこで、上記接触帯電方式が有する、被帯電部材や帯電部材への異物の付着等による損傷や帯電ムラ等の問題点を解決するとともに、その接触帯電方式の最大の利点であるオゾンレスを達成するために、近年、帯電部材を感光体に近接させて配置(非接触)する近接帯電方式を用いた帯電方法並びにこれを用いた画像形成装置が提案されている。
【0009】
例えば、二成分現像方式を用いた現像装置を備えた画像形成装置において、帯電部材の放電面と被帯電部材である感光体との最近接位置におけるギャップを現像剤のキャリア粒径よりも大きくした画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
【0010】
また、近接帯電方式を用いた被帯電部材表面に対して120μm以下のエアギャップを介して帯電部材を配置し、これら部材間に直流電圧と低周波交流電圧とを重畳した交番電圧を印加することにより被帯電部材の帯電を行う帯電方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。
【0011】
また、被帯電部材と被接触で30μm〜240μmのエアギャップを介して帯電部材を配置し、該帯電部材に直流成分の電極バイアスをかけることにより被帯電部材の帯電を行う帯電方法が提案されている(例えば、特許文献4参照。)。
【0012】
【特許文献1】
特公平6−50416号公報(公告日1994年6月29日)
【0013】
【特許文献2】
特開2001−188403号(公開日2001年7月10日)
【0014】
【特許文献3】
特開平5−307279号公報(公開日1993年11月19日)
【0015】
【特許文献4】
特開平7−301973号公報(公開日1995年11月14日)
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献2に記載の画像形成装置は、帯電部材の放電面と感光体との最近接位置におけるギャップを現像剤のキャリア粒径よりも大きくしているため、感光体と帯電部材との間に、キャリアや、該キャリアに付着しているトナーが挟まるといった問題を招来しない。したがって、キャリアにより感光体や帯電部材を傷つけたり汚したりすることがなくなる。
【0017】
しかしながら、その一方で、上記特許文献2に記載の画像形成装置は、帯電部材の放電面と感光体との最近接位置におけるギャップを、現像剤のキャリア粒径よりも大きくしているため、その分、感光体を帯電させるために必要とする電圧が大きくなるという問題点を有している。しかも、被帯電部材の帯電状態は、上記ギャップが大きくなるにしたがって不安定になる傾向にあり、上記ギャップを大きくすることは画質が低下する一因となる。
【0018】
また、このような問題を避けるために上記ギャップを小さくする場合、特に、上記ギャップを、異物、例えば現像剤のキャリア粒径よりも小さくする場合は、被帯電部材および帯電部材の傷損や汚染を防ぐために、帯電部材の上流側で確実に被帯電部材のクリーニングを行う必要があり、クリーニングによる感光体1の負荷トルクの増加や、感光体1における膜減り、摺擦痕の発生といった問題を誘発する。
【0019】
さらに、このようなクリーニングの問題は、二成分現像方式を用いた場合に限定されない。すなわち、上記特許文献3および特許文献4に開示されているように帯電部材の放電面と被帯電部材との最近接位置におけるギャップを小さくする場合、ギャップをトナーが通過する際に、該ギャップにトナーが挟まったり、帯電部材にトナーが付着し、被帯電部材における、帯電部材上のトナー付着部分に対応する領域に帯電ムラが発生し、画質が低下するといった問題が生じる場合があり、このような帯電ムラを防ぐためには、現像方式に拘らず、帯電部材の上流側で確実に被帯電部材のクリーニングを行う必要がある。
【0020】
また、このように近接帯電方式を用いた場合、接触帯電方式を用いた場合と比較して、画像形成装置が大型化すると共に、電源電圧が高くなる傾向にある。
【0021】
このため、上記従来の問題点を解決することができる画像形成装置および画像形成方法が切望されている。
【0022】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型でかつ電源電圧を低くすることができると共に、良好な画質を得ることができる画像形成装置および画像形成方法を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、表面に潜像が形成される像担持体(例えば感光体ドラム、感光体ベルト等の感光体)と、上記像担持体の周囲に上記像担持体表面とは非接触に配置した帯電部材(例えば帯電ローラ、帯電ベルト等)に電圧を印加して上記像担持体を帯電させる帯電装置と、上記像担持体表面に帯電電荷により形成される潜像を、少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像化する現像手段(例えば現像兼クリーニング装置としての現像装置)と、上記像担持体上に形成されたトナー像を転写材(例えば記録紙)に転写する転写手段(例えば転写ローラ、転写ベルト等を備えた転写装置)とを備えた画像形成装置において、上記帯電装置は、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去すると共に上記像担持体を帯電させる帯電兼クリーニング装置であり、上記帯電部材と像担持体とは、最近接位置にて互いに行き違う方向に対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転するように設けられていることを特徴としている。
【0024】
また、本発明にかかる画像形成方法は、上記の課題を解決するために、表面に潜像が形成される像担持体(例えば感光体ドラム、感光体ベルト等の感光体)と、上記像担持体の周囲に上記像担持体表面とは非接触に配置した帯電部材(例えば帯電ローラ、帯電ベルト等)に電圧を印加して上記像担持体を帯電させる帯電装置と、上記像担持体表面に帯電電荷により形成される潜像を、少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像化する現像手段(例えば現像兼クリーニング装置としての現像装置)と、上記像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段(例えば転写ローラ、転写ベルト等を備えた転写装置)とを備えた画像形成装置を用いた画像形成方法において、上記帯電部材と像担持体とを、最近接位置にて互いに行き違う方向に互いに行き違う方向に対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転させ、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去する一方で、上記像担持体を帯電させることを特徴としている。
【0025】
上記の各構成によれば、上記帯電部材と像担持体とが、最近接位置にて対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転(アゲンスト回転)することで、転写後に像担持体上に残留している逆帯電トナー等の残留現像剤成分は、上記帯電部材の放電面と像担持体との最近接位置における帯電ギャップを通過する前に、上記帯電部材に吸着されて除去される。このため、上記の各構成によれば、上記帯電ギャップへの逆帯電トナー等の残留現像剤成分の侵入を防止することができると共に、該残留現像剤成分を、像担持体表面から、確実かつ積極的に除去、回収することができる。また、上記帯電部材は、上記残留現像剤成分を除去、回収するに際し、上記帯電部材によって吸着される残留現像剤成分に付着している転写材屑等の異物(残留物)もまた同時に、上記像担持体上から除去、回収することができる。
【0026】
このため、上記の各構成によれば、像担持体上に残留している残留現像剤成分等の異物を除去するために従来のような専用のクリーニング装置を必要とせず、装置の小型化を図ることができ、電源電圧を低くすることができる。また、この結果、クリーニングによる像担持体の膜減り、摺擦痕の発生を防止することができると共に、像担持体の負荷トルクを低減させることができる。
【0027】
さらに、上記の各構成によれば、上記残留現像剤成分の帯電ギャップへの侵入を抑制することができるので、上記残留現像剤成分が上記帯電ギャップを通過することでチャージアップ該像担持体の帯電面がリフレッシュされ、(チャージアップに効果的である)現像剤成分の影となり帯電されない部分が発生することを抑制することができ、像担持体の帯電特性を向上させることができる。
【0028】
しかも、上記の各構成によれば、上記帯電部材が上記像担持体に対しアゲンスト回転していることで、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における上記帯電部材の帯電面と上記像担持体の帯電面との、相対走行距離が拡大される。このため、上記帯電部材の抵抗値の部分的な変動等による帯電ムラを防止し、帯電を均一化することができるとともに、帯電領域、具体的には上記帯電ギャップに、上記像担持体の下流側、すなわち、帯電の終了側(帯電領域下流側)から、上記帯電部材の帯電面となるべき面(被帯電面)が進入することにより、帯電動作による、帯電部材自身が帯電してしまう影響を緩和することができ、かつ、回収した、帯電部材上の現像剤成分等を除去した後のリフレッシュされた帯電部材の被帯電面が上記帯電ギャップに進入することにより、回収物の影響が防止され、該像担持体の帯電特性が向上する。
【0029】
よって、上記の各構成によれば、小型でかつ電源電圧を低くすることができると共に、良好な画質を得ることができる画像形成装置を提供することができる。
【0030】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)は、上記可視像が転写される転写材の厚みよりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きいことを特徴としている。
【0031】
また、本発明にかかる画像形成方法は、上記の課題を解決するために、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)を、上記可視像が転写される転写材の厚みよりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きく設定することを特徴としている。
【0032】
上記の各構成によれば、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)を上記転写材の厚みよりも小さく設定することにより、転写電荷により像担持体に静電吸着している転写材の剥離に失敗した時に、吸着した転写材が現像領域に侵入し、ジャム(紙ジャム)からの復旧作業をより困難にするとともに復旧作業者の手や衣服をトナーで汚すのを防止することができ、転写領域において上記像担持体に吸着した転写材を上記帯電部材で確実に剥離し、該転写材の現像領域への侵入を防止することができる。また、上記の構成によれば、一般的な転写材の厚みから考えて、上記帯電ギャップを上記転写材の厚みよりも小さく設定することにより、異常放電の発生を低減し、異常放電による上記像担持体の帯電ムラを防止することができる。さらに、上記帯電ギャップを小さく設定することで、「パッシェの実験式」より、で示されるように放電開始電圧を低くすることができ、よって、電源電圧を低くすることができる。
【0033】
また、残留現像剤成分、特に、逆帯電トナーを行うために、逆帯電トナーを帯電部材により捕獲する場合に、上記帯電ギャップをトナーの粒径よりも大きくすることによって、上記帯電部材へのトナーの融着(逆帯電トナーの融着)を防止することができる。
【0034】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、当該画像形成装置は、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いた二成分現像方式の画像形成装置であり、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)は、残留現像剤成分であるキャリアの粒径よりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きいことを特徴としている。
【0035】
また、本発明にかかる画像形成方法は、上記の課題を解決するために、上記現像剤として、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いる場合、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔を、残留現像剤成分であるキャリアの粒径よりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きく設定することを特徴としている。
【0036】
上記の各構成によれば、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)が、残留現像剤成分であるキャリアの粒径よりも小さく設定されていることで、該帯電ギャップへのキャリアの侵入を完全に排除することができる。また、上記帯電ギャップをキャリアの粒径よりも小さく設定することにより、像担持体の帯電状態を安定化できるため、良好な画質を得ることができる。上記の各構成によれば、一般的なキャリアの粒径から考えて、上記帯電ギャップを上記キャリアの粒径よりも小さく設定することにより、異常放電の発生を低減し、異常放電による上記像担持体の帯電ムラを防止することができる。さらに、上記帯電ギャップを小さく設定することで、「パッシェの実験式」より、で示されるように放電開始電圧を低くすることができ、よって、電源電圧を低くすることができる。
【0037】
また、残留現像剤成分、特に、逆帯電トナーおよびキャリアのクリーニングを行うために、逆帯電トナーを帯電部材により捕獲する場合に、上記帯電ギャップをトナーの粒径よりも大きくすることによって、上記帯電部材へのトナーの融着(逆帯電トナーの融着)を防止することができる。
【0038】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記帯電部材には、直流電流電流電流電流電流電流電流電流圧に交流電圧が重畳された電圧(重畳電圧)が印加されていることを特徴としている。
【0039】
また、本発明にかかる画像形成方法は、上記の課題を解決するために、上記帯電部材に、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧(重畳電圧)を印加することを特徴としている。
【0040】
上記帯電部材に上記重畳電圧を印加した場合、帯電領域の終了部付近では上記像担持体の表面電位が、帯電の進行に伴って所定の電圧に上昇するので、上記帯電部材と像担持体とが、最近接位置にて互いに同じ方向に回転するウィッズ回転においては逆帯電トナーを静電的に回収する能力が大幅に減少するのに対して、本発明のようにアゲンスト回転した場合、該逆帯電トナーは、上記像担持体への帯電が開始される帯電領域よりも上記像担持体の回転方向上流側近傍で回収、搬送されるので、上記重畳電圧の直流成分(直流電圧)が逆帯電トナーの静電回収に有効に寄与する。このため、上記の構成によれば、逆帯電トナーを効率良く静電吸着することができる。また、上記の構成によれば、上記帯電部材には、直流電流電流圧に交流電圧が重畳された電圧が印加されていることで、転写後に上記像担持体表面に残留している残留現像剤成分等の異物(残留物)を加振することができ、上記像担持体からの上記残留現像剤成分等の異物の離脱を促進することができる。このため、上記逆帯電トナーの除去効率を高くすることができる。
【0041】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記帯電部材には磁場が形成されていることを特徴としている。
【0042】
また、本発明にかかる画像形成方法は、上記の課題を解決するために、上記帯電部材には磁場が形成されていることを特徴としている。
【0043】
特に、キャリア等の質量が大きい異物(残留物)は、静電吸着では負担が大きく、回収効率が低下する。これに対し、上記の各構成によれば、上記帯電部材に磁場が形成されていることで、キャリアを非機械的に磁気吸引力により回収することができる。このため、キャリア等の質量が大きい異物(残留物)の回収効率を高くすることができる。
【0044】
したがって、上記の各構成によれば、帯電ギャップへのキャリアおよびトナー等の異物の侵入を抑制することができる。これにより、例えばキャリアが帯電ギャップへ侵入することによって、像担持体および帯電部材が傷つけられることを防止できる。また、本来、白地の領域に逆帯電トナーが付着し、現像されてかぶりとなる画像かぶり等の画質劣化の原因となる逆帯電トナーを除去することができる。
【0045】
さらに、磁性一成分現像等、磁性トナーを用いる装置においては、静電的な回収が困難な、正規帯電トナー、あるいは帯電量が微少、もしくは未帯電トナーも磁気的に回収することができる。
【0046】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記帯電装置は、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を、上記現像手段における現像槽内に回収する残留現像剤成分回収手段を有していることを特徴としている。
【0047】
上記の構成によれば、上記帯電装置が、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を回収する残留現像剤成分回収手段を有していることで、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を回収して再利用する特に、上記現像剤として、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いる場合、上記残留現像剤成分を帯電部材に吸着させる際、並びに、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を、残留現像剤成分にて回収する際に、キャリアによって、トナーが積極的に掻き取られる。この結果、上記帯電部材、残留現像剤成分回収手段によって、残留現像剤成分、特に逆帯電トナーの回収効率が向上するため、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留した未除去の残留現像剤成分(正規帯電トナー)の回収効率を高めることができる。
を失わせることができることができると共に、帯電部材に吸着した残留現像剤成分が再度、帯電領域に進入した際に起きる帯電不良等を未然に防止することができる。
【0048】
また、上記の構成によれば、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を、上記現像手段における現像槽内に回収し、該現像槽内にて十分な攪拌帯電を回収された残留現像剤成分に与えることにより該残留現像剤成分を所定の電荷量に調整した後、再度、現像に利用することができる。この結果、トナー像メモリ等の画像劣化を防止することができる。
【0049】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記帯電部材よりも上記像担持体の回転方向上流側に、上記像担持体上の異物を攪乱させる異物攪乱手段を有していることを特徴としている。
【0050】
上記の構成によれば、転写手段により転写されずに上記像担持体表面に残った残留現像剤成分等の異物を攪乱(攪拌)し、ほぐすことによって、上記帯電部材における異物の回収効率を高めることができると共に、残留現像剤成分に起因する像メモリを機械的に防止することができる。
【0051】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記異物攪乱手段は、上記像担持体上の残留現像剤成分に、反転現像の場合にはトナーの主帯電極性に対して逆極性、または、転写バイアスと同極性のバイアスを印加し、正規現像の場合にはトナーの主帯電極性に対して同極性、または、転写バイアスと逆極性のバイアスを印加して、上記残留現像剤成分の電荷を調節する電荷調節手段を有していることを特徴としている。
【0052】
また、本発明にかかる画像形成方法は、上記の課題を解決するために、上記残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて除去する前に、予め、上記像担持体上の残留現像剤成分に、反転現像の場合にはトナーの主帯電極性に対して逆極性、または、転写バイアスと同極性のバイアスを印加し、正規現像の場合にはトナーの主帯電極性に対して同極性、または、転写バイアスと逆極性のバイアスを印加して、上記残留現像剤成分の電荷を調節することを特徴としている。
【0053】
上記の各構成によれば、上記異物攪乱手段は、上記電荷調節手段を介して上記像担持体上の残留現像剤成分、具体的には残留トナーに、反転現像の場合にはトナーの主帯電極性(−)に対して逆極性(+)、または、転写バイアス(+)と同極性のバイアス(+)を印加し、正規現像の場合にはトナーの主帯電極性(+)に対して同極性(+)、または、転写バイアス(−)と逆極性のバイアス(+)を印加して、上記残留現像剤成分(残留トナー)の電荷を調節することで、転写後に上記像担持体上に残留したトナーは積極的に逆帯電、すなわち、プラス(+)に帯電するようになり、これにより、より効率良く、上記帯電部材により、逆帯電トナー等の異物を除去することができる。
【0054】
また、上記の各構成によれば、上記電荷調節手段を介して上記像担持体上の残留現像剤成分に上記バイアス電圧を印加することで、残留現像剤成分、例えば残留トナーが現像時に有していた初期の電荷を失わせることができ、トナー像メモリを防止することができると共に、像担持体上に残留している残留電位を平坦化することができるので、上記像担持体の電位および残留現像剤成分の電圧調整が可能となる。
【0055】
上記の各構成によれば、上記電荷調節手段に印加されたバイアス電圧により、残留現像剤成分等の異物が該電荷調節手段に付着することはなく、該電荷調節手段に付着した異物により異物が滞留し、攪乱効果が低下するといった不具合が生じることはない。
【0056】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記異物攪乱手段は導電性ブラシを備えていることを特徴としている。
【0057】
上記の構成によれば、上記異物攪乱手段が導電性ブラシを備えていることにより、上記した残留現像剤成分等の異物は上記導電性ブラシの隙間を通り抜けることができる。これにより、異物の滞留を防止して該異物を攪乱することができると共に、上記像担持体表面に傷が付くことを防止することができる。
【0058】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記現像手段は、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分を回収する未除去残留現像剤成分回収手段を有する現像兼クリーニング装置であることを特徴としている。
【0059】
また、本発明にかかる画像形成方法は、上記の課題を解決するために、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分を、上記現像手段にて回収することを特徴としている。
【0060】
上記の各構成によれば、前記帯電、つまり、前記現像兼クリーニング装置兼クリーニング装置における帯電部材により逆帯電トナー等の残留現像剤成分(残留物)の回収が行なわれ、その後、上記帯電部材(帯電兼クリーニング装置)通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分を上記現像兼クリーニング装置で回収することができる。上記の各構成によれば、上記現像兼クリーニング装置よりも、像担持体の回転方向上流側に位置する上記帯電部材によって、残留現像剤成分、特に、画質劣化、そのなかでも特に画像かぶりの原因となる逆帯電トナーが回収されるため、現像クリーニング方式にて良好な画像を維持することができる。
【0061】
また、上記の各構成によれば、現像装置とクリーニング装置とを一体化することにより、上記画像形成装置の小型化を図ることができる。
【0062】
そして、この場合、特に、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分を、該現像手段における現像槽内に回収することで、該現像槽内にて十分な攪拌帯電を回収された残留現像剤成分に与えることができ、回収された残留現像剤成分が現像時に有していた初期の電荷を失わせることができるの電荷を所定の電荷量に調整した後、再度、現像に利用することができる。この結果、トナー像メモリを防止することができ、回収した現像剤成分を効率良く再利用することができる。
【0063】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記現像剤供給手段と上記像担持体とは周速比を有していることを特徴としている。
互いに行き違う方向に 上記の構成によれば、上記現像剤供給手段と上記像担持体とが周速比を有していることで、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分の回収効率をさらに高めることができる。なお、上記現像剤供給手段と上記像担持体とが周速比を有しているとは、上記現像剤供給手段(具体的には現像ローラ)が回転しており、かつ、現像領域において、対面する現像剤供給手段(現像ローラ)の表面と像担持体の表面とが相対速度を有して回転していることを示す。
【0064】
本発明にかかる画像形成装置は、上記の課題を解決するために、上記現像剤供給手段は、上記像担持体との最近接位置にて、上記像担持体と、対面する面の移動方向が互いに逆方向となるように回転するように設けられていることを特徴としている。
【0065】
上記の構成によれば、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分を、該残留現像剤成分が現像ギャップを通過する前に回収することができる。このため、上記未除去の残留現像剤成分の回収効率をさらに高めることができる。
【0066】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1〜図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0067】
本実施の形態に係る画像形成装置は、図1に示すように、像担持体としての感光体1の周囲に、露光装置11、現像装置21、転写装置31、異物攪乱装置41、帯電装置51が、露光位置、すなわち、上記露光装置11によるレーザ光12の照射位置から、感光体1の回転方向にこの順に配設されている構成を有している。
【0068】
上記感光体1は、矢印方向(時計回り)に回転駆動される感光体ドラムであり、接地された導電性素管2表面に光導電材、有機光導電材料等の電荷発生層(CGL)、電荷輸送層(CTL)等からなる膜3が形成された構成を有し、その表面に、帯電電荷による静電潜像(潜像)並びに該静電潜像を現像してなるトナー像を形成することができるようになっている。
【0069】
潜像形成手段(露光手段)である露光装置11は、レーザ光源11aを有し、帯電装置51に対して上記感光体1の回転方向下流側に、上記感光体1から離間して配置されている。該露光装置11は、図示しないスキャナ部(原稿読取装置)あるいは外部に接続された図示しないホストコンピュータ等より入力される画像情報、若しくは通信等により送られるFAX情報等の画像情報を示すデジタルデータ(画像信号)に基づいて変調されたレーザ光12を、帯電装置51によって一様に帯電された感光体1の表面に照射して露光(走査)することで、感光体1上の帯電電荷を選択的に消失させて上記感光体1上に静電潜像(潜像)を形成するようになっている。
【0070】
現像装置21は、現像槽22に収容された現像剤60を感光体1に供給する現像剤供給手段としての現像ローラ23を備え、該現像ローラ23に、電圧(現像バイアス)印加手段としての電源25から所定の現像バイアスが印加されることで、上記露光装置11による露光により感光体1上に形成された静電潜像を、トナー61により現像、すなわち可視像(トナー像)化するようになっている。
【0071】
上記現像装置21は、上記現像ローラ23表面の現像剤層の厚さを規制する層厚規制部材24を備え、該層厚規制部材24と感光体1との間隔(ドクターギャップA)を調節すると共に、該層厚規制部材24に、図示しない電源から所定のバイアスが印加されることで、感光体1上に供給される現像剤量を調節するようになっている。
【0072】
本実施の形態では、上記現像剤60として、磁性トナーである上記トナー61の他に、マグネタイトやフェライト等の無機磁性体からなるキャリア62(トナーキャリア、図1中、「キャ」で示す)を含む二成分現像剤を用いている。上記キャリア62としては、具体的には、例えば、鉄粉、マグネタイト、フェライト、四酸化三鉄等の無機磁性体が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【0073】
例えば、図1に示すように感光体1をマイナス(−)に帯電させたとき、上記トナー61は、正規現像(正現像)の場合、プラス(+)帯電し、反転現像の場合、マイナス(−)帯電している。以下、本実施の形態では、反転現像の場合を例に挙げて説明するものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0074】
本実施の形態では、上記現像ローラ23に、感光体1の表面電位(例えば−600V)よりも正極となる現像バイアス(例えば−400V)を印加していることで、上記現像ローラ23に、上記感光体1上に残留した、マイナス(−)帯電している正規帯電トナー61a等の異物を静電吸着することが可能となっている。
【0075】
また、本実施の形態では、上記現像装置21として、マグネットロール23a並びに該マグネットロール23aを覆うスリーブ23bからなる現像ローラ23を有する現像装置を用いている。これにより、上記現像装置21は、マグネットロール23aから発生する磁力により、スリーブ23bの表面に現像剤60を磁気的に吸着することが可能であり、上記現像剤60を現像槽22から感光体1に供給して感光体1表面の静電潜像を現像する一方、上記現像ローラ23と感光体1とが近接する現像領域4よりも上記感光体1の回転方向上流側において感光体1表面に残留している未除去の残留現像剤成分(回収後残留物)、具体的には、転写されずに感光体1上に残留した現像剤60のうち、帯電装置51で回収されなかった正規帯電トナー61a(図1中、「−」にて示す)を、上記スリーブ23bの表面に形成した磁気的に吸着図示しない磁気ブラシで摺擦することで、該正規帯電トナー61a、並びに、該正規帯電トナー61aに付着した紙等の異物を、上記感光体1表面から、静電的あるいは機械的に除去するようになっている。
【0076】
すなわち、上記現像ローラ23は、上記現像領域4における上記感光体1の回転方向上流側近傍において、上記感光体1上に残留した正規帯電トナー61a等の異物を、現像槽22内に回収(現像クリーニング方式)する未除去残留現像剤成分回収手段(正規帯電トナー回収手段)として機能する。
【0077】
これにより、上記現像装置21は、現像兼クリーニング装置として、上記帯電装置51通過後に上記感光体1上に残留している未除去の正規帯電トナー61a等の異物を、上記現像領域4における上記感光体1の回転方向上流側近傍、例えば上記現像ローラ23による感光体1への現像剤60の供給位置よりも感光体1の回転方向上流側において、回収することで、上記現像とあわせて上記感光体1のクリーニングを行うようになっている。このように現像兼クリーニング装置である上記現像装置21を備える本実施の形態にかかる画像形成装置は、二成分現像方式に限定されるものでなく、一成分現像方式を用いた場合にも、上記感光体1上の残留物である正規帯電トナー61aを上記現像槽22内に回収することができる。
【0078】
上記現像ローラ23に吸着された正規帯電トナー61aは、上記現像ローラ23の回転に伴って現像ローラ23よりも奥に備えられている現像槽22に戻される。これにより、現像槽22内にて、回収された正規帯電トナー61aに、該現像槽22に設けられた図示しない攪拌ローラにより十分な攪拌帯電を与えることができ、回収された正規帯電トナー61aが現像時に有していた初期の電荷を失わせる600の電荷を所定の電荷量に調整した後に、再度、現像に利用することができる。この結果、トナー像メモリを防止し、回収された正規帯電トナー61aを再利用することが可能となる。
【0079】
なお、上記現像ローラ23における磁場は、400〜800ガウス(Gs)の範囲内で設定されることが望ましい。
【0080】
また、上記現像ローラ23と上記感光体1とは周速比を有していることが好ましい。すなわち、上記現像ローラ23は回転可能に設けられていることが好ましい。これにより、上記正規帯電トナー61aの回収効率をさらに高めることができる。
【0081】
なお、上記現像ローラ23と感光体1とが周速比を有しているとは、上記現像ローラ23が回転しており、かつ、現像領域4において、対面する現像ローラ23の表面と感光体1の表面とが相対速度を有して回転していることを示す。
【0082】
上記感光体1に対する現像ローラ23の周速比(現像周速比)は、現像剤層の厚みを規定するドクターギャップA並びに現像剤60のトナー濃度(T/D)、および要求現像量により適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、1倍〜4倍の範囲内に設定されることが好ましい。上記現像周速比が小さすぎると現像量不足になり易く、大きすぎると現像剤60の劣化が加速され、短命化や現像ローラ23へのトナー61の融着を引き起こす等の問題を招来するおそれがある。
【0083】
また、上記現像ローラ23は、上記感光体1とは非接触に設けられ、上記感光体1との最近接位置にて互いに行き違う方向に、上記感光体1と対面(対向)する面の移動方向が、上記感光体1における上記現像ローラ23と対面(対向)する面の移動方向と逆方向となるように回転(アゲンスト回転)することが好ましい。すなわち、上記現像ローラ23は、上記感光体1とは異なる駆動系により、該現像ローラ23の回転軸に対する回転方向と、上記感光体1の回転軸に対する回転方向とが同じ方向に回転するように設けられていることが好ましい。これにより、上記帯電装置51通過後に上記感光体1上に残留している未除去の正規帯電トナー61a等の異物を、該異物が上記現像ローラ23と感光体1との最近接位置におけるギャップである現像ギャップBを通過する前、具体的には、前記したように、上記現像領域4における上記感光体1の回転方向上流側近傍において回収することができる。このため、上記未除去の残留現像剤成分(正規帯電トナー61a)の回収効率をさらに高めることができる。
【0084】
本実施の形態では、例えば、トナー61に、スチレンアクリル樹脂をバインダ樹脂とする粒径8μmのトナーを使用し、キャリア62に、粒径60μmの鉄粉系キャリアを使用した場合に、感光体1の帯電電位が−600V、現像バイアスが−400V、ドクターギャップAが1.5mm、現像ギャップBが2mm、アゲンスト回転で、現像周速比が2.251.25となるように設定している。
【0085】
また、上記転写装置31は、上記感光体1の回転に従動回転する、転写手段としての転写ローラ32を備え、上記転写ローラ32が、その回転軸に対する回転方向が、上記感光体1の回転軸に対する回転方向と反対方向に回転することで、転写材Pを、上記感光体1と転写ローラ32とのニップ部(転写領域)に搬送するようになっている。上記転写ローラ32には、電圧(転写バイアス)印加手段としての電源33から所定の転写バイアスが印加され、該転写ローラ32が転写材Pを介して感光体1と接触(圧接)することで、上記感光体1上に形成されたトナー像を上記転写材Pに転写するようになっている。
【0086】
本実施の形態では、例えば、転写バイアスを+2kvとし、プロセス速度が130mm/sとなるように上記転写ローラ32を回転駆動している。これにより、現像領域4では、マイナス(−)電荷を帯びているトナー61は、転写領域では、転写バイアス(+2kV)で若干のプラス(+)電荷を帯びるようになる。
【0087】
また、上記帯電装置51は、帯電ギャップ調整手段としてのバネ55の付勢により、上記感光体1の周囲に、上記感光体1と非接触に近接して設けられた帯電ローラ(帯電部材)52を備えた構成を有している。
【0088】
上記帯電ローラ52は、例えば導電性素管52aおよび該導電性素管52aの表面を覆う抵抗層52bを備えたマグネットローラであり、該帯電ローラ52における上記導電性素管52aに、電圧(帯電バイアス)印加手段としての電源53から電圧を印加することにより、上記抵抗層52bを介して上記感光体1表面を帯電させるようになっている。
【0089】
本実施の形態にかかる上記帯電装置51は、転写後に上記感光体1上に残留している残留現像剤成分、具体的には、転写されずに感光体1上に残留した現像剤60における逆帯電トナー61b(図1中、「+」にて示す)およびキャリア62(図1中、「キャ」にて示す)を、上記抵抗層52bの表面に吸着することで、これら逆帯電トナー61bおよびキャリア62、並びに、これら逆帯電トナー61bやキャリア62に付着した正規帯電トナーや紙等の異物、例えば、トナー61、キャリア62、紙等の転写材屑63の凝集魂を、上記感光体1表面から除去する帯電兼クリーニング装置である。
【0090】
上記帯電ローラ52には、直流電流電圧に交流電圧が重畳された電圧(重畳電圧)が印加され、かつ磁場が形成されている。本実施の形態では、−600Vの直流成分に、ピーク間電圧が1.8KVpp、周波数が900Hzの交流電圧を重畳して印加している。
【0091】
本実施の形態では、上記帯電ローラ52に、帯電バイアスとしてマイナス(−)の直流電圧が印加されていることで、プラス(+)電荷を有する逆帯電トナー61bを静電吸着することができるようになっている。そして、特に、上記帯電ローラ52に、上記重畳電圧、この場合は、マイナス(−)の直流成分電流困難である(直流電圧)に交流電圧が重畳された重畳電圧が印加されていることで、感光体1表面の残留物である上記異物を加振することができ、上記異物の感光体1からの離脱を促進することができると共に、上記逆帯電トナー61bを効率良く静電吸着することができ、上記逆帯電トナー61bの除去効率を高くすることができる。
【0092】
また、キャリア62は質量が大きいため、静電吸着では上記帯電ローラ52にかかる負担が大きく、静電力でキャリア62を回収するのは効率が悪い。このため、静電吸着ではキャリア62の回収効率は低い。しかしながら、上記帯電ローラ52に磁場が形成されているため、キャリア62を非機械的に磁気吸引力により回収することにより、キャリア62の回収効率を高くすることができる。
【0093】
表1に、帯電ローラ52によってトナー61およびキャリア62を回収することによる効果を示す。
【0094】
【表1】
【0095】
表1に示すように、帯電ローラ52によってトナー61およびキャリア62を回収することにより、良好な画像を得ることができる。
【0096】
本実施の形態において、上記帯電ローラ52と感光体1とは、帯電ローラ52の回転軸に対する回転方向と、上記感光体1の回転軸に対する回転方向とが同じ方向に回転するように設けられている。すなわち、上記帯電ローラ52と感光体1とは、互いに異なる駆動系により、上記帯電ローラ52互いに行き違う方向にと感光体1との最近接位置にて、互いに対面する面の移動方向が互いに逆方向となるように回転(アゲンスト回転)するように設けられている。
【0097】
これにより、転写後に上記感光体1上に残留している上記逆帯電トナー61bやキャリア62等の異物は、該異物が上記帯電ローラ52の放電面と感光体1との最近接位置におけるギャップである帯電ギャップCを通過する前に、上記帯電ローラ52に吸着されて除去される。また、上記帯電装置51は、上記帯電ローラ52に当接して設けられ、上記帯電ローラ52に吸着された異物を掻き取り、現像ローラ23よりも奥に備えられている現像槽22内に回収する異物回収手段(残留現像剤成分回収手段)として、クリーニングブレードとトナー搬送スクリューとからなマイラーマイラーるクリーニングフィルム54を有している。該クリーニングフィルム54の材質としては、例えばポリエチレンテレフタートが用いられる。上記異物回収手段としてクリーニングフィルム54を設けることにより、上記帯電ローラ52に吸着された逆帯電トナー61b等の異物は、現像槽22に戻され、前記正規帯電トナー61a同様、現像槽22内にて十分な攪拌帯電が与えられる。この結果、帯電が大きく変化した上記逆帯電トナー61bもまた再利用が可能となる。また、このように上記帯電ローラ52に、感光体1表面の異物を回収するための異物回収手段としてのクリーニングフィルム54を設けることにより、上記異物を除去、回収するための手段を上記帯電装置51とは別に設ける必要がなく、上記画像形成装置の構造の簡素化を図ることができる。
【0098】
このように、上記帯電ローラ52は、感光体1に対し、アゲンスト回転しており、転写後に上記感光体1上に残留している上記異物を該帯電ローラ52に吸着させて上記感光体1表面から除去することで、帯電ローラ52と感光体1との間の帯電ギャップCに、例えば転写材Pの白地の領域に逆帯電トナー61bが付着し、現像されてかぶりとなる画像かぶり等の画質劣化の原因となる逆帯電トナー61bやキャリア等の異物が食い込まれることなく、感光体1表面から、確実かつ積極的に、該異物を除去、回収することができる。
【0099】
すなわち、上記帯電ローラ52と感光体1とが、帯電ローラ52の回転軸に対する回転方向と、上記感光体1の回転軸に対する回転方向とが異なる方向に回転することで両者の最近接位置にて互いに同方向に回転(ウィッズ回転)する場合、逆帯電トナー61bが帯電領域5を通過することになるのに対し、両者がアゲンスト回転することで、逆帯電トナー61b等の異物は、帯電領域5よりも感光体1の回転方向上流側近傍で帯電ローラ52に吸着される。この結果、これら異物の帯電ギャップCへの侵入を防止し、これら異物、特に、逆帯電トナー61bが帯電領域5を通過することを防止することができる
また、上記帯電ローラ52に重畳電圧(AC重畳バイアス)を印加した場合、帯電領域5の終了部付近では感光体1の表面電位は直流バイアスの電圧とほぼ同一に帯電されているので、ウィッズ回転においては逆帯電トナー61bを静電的に回収する能力が大幅に減少するのに対して、アゲンスト回転では、該逆帯電トナー61bは、感光体1への帯電が開始される帯電領域5よりも感光体1の回転方向上流側近傍で回収、搬送されるので、帯電ローラ52のAC重畳バイアスの直流(DC)成分が、逆帯電トナー61bの静電回収に有効に寄与する。
【0100】
特に反転現像においては、逆帯電トナー61bが未露光部に残留する状態で現像領域4に侵入すると、感光体1への静電吸引力が強いので現像ローラ23に回収されず、現像領域4で正規帯電トナー61aを静電的に吸引し、感光体1上のトナー61の量が増幅された状態で転写工程に移るため、顕著な白地汚れを発生させてしまう。このため、逆帯電トナー61bの回収には、アゲンスト回転が特に有効である。
【0101】
よって、本実施の形態にかかる画像形成装置によれば、感光体1上に残留している異物を除去するための専用のクリーニング装置を必要とせず、装置の小型化を図ることができ、電源電圧を低くすることができる。また、この結果、クリーニングによる感光体1の膜減り、摺擦痕の発生を防止することができると共に、感光体1の負荷トルクを低減させることができる。
【0102】
さらに、本実施の形態にかかる画像形成装置によれば、上記帯電ローラ52が上記感光体1に対しアゲンスト回転していることで、上記異物が上記帯電ローラ52と感光体1との間の帯電ギャップCを通過する前に、該異物を上記帯電ローラ52に吸着させることができると共に、上記帯電ローラ52に吸着された異物を、上記帯電ギャップCを通過することなく除去、回収することができることから、上記帯電ギャップCを通過する異物による帯電ムラを防止することができる。
【0103】
つまり、上記帯電ギャップCに上記逆帯電トナー61b等の異物が存在すると、例えば該逆帯電トナー61bが電荷チャージされ、該逆帯電トナー61bが除去された部分に、チャージアップ(電荷チャージ)帯電されない影が生じることになる。しかしながら、上記の構成によれば、上記異物、特に、逆帯電トナー61bが、帯電領域5よりも感光体1の回転方向上流側近傍で帯電ローラ52に吸着されるので、上記異物の帯電ギャップCへの侵入を防止することができ、帯電特性を向上させることができる。
【0104】
特に、本実施の形態にかかる画像形成装置によれば、現像装置21に対し、感光体1の回転方向上流側に設けられた上記帯電ローラ52によって、画質劣化、特に前記した画像かぶりの原因となる逆帯電トナー61bが回収されるため、現像装置とクリーニング装置とを一体化した現像クリーニング方式にて、良好な画像を維持することができる。また、このように現像装置とクリーニング装置とを一体化することにより、さらに画像形成装置の小型化を図ることができる。また、上記画像形成装置によれば、上記帯電ローラ52において、キャリア62によって逆帯電トナー61bが積極的に掻き取られるため、正規帯電トナー61aの回収効率を高めることができる。
【0105】
また、本実施の形態にかかる上記画像形成装置によれば、上記帯電ギャップCへの異物の侵入を阻止することができることから、上記帯電ギャップCを、該帯電ギャップCに例えばキャリア62が挟まれることなく通過することができるように広げる必要はなく、上記帯電ギャップCを狭くすることができる。このように帯電ギャップCの間隔を小さくすることにより、気中放電における放電開始電圧を示す「パッシェの実験式」(6.2V/μm)より感光体1の下流側から該感光体1の帯電面がリフレッシュされ、チャージアップに効果的でありのチャージアップのからも明らかなように、電源電圧を低くすることができる。上記画像形成装置においては、上記帯電ギャップCへの異物の侵入を阻止することができることから、上記帯電ギャップCを狭くしても、キャリア62等の比較的硬い異物の通過により上記帯電ローラ52表面あるいは感光体1表面に傷が付くといった問題を生じることがない。
【0106】
さらに、上記帯電ローラ52が上記感光体1に対しアゲンスト回転していることで、上記帯電ローラ52と感光体1との最近接位置における上記帯電ローラ52の帯電面と上記感光体1の帯電面との、相対走行距離が拡大される。このため帯電ローラの部分的な抵抗値変動等による帯電変動が均一化され、該感光体1の帯電特性が向上すると共に、帯電領域5、具体的には帯電ギャップCに、上記感光体1の下流側、すなわち、帯電の終了側(帯電領域5下流側)から、上記帯電ローラの帯電面となるべき面(被帯電面)が進入することにより、帯電ローラ52自体が帯電してしまう影響を低減することができる。
【0107】
なお、上記効果は、抵抗層52bの抵抗値が高い場合、特に顕著となる。上記抵抗層52bの抵抗値、すなわち、上記帯電ローラ52における抵抗は、異常放電の防止、並びに、重畳における帯電の平滑化に寄与する。このため、上記抵抗が小さすぎると、異常放電や帯電ムラが発生し易くなる。一方、上記抵抗が高すぎると、必要帯電時間が長くなり、正規の帯電電位まで上昇させることが困難となり、帯電不足による電位低下や帯電ムラを招来するおそれがある。よって、上記抵抗層52bにおける抵抗値としては、108Ωcm以下となるように設定されることが好ましい。
【0108】
また、上記帯電ローラ52に印加される重畳電圧が放電開始電圧以下では、重畳電圧とすることの効果を得ることはできない。一方、上記重畳電圧が高すぎると、異常放電による帯電ムラが発生するおそれがある。このため、上記重畳電圧としては、波高値で放電開始電圧以上、感光体1の絶縁耐力−直流(DC)電圧600以下の電圧値に設定されることが望ましく、具体的には、450(Vo−p)〜1300(Vo−p)の範囲内で設定されることが望ましい。
【0109】
一方、上記磁場が小さすぎるとキャリア62を回収することが困難となる。このため、上記帯電ローラ52における磁場は、前記した二成分現像に用いられる現像ローラ23と同様、400〜800ガウス(gauss)の範囲内で設定されることが望ましい。
【0110】
また、上記重畳電圧には、放電開始電圧を支配する上記帯電ローラ52と感光体1との間の帯電ギャップCが関与する。
【0111】
上記帯電ローラ52と感光体1との間の帯電ギャップCは、キャリア62の粒径(キャリア径)よりも小さく、かつ、トナー61の粒径(トナー径)よりも大きく設定されていることが好ましい。上記帯電ギャップCを上記感光体1に付着しているキャリア62の粒径よりも小さく設定することにより、上記帯電ギャップCへのキャリア62の侵入を確実に排除することができる。これにより、キャリア62が帯電ギャップCに侵入することによって感光体1や帯電ローラ52が傷付けられることをより一層確実に防止することができる。
【0112】
図2〜図5並びに表2に、上記帯電ギャップCの間隔を種々変更して上記感光体1の帯電安定性の評価を行った結果を示す。測定条件は以下の通りである。帯電ローラ52には、Ipsio社製の純正帯電ローラ(直径(Φ):11cm、抵抗値:40MΩ、抵抗層52bの体積抵抗率:107Ω・cm)を使用し、帯電バイアスとして、−600Vの直流成分に、ピーク間電圧が1.8KVppV、周波数が900Hzの交流電圧(重畳電圧)を印加した。また、感光体1の直径(Φ)は35cm、膜3の厚みは17μm、プロセス速度は130mm/sとした。
【0113】
【表2】
【0114】
測定の結果、図2〜図4に示すように、上記帯電ギャップCの間隔が25μm以上、55μm以下、特に、25μm以上、40μm以下の範囲内において、感光体1の安定帯電が確認された。なお、図2〜図5において、縦軸は感光体1の表面電位(−V)を示し、横軸は時間(sec)を示す。
【0115】
上記測定結果より、上記帯電ギャップCの間隔をキャリア径よりも小さく設定することにより、感光体1の帯電状態を安定化できることが判った。例えば粒径60μmのキャリア62を使用する場合、帯電ギャップCの間隔を、キャリア62の粒径である60μmよりも小さくなるように設定することにより、帯電ローラ52におけるキャリア回収効率を高くすることができる。
【0116】
また、図6および図7に、帯電ギャップCの設定値(設定ギャップ)に対する感光体1の帯電電位の変動を示す。上記帯電ギャップCの間隔は、図6および図7に示すように60μmを超えると異常放電を起こしやすくなる。よって、上記帯電ギャップCの間隔を、60μm以下とすることにより、異常放電の発生を低減し、異常放電による感光体1の帯電ムラを低減することができる。なお、図6および図7において、縦軸は帯電電位変動(|ΔV|(V))を示し、横軸は帯電ギャップCの設定ギャップ(μ)を示す。
【0117】
図6および図7に示すように、特に、直流バイアスで帯電を行った場合、加工誤差等により帯電ギャップCの間隔が設定値より変動(約10μm程度は考慮する必要有り)した場合を考慮し、上記帯電ギャップCの間隔を55μm以下に設定することにより、感光体1の帯電電位変動を減少させることができる。
【0118】
以上のように、上記帯電ギャップCの間隔は、キャリア径、具体的には、60μmよりも小さく設定することにより、感光体1の帯電状態が安定化できるため、良好な画質を得ることができる。
【0119】
また、図3、図4および表2に示すように、帯電ギャップCの間隔が55μmを越えると、感光体1の帯電状態が安定し難くなる。現像特性から、感光体1の表面電位が150V低下すると、前記した画像かぶりを生じる。よって、感光体1の表面電位は、その変動値が、150Vpp以下であることが好ましく、中間調の安定を確保するためには30Vpp以下であることがより好ましい。このため、転写材Pとして例えば転写紙を用いた場合、該転写紙の白地に黒が発生する場合がある。このため、帯電ギャップCの間隔を55μm以下、特に、前記したように40μm以下に設定することで、異常放電の発生をさらに低減し、異常放電による感光体1の帯電ムラを防止することができる。
【0120】
このように、帯電ローラ52におけるキャリア回収効率を高くし、異常放電による感光体1の帯電ムラを防止することにより、転写紙における白地における黒点の発生を防ぐことができる。
【0121】
一方、逆帯電トナー61bおよびキャリア62のクリーニングを行うために、逆帯電トナー61bを帯電ローラ52により捕獲する場合に、帯電ギャップCを上記感光体1に付着しているトナー61の粒径よりも大きな間隔とすることによって、帯電ローラ52への残留トナー、すなわち、トナー61の融着を防止することができる。なお、通常のトナー径は約7μmであることから、上記帯電ギャップCの間隔は、7μm以上に設定されることが好ましい。
【0122】
さらに、上記帯電ギャップCの間隔は、粉体工学上、トナー径の3倍以上、9倍未満であることが好ましい。すなわち、トナー径が約7μmとすると、帯電ギャップCの間隔は、21μm以上、63μm以下の範囲内であることが好ましい。
【0123】
粉体の噴出現象は、粒径の3倍未満にて顕著に起こる。このため、帯電ギャップCをトナー径の3倍以上とすることによって、トナー61の噴出を防止することができる。
【0124】
また、いわゆる粉体のブリッジアーチは、粒径の約9倍にて顕著に発生する。このため、帯電ギャップCをトナー径の9倍未満とすることによって、トナー61のブリッジアーチによる帯電ローラ52へのトナー61の融着を防止することができる。しかも、上記の構成によれば、トナー61の凝集魂が帯電ギャップCを通過することを妨げることができるため、トナー61の凝集魂が感光体1と現像ローラ23とが近接する現像領域4へ侵入することによって起こる画質劣化を防止することができる。
【0125】
また、一般的な紙の厚さは約70μm〜100μmの範囲内であるため、この厚さよりも帯電ギャップCの間隔を狭く設けることにより、帯電ギャップCへのジャム紙の侵入を防止し、帯電ローラ52へのジャム紙の巻き込みを防ぐことができる。これにより、上記現像領域4へのジャム紙の侵入を防止できるため、ジャム紙の除去が容易になる。
【0126】
上記感光体1に対する帯電ローラ52の周速比(帯電ローラ周速/感光体周速)は、周速比0(周速比なし)、すなわち固定では、帯電ローラ52表面に付着した異物を除去することができないため帯電不良を起こすが、本願発明のように上記感光体1に対し、上記帯電ローラ52がアゲンスト回転することで周速比を有している場合、上記周速比(帯電周速比)は、帯電特性の面からは、特に限定されるものではない。しかながら、回収した異物の飛散や、帯電ローラ52端部に、ハチマキ上環状にテープ(図示せず)を巻いて感光体1に押し当て、テープ厚みで帯電ギャップ管理をする場合のテープ当接面の磨耗低減等を考慮すると、上記帯電周速比は、0.2〜1.0の範囲内において設定されることが望ましい。本実施の形態では、帯電ギャップを40μm、アゲンスト回転で、上記帯電周速比を例えば0.5に設定している。
【0127】
なお、上記感光体1に対し、上記帯電ローラ52が周速比を有している、つまり、上記帯電ローラ52と感光体1とが周速比を有しているとは、上記帯電ローラ52が回転しており、かつ、帯電領域5において、対面する帯電ローラ52の表面と感光体1の表面とが相対速度を有して回転していることを示す。
【0128】
さらに、上記画像形成装置は、図1に示すように、上記帯電装置51に対して感光体1の回転方向上流側、より詳しくは、上記感光体1表面において上記帯電ローラ52が近接する領域である帯電領域5の上流側に、異物攪乱手段としての異物攪乱装置41を備え、上記感光体1上の異物、例えば、転写工程後に、転写材Pに転写されずに感光体1上に残留したトナー61(残留トナー)や、キャリア62等の残留現像剤成分(残留物)や感光体1表面に付着した紙粉等を攪乱するようになっていることが好ましい。
【0129】
本実施の形態にかかる上記異物攪乱装置41は、上記帯電装置51に対して感光体1の回転方向上流側、より詳しくは、上記感光体1表面において帯電ローラ52が近接する領域である帯電領域5の上流側に、上記感光体1と接触して配設された導電性ブラシ42を備え、該導電性ブラシ42により、上記感光体1上の異物を攪乱するようになっている。
【0130】
上記導電性ブラシ42には、電圧(ブラシバイアス)印加手段としての電源43により、正規現像であるか反転現像であるかに応じて、反転現像の場合にはトナー61の主帯電極性(−)に対して逆極性(+)、または、転写バイアス(+)と同極性のバイアス(+)が印加され、正規現像の場合にはトナー61の主帯電極性(+)に対して同極性(+)、または、転写バイアス(−)と逆極性のバイアス(+)が印加される。これにより、上記異物攪乱装置41は、上記導電性ブラシ42を介して、感光体1上の異物、具体的には、転写後に上記感光体1上に残留しているトナー61(残留トナー)に、反転現像の場合には、用いたトナー61の主帯電極性(−)に対して逆極性(+)、または、転写バイアス(+)と同極性のバイアス(+)を印加し、正規現像の場合には、用いたトナー61の主帯電極性(+)に対して同極性(+)、または、転写バイアス(−)と逆極性のバイアス(+)を印加するようになっている。
【0131】
上記したように異物攪拌手段をブラシ構造とすることにより、上記した残留現像剤成分等の異物がブラシの隙間を通り抜け、これにより、異物の滞留を防止して該異物を攪乱することができると共に、感光体1表面に傷が付くことを防止することができる。
【0132】
このように帯電領域5の上流側に異物攪乱手段を設け、転写されずに感光体1表面に残った残留現像剤成分等の異物を攪乱(攪拌)し、ほぐすことによって、帯電ローラ52においての異物の回収効率を高めることができる。
【0133】
また、上記したように上記導電性ブラシ42に、反転現像の場合にはトナー61の主帯電極性(−)に対して逆極性(+)、または、転写バイアス(+)と同極性のバイアス(+)が印加され、正規現像の場合にはトナー61の主帯電極性(+)に対して同極性(+)、または、転写バイアス(−)と逆極性のバイアス(+)が印加されることで、感光体1上の異物である残留現像剤成分の電荷を調節することができる。つまり、本実施の形態のように反転現像を行う場合、現像領域4で(−)電荷を帯びているトナー61は、前記したように転写領域では、転写バイアス(+2kV)で若干のプラス(+)電荷を帯びるようになるが、さらに上記導電性ブラシ42により、例えば+500kVの電圧を印加すれば、トナー61は積極的に逆帯電、つまり、プラス(+)帯電するようになり、これにより、より効率よく帯電ローラ52でトナー61、つまり、逆帯電トナー61bを除去することができる。すなわち、上記導電性ブラシ42は、それ自身、異物攪乱手段としての機能を有すると共に、上記残留現像剤成分の電荷を調節する電荷調整手段としての機能を兼ね備えている。
【0134】
上記の構成によれば、上記導電性ブラシ42に上記バイアスを印加することで、残留現像剤成分、例えば残留トナーが現像時に有していた初期の電荷を失わせることができ、トナー像メモリを防止することができると共に、感光体1上に残留している残留電位を平坦化することができるので、感光体1の電位および残留現像剤成分の電圧調整が可能となる。
【0135】
なお、上記導電性ブラシ42に印加されたバイアス電圧(ブラシバイアス)により、残留現像剤成分等の異物が該導電性ブラシ42に付着することはなく、該導電性ブラシ42に付着した異物により異物が滞留し、攪乱効果が低下するといった不具合が生じることはない。
【0136】
表3に、導電性ブラシ42として抵抗値が104Ω・cmの導電性ブラシを使用し、ブラシバイアスとして+500Vまたは−500Vの直流電圧を印加した場合、電圧を印加しない(電気的接続無)場合(フローティング)、接地した場合(0V)における画質の状態(像メモリ)を示す。
【0137】
【表3】
【0138】
また、図8に、導電性ブラシ42として抵抗値が104Ω・cmの導電性ブラシを使用し、ブラシバイアスとして+500Vまたは−500Vの直流電圧を印加した場合、並びに、接地した場合(0V)における、▲1▼現像時、▲2▼転写直前(未転写)、▲3▼導電性ブラシ42通過後、▲4▼帯電ローラ52による帯電後の、トナー61の帯電量を測定した結果を示す。
【0139】
図8において縦軸はトナー61の帯電量(C)を示し、横軸は上記した各ステップを示す。図8中、「◇」は−500Vの直流電圧を印加した場合、「□」は電圧を印加しなかった場合、「△」は+500Vの直流電圧を印加した場合、「○」は上記導電性ブラシ42を用いなかった(ブラシ無し)の場合を示す。
【0140】
図8に示すように、導電性ブラシ42に、+500Vの直流電圧を印加した場合にトナー61が逆帯電(+)となることが判る。
【0141】
また、上記図8並びに表3に示す結果から、上記導電性ブラシ42にて残留トナーの電荷調節を行って残留トナーを逆帯電(+)させることにより、メモリが大幅に改善できることが判る。ここで、メモリが大幅に改善できるとは、正規帯電トナー61aが現像時に有していた初期の電荷を失わせることができることを示し、これにより、トナー像メモリを防止することができる。
【0142】
ここで、上記の構成の画像形成装置における画像形成プロセスについて、図1を参照しながら以下に説明する。
【0143】
まず、感光体1の表面が帯電装置51によって均一に帯電される。次いで、この均一帯電された感光体1の表面に、露光装置11のレーザ光源11aから、形成する画像情報に基づいて変調されたレーザ光12が照射され、感光体1表面を主走査方向に1ライン単位で順次露光することにより、感光体1上に静電潜像が形成される。
【0144】
次いで、この静電潜像が現像装置21を通過する際に、現像領域4において、上記感光体1上に、現像ローラ23からトナー61が供給されることで、該トナー61が感光体1上の静電潜像に対して静電的に吸着し、静電潜像がトナー像として可視像化(トナー像化)される。
【0145】
感光体1上に形成されたトナー像は、該感光体1と転写装置31とのニップ部(転写部)を通過する際に、図示しない給紙手段から給紙された転写材Pに転写される。その後、転写材Pは図示しない定着装置に搬送され、ここでトナー像が転写材Pに定着されることにより、永久可視像化される。そして、定着済みの転写材Pは、図示しない排出手段により、図示しない排出トレイ等に排出される。
【0146】
転写部で転写材Pに転写されずに感光体1上に残留した残留現像剤は、導電性ブラシ42により攪乱(攪拌)されてほぐされる一方、該導電性ブラシ42により、反転現像の場合にはトナー61の主帯電極性(−)に対して逆極性(+)、または、転写バイアス(+)と同極性のバイアス(+)が印加され、正規現像の場合にはトナー61の主帯電極性(+)に対して同極性(+)、または、転写バイアス(−)と逆極性のバイアス(+)が印加されて電荷調節される。
【0147】
その後、上記感光体1上に残留している残留現像剤成分、特に、逆帯電トナー61bおよびキャリア62は、帯電ローラ52によって、帯電ギャップCよりも感光体1の回転方向上流側で、磁気的あるいは静電的に吸着されてクリーニングされる。上記帯電ローラ52に吸着された残留現像剤成分は、クリーニングマイラー磁気的吸着フィルム54により帯電ローラ52から除去され、現像槽22内に戻される。上記残留現像剤成分が除去された感光体1は、上記帯電ローラ52により、再度、均一帯電され、所定枚数の転写が終了するまで、露光、露光、現像、転写、クリーニングが繰り返される。
【0148】
また、上記帯電ローラ52通過後に上記感光体1上に残留している未除去の残留現像剤成分(正規帯電トナー61a)は、上記現像装置21を通過する際に、現像領域4よりも感光体1の回転方向上流側で、現像ローラ23に形成された図示しない磁気ブラシの摺擦によって静電的あるいは機械的に回収されて現像槽22内に戻される。
【0149】
なお、上記実施の形態では、上記感光体1として感光体ドラムを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記感光体ドラムに代えて、無端状の導電性ベルトが、間隔を置いて回転可能に設けた支持ローラ間に張装された、いわゆる感光体ベルトを用いてもよい。また、同様に、上記実施の形態では、転写手段として、転写ローラを備えた転写装置31を例に挙げて説明したが、上記転写装置としては、無端状の導電性ベルトが、間隔をおいて回転可能に設けた支持ローラ間に張装された、いわゆる転写ベルトを用いてもよい。
【0150】
また、上記実施の形態では、帯電装置51が、異物回収手段としてのクリーニングマイラーマイラーマイラーマイラーフィルム54を備え、該クリーニングフィルム54により、帯電ローラ52に吸着された異物を掻き取り、現像槽22内に回収する構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、上記クリーニングフィルム54を使用する代わりに、クリーニングブレードで掻き取った異物を回収容器に回収することで、掻き取った異物を現像槽22内に戻すことなく回収あるいは除去する構成としても構わない。しかしながら、前記したように、上記画像形成装置が、異物回収手段としてのクリーニングフィルム54、または、未除去残留現像剤成分回収手段としての現像ローラ23を備えていることで、キャリア62、帯電が大きく変化した逆帯電トナー61b、または正規帯電トナー61aを、現像ローラ23よりも奥に備えられている現像槽22に戻して十分な攪拌帯電を与えて再利用することができる。
【0151】
以上のように、本実施の形態にかかる画像形成装置は、表面に潜像が形成される像担持体と、上記像担持体の周囲に上記像担持体表面とは非接触に配置した帯電部材に電圧を印加して上記像担持体を帯電させる帯電装置と、上記像担持体表面に帯電電荷により形成される潜像を、少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像化する現像手段と、上記像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、上記帯電装置は、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去すると共に上記像担持体を帯電させる帯電兼クリーニング装置であり、上記帯電部材と像担持体とは、最近接位置にて互いに行き違う方向に対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転するように設けられている構成を有している。そして、特に、本実施の形態にかかる画像形成装置は、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いた二成分現像方式の画像形成装置であり、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔は、残留現像剤成分であるキャリアの粒径よりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きく設定されている。
【0152】
より具体的には、本実施の形態にかかる画像形成装置は、感光体を帯電させる帯電装置を上記感光体の表面に近接させて配置し、上記帯電装置は、導電性の円筒または円柱形状の部材およびその表面を被う抵抗層を備えた帯電ローラあるいは抵抗層を備えた帯電ベルト、帯電ブラシ等を有し、上記感光体上に形成される潜像を、少なくともトナーおよびキャリアを含む現像剤により現像する画像形成装置において、上記帯電ローラの回転軸に対する回転方向と、上記記感光体の回転軸に対する回転方向とが同じ方向に回転し(アゲンスト回転)、上記帯電装置の放電面と上記感光体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)を、上記感光体に付着しているキャリアよりも小さく、かつ上記感光体に付着しているトナーよりも大きく設定している。
【0153】
また、本実施の形態にかかる画像形成方法は、表面に潜像が形成される像担持体と、上記像担持体の周囲に上記像担持体表面とは非接触に配置した帯電部材に電圧を印加して上記像担持体を帯電させる帯電装置と、上記像担持体表面に帯電電荷により形成される潜像を、少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像化する現像手段と、上記像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置を用いた画像形成方法であって、上記帯電部材と像担持体とを、最近接位置にて互いに行き違う方向に互いに行き違う方向に対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転させ、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去する一方で、上記像担持体を帯電させる方法である。
【0154】
このように、本実施の形態によれば、上記帯電部材と像担持体とが、最近接位置にて対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転(アゲンスト回転)することで、転写後に像担持体上に残留している逆帯電トナー等の残留現像剤成分は、上記帯電部材の放電面と像担持体との最近接位置における帯電ギャップを通過する前に、上記帯電部材に吸着されて除去される。このため、上記帯電ギャップへの逆帯電トナー等の残留現像剤成分の侵入を防止することができると共に、該残留現像剤成分を、像担持体表面から、確実かつ積極的に除去、回収することができる。このため、本実施の形態によれば、小型でかつ電源電圧を低くすることができると共に、良好な画質を得ることができる画像形成装置並びに画像形成方法を提供することができる。なお、上記帯電部材は、上記残留現像剤成分を除去、回収するに際し、上記帯電部材によって吸着される残留現像剤成分に付着している転写材屑等の異物(残留物)もまた同時に、上記像担持体上から除去、回収することができる。すなわち、上記上記帯電装置は、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて該残留現像剤成分を含む異物(残留物)を上記像担持体上から除去する。
【0155】
さらに、上記間隔(帯電ギャップ)は、トナー径の3倍以上、9倍未満に設定されている構成であってもよい。粉体の噴出現象は、粒径の3倍以下にて顕著に起こるため、上記の構成によれば、トナーの噴出を防止することができる。また、粉体がブリッジ状になり帯電ギャップに詰まった状態は、帯電ギャップが粒径の約9倍の間隔を有する場合に顕著に発生するため、帯電ギャップをトナー径の9倍未満とすることによって、トナーのブリッジによる帯電ローラへのトナーの融着を防止することができると共に、トナーの凝集魂が帯電ギャップを通過することを妨げることができるため、トナーの凝集魂が現像領域へ侵入することによって生じる画質劣化を防止することができる。
【0156】
〔実施の形態2〕
本発明の実施の他の形態について図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、前記実施の形態1では、トナー61およびキャリア62を含む二成分現像剤を用いた二成分現像方式を採用した画像形成装置を例に挙げて説明した。本実施の形態では、二成分現像方式に代えて、キャリア62を使用しない一成分現像剤を用いた一成分現像方式を採用した画像形成装置を例に挙げて説明するものとする。本実施の形態では、主に、前記実施の形態1との相違点について説明するものとし、説明の便宜上、前記実施の形態1と同様の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【0157】
本実施の形態に係る画像形成装置は、図9に示すように、像担持体としての感光体1の周囲に、露光装置11、現像装置71、転写装置31、異物攪乱装置41、帯電装置81が、露光位置、すなわち、上記露光装置11によるレーザ光12の照射位置から、感光体1の回転方向にこの順に配設されている構成を有している。
【0158】
本実施の形態では、現像剤90として、磁性トナーである前記実施の形態1に記載のトナー61を含む一成分現像剤を用いている。以下、本実施の形態においても、反転現像の場合を例に挙げて説明するものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0159】
現像装置71は、現像槽72に収容された現像剤90を感光体1に供給する現像剤供給手段としての現像ローラ73、並びに、該現像ローラ73に、現像槽72に収容された現像剤90を供給する供給ローラ74を備え、該現像ローラ73、供給ローラ74に、電圧印加手段としての電源75,76から所定の現像バイアス並びに供給バイアスが印加されることで、上記露光装置11による露光により感光体1上に形成された静電潜像を、トナー61により現像、すなわち可視像(トナー像)化するようになっている。また、上記現像装置71は、上記現像ローラ73表面の現像剤層の厚さを規制する層厚規制部材77を備え、該層厚規制部材77と感光体1との間隔を調節すると共に、該層厚規制部材77に電源78から所定のバイアスが印加されることで、前記実施の形態1にかかる現像装置21同様、感光体1上に供給される現像剤量を調節するようになっている。
【0160】
本実施の形態では、上記現像装置71として、導電性素管73a並びに導電性素管73aの表面を覆うスリーブ73bからなる現像ローラ73を有する現像装置を用いている。上記現像装置71は、該現像ローラ73に現像バイアスが印加されることにより、スリーブ73bの表面に現像剤90を静電吸着することが可能であり、上記現像剤90を現像槽72から感光体1に供給して感光体1表面の静電潜像を現像する一方、上記現像ローラ73と感光体1とが近接する現像領域4よりも上記感光体1の回転方向上流側において感光体1表面に残留している未除去の残留現像剤成分(回収後残留物)、具体的には、転写されずに感光体1上に残留した現像剤90のうち、帯電装置81で回収されなかった正規帯電トナー61a(図1中、「−」にて示す)を、上記スリーブ73bの表面に静電吸着することで、該正規帯電トナー61a、並びに、該正規帯電トナー61aに付着した紙等の異物を、上記感光体1表面から除去するようになっている。
【0161】
つまり、本実施の形態にかかる上記現像ローラ73もまた、感光体1の表面電位(例えば−600V)よりも正極となる現像バイアス(例えば−420V)を印加することで、上記現像ローラ73に、上記感光体1上に残留した、マイナス(−)帯電している正規帯電トナー61a等の異物を静電吸着することが可能であり、該現像ローラ73もまた、前記実施の形態1にかかる現像ローラ23同様、上記現像領域4における上記感光体1の回転方向上流側近傍において、上記感光体1上に残留した正規帯電トナー61a等の異物を、現像槽72内に回収(現像クリーニング方式)する未除去残留現像剤成分回収手段(正規帯電トナー回収手段)として機能する。
【0162】
これにより、上記現像装置71は、現像兼クリーニング装置として、上記帯電装置81通過後に上記感光体1上に残留している未除去の正規帯電トナー61a等の異物を、上記現像ローラ73による感光体1への現像剤90の供給位置よりも感光体1の回転方向上流側において、上記現像ローラ73により回収することで、上記現像とあわせて上記感光体1のクリーニングを行うようになっている。
【0163】
上記現像ローラ73により回収された正規帯電トナー61aは、現像ローラ73よりも奥に備えられている現像槽72に戻される。これにより、現像槽72内にて、回収された正規帯電トナー61aに、図示しない攪拌ローラにより、十分な攪拌帯電を与えることができ、回収された正規帯電トナー61a互いに行き違う方向にの電荷を所定の電荷量に調整した後に、再度、現像に利用することができる。この結果、トナー像メモリを防止し、回収された正規帯電トナー61aを再利用することが可能となる。
【0164】
上記現像ローラ73もまた、前記実施の形態1における現像ローラ23と同様、上記感光体1に対し、周速比を有していることが好ましい。すなわち、上記現像ローラ73は回転可能に設けられていることが好ましい。
【0165】
これにより、上記正規帯電トナー61aの回収効率をさらに高めることができる。なお、上記感光体1に対する現像ローラ73の周速比(現像周速比)は、現像剤層の厚みを規定するドクターギャップ並びに現像剤90のトナー濃度(T/D)、および要求現像量により適宜設定すればよく、特に限定されるものではないが、実施の形態1における現像ローラ23と同様に設定されることが好ましい。
【0166】
また、上記現像ローラ73も上記感光体1とは非接触に設けられ、上記感光体1との最近接位置にて上記感光体1と対面(対向)する面の移動方向が、上記感光体1における上記現像ローラ73と対面(対向)する面の移動方向と逆方向となるように回転(アゲンスト回転)するように設けられていることが好ましい。すなわち、上記現像ローラ73は、上記感光体1とは異なる駆動系により、該現像ローラ73の回転軸に対する回転方向と、上記感光体1の回転軸に対する回転方向とが同じ方向に回転するように設けられていることが好ましい。これにより、上記未除去の残留現像剤成分(正規帯電トナー61a)の回収効率をさらに高めることができる。
【0167】
また、上記帯電装置81は、実施の形態1において、帯電ローラ52に、マグネットローラを用いない以外は、前記実施の形態1における帯電装置51と同様の構成を有している。すなわち、本実施の形態にかかる帯電装置81は、円筒状または円柱状の帯電部材として、導電性素管82aおよび該導電性素管82aの表面を覆う抵抗層82bを備えた構成を有し、該帯電ローラ82における上記導電性素管82aに電源53から電圧を印加することにより、上記抵抗層82bを介して上記感光体1表面を帯電させるようになっている。
【0168】
上記帯電ローラ82もまた、前記実施の形態1にかかる帯電ローラ52同様、帯電ギャップ調整手段としてのバネ55の付勢により、上記感光体1の周囲に、上記感光体1と非接触に近接して設けられていると共に、感光体1とは異なる駆動系により、感光体1との最近接位置にて互いに行き違う方向に、感光体1と、互いに対面する面の移動方向が互いに逆方向となるように回転(アゲンスト回転)するように設けられている。つまり、本実施の形態においても、上記帯電ローラ82と感光体1とは、帯電ローラ82の回転軸に対する回転方向と、感光体1の回転軸に対する回転方向とが同じ方向に回転するように設けられている。そして、上記帯電ローラ82もまた、帯電バイアスとしてマイナス(−)の直流電圧が印加されていることで、プラス(+)電荷を有する逆帯電トナー61bを静電吸着することができるようになっている。
【0169】
これにより、本実施の形態にかかる上記帯電装置81は、帯電兼クリーニング装置として、転写後に上記感光体1上に残留している残留現像剤成分、具体的には、転写されずに感光体1上に残留した現像剤90における逆帯電トナー61b(図1中、「+」にて示す)を、上記抵抗層82bの表面に吸着することで、該逆帯電トナー61b、並びに、該逆帯電トナー61bに付着した正規帯電トナーや紙等の異物、例えば、トナー61、紙等の転写材屑63の凝集魂を、実施の形態1にかかる帯電装置51同様、上記帯電ローラ82の放電面と感光体1との最近接位置におけるギャップである帯電ギャップDを通過する前に、感光体1表面から除去するようになっている。よって、本実施の形態においても、前記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
【0170】
なお、上記帯電装置81においても、上記帯電ローラ82に、直流成分、この場合はマイナス(−)の直流成分電流マイラー(直流電圧)に交流電圧が重畳された重畳電圧が印加されていることで、感光体1表面の残留物である逆帯電トナー61b等の異物を加振することができ、該異物の感光体1からの離脱を促進することができると共に、上記逆帯電トナー61bを効率良く静電吸着することができ、上記逆帯電トナー61bの除去効率を高くすることができる。
【0171】
また、上記帯電装置81においても、上記帯電ローラ82に当接して、異物回収手段としてのクリーニングフィルム54が設けられていることで、上記帯電ローラ82に吸着された逆帯電トナー61b等の異物は、現像槽72に戻され、現像槽72内にて十分な攪拌帯電が与えマイラーられることで、再利用される。また、このように上記帯電ローラ82に、感光体1表面の異物を回収するための異物回収手段としてのクリーニングフィルムを上記帯電装置81とは別に設ける必要がなく、上記画像形成装置の構造の簡素化を図ることができる。
【0172】
上記帯電ローラ82と感光体1との間の帯電ギャップDは、転写時に用いられる転写材、すなわち、感光体1に付着している記録(転写)紙等の転写材Pの厚みよりも小さく、かつ、トナー61の粒径(トナー径)よりも大きく設定されていることが好ましい。
【0173】
電子写真方式の画像形成装置で用いられる転写材Pは、例えば記録紙で、薄いもので約60g/m2、厚みとしては約60〜80μmである。このため、帯電ギャップDの間隔を上記記転写材P(記録紙)よりも小さく、すなわち、例えば60μm以下とすることにより、転写電荷により感光体1に静電吸着している転写材P(記録紙)の剥離に失敗した時に、吸着した転写材P(記録紙)が現像領域4に侵入し、ジャム(紙ジャム)からの復旧作業をより困難にするとともに復旧作業者の手や衣服をトナー61で汚すのを防止することができ、転写領域において感光体1に吸着した転写材P(記録紙)を帯電ローラ82で確実に剥離し、該転写材P(記録紙)の現像領域4への侵入を防止することができる。
【0174】
また、帯電ギャップDの間隔は、前記実施の形態1で示したように60μmを超えると異常放電を起こしやすくなる。このため、帯電ギャップDの間隔を60μm以下とすることにより、異常放電の発生を低減し、異常放電による感光体1の帯電ムラを防止することができる。
【0175】
また、前記実施の形態1で示したように、加工誤差等により帯電ギャップDの間隔が設定値より変動した場合を考慮して、上記帯電ギャップDは、55μm以下に設定することが、帯電電位変動を減少させる上で好ましく、40μm以下に設定することが、安定帯電を行う上でより好ましい。
【0176】
また、本実施の形態においても、逆帯電トナー61bのクリーニングを行うために、逆帯電トナー61bを帯電ローラ82により捕獲する場合に、帯電ギャップDを上記感光体1に付着しているトナー61の粒径よりも大きな間隔とすることによって、帯電ローラ82への残留トナー、すなわち、トナー61の融着を防止することができる。なお、通常のトナー径は約7μmであることから、上記帯電ギャップDの間隔は、前記したように、7μm以上に設定されることが好ましい。
【0177】
さらに、本実施の形態においても、気中放電における放電閾値より開始電圧を示す「パッシェの実験式」からも明らかなように、このように帯電ギャップDの間隔を小さくすることで、電源電圧を低くすることができる。
【0178】
以上のように、本実施の形態にかかる画像形成装置もまた、表面に潜像が形成される像担持体と、上記像担持体の周囲に上記像担持体表面とは非接触に配置した帯電部材に電圧を印加して上記像担持体を帯電させる帯電装置と、上記像担持体表面に帯電電荷により形成される潜像を、少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像化する現像手段と、上記像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、上記帯電装置は、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去すると共に上記像担持体を帯電させる帯電兼クリーニング装置であり、上記帯電部材と像担持体とは、最近接位置にて互いに行き違う方向に対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転するように設けられている構成を有している。
【0179】
すなわち、本実施の形態にかかる画像形成方法もまた、前記実施の形態1に示したように、表面に潜像が形成される像担持体と、上記像担持体の周囲に上記像担持体表面とは非接触に配置した帯電部材に電圧を印加して上記像担持体を帯電させる帯電装置と、上記像担持体表面に帯電電荷により形成される潜像を、少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像化する現像手段と、上記像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置を用いた画像形成方法であって、上記帯電部材と像担持体とを、最近接位置にて互いに行き違う方向に対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転させ、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去する一方で、上記像担持体を帯電させる方法である。
【0180】
そして、特に、本実施の形態にかかる画像形成装置は、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔は、上記可視像が転写される転写材の厚みよりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きく設定されている。
【0181】
なお、本実施の形態においては、一成分系現像剤を用いた一成分現像方式の画像形成装置を例に挙げて説明したが、本実施の形態にかかる画像形成装置はこれに限定されるものではなく、当該画像形成装置は、上記現像剤として、一成分系現像剤のみならず、二成分系現像剤を用いる場合にも適用することができる。
【0182】
より具体的には、本実施の形態にかかる画像形成装置は、感光体を帯電させる帯電装置を上記感光体の表面に近接させて配置し、上記帯電装置は、導電性の円筒または円柱形状の部材およびその表面を被う抵抗層を備えた帯電ローラを有し、上記感光体上に形成される潜像を、少なくともトナーおよびキャリアを含む現像剤により現像する画像形成装置において、上記帯電ローラの回転軸に対する回転方向と、上記記感光体の回転軸に対する回転方向とが同じ方向に回転し(アゲンスト回転)、上記帯電装置の放電面と上記感光体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)を、上記感光体に付着している記録紙よりも小さく、かつ上記感光体に付着しているトナーよりも大きく設定している。
【0183】
このように、本実施の形態において、上記帯電部材と像担持体とが、最近接位置にて互いに行き違う方向に対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転(アゲンスト回転)することで、転写後に像担持体上に残留している逆帯電トナー等の残留現像剤成分は、上記帯電部材の放電面と像担持体との最近接位置における帯電ギャップを通過する前に、上記帯電部材に吸着されて除去される。このため、上記帯電ギャップへの逆帯電トナー等の残留現像剤成分の侵入を防止することができると共に、該残留現像剤成分を、像担持体表面から、確実かつ積極的に除去、回収することができる。このため、本実施の形態によれば、小型でかつ電源電圧を低くすることができると共に、良好な画質を得ることができる画像形成装置並びに画像形成方法を提供することができる。
【0184】
また、上記した各実施の形態1および2では、帯電部材に、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧(重畳電圧)を印加する構成としたが、本発明は、これに限定されるものではなく、上記帯電部材に直流電圧を印加する構成としてもよい。すなわち、本発明にかかる画像形成方法(画像形成装置)は、上記帯電部材に、直流電圧、もしくは直流電圧に交流電圧が重畳された電圧(重畳電圧)を印加する方法
(構成)であってもよい。
【0185】
上記帯電部材に上記電圧を印加した場合、帯電領域の終了部付近では上記像担持体の表面電位は帯電の進行に伴って所定の電圧に上昇するので、上記帯電部材と像担持体とが、最近接位置にて互いに同じ方向に回転するウィッズ回転においては逆帯電トナーを静電的に回収する能力が大幅に減少するのに対して、本発明のようにアゲンスト回転した場合、該逆帯電トナーは、上記像担持体への帯電が開始される帯電領域よりも上記像担持体の回転方向上流側近傍で回収、搬送されるので、上記重畳電圧の直流成分(直流電圧)が逆帯電トナーの静電回収に有効に寄与する。このため、上記の構成によれば、逆帯電トナーを効率良く静電吸着することができる。そして、特に、上記帯電部材に、直流電流電流圧に交流電圧が重畳された電圧が印加されていることで、転写後に上記像担持体表面に残留している残留現像剤成分等の異物(残留物)を加振することができ、上記像担持体からの上記残留現像剤成分等の異物の離脱を促進することができる。このため、上記逆帯電トナーの除去効率を高くすることができる。
【0186】
また、この場合、特に、上記帯電部材に、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧(重畳電圧)が印加されていると共に、磁場が形成されている構成とすることで、上記帯電部材に上記重畳電圧を印加した場合、前記したように帯電領域の終了部付近では上記像担持体の表面電位は所定の電圧に帯電されているので、上記ウィッズ回転においては逆帯電トナーを静電的に回収する能力が大幅に減少するのに対して、本発明のようにアゲンスト回転した場合、前記したように上記重畳電圧の直流成分(直流電圧)が逆帯電トナーの静電回収に有効に寄与し、逆帯電トナーを効率良く静電吸着することができる。このとき、特に、キャリア等の質量が大きい異物(残留物)は、静電吸着では負担が大きく、回収効率が低下するが、上記の各構成によれば、上記帯電部材に磁場が形成されていることで、キャリアを非機械的に磁気吸引力により回収することができる。このため、キャリア等の質量が大きい異物(残留物)の回収効率を高くすることができる。
【0187】
したがって、上記の構成によれば、帯電ギャップへのキャリアおよびトナー等の異物の侵入を抑制することができ、像担持体および帯電部材が傷つけられることを防止できると共に、画像かぶり等の画質劣化の原因となる逆帯電トナーを除去することができる。
【0188】
さらに、磁性一成分現像等、磁性トナーを用いる装置においては、静電的な回収が困難な、正規帯電トナー、あるいは帯電量が微少、もしくは未帯電トナーも磁気的に回収することができる。
【0189】
また、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
【0190】
例えば、帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を現像剤供給槽(ホッパー)を経由して現像槽内に回収してもよい。
【0191】
また、現像剤供給手段に直流に交番電圧を重畳した現像バイアスを印加することにより像担持体上の残留現像剤に対して離脱を促進する静電力を付与し像担持体からの回収を促進してもよい。
【0192】
さらに、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【0193】
【発明の効果】
本発明に係る画像形成装置は、以上のように、表面に潜像が形成される像担持体と、上記像担持体の周囲に上記像担持体表面とは非接触に配置した帯電部材に電圧を印加して上記像担持体を帯電させる帯電装置と、上記像担持体表面に帯電電荷により形成される潜像を、少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像化する現像手段と、上記像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記帯電装置は、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去すると共に上記像担持体を帯電させる帯電兼クリーニング装置であり、上記帯電部材と像担持体とは、最近接位置にて互いに行き違う方向に対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転するように設けられている構成である。
【0194】
また、本発明にかかる画像形成方法は、以上のように、表面に潜像が形成される像担持体と、上記像担持体の周囲に上記像担持体表面とは非接触に配置した帯電部材に電圧を印加して上記像担持体を帯電させる帯電装置と、上記像担持体表面に帯電電荷により形成される潜像を、少なくともトナーを含む現像剤により現像してトナー像化する現像手段と、上記像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置を用いた画像形成方法において、上記帯電部材と像担持体とを、最近接位置にて互いに行き違う方向に対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転させ、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去する一方で、上記像担持体を帯電させる構成である。
【0195】
それゆえ、転写後に像担持体上に残留している逆帯電トナー等の残留現像剤成分は、上記帯電部材の放電面と像担持体との最近接位置における帯電ギャップを通過する前に、上記帯電部材に吸着されて除去される。このため、上記帯電ギャップへの逆帯電トナー等の残留現像剤成分の侵入を防止することができると共に、該残留現像剤成分を、像担持体表面から、確実かつ積極的に除去、回収することができる。したがって、従来のような専用のクリーニング装置を必要とせず、装置の小型化を図ることができ、電源電圧を低くすることができる。
【0196】
特に、反転現像を用いた場合には、重要課題となる、像担持体表面の白地の領域に付着した逆帯電トナーに起因した画像かぶりを、その原因となる逆帯電トナーを除去することで防止することができ、画質改善に顕著な効果を発揮することができる。
【0197】
また、上記の各構成によれば、クリーニングによる像担持体の膜減り、摺擦痕の発生を防止することができると共に、像担持体の負荷トルクを低減させることができる。
【0198】
さらに、上記の各構成によれば、上記帯電部材が上記像担持体に対しアゲンスト回転していることで、上記残留現像剤成分の帯電ギャップへの侵入を抑制することができると共に、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における上記帯電部材の帯電面と上記像担持体の帯電面との、相対走行距離が拡大されるので、像担持体の帯電特性が向上する。
【0199】
よって、上記の各構成によれば、小型でかつ電源電圧を低くすることができると共に、良好な画質を得ることができる画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。
【0200】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)は、上記可視像が転写される転写材の厚みよりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きい構成である。
【0201】
また、本発明にかかる画像形成方法は、以上のように、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔を、上記可視像が転写される転写材の厚みよりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きく設定する構成である。
【0202】
上記の各構成によれば、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)を上記転写材の厚みよりも小さく設定することにより、転写電荷により像担持体に静電吸着している転写材の剥離に失敗した時に、吸着した転写材が現像領域に侵入し、ジャム(紙ジャム)からの復旧作業をより困難にするとともに復旧作業者の手や衣服をトナーで汚すのを防止することができ、転写領域において上記像担持体に吸着した転写材を上記帯電部材で確実に剥離し、該転写材の現像領域への侵入を防止することができる。また、上記の構成によれば、一般的な転写材の厚みから考えて、上記帯電ギャップを上記転写材の厚みよりも小さく設定することにより、異常放電の発生を低減し、異常放電による上記像担持体の帯電ムラを防止することができる。さらに、上記帯電ギャップを小さく設定することで、「パッシェの実験式」よりからも明らかなように、電源電圧を低くすることができる。
【0203】
また、残留現像剤成分、特に、逆帯電トナーを行うために、逆帯電トナーを帯電部材により捕獲する場合に、上記帯電ギャップをトナーの粒径よりも大きくすることによって、上記帯電部材へのトナーの融着(逆帯電トナーの融着)を防止することができるという効果を併せて奏する。
【0204】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、当該画像形成装置は、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いた二成分現像方式の画像形成装置であり、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)は、残留現像剤成分であるキャリアの粒径よりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きい構成である。
【0205】
また、本発明にかかる画像形成方法は、以上のように、上記現像剤として、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いる場合、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔を、残留現像剤成分であるキャリアの粒径よりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きく設定する構成である。
【0206】
上記の各構成によれば、上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔(帯電ギャップ)が、残留現像剤成分であるキャリアの粒径よりも小さく設定されていることで、該帯電ギャップへのキャリアの侵入を完全に排除することができる。また、上記帯電ギャップをキャリアの粒径よりも小さく設定することにより、像担持体の帯電状態を安定化できるため、良好な画質を得ることができる。しかも、上記の各構成によれば、一般的なキャリアの粒径から考えて、上記帯電ギャップを上記キャリアの粒径よりも小さく設定することにより、異常放電の発生を低減し、異常放電による上記像担持体の帯電ムラを防止することができる。さらに、上記帯電ギャップを小さく設定することで、「パッシェの実験式」よりからも明らかなように、電源電圧を低くすることができる。
【0207】
また、残留現像剤成分、特に、逆帯電トナーおよびキャリアのクリーニングを行うために、逆帯電トナーを帯電部材により捕獲する場合に、上記帯電ギャップをトナーの粒径よりも大きくすることによって、上記帯電部材へのトナーの融着(逆帯電トナーの融着)を防止することができるという効果を併せて奏する。
電流電流電流電 本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記帯電部材には、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧が印加されている構成である。
【0208】
また、本発明にかかる画像形成方法は、以上のように、上記帯電部材に、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧を印加する構成である。
【0209】
本発明のようにアゲンスト回転した場合、該逆帯電トナーは、上記像担持体への帯電が開始される帯電領域よりも上記像担持体の回転方向上流側近傍で回収、搬送されるので、上記重畳電圧の直流成分(直流電圧)が逆帯電トナーの静電回収に有効に寄与する。このため、上記の各構成によれば、逆帯電トナーを効率良く静電吸着することができる。また、上記の各構成によれば、上記帯電部材には、直流電流電流電流電流電流電流圧に交流電圧が重畳された電圧が印加されていることで、転写後に上記像担持体表面に残留している残留現像剤成分等の異物(残留物)を加振することができ、上記像担持体からの上記残留現像剤成分等の異物の離脱を促進することができる。このため、上記逆帯電トナーの除去効率を高くすることができるという効果を併せて奏する。
【0210】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記帯電部材には磁場が形成されている構成である。
【0211】
また、本発明にかかる画像形成方法は、以上のように、上記帯電部材には磁場が形成されている構成である。
【0212】
上記の各構成によれば、上記帯電部材に磁場が形成されていることで、質量が大きいキャリア、あるいは磁性トナー等の磁性体を、非機械的に磁気吸引力により回収することができる。このため、キャリア等の回収効率を高くすることができる。
【0213】
したがって、上記の各構成によれば、帯電ギャップへのキャリアやトナー等の異物の侵入を抑制することができる。これにより、キャリア等が帯電ギャップへ侵入することによって、像担持体および帯電部材が傷つけられることを防止できる。また、本来、白地の領域に逆帯電トナーが付着し、現像されてかぶりとなる画像かぶり等の画質劣化の原因となる逆帯電トナーを除去することができるという効果を奏する。
【0214】
さらに、磁性一成分現像等、磁性トナーを用いる装置においては、静電的な回収が困難な、正規帯電トナー、あるいは帯電量が微少、もしくは未帯電トナーも磁気的に回収することができるという効果を奏する。
【0215】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記帯電装置は、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を、上記現像手段における現像槽内に回収する残留現像剤成分回収手段を有している構成である。
【0216】
上記の構成によれば、上記帯電装置が、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を回収する残留現像剤成分回収手段を有していることで、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を回収して再利用する特に、上記現像剤として、トナーおよびキャリアを含む二成分系現像剤を用いる場合、上記残留現像剤成分を帯電部材に吸着させる際、並びに、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を、残留現像剤成分にて回収する際に、キャリアによって、トナーが積極的に掻き取られる。この結果、上記帯電部材、残留現像剤成分回収手段によって、残留現像剤成分、特に逆帯電トナーの回収効率が向上するため、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留した未除去の残留現像剤成分(正規帯電トナー)の回収効率を高めることができる。、回収された残留現像剤成分が現像時に有していた初期の電荷を失わせことができるとともに、帯電部材に吸着した残留現像剤成分が再度、帯電領域に進入した際に起きる帯電不良等を未然に防止することができる。
【0217】
また、上記の構成によれば、上記帯電部材に吸着させた残留現像剤成分を、上記現像手段における現像槽内に回収し、該現像槽内にて十分な攪拌帯電を回収された残留現像剤成分に与えることにより該残留現像剤成分を所定の電荷量に調整した後、再度、現像に利用することができる。この結果、トナー像メモリ等の画像劣化を防止することができるという効果を併せて奏する。
【0218】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記帯電部材よりも上記像担持体の回転方向上流側に、上記像担持体上の異物を攪乱させる異物攪乱手段を有している構成である。
【0219】
上記の構成によれば、転写手段により転写されずに上記像担持体表面に残った残留現像剤成分等の異物を攪乱(攪拌)し、ほぐすことによって、上記帯電部材における異物の回収効率を高めると共に、残留現像剤成分に起因する像メモリを機械的に防止することができるという効果を奏する。
【0220】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記異物攪乱手段は、上記像担持体上の残留現像剤成分に、反転現像の場合にはトナーの主帯電極性に対して逆極性、または、転写バイアスと同極性のバイアスを印加し、正規現像の場合にはトナーの主帯電極性に対して同極性、または、転写バイアスと逆極性のバイアスを印加して、上記残留現像剤成分の電荷を調節する電荷調節手段を有している構成である。
【0221】
また、本発明にかかる画像形成方法は、以上のように、上記残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて除去する前に、予め、上記像担持体上の残留現像剤成分に、反転現像の場合にはトナーの主帯電極性に対して逆極性、または、転写バイアスと同極性のバイアスを印加し、正規現像の場合にはトナーの主帯電極性に対して同極性、または、転写バイアスと逆極性のバイアスを印加して、上記残留現像剤成分の電荷を調節する構成である。
【0222】
上記の各構成によれば、上記異物攪乱手段は、上記電荷調節手段を介して上記像担持体上の残留現像剤成分、具体的には残留トナーに、反転現像の場合にはトナーの主帯電極性(−)に対して逆極性(+)、または、転写バイアス(+)と同極性のバイアス(+)を印加し、正規現像の場合にはトナーの主帯電極性(+)に対して同極性(+)、または、転写バイアス(−)と逆極性のバイアス(+)を印加して、上記残留現像剤成分(残留トナー)の電荷を調節することで、転写後に上記像担持体上に残留したトナーは積極的に逆帯電、すなわち、プラス(+)に帯電するようになり、これにより、より効率良く、上記帯電部材により、逆帯電トナー等の異物を除去することができる。
【0223】
また、上記の各構成によれば、上記電荷調節手段を介して上記像担持体上の残留現像剤成分に上記バイアス電圧を印加することで、残留現像剤成分、例えば残留トナーが現像時に有していた初期の電荷を失わせることができ、トナー像メモリを防止することができると共に、像担持体上に残留している残留電位を平坦化することができるので、上記像担持体の電位および残留現像剤成分の電圧調整が可能となるという効果を併せて奏する。
【0224】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記異物攪乱手段は導電性ブラシを備えている構成である。
【0225】
上記の構成によれば、上記異物攪乱手段が導電性ブラシを備えていることにより、上記した残留現像剤成分等の異物は上記導電性ブラシの隙間を通り抜けることができる。これにより、異物の滞留を防止して該異物を攪乱することができると共に、上記像担持体表面に傷が付くことを防止することができるという効果を奏する。
【0226】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記現像手段は、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分を回収する未除去残留現像剤成分回収手段を有する現像兼クリーニング装置である構成である。
【0227】
また、本発明にかかる画像形成方法は、以上のように、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分を、上記現像手段にて回収する構成である。
【0228】
上記の各構成によれば、上記現像兼クリーニング装置よりも、像担持体の回転方向上流側に位置する帯電部材によって、残留現像剤成分、特に、画質劣化、そのなかでも特に画像かぶりの原因となる逆帯電トナーが回収されるため、現像クリーニング方式にて良好な画像を維持することができる。
【0229】
また、上記の構成によれば、現像装置とクリーニング装置とを一体化することにより、上記画像形成装置の小型化を図ることができるという効果を併せて奏する。
【0230】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記現像剤供給手段と上記像担持体とは周速比を有している構成である。
【0231】
上記の構成によれば、上記現像剤供給手段と上記像担持体とが周速比を有していることで、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分の回収効率をさらに高めることができるという効果を奏する。
【0232】
本発明にかかる画像形成装置は、以上のように、上記現像剤供給手段は、上記像担持体との最近接位置にて互いに行き違う方向に、上記像担持体と、対面する面の移動方向が互いに逆方向となるように回転するように設けられている構成である。
【0233】
上記の構成によれば、上記帯電装置通過後に上記像担持体上に残留している未除去の残留現像剤成分を、該残留現像剤成分が現像ギャップを通過する前に回収することができる。このため、上記未除去の残留現像剤成分の回収効率をさらに高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態にかかる画像形成装置の要部の概略構成図である。
【図2】上記画像形成装置において帯電ギャップを25μmとしたときの感光体の帯電安定性を示すグラフである。
【図3】上記画像形成装置において帯電ギャップを40μmとしたときの感光体の帯電安定性を示すグラフである。
【図4】上記画像形成装置において帯電ギャップを55μmとしたときの感光体の帯電安定性を示すグラフである。
【図5】上記画像形成装置において帯電ギャップを190μmとしたときの感光体の帯電安定性を示すグラフである。
【図6】設定ギャップに対する感光体の帯電電位の変動を示すグラフである。
【図7】設定ギャップに対する感光体の帯電電位の変動を示す他のグラフである。
【図8】ブラシバイアスとトナーの帯電量との関係を示すグラフである。
【図9】本発明の他の実施の形態にかかる画像形成装置の要部の概略構成図である。
【符号の説明】
1 感光体(像担持体)
4 現像領域
5 帯電領域
11 露光装置
21 現像装置(現像手段)
22 現像槽
23 現像ローラ(残留現像剤成分回収手段)
23a マグネットロール
23b スリーブ
25 電源
31 転写装置(転写手段)
32 転写ローラ
33 電源
41 異物攪乱装置(異物攪乱手段)
42 導電性ブラシ(電荷調節手段)
43 電源
51 転写装置
52 帯電ローラ(帯電部材)
52a 導電性素管
52b 抵抗層
53 電源
54 クリーニングマイラーフィルム(残留現像剤成分回収手段)
60 現像剤
61 トナー
61a 正規帯電トナー
61b 逆帯電トナー
62 キャリア
63 転写材屑
71 現像装置(現像手段)
72 現像槽
73 現像ローラ(残留現像剤成分回収手段)
73a 導電性素管
73b スリーブ
75 電源
81 帯電装置
82 帯電ローラ(帯電部材)
82a 導電性素管
82b 抵抗層
90 現像剤
A ドクターギャップ
B 現像ギャップ
C 帯電ギャップ
D 帯電ギャップ
P 転写材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic method, such as a printer, a copying machine, and a facsimile, and an image forming method using the same. More specifically, the present invention relates to a charging member arranged close to an image carrier. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an image forming apparatus and an image forming method using a proximity charging method for charging an image carrier by using the method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, for example, the surface of a photoconductor (member to be charged) is uniformly charged to a specific polarity by corona discharge means, and then the charge on the photoconductor is exposed by image exposure. Is selectively removed to form an electrostatic latent image, and a corona discharge method is used in which a developer is supplied to the surface of the photoreceptor by a developer supply member to which an appropriate developing bias is applied to develop the electrostatic latent image. Known image forming apparatuses are known.
[0003]
As such an image forming method using a corona discharge type image forming apparatus, for example, a dedicated cleaning device is not provided by using a developing and cleaning device, and further, it is not transferred onto the photoreceptor after the transfer process. There has been proposed a regular development process using a magnetic toner, which has a toner disturbance step using a conductive brush for disturbing residual toner (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
According to the regular developing process described in
[0005]
However, an apparatus using a corona discharge unit, such as the image forming apparatus described in
[0006]
Therefore, as a method for solving the above problem, for example, a charging member (conductive member) such as a charging roller to which a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied to a member to be charged by contacting the member to be charged. A charging method using a contact charging method for performing charging is known.
[0007]
However, when relatively hard foreign matter such as a carrier adheres to the surface of the member to be charged or the surface of the charging member in such a contact charging system, the foreign matter is interposed between the charging member and the member to be charged. In this state, the surface of the member to be charged comes into contact with the surface of the member to be charged. Further, when a foreign substance such as a carrier adheres to the charging member, there arises a problem that uneven charging occurs in an area of the member to be charged corresponding to the foreign substance adhered portion on the charging member.
[0008]
In order to solve the problems of the contact charging method, such as damage due to the attachment of foreign matter to the member to be charged and the charging member and uneven charging, and to achieve ozone-less, which is the greatest advantage of the contact charging method. In recent years, a charging method using a proximity charging method in which a charging member is arranged close to a photoconductor (non-contact) and an image forming apparatus using the charging method have been proposed.
[0009]
For example, in an image forming apparatus provided with a developing device using a two-component developing method, a gap at a closest position between a discharge surface of a charging member and a photoconductor as a member to be charged is larger than a carrier particle diameter of the developer. An image forming apparatus has been proposed (for example, see Patent Document 2).
[0010]
In addition, the charging member is disposed on the surface of the member to be charged using the proximity charging method via an air gap of 120 μm or less, and an alternating voltage obtained by superimposing a DC voltage and a low-frequency AC voltage between these members is applied. A charging method for charging a member to be charged has been proposed (for example, see Patent Document 3).
[0011]
Further, a charging method has been proposed in which a charging member is disposed in contact with the member to be charged via an air gap of 30 μm to 240 μm, and an electrode bias of a DC component is applied to the charging member to charge the member to be charged. (For example, see Patent Document 4).
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 6-50416 (publication date June 29, 1994)
[0013]
[Patent Document 2]
JP 2001-188403 A (publication date: July 10, 2001)
[0014]
[Patent Document 3]
JP-A-5-307279 (Published November 19, 1993)
[0015]
[Patent Document 4]
JP-A-7-301973 (Published November 14, 1995)
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
In the image forming apparatus described in
[0017]
However, on the other hand, in the image forming apparatus described in
[0018]
Further, when the gap is reduced to avoid such a problem, particularly when the gap is smaller than the particle diameter of a foreign substance, for example, a carrier of a developer, damage and contamination of the charged member and the charging member are prevented. In order to prevent the problem, it is necessary to clean the member to be charged on the upstream side of the charging member without fail. Trigger.
[0019]
Further, such a cleaning problem is not limited to the case where the two-component developing method is used. That is, when the gap at the closest position between the discharge surface of the charging member and the member to be charged is reduced as disclosed in
[0020]
Further, when the proximity charging method is used, the image forming apparatus tends to be larger and the power supply voltage tends to be higher than when the contact charging method is used.
[0021]
Therefore, an image forming apparatus and an image forming method that can solve the above-mentioned conventional problems are keenly desired.
[0022]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide an image forming apparatus and an image forming method that are compact, can reduce a power supply voltage, and can obtain good image quality. Is to provide.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier (for example, a photoconductor such as a photoconductor drum and a photoconductor belt) on which a latent image is formed, A charging device for charging the image carrier by applying a voltage to a charging member (eg, a charging roller, a charging belt, etc.) disposed around the surface of the image carrier in a non-contact manner; Developing means (for example, a developing device as a developing and cleaning device) for developing a latent image formed by the above with a developer containing at least a toner, and transferring the toner image formed on the image carrier In an image forming apparatus provided with transfer means (for example, a transfer device having a transfer roller, a transfer belt, and the like) for transferring to a material (for example, recording paper), the charging device remains on the image carrier after transfer. Remains A charging and cleaning device that removes the developer component from the image carrier by adsorbing to the charging member and charges the image carrier, wherein the charging member and the image carrier are separated from each other at the closest position. It is characterized by being provided so as to rotate so that the movement directions of the surfaces facing each other are opposite to each other.
[0024]
According to another aspect of the present invention, there is provided an image forming method, comprising: an image bearing member having a latent image formed on a surface thereof (for example, a photosensitive member such as a photosensitive drum or a photosensitive belt); A charging device that applies a voltage to a charging member (for example, a charging roller, a charging belt, or the like) disposed around the body in a non-contact manner with the surface of the image carrier to charge the image carrier; Developing means (for example, a developing device as a developing and cleaning device) for developing a latent image formed by the charged charges with a developer containing at least a toner, and a toner image formed on the image carrier An image forming apparatus provided with a transfer unit (for example, a transfer device having a transfer roller, a transfer belt, and the like) for transferring an image onto a transfer material, the charging member and the image bearing member being positioned closest to each other. At each other In the direction opposite to each other, the surfaces facing each other are rotated so that the directions of movement thereof are opposite to each other, and the residual developer component remaining on the image carrier after transfer is adsorbed to the charging member. Then, the image carrier is charged while being removed from the image carrier.
[0025]
According to each of the above-described configurations, the charging member and the image carrier rotate (agenst rotation) so that the movement directions of the surfaces facing each other at the closest position are opposite to each other, so that the image after the transfer is transferred. Residual developer components such as oppositely charged toner remaining on the carrier are adsorbed on the charging member before passing through the charging gap at the closest position between the discharge surface of the charging member and the image carrier. Removed. For this reason, according to each of the above-described configurations, it is possible to prevent the residual developer component such as the oppositely charged toner from entering the charging gap, and to reliably and reliably remove the residual developer component from the surface of the image carrier. It can be positively removed and collected. Further, when the charging member removes and collects the residual developer component, foreign matter (residual material) such as transfer material dust adhering to the residual developer component adsorbed by the charging member is also simultaneously removed by the charging member. It can be removed and collected from the image carrier.
[0026]
For this reason, according to each of the above-described configurations, a dedicated cleaning device as in the related art is not required to remove foreign matters such as a residual developer component remaining on the image carrier, and the size of the device can be reduced. Power supply voltage can be reduced. As a result, it is possible to prevent the image carrier from being reduced in film thickness due to the cleaning and to prevent the occurrence of rubbing marks, and to reduce the load torque of the image carrier.
[0027]
Further, according to each of the above-described configurations, it is possible to suppress the penetration of the residual developer component into the charging gap. Therefore, the residual developer component is charged up by passing through the charging gap. The charged surface is refreshed, and it is possible to suppress the occurrence of uncharged portions which are shadowed by the developer component (effective for charge-up), and improve the charging characteristics of the image carrier.
[0028]
In addition, according to each of the above configurations, since the charging member is rotated against the image carrier, the charging surface of the charging member and the image at the closest position between the charging member and the image carrier are rotated. The relative traveling distance with respect to the charging surface of the carrier is increased. For this reason, it is possible to prevent charging unevenness due to a partial variation of the resistance value of the charging member, to make charging uniform, and to provide a charging area, specifically, the charging gap, with the downstream of the image carrier. Influence that the charging member itself is charged by the charging operation when the surface to be charged (charging surface) of the charging member enters from the charging side (charging end side (downstream side of charging area)). The charged surface of the charged member that has been refreshed after removing the developer component and the like on the charged member that has been collected enters the charging gap, thereby preventing the influence of the collected material. As a result, the charging characteristics of the image carrier are improved.
[0029]
Therefore, according to each of the above-described configurations, it is possible to provide an image forming apparatus that is small in size, can reduce the power supply voltage, and can obtain good image quality.
[0030]
In the image forming apparatus according to the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the distance (charging gap) between the charging member and the image carrier at the closest position is determined by the thickness of the transfer material onto which the visible image is transferred. And a size larger than the particle size of the toner as the residual developer component.
[0031]
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the image forming method according to the present invention may be configured such that the distance (charging gap) between the charging member and the image carrier at the closest position is set to a transfer material on which the visible image is transferred. Is set to be smaller than the thickness of the toner and larger than the particle diameter of the toner as the residual developer component.
[0032]
According to each of the above configurations, the distance (charging gap) at the closest position between the charging member and the image carrier is set smaller than the thickness of the transfer material, so that the electrostatic charge is applied to the image carrier by the transfer charge. When the transfer material that has been removed fails, the adsorbed transfer material enters the developing area, making recovery work from jams (paper jam) more difficult and soiling the hands and clothes of the recovery worker with toner. The transfer material adsorbed on the image carrier in the transfer area can be reliably peeled off by the charging member, and the transfer material can be prevented from entering the development area. Further, according to the above configuration, considering the thickness of a general transfer material, by setting the charging gap to be smaller than the thickness of the transfer material, the occurrence of abnormal discharge is reduced, and the image due to abnormal discharge is reduced. It is possible to prevent charging unevenness of the carrier. Further, by setting the charging gap to be small, it is possible to lower the discharge starting voltage as shown by “Pasche's empirical formula”, and thus to lower the power supply voltage.
[0033]
In addition, when the oppositely charged toner is captured by a charging member in order to perform the remaining developer component, particularly, the oppositely charged toner, the charging gap is made larger than the particle diameter of the toner, whereby the toner to the charging member is formed. (Fusion of the oppositely charged toner) can be prevented.
[0034]
In order to solve the above-mentioned problems, the image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus of a two-component developing method using a two-component developer containing a toner and a carrier, and The distance (charging gap) at the closest position between the member and the image carrier is smaller than the particle size of the carrier as the residual developer component and larger than the particle size of the toner as the residual developer component. And
[0035]
Further, in order to solve the above-mentioned problems, the image forming method according to the present invention, when a two-component developer containing a toner and a carrier is used as the developer, the nearest neighbor between the charging member and the image carrier. The distance between the positions is set to be smaller than the particle size of the carrier as the residual developer component and larger than the particle size of the toner as the residual developer component.
[0036]
According to each of the above configurations, the distance (charging gap) at the closest position between the charging member and the image carrier is set to be smaller than the particle diameter of the carrier as the residual developer component. Intrusion of carriers into the gap can be completely eliminated. Further, by setting the charging gap smaller than the particle diameter of the carrier, the charging state of the image carrier can be stabilized, so that good image quality can be obtained. According to each of the above-described structures, the occurrence of abnormal discharge is reduced by setting the charging gap to be smaller than the particle size of the carrier, in consideration of the particle size of a general carrier, and the image bearing due to the abnormal discharge is reduced. Non-uniform charging of the body can be prevented. Further, by setting the charging gap to be small, it is possible to lower the discharge starting voltage as shown by “Pasche's empirical formula”, and thus to lower the power supply voltage.
[0037]
Further, when the oppositely charged toner is captured by a charging member in order to clean the residual developer component, in particular, the oppositely charged toner and the carrier, the charging gap is made larger than the toner particle size, so that the charging is performed. The fusion of the toner to the member (fusion of the oppositely charged toner) can be prevented.
[0038]
In the image forming apparatus according to the present invention, in order to solve the above-described problem, a voltage (superimposed voltage) in which an alternating voltage is superimposed on a direct current, current, current, current, current, or current pressure is applied to the charging member. It is characterized by having.
[0039]
Further, the image forming method according to the present invention is characterized in that in order to solve the above-mentioned problem, a voltage (superimposed voltage) in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to the charging member.
[0040]
When the superimposed voltage is applied to the charging member, the surface potential of the image carrier near the end of the charging area rises to a predetermined voltage as charging proceeds, so that the charging member and the image carrier However, in the Wids rotation in which the toners rotate in the same direction at the closest position, the ability to electrostatically collect the oppositely charged toner is greatly reduced. The charged toner is collected and conveyed near the upstream side in the rotation direction of the image carrier from the charging area where the charging of the image carrier is started, so that the DC component (DC voltage) of the superimposed voltage is reversely charged. It effectively contributes to electrostatic recovery of toner. Therefore, according to the above configuration, the oppositely charged toner can be efficiently electrostatically attracted. According to the above configuration, the charging member is applied with a voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC current / current pressure, so that the residual developer remaining on the surface of the image carrier after transfer is applied. Foreign matter (residues) such as components can be vibrated, and detachment of the foreign matters such as the residual developer component from the image carrier can be promoted. Therefore, the efficiency of removing the oppositely charged toner can be increased.
[0041]
An image forming apparatus according to the present invention is characterized in that a magnetic field is formed on the charging member in order to solve the above-mentioned problems.
[0042]
The image forming method according to the present invention is characterized in that in order to solve the above-mentioned problems, a magnetic field is formed on the charging member.
[0043]
Particularly, a foreign substance (residue) having a large mass such as a carrier has a large burden in electrostatic adsorption, and the collection efficiency is reduced. On the other hand, according to each of the above-described configurations, since the magnetic field is formed in the charging member, the carrier can be collected non-mechanically by magnetic attraction. For this reason, the collection efficiency of foreign substances (residues) having a large mass such as a carrier can be improved.
[0044]
Therefore, according to each of the above-described configurations, it is possible to prevent foreign substances such as carrier and toner from entering the charging gap. Thereby, it is possible to prevent the image carrier and the charging member from being damaged by, for example, the carrier entering the charging gap. Further, the reversely charged toner which originally adheres to the white background area and is developed and causes image quality deterioration such as image fogging which is fogged can be removed.
[0045]
Further, in an apparatus using a magnetic toner such as magnetic one-component development, it is possible to magnetically collect a normally charged toner or a toner having a small charge amount or an uncharged toner, which is difficult to collect electrostatically.
[0046]
In order to solve the above-described problems, the image forming apparatus according to the present invention is configured such that the charging device collects a residual developer component adsorbed on the charging member into a developing tank in the developing unit. It is characterized by having a collecting means.
[0047]
According to the above configuration, the charging device has the residual developer component recovery unit that recovers the residual developer component adsorbed on the charging member, so that the residual developer adsorbed on the charging member is provided. In particular, when a two-component developer containing a toner and a carrier is used as the developer, when the residual developer component is adsorbed on the charging member, and when the two-component developer is adsorbed on the charging member, When the residual developer component is collected by the residual developer component, the toner is positively scraped off by the carrier. As a result, the recovery efficiency of the residual developer component, particularly the oppositely charged toner, is improved by the charging member and the residual developer component recovery means, so that the remaining undeveloped residual developer remaining on the image carrier after passing through the charging device is improved. The collection efficiency of the agent component (normally charged toner) can be improved.
Can be eliminated, and a charging failure or the like that occurs when the residual developer component adsorbed on the charging member enters the charging area again can be prevented.
[0048]
Further, according to the above configuration, the residual developer component adsorbed on the charging member is recovered in the developing tank of the developing unit, and the residual developer having been sufficiently stirred and charged in the developing tank is recovered. After the residual developer component is adjusted to a predetermined charge amount by giving it to the component, it can be used again for development. As a result, it is possible to prevent image deterioration of the toner image memory and the like.
[0049]
The image forming apparatus according to the present invention has a foreign matter disturbing means for disturbing foreign matter on the image carrier, on the upstream side in the rotation direction of the image carrier from the charging member, in order to solve the above problem. It is characterized by having.
[0050]
According to the above configuration, the foreign matter such as the residual developer component remaining on the surface of the image carrier without being transferred by the transfer unit is disturbed (stirred) and loosened, thereby improving the efficiency of collecting the foreign matter in the charging member. In addition, the image memory caused by the residual developer component can be mechanically prevented.
[0051]
In the image forming apparatus according to the present invention, in order to solve the above-described problem, the foreign matter disturbing unit may be configured to detect a residual developer component on the image carrier and a main charging polarity of the toner in the case of reversal development. By applying a reverse polarity or a bias having the same polarity as the transfer bias, and in the case of regular development, applying a bias having the same polarity as the main charging polarity of the toner or a reverse polarity to the transfer bias, the residual It is characterized by having charge control means for controlling the charge of the agent component.
[0052]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, the image forming method according to the present invention may be configured such that the residual developer component is adsorbed to the charging member and removed beforehand. In the case of reversal development, a polarity opposite to the main charging polarity of the toner, or a bias having the same polarity as the transfer bias is applied, and in the case of regular development, the same polarity as the main charging polarity of the toner, or The bias of the polarity opposite to the transfer bias is applied to adjust the charge of the residual developer component.
[0053]
According to each of the above configurations, the foreign matter disturbing means supplies the residual developer component on the image carrier, specifically, the residual toner via the charge adjusting means, to the main charge of the toner in the case of reversal development. Apply a reverse polarity (+) to the polarity (-) or a bias (+) having the same polarity as the transfer bias (+). In the case of normal development, the same bias is applied to the main charging polarity (+) of the toner. By applying a polarity (+) or a bias (+) having a polarity opposite to that of the transfer bias (-) to adjust the charge of the residual developer component (residual toner), the image is transferred onto the image carrier after transfer. The remaining toner is positively charged reversely, that is, positively (+), whereby foreign matters such as reversely charged toner can be more efficiently removed by the charging member.
[0054]
Further, according to each of the above configurations, the bias voltage is applied to the residual developer component on the image carrier through the charge adjusting unit, so that the residual developer component, for example, the residual toner has during development. The initial charge can be lost, the toner image memory can be prevented, and the residual potential remaining on the image carrier can be flattened. The voltage of the residual developer component can be adjusted.
[0055]
According to each of the above configurations, foreign matter such as a residual developer component does not adhere to the charge adjusting means due to the bias voltage applied to the charge adjusting means, and the foreign matter adheres to the charge adjusting means. Problems such as stagnation and reduced disturbance effects do not occur.
[0056]
The image forming apparatus according to the present invention is characterized in that, in order to solve the above-mentioned problems, the foreign matter disrupting means includes a conductive brush.
[0057]
According to the arrangement, since the foreign matter disturbing means includes the conductive brush, the foreign matter such as the residual developer component can pass through the gap of the conductive brush. This can prevent the foreign matter from staying and disturb the foreign matter, and can prevent the surface of the image carrier from being damaged.
[0058]
In order to solve the above-mentioned problems, the image forming apparatus according to the present invention is configured such that the developing unit recovers an unremoved residual developer component remaining on the image carrier after passing through the charging device. The present invention is characterized in that it is a developing and cleaning device having a residual developer component collecting means.
[0059]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, the image forming method according to the present invention recovers an unremoved residual developer component remaining on the image carrier after passing through the charging device by the developing unit. It is characterized by doing.
[0060]
According to each of the above configurations, the charging, that is, the collection of the residual developer component (residue) such as the oppositely charged toner is performed by the charging member of the developing / cleaning device / cleaning device. An unremoved residual developer component remaining on the image carrier after passing through the charging and cleaning device can be collected by the developing and cleaning device. According to each of the above-described configurations, the residual developer component, in particular, image quality deterioration, and particularly the cause of image fogging, is caused by the charging member located upstream of the developing and cleaning device in the rotation direction of the image carrier. Is recovered, and a good image can be maintained by the developing cleaning method.
[0061]
Further, according to each of the above configurations, the size of the image forming apparatus can be reduced by integrating the developing device and the cleaning device.
[0062]
In this case, in particular, the unremoved residual developer component remaining on the image carrier after passing through the charging device is recovered in a developing tank of the developing unit, so that the developer is collected in the developing tank. Sufficient stirring charge can be given to the recovered residual developer component, and the recovered residual developer component can lose the initial charge that was possessed at the time of development. After that, it can be used again for development. As a result, the toner image memory can be prevented, and the collected developer components can be efficiently reused.
[0063]
An image forming apparatus according to the present invention is characterized in that in order to solve the above-mentioned problems, the developer supply unit and the image carrier have a peripheral speed ratio.
According to the above configuration, the developer supply means and the image carrier have a peripheral speed ratio, and thus remain on the image carrier after passing through the charging device. The recovery efficiency of the unremoved residual developer component can be further increased. Here, that the developer supply means and the image carrier have a peripheral speed ratio means that the developer supply means (specifically, the developing roller) is rotating and in the development area, This indicates that the surface of the developer supply means (developing roller) and the surface of the image carrier facing each other are rotating at a relative speed.
[0064]
In the image forming apparatus according to the present invention, in order to solve the above-described problem, the developer supply unit may be configured such that a movement direction of a surface facing the image carrier at a position closest to the image carrier. It is characterized in that it is provided so as to rotate in directions opposite to each other.
[0065]
According to the above configuration, the unremoved residual developer component remaining on the image carrier after passing through the charging device can be collected before the residual developer component passes through the developing gap. Therefore, the recovery efficiency of the unremoved residual developer component can be further increased.
[0066]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0067]
As shown in FIG. 1, an image forming apparatus according to the present embodiment includes an exposure device 11, a developing
[0068]
The
[0069]
An exposure device 11 serving as a latent image forming device (exposure device) has a
[0070]
The developing
[0071]
The developing
[0072]
In the present embodiment, in addition to the
[0073]
For example, as shown in FIG. 1, when the
[0074]
In this embodiment, the developing
[0075]
In this embodiment, a developing device having a developing
[0076]
That is, the developing
[0077]
As a result, the developing
[0078]
The normally charged
[0079]
It is desirable that the magnetic field in the developing
[0080]
Further, it is preferable that the developing
[0081]
The phrase “the developing
[0082]
The peripheral speed ratio of the developing
[0083]
Further, the developing
[0084]
In the present embodiment, for example, when a toner having a particle diameter of 8 μm using styrene acrylic resin as a binder resin is used as the
[0085]
Further, the
[0086]
In the present embodiment, for example, the
[0087]
The charging
[0088]
The charging
[0089]
The charging
[0090]
A voltage (superimposed voltage) in which an AC voltage is superimposed on a DC current voltage is applied to the charging
[0091]
In the present embodiment, by applying a negative (-) DC voltage as a charging bias to the charging
[0092]
In addition, since the
[0093]
Table 1 shows the effect of collecting the
[0094]
[Table 1]
[0095]
As shown in Table 1, by collecting the
[0096]
In the present embodiment, the charging
[0097]
As a result, foreign matter such as the oppositely charged
[0098]
As described above, the charging
[0099]
That is, the charging
When a superimposed voltage (AC superimposed bias) is applied to the charging
[0100]
In particular, in the reversal development, if the reversely charged
[0101]
Therefore, according to the image forming apparatus of the present embodiment, a dedicated cleaning device for removing foreign matter remaining on the
[0102]
Further, according to the image forming apparatus of the present embodiment, the foreign matter is charged between the charging
[0103]
That is, when foreign matter such as the oppositely charged
[0104]
In particular, according to the image forming apparatus according to the present embodiment, the charging
[0105]
Further, according to the image forming apparatus according to the present embodiment, since the intrusion of foreign matter into the charging gap C can be prevented, the charging gap C is sandwiched between the charging gap C and the
[0106]
Further, since the charging
[0107]
Note that the above effect is particularly remarkable when the resistance value of the
[0108]
If the superimposed voltage applied to the charging
[0109]
On the other hand, if the magnetic field is too small, it will be difficult to recover the
[0110]
The superimposed voltage involves a charging gap C between the charging
[0111]
The charging gap C between the charging
[0112]
2 to 5 and Table 2 show the results of evaluating the charging stability of the
[0113]
[Table 2]
[0114]
As a result of the measurement, as shown in FIGS. 2 to 4, stable charging of the
[0115]
From the above measurement results, it was found that the charging state of the
[0116]
6 and 7 show the variation of the charging potential of the
[0117]
As shown in FIGS. 6 and 7, in particular, when charging is performed with a DC bias, the case where the interval of the charging gap C fluctuates from the set value due to processing errors or the like (it is necessary to consider about 10 μm) is considered. By setting the interval of the charging gap C to 55 μm or less, the fluctuation of the charging potential of the
[0118]
As described above, by setting the interval of the charging gap C to be smaller than the carrier diameter, specifically, 60 μm, the charging state of the
[0119]
Further, as shown in FIGS. 3 and 4 and Table 2, when the interval of the charging gap C exceeds 55 μm, the charging state of the
[0120]
As described above, by increasing the carrier collection efficiency of the charging
[0121]
On the other hand, when the oppositely charged
[0122]
Further, the interval of the charging gap C is preferably 3 times or more and less than 9 times the toner diameter in terms of powder engineering. That is, assuming that the toner diameter is about 7 μm, the interval between the charging gaps C is preferably in the range of 21 μm or more and 63 μm or less.
[0123]
The powder ejection phenomenon occurs remarkably at less than three times the particle size. Therefore, by making the charging gap C three times or more the toner diameter, it is possible to prevent the ejection of the
[0124]
Also, the so-called powder bridge arch is remarkably generated at about 9 times the particle size. Therefore, by setting the charging gap C to be less than nine times the toner diameter, the fusion of the
[0125]
Further, since the thickness of the general paper is in the range of about 70 μm to 100 μm, by providing the gap of the charging gap C narrower than this thickness, the intrusion of jammed paper into the charging gap C is prevented, The jam paper can be prevented from being entangled in the
[0126]
The peripheral speed ratio of the charging
[0127]
It should be noted that the charging
[0128]
Further, as shown in FIG. 1, the image forming apparatus is arranged on the upstream side in the rotation direction of the
[0129]
The foreign substance
[0130]
In the case of reversal development, the main brush polarity (-) of the
[0131]
By using a brush structure for the foreign matter stirring means as described above, the foreign matter such as the residual developer component described above passes through the gap between the brushes, thereby preventing the foreign matter from staying and disturbing the foreign matter. In addition, it is possible to prevent the surface of the
[0132]
As described above, the foreign matter disturbing means is provided on the upstream side of the charging
[0133]
Further, as described above, in the case of reversal development, the
[0134]
According to the above configuration, by applying the bias to the
[0135]
In addition, due to the bias voltage (brush bias) applied to the
[0136]
Table 3 shows that the
[0137]
[Table 3]
[0138]
FIG. 8 shows the
[0139]
In FIG. 8, the ordinate indicates the charge amount (C) of the
[0140]
As shown in FIG. 8, it can be seen that when a DC voltage of +500 V is applied to the
[0141]
Also, from the results shown in FIG. 8 and Table 3, it can be seen that the memory can be significantly improved by adjusting the charge of the residual toner by the
[0142]
Here, an image forming process in the image forming apparatus having the above configuration will be described below with reference to FIG.
[0143]
First, the surface of the
[0144]
Next, when the electrostatic latent image passes through the developing
[0145]
The toner image formed on the
[0146]
Residual developer remaining on the
[0147]
Thereafter, the residual developer component remaining on the
[0148]
Further, the unremoved residual developer component (normally charged
[0149]
In the above embodiment, a photoconductor drum is described as an example of the
[0150]
Further, in the above-described embodiment, the charging
[0151]
As described above, the image forming apparatus according to the present embodiment includes an image carrier on which a latent image is formed on the surface, and a charging member disposed around the image carrier without contact with the surface of the image carrier. A charging device that applies a voltage to the image carrier to charge the image carrier, and a developing unit that develops a latent image formed by the charged charges on the surface of the image carrier with a developer containing at least a toner to form a toner image. A transfer unit for transferring a toner image formed on the image carrier to a transfer material, wherein the charging device comprises: a residual developing unit remaining on the image carrier after the transfer. A charging / cleaning device for adsorbing an agent component onto the charging member to remove the agent component from the image carrier and to charge the image carrier, wherein the charging member and the image carrier move toward each other at a closest position. Move faces facing in different directions Has a configuration in which direction is provided so as to respectively rotate so that the opposite directions to each other. In particular, the image forming apparatus according to the present embodiment is a two-component developing type image forming apparatus using a two-component developer containing a toner and a carrier. The interval at the position is set smaller than the particle size of the carrier as the residual developer component and larger than the particle size of the toner as the residual developer component.
[0152]
More specifically, in the image forming apparatus according to the present embodiment, a charging device for charging a photoconductor is disposed close to the surface of the photoconductor, and the charging device has a conductive cylindrical or columnar shape. A developer including a charging roller including a member and a resistance layer covering the surface thereof, or a charging belt including a resistance layer, a charging brush, and the like, wherein a latent image formed on the photosensitive member includes at least a toner and a carrier In the image forming apparatus, the rotation direction of the charging roller with respect to the rotation axis and the rotation direction of the photosensitive member with respect to the rotation axis rotate in the same direction (Agenst rotation), and the discharge surface of the charging device and the photosensitive surface rotate. An interval (charging gap) at a position closest to the body is set smaller than the carrier attached to the photoconductor and larger than the toner attached to the photoconductor. There.
[0153]
Further, in the image forming method according to the present embodiment, a voltage is applied to an image carrier on which a latent image is formed on a surface, and a charging member arranged around the image carrier in a non-contact manner with the surface of the image carrier. A charging device that applies the electric charge to the image carrier, a developing unit that develops a latent image formed by the charged charges on the surface of the image carrier with a developer containing at least toner to form a toner image, An image forming method using an image forming apparatus provided with a transfer unit for transferring a toner image formed on a carrier to a transfer material, wherein the charging member and the image carrier are mutually moved at a closest position. Rotate the surfaces facing each other in the opposite directions so that the directions of movement are opposite to each other, and adsorb the residual developer component remaining on the image carrier after transfer to the charging member. To remove from the image carrier That while a method of charging the image bearing member.
[0154]
As described above, according to the present embodiment, the charging member and the image carrier are rotated (against rotation) so that the moving directions of the surfaces facing each other at the closest position are opposite to each other. The residual developer component such as the oppositely charged toner remaining on the image carrier after transfer passes through the charging member before passing through the charging gap at the closest position between the discharge surface of the charging member and the image carrier. It is adsorbed to and removed. Therefore, it is possible to prevent the residual developer component such as the oppositely charged toner from entering the charging gap, and to reliably and positively remove and collect the residual developer component from the surface of the image carrier. Can be. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to provide an image forming apparatus and an image forming method which can be reduced in size, reduce the power supply voltage, and obtain good image quality. When the charging member removes and recovers the residual developer component, foreign matter (residue) such as transfer material dust adhering to the residual developer component adsorbed by the charging member is also removed from the charging member at the same time. It can be removed and collected from the image carrier. That is, the charging device adsorbs the residual developer component remaining on the image carrier after the transfer to the charging member, and removes foreign matter (residue) containing the residual developer component on the image carrier. Remove from
[0155]
Further, the interval (charging gap) may be set to be three times or more and less than nine times the toner diameter. Since the powder ejection phenomenon occurs remarkably when the particle diameter is three times or less, the above configuration can prevent toner ejection. In addition, since the state in which the powder becomes a bridge and becomes clogged in the charging gap occurs remarkably when the charging gap has an interval of about 9 times the particle diameter, the charging gap should be smaller than 9 times the toner diameter. As a result, the fusion of the toner to the charging roller due to the bridge of the toner can be prevented, and the aggregation of the toner can be prevented from passing through the charging gap, so that the aggregation of the toner enters the developing area. Therefore, it is possible to prevent the image quality from deteriorating.
[0156]
[Embodiment 2]
Another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the first embodiment, an image forming apparatus employing a two-component developing method using a two-component developer including a
[0157]
As shown in FIG. 9, the image forming apparatus according to the present embodiment includes an exposing device 11, a developing device 71, a
[0158]
In the present embodiment, a one-component developer including the
[0159]
The developing device 71 includes a developing
[0160]
In the present embodiment, as the developing device 71, a developing device having a
[0161]
That is, the developing
[0162]
As a result, the developing device 71 serves as a developing and cleaning device to remove foreign matter such as the unremoved regular charged
[0163]
The normally charged
[0164]
It is preferable that the developing
[0165]
Thereby, the collection efficiency of the regular charged
[0166]
The developing
[0167]
The charging
[0168]
Similarly to the charging
[0169]
As a result, the charging
[0170]
In addition, also in the charging
[0171]
Also, in the charging
[0172]
The charging gap D between the charging roller 82 and the
[0173]
The transfer material P used in the electrophotographic image forming apparatus is, for example, a recording paper, which is thin and about 60 g / m2. 2 The thickness is about 60 to 80 μm. For this reason, by setting the interval of the charging gap D to be smaller than the recording material P (recording paper), that is, for example, 60 μm or less, the transfer material P (recording) electrostatically attracted to the
[0174]
If the interval between the charging gaps D exceeds 60 μm as described in the first embodiment, abnormal discharge is likely to occur. Therefore, by setting the interval of the charging gap D to 60 μm or less, occurrence of abnormal discharge can be reduced and uneven charging of the
[0175]
Further, as described in the first embodiment, the charging gap D is set to 55 μm or less in consideration of a case where the interval of the charging gap D fluctuates from a set value due to a processing error or the like. It is preferable to reduce the fluctuation, and it is more preferable to set the thickness to 40 μm or less in order to perform stable charging.
[0176]
Also, in the present embodiment, when the oppositely charged
[0177]
Further, also in the present embodiment, as is clear from the “Pasche's empirical formula” indicating the start voltage from the discharge threshold value in the air discharge, the power supply voltage is reduced by reducing the interval of the charging gap D in this manner. Can be lower.
[0178]
As described above, the image forming apparatus according to the present embodiment also includes an image carrier on which a latent image is formed on the surface, and a charging device arranged around the image carrier without contact with the surface of the image carrier. A charging device that applies a voltage to the member to charge the image carrier, and a developing unit that develops a latent image formed by the charged charge on the surface of the image carrier with a developer containing at least a toner to form a toner image And a transfer unit for transferring the toner image formed on the image carrier to a transfer material, wherein the charging device is configured to remove the residual image remaining on the image carrier after the transfer. A charging and cleaning device that removes the developer component from the image carrier by adsorbing to the charging member and charges the image carrier, wherein the charging member and the image carrier are separated from each other at the closest position. On the side facing in the wrong direction Has a structure in which dynamic direction are provided so as to respectively rotate so that the opposite directions to each other.
[0179]
That is, the image forming method according to the present embodiment also includes, as described in the first embodiment, an image carrier on which a latent image is formed on the surface, and the image carrier surface around the image carrier. A charging device that applies a voltage to a charging member arranged in a non-contact manner to charge the image carrier, and develops a latent image formed by the charged charge on the surface of the image carrier with a developer containing at least toner. An image forming method using an image forming apparatus, comprising: a developing unit that forms a toner image by performing the transfer, and a transfer unit that transfers the toner image formed on the image carrier to a transfer material. The image developer is rotated so that the moving directions of the surfaces facing each other at the closest position are opposite to each other, and the remaining developer components remaining on the image carrier after transfer are rotated. To the charging member While it removed from the image bearing member, a method for charging the image bearing member.
[0180]
In particular, in the image forming apparatus according to the present embodiment, the distance between the charging member and the image carrier at the closest position is smaller than the thickness of the transfer material to which the visible image is transferred, and The diameter is set to be larger than the particle diameter of the toner as the developer component.
[0181]
In the present embodiment, the description has been given by exemplifying the image forming apparatus of the one-component developing method using the one-component developer, but the image forming apparatus according to the present embodiment is not limited to this. Instead, the image forming apparatus can be applied to a case where not only a one-component developer but also a two-component developer is used as the developer.
[0182]
More specifically, in the image forming apparatus according to the present embodiment, a charging device for charging a photoconductor is disposed close to the surface of the photoconductor, and the charging device has a conductive cylindrical or columnar shape. An image forming apparatus comprising: a charging roller having a member and a resistance layer covering the surface thereof; and developing the latent image formed on the photoconductor with a developer containing at least a toner and a carrier. The rotation direction with respect to the rotation axis and the rotation direction with respect to the rotation axis of the photoconductor rotate in the same direction (Agenst rotation), and the distance between the discharge surface of the charging device and the photoconductor at the closest position (charging gap). Is set to be smaller than the recording paper adhered to the photoconductor and larger than the toner adhered to the photoconductor.
[0183]
As described above, in the present embodiment, the charging member and the image carrier are respectively rotated (Agenst rotation) such that the movement directions of the surfaces facing each other at the closest position are opposite to each other. By doing so, the residual developer component such as the oppositely charged toner remaining on the image carrier after the transfer, before passing through the charging gap at the closest position between the discharge surface of the charging member and the image carrier, It is absorbed and removed by the charging member. Therefore, it is possible to prevent the residual developer component such as the oppositely charged toner from entering the charging gap, and to reliably and positively remove and collect the residual developer component from the surface of the image carrier. Can be. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to provide an image forming apparatus and an image forming method which can be reduced in size, reduce the power supply voltage, and obtain good image quality.
[0184]
Further, in each of
(Configuration).
[0185]
When the voltage is applied to the charging member, the surface potential of the image carrier rises to a predetermined voltage with the progress of charging in the vicinity of the end of the charging area, so that the charging member and the image carrier are In the Wids rotation, which rotates in the same direction at the closest position, the ability to electrostatically recover the oppositely charged toner is greatly reduced, whereas when the opposite rotation is performed as in the present invention, the oppositely charged toner is removed. Is collected and conveyed near the upstream side in the rotation direction of the image carrier from the charging area where charging of the image carrier is started, so that the DC component (DC voltage) of the superimposed voltage is Effectively contributes to electrostatic recovery. Therefore, according to the above configuration, the oppositely charged toner can be efficiently electrostatically attracted. In particular, since a voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC current and a current pressure is applied to the charging member, foreign matter such as a residual developer component remaining on the surface of the image carrier after transfer (remaining residual material). ) Can be vibrated, and detachment of the foreign matter such as the residual developer component from the image carrier can be promoted. Therefore, the efficiency of removing the oppositely charged toner can be increased.
[0186]
Further, in this case, in particular, a voltage (superimposed voltage) obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied to the charging member and a magnetic field is formed on the charging member. When the superimposed voltage is applied, the surface potential of the image carrier is charged to a predetermined voltage near the end of the charged area as described above, so that the oppositely charged toner is electrostatically collected in the whisper rotation. In contrast to the present invention, in the case where the axis rotation is performed as in the present invention, the DC component of the superimposed voltage (DC voltage) effectively contributes to the electrostatic recovery of the oppositely charged toner, as described above. The oppositely charged toner can be efficiently electrostatically attracted. At this time, in particular, a foreign substance (residue) having a large mass such as a carrier causes a large load in the electrostatic adsorption and lowers the collection efficiency. However, according to each of the above configurations, a magnetic field is formed on the charging member. By doing so, the carrier can be recovered non-mechanically by magnetic attraction. For this reason, the collection efficiency of foreign substances (residues) having a large mass such as a carrier can be improved.
[0187]
Therefore, according to the above configuration, it is possible to prevent foreign substances such as carrier and toner from entering the charging gap, to prevent the image carrier and the charging member from being damaged, and to prevent deterioration of image quality such as image fogging. It is possible to remove the oppositely charged toner that causes the toner.
[0188]
Further, in an apparatus using a magnetic toner such as magnetic one-component development, it is possible to magnetically collect a normally charged toner or a toner having a small charge amount or an uncharged toner, which is difficult to collect electrostatically.
[0189]
Further, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims.
[0190]
For example, the residual developer component adsorbed on the charging member may be collected in the developing tank via a developer supply tank (hopper).
[0191]
In addition, by applying a developing bias in which an alternating voltage is superimposed on a direct current to the developer supply means, an electrostatic force that promotes separation of the residual developer on the image carrier is applied to promote recovery from the image carrier. You may.
[0192]
Further, embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
[0193]
【The invention's effect】
As described above, the image forming apparatus according to the present invention is configured such that a voltage is applied to the image carrier on which the latent image is formed on the surface and the charging member disposed around the image carrier in a non-contact manner with the surface of the image carrier. A developing device for developing a latent image formed by the charged charges on the surface of the image carrier with a developer containing at least a toner to form a toner image; An image forming apparatus including a transfer unit configured to transfer a toner image formed on the image carrier to a transfer material, wherein the charging device removes the residual developer component remaining on the image carrier after the transfer. A charging and cleaning device that removes the image carrier from the image carrier by attracting the same to the charging member and charges the image carrier. The charging member and the image carrier face each other in a direction in which they pass each other at a closest position. Direction of the moving surface In a configuration that is provided so as to respectively rotate so that the opposite direction.
[0194]
Further, as described above, the image forming method according to the present invention includes an image carrier on which a latent image is formed on a surface, and a charging member arranged around the image carrier without contact with the surface of the image carrier. A charging device that applies a voltage to the image carrier to charge the image carrier, and a developing unit that develops a latent image formed by the charged charges on the surface of the image carrier with a developer containing at least a toner to form a toner image. An image forming method using an image forming apparatus including a transfer unit that transfers a toner image formed on the image carrier to a transfer material, wherein the charging member and the image carrier are disposed at the closest position. The image bearing members are rotated so that the directions of movement of the surfaces facing each other in opposite directions are opposite to each other, and the residual developer component remaining on the image carrier after transfer is adsorbed to the charging member and the image carrier is transferred. While removing from the body, A structure for charging a Kizo carrier.
[0195]
Therefore, the residual developer component such as the oppositely charged toner remaining on the image carrier after transfer passes through the charging gap at the closest position between the discharge surface of the charging member and the image carrier. It is absorbed and removed by the charging member. Therefore, it is possible to prevent the residual developer component such as the oppositely charged toner from entering the charging gap, and to reliably and positively remove and collect the residual developer component from the surface of the image carrier. Can be. Therefore, it is possible to reduce the size of the apparatus and reduce the power supply voltage without requiring a dedicated cleaning apparatus as in the related art.
[0196]
In particular, when reversal development is used, image fogging caused by the oppositely charged toner adhered to the white background area on the surface of the image carrier, which is an important issue, is prevented by removing the oppositely charged toner that causes the image fogging. And a remarkable effect for improving the image quality can be exerted.
[0197]
Further, according to each of the above configurations, it is possible to prevent the film of the image carrier from being reduced due to the cleaning, to prevent the occurrence of the rubbing trace, and to reduce the load torque of the image carrier.
[0198]
Further, according to each of the above configurations, since the charging member is rotated against the image carrier, the residual developer component can be prevented from entering the charging gap, and the charging member can be suppressed. Since the relative traveling distance between the charging surface of the charging member and the charging surface of the image carrier at the position closest to the image carrier and the image carrier is increased, the charging characteristics of the image carrier are improved.
[0199]
Therefore, according to each of the above configurations, it is possible to provide an image forming apparatus that is small in size, can reduce the power supply voltage, and can obtain good image quality.
[0200]
As described above, in the image forming apparatus according to the present invention, the distance (charging gap) between the charging member and the image carrier at the closest position is smaller than the thickness of the transfer material on which the visible image is transferred. Further, the configuration is larger than the particle size of the toner as the residual developer component.
[0201]
In the image forming method according to the present invention, as described above, the distance between the charging member and the image carrier at the closest position is smaller than the thickness of the transfer material on which the visible image is transferred, and In this configuration, the particle diameter is set to be larger than the particle diameter of the toner that is the residual developer component.
[0202]
According to each of the above configurations, the distance (charging gap) at the closest position between the charging member and the image carrier is set smaller than the thickness of the transfer material, so that the electrostatic charge is applied to the image carrier by the transfer charge. When the transfer material that has been removed fails, the adsorbed transfer material enters the developing area, making recovery work from jams (paper jam) more difficult and soiling the hands and clothes of the recovery worker with toner. The transfer material adsorbed on the image carrier in the transfer area can be reliably peeled off by the charging member, and the transfer material can be prevented from entering the development area. Further, according to the above configuration, considering the thickness of a general transfer material, by setting the charging gap to be smaller than the thickness of the transfer material, the occurrence of abnormal discharge is reduced, and the image due to abnormal discharge is reduced. It is possible to prevent charging unevenness of the carrier. Further, by setting the charging gap to be small, the power supply voltage can be lowered as is clear from the “Pasche's empirical formula”.
[0203]
In addition, when the oppositely charged toner is captured by a charging member in order to perform the remaining developer component, particularly, the oppositely charged toner, the charging gap is made larger than the particle diameter of the toner, whereby the toner to the charging member is formed. (Fusing of the oppositely charged toner) can be prevented.
[0204]
As described above, the image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus of a two-component developing system using a two-component developer including a toner and a carrier, and includes the charging member and the image bearing member. The distance (charging gap) at the position closest to the body is smaller than the particle size of the carrier as the residual developer component and larger than the particle size of the toner as the residual developer component.
[0205]
In the image forming method according to the present invention, as described above, when a two-component developer containing a toner and a carrier is used as the developer, the distance between the charging member and the image carrier at the closest position is set. In this configuration, the particle diameter is set smaller than the particle diameter of the carrier as the residual developer component and larger than the particle diameter of the toner as the residual developer component.
[0206]
According to each of the above configurations, the distance (charging gap) at the closest position between the charging member and the image carrier is set to be smaller than the particle diameter of the carrier as the residual developer component. Intrusion of carriers into the gap can be completely eliminated. Further, by setting the charging gap smaller than the particle diameter of the carrier, the charging state of the image carrier can be stabilized, so that good image quality can be obtained. Moreover, according to each of the above-described configurations, the occurrence of abnormal discharge is reduced by setting the charging gap to be smaller than the particle size of the carrier, considering the particle size of a general carrier. It is possible to prevent charging unevenness of the image carrier. Further, by setting the charging gap to be small, the power supply voltage can be lowered as is clear from the “Pasche's empirical formula”.
[0207]
Further, when the oppositely charged toner is captured by a charging member in order to clean the residual developer component, in particular, the oppositely charged toner and the carrier, the charging gap is made larger than the toner particle size, so that the charging is performed. The effect of preventing the fusion of the toner to the member (the fusion of the oppositely charged toner) can be achieved.
As described above, the image forming apparatus according to the present invention has a configuration in which a voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to the charging member.
[0208]
Further, the image forming method according to the present invention has a configuration in which a voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to the charging member as described above.
[0209]
When the opposite rotation is performed as in the present invention, the oppositely charged toner is collected and conveyed near the rotation direction upstream side of the image carrier from the charged area where charging to the image carrier is started. The DC component (DC voltage) of the superimposed voltage effectively contributes to the electrostatic recovery of the oppositely charged toner. For this reason, according to each of the above configurations, the oppositely charged toner can be efficiently electrostatically attracted. According to each of the above configurations, the charging member is applied with a voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC current, a current, a current, or a current pressure, so that the charging member remains on the surface of the image carrier after transfer. It is possible to vibrate foreign substances (residues) such as residual developer components, and to promote the detachment of the foreign substances such as residual developer components from the image carrier. For this reason, the effect that the efficiency of removing the oppositely charged toner can be increased is also exhibited.
[0210]
As described above, the image forming apparatus according to the present invention has a configuration in which a magnetic field is formed on the charging member.
[0211]
Further, the image forming method according to the present invention has a configuration in which a magnetic field is formed on the charging member as described above.
[0212]
According to each of the above-described configurations, since a magnetic field is formed in the charging member, a carrier having a large mass or a magnetic material such as a magnetic toner can be non-mechanically recovered by magnetic attraction. For this reason, the collection efficiency of the carrier and the like can be increased.
[0213]
Therefore, according to each of the above-described configurations, it is possible to prevent foreign substances such as carriers and toner from entering the charging gap. Accordingly, it is possible to prevent the image carrier and the charging member from being damaged due to the entry of the carrier and the like into the charging gap. Another effect is that the oppositely charged toner that originally adheres to the white background area and is developed and causes image quality deterioration such as image fogging that is fogged can be removed.
[0214]
Further, in an apparatus using a magnetic toner such as magnetic one-component development, an effect that electrostatic collection is difficult, a normally charged toner, or a minutely charged or uncharged toner can also be collected magnetically. To play.
[0215]
As described above, in the image forming apparatus according to the present invention, the charging device has a residual developer component collecting unit that collects the residual developer component adsorbed on the charging member into the developing tank in the developing unit. This is the configuration.
[0216]
According to the above configuration, the charging device has the residual developer component recovery unit that recovers the residual developer component adsorbed on the charging member, so that the residual developer adsorbed on the charging member is provided. In particular, when a two-component developer containing a toner and a carrier is used as the developer, when the residual developer component is adsorbed on the charging member, and when the two-component developer is adsorbed on the charging member, When the residual developer component is collected by the residual developer component, the toner is positively scraped off by the carrier. As a result, the recovery efficiency of the residual developer component, particularly the oppositely charged toner, is improved by the charging member and the residual developer component recovery means, so that the remaining undeveloped residual developer remaining on the image carrier after passing through the charging device is improved. The collection efficiency of the agent component (normally charged toner) can be improved. In addition to being able to lose the initial charge that the collected residual developer component had at the time of development, poor charging and the like that occur when the residual developer component adsorbed on the charging member reenters the charging area. It can be prevented before it happens.
[0217]
Further, according to the above configuration, the residual developer component adsorbed on the charging member is recovered in the developing tank of the developing unit, and the residual developer having been sufficiently stirred and charged in the developing tank is recovered. After the residual developer component is adjusted to a predetermined charge amount by giving it to the component, it can be used again for development. As a result, an effect that image deterioration of a toner image memory or the like can be prevented can be achieved.
[0218]
As described above, the image forming apparatus according to the present invention has a configuration in which the foreign matter disturbing unit that disturbs the foreign matter on the image carrier is provided upstream of the charging member in the rotation direction of the image carrier. is there.
[0219]
According to the above configuration, the foreign matter such as the residual developer component remaining on the surface of the image carrier without being transferred by the transfer unit is disturbed (stirred) and loosened, thereby improving the efficiency of collecting the foreign matter in the charging member. At the same time, there is an effect that the image memory caused by the residual developer component can be mechanically prevented.
[0220]
As described above, in the image forming apparatus according to the present invention, as described above, the foreign matter disturbing unit is configured such that the residual developer component on the image carrier has a polarity opposite to the main charging polarity of the toner in the case of reversal development, or A bias having the same polarity as the transfer bias is applied, and in the case of normal development, a bias having the same polarity as the main charging polarity of the toner or a bias having a polarity opposite to the transfer bias is applied to charge the residual developer component. This is a configuration having a charge adjusting means for adjusting.
[0221]
Further, as described above, the image forming method according to the present invention, before adsorbing the residual developer component to the charging member and removing the same, removes the residual developer component on the image carrier in advance by reversal development. In the case of, a polarity opposite to the main charging polarity of the toner, or a bias having the same polarity as the transfer bias is applied, and in the case of normal development, the same polarity as the main charging polarity of the toner, or with the transfer bias. In this configuration, a bias of the opposite polarity is applied to adjust the charge of the residual developer component.
[0222]
According to each of the above configurations, the foreign matter disturbing means supplies the residual developer component on the image carrier, specifically, the residual toner via the charge adjusting means, to the main charge of the toner in the case of reversal development. Apply a reverse polarity (+) to the polarity (-) or a bias (+) having the same polarity as the transfer bias (+). In the case of normal development, the same bias is applied to the main charging polarity (+) of the toner. By applying a polarity (+) or a bias (+) having a polarity opposite to that of the transfer bias (-) to adjust the charge of the residual developer component (residual toner), the image is transferred onto the image carrier after transfer. The remaining toner is positively charged reversely, that is, positively (+), whereby foreign matters such as reversely charged toner can be more efficiently removed by the charging member.
[0223]
Further, according to each of the above configurations, the bias voltage is applied to the residual developer component on the image carrier through the charge adjusting unit, so that the residual developer component, for example, the residual toner has during development. The initial charge can be lost, the toner image memory can be prevented, and the residual potential remaining on the image carrier can be flattened. This also has the effect that the voltage of the residual developer component can be adjusted.
[0224]
As described above, the image forming apparatus according to the present invention has a configuration in which the foreign substance disrupting unit includes a conductive brush.
[0225]
According to the arrangement, since the foreign matter disturbing means includes the conductive brush, the foreign matter such as the residual developer component can pass through the gap of the conductive brush. This has the effect of preventing stagnation of foreign matter and disturbing the foreign matter, and preventing the surface of the image carrier from being damaged.
[0226]
As described above, the image forming apparatus according to the present invention is configured such that the developing unit recovers an unremoved residual developer component remaining on the image carrier after passing through the charging device. The configuration is a development / cleaning device having a collection unit.
[0227]
Further, the image forming method according to the present invention is configured such that the unremoved residual developer component remaining on the image carrier after passing through the charging device is recovered by the developing unit as described above. .
[0228]
According to each of the above-described configurations, the residual developer component, particularly, the image quality deterioration, and especially the cause of image fogging, due to the charging member located on the upstream side in the rotation direction of the image carrier with respect to the developing and cleaning device. Since the oppositely charged toner is recovered, a good image can be maintained by the developing cleaning method.
[0229]
Further, according to the above configuration, by integrating the developing device and the cleaning device, there is also an effect that the size of the image forming apparatus can be reduced.
[0230]
As described above, the image forming apparatus according to the present invention has a configuration in which the developer supply unit and the image carrier have a peripheral speed ratio.
[0231]
According to the above configuration, since the developer supply unit and the image carrier have a peripheral speed ratio, unremoved residual development remaining on the image carrier after passing through the charging device. There is an effect that the recovery efficiency of the agent component can be further increased.
[0232]
As described above, in the image forming apparatus according to the present invention, as described above, the developer supply unit moves in the direction in which the developer and the image bearing member face each other at a position closest to the image bearing member. Are provided so as to rotate in opposite directions.
[0233]
According to the above configuration, the unremoved residual developer component remaining on the image carrier after passing through the charging device can be collected before the residual developer component passes through the developing gap. For this reason, there is an effect that the recovery efficiency of the unremoved residual developer component can be further increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing charging stability of a photoconductor when a charging gap is set to 25 μm in the image forming apparatus.
FIG. 3 is a graph showing charging stability of a photoconductor when a charging gap is set to 40 μm in the image forming apparatus.
FIG. 4 is a graph showing charging stability of a photoconductor when a charging gap is set to 55 μm in the image forming apparatus.
FIG. 5 is a graph showing the charging stability of the photoconductor when the charging gap is 190 μm in the image forming apparatus.
FIG. 6 is a graph showing a variation of a charging potential of a photoconductor with respect to a set gap.
FIG. 7 is another graph showing a variation of a charging potential of a photoconductor with respect to a set gap.
FIG. 8 is a graph showing a relationship between a brush bias and a charge amount of toner.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a main part of an image forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor (image carrier)
4 Development area
5 Charged area
11 Exposure equipment
21 Developing device (developing means)
22 Developing tank
23 Developing roller (remaining developer component collecting means)
23a Magnet roll
23b sleeve
25 Power supply
31 Transfer device (transfer means)
32 transfer roller
33 power supply
41 Foreign substance disturbing device (foreign substance disturbing means)
42 conductive brush (charge adjusting means)
43 Power
51 Transfer device
52 Charging roller (charging member)
52a conductive tube
52b resistance layer
53 power supply
54 Cleaning Mylar Film (Residual developer component recovery means)
60 developer
61 Toner
61a Regularly charged toner
61b reverse charge toner
62 career
63 Transfer material waste
71 Developing device (developing means)
72 Developing tank
73 developing roller (remaining developer component collecting means)
73a conductive tube
73b sleeve
75 Power
81 Charging device
82 charging roller (charging member)
82a conductive tube
82b resistance layer
90 Developer
A Doctor gap
B Development gap
C charging gap
D Charging gap
P transfer material
Claims (19)
上記帯電装置は、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去すると共に上記像担持体を帯電させる帯電兼クリーニング装置であり、上記帯電部材と像担持体とは、最近接位置にて互いに行き違う方向に4一成分系現像剤を用いた一成分現像方式の画像形成装置であり、
2対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転するように設けられていることを特徴とする画像形成装置。An image carrier on which a latent image is formed on the surface, and a charging device for charging the image carrier by applying a voltage to a charging member disposed in non-contact with the image carrier surface around the image carrier. Developing means for developing a latent image formed by the charged charges on the surface of the image carrier with a developer containing at least toner to form a toner image; and transferring the toner image formed on the image carrier to a transfer material. An image forming apparatus having a transfer unit for transferring,
The charging device is a charging and cleaning device that adsorbs the residual developer component remaining on the image carrier after transfer to the charging member to remove the developer component from the image carrier and charges the image carrier. The charging member and the image bearing member are an image forming apparatus of a one-component developing system using a four-component developer in a direction in which the charging member and the image carrier cross each other at the closest position.
An image forming apparatus characterized by being provided so as to rotate so that the movement directions of two facing surfaces are opposite to each other.
上記帯電部材と像担持体との最近接位置における間隔は、残留現像剤成分であるキャリアの粒径よりも小さく、かつ、残留現像剤成分であるトナーの粒径よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。The image forming apparatus is a two-component developing type image forming apparatus using a two-component developer including a toner and a carrier,
The distance between the charging member and the image carrier at the closest position is smaller than the particle size of the carrier as the residual developer component and larger than the particle size of the toner as the residual developer component. The image forming apparatus according to claim 1.
上記帯電部材と像担持体とを、最近接位置にて互いに行き違う方向に16上記現像剤として一成分系現像剤を用いる場合、14対面する面の移動方向が互いに逆方向となるようにそれぞれ回転させ、転写後に上記像担持体上に残留している残留現像剤成分を上記帯電部材に吸着させて上記像担持体上から除去する一方で、上記像担持体を帯電させることを特徴とする画像形成方法。An image carrier on which a latent image is formed, and a charging device that charges the image carrier by applying a voltage to a charging member disposed in a non-contact manner with the image carrier surface around the image carrier. Developing means for developing a latent image formed by the charged charges on the surface of the image carrier with a developer containing at least toner to form a toner image; and transferring the toner image formed on the image carrier to a transfer material. In an image forming method using an image forming apparatus having a transfer unit for transferring,
When using the one-component developer as the developer, the charging member and the image carrier are moved in mutually opposite directions at the closest position. Rotating, removing the residual developer component remaining on the image carrier after the transfer from the image carrier by adsorbing to the charging member, and charging the image carrier. Image forming method.
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