JP2000147865A - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP2000147865A JP10331966A JP33196698A JP2000147865A JP 2000147865 A JP2000147865 A JP 2000147865A JP 10331966 A JP10331966 A JP 10331966A JP 33196698 A JP33196698 A JP 33196698A JP 2000147865 A JP2000147865 A JP 2000147865A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 注入帯電方式にて、表面層が109 〜1014
Ω・cm程度に調整された感光ドラムを用い接触帯電部
材に印加するバイアスに交番電界を重畳して該感光ドラ
ムを一様帯電した後、像露光を行って静電潜像を形成
し、2成分現像方法で現像した場合、画像にかぶりが発
生するとともに出力された画像濃度も低いものしか得ら
れないという課題があった。 【解決手段】 帯電極の半値幅をα(゜)、帯電用磁性
粒子担持体上で上記像担持体との最近接点と磁極位置の
なす角度をθC(゜)、現像極の半値幅をβ(゜)、現
像剤担持体上で上記像担持体との最近接点と上記磁極位
置のなす角度をθd(゜)とした時、以下の式を満足す
ることを特徴とする。 α>βで 且つ θc<θd

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば複写機或い
はレーザービームプリンター等の電子写真複写装置、静
電記録装置等の画像形成装置において、像担持体に形成
された静電潜像をトナーにより現像して画像を得る画像
形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の画像形成装置を示す概略構
成図であり、その動作について簡単に説明する。
【0003】まず、原稿台10上に原稿Gを複写すべき
面を下側にしてセットする。次にコピーボタンを押すこ
とにより複写が開始される。原稿照射用ランプ、短焦点
レンズアレイ、CCDセンサーを一体にしたユニット9
が原稿Gを照射しながら矢印方向に走査する。その照明
走査光の原稿面反射光は、短焦点レンズアレイによって
結像されてCCDセンサーに入射される。
【0004】CCDセンサーは受光部、転送部、出力部
より構成されている。
【0005】このCCD受光部において光信号は電荷信
号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次
出力部へ転送される。この出力部においては電荷信号を
電圧信号に変換し、増幅し、低インピーダンス化して出
力する。このようにして得られた電圧信号(アナログ信
号)は周知の画像処理を行ない、デジタル信号に変換し
てプリンター部に送られる。
【0006】プリンター部においては、上記の画像信号
を受けて、以下のようにして静電潜像を形成する。感光
ドラム1は、支軸1aを中心に所定の周速度で矢印A方
向に回転駆動され、その回転過程において、まず、帯電
器3により表面が約−650Vになるように一様な帯電
処理を受ける。そして、その一様帯電面に、上記画像信
号に対応してON,OFF発光される固体レーザー素子
の光を高速で回転する回転多面鏡104によって走査す
ることにより感光ドラム1の表面には、原稿画像に対応
して表面電位が約−200Vに減衰した静電潜像が順次
に形成される。
【0007】図6は、前記の画像形成装置において、レ
ーザー光を走査するレーザー走査部100の概略構成を
示すものである。このレーザー走査部100によりレー
ザー光を走査する場合には、まず、入力された画像信号
に基づき発光信号発生器101により、固体レーザー素
子102を所定タイミングで明滅させる。
【0008】そして、固体レーザー素子102から放射
されたレーザー光は、コリメーターレンズ系103によ
り略平行な光束に変換され、更に矢印B方向に回転する
回転多面鏡104により矢印C方向に走査されるととも
に、fθレンズ群105a,105b,105c、によ
り感光ドラム等の被走査面106にスポット上に結像さ
れる。
【0009】この様なレーザー光の走査により、被走査
面106上には画像一走査分の露光分布が形成され、更
に各走査毎に被走査面106を前記走査方向とは垂直に
所定量だけスクロールさせれば、該被走査面106上に
画像信号に応じた露光分布が得られる。
【0010】次に現像工程について説明する。一般的な
現像方法は、非磁性トナーについてはブレード等でスリ
ーブ上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によって
スリーブ上にコーティングして搬送し、感光ドラム1に
対して非接触状態で現像する方法(1成分非接触現像)
と、上記のようにしてコーティングしたトナーを感光ド
ラムに対して接触状態で現像する方法(1成分接触現
像)と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合した
ものを現像剤として用いて磁気力によって搬送し感光ド
ラムに対して接触状態で現像する方法(2成分接触現
像)と、上記の2成分現像剤を非接触状態にして現像す
る方法(2成分非接触現像)の4種類に大別されるが、
高解像度でかつ中間調画像が得易いことからトナー粒子
と磁性キャリアを混合したものを現像剤として用い、感
光ドラムに対して接触状態で現像する2成分接触現像法
がフルカラー複写機等の高画質を要求されるような画像
形成装置には多用されている。
【0011】現像装置4は、図7に示すように現像剤容
器16を備え、この現像剤容器16の内部は隔壁17に
よって現像室(第1室)R1と攪拌室(第2室)R2と
に区画され、トナー貯蔵室R3内には補給用トナー(非
磁性トナー)18が収容されている。なお、隔壁17に
は補給口20が設けられ、この補給口20を経て消費さ
れたトナーに見合った量の補給用トナー18が攪拌室R
2内に落下補給される。
【0012】これに対し、現像室R1および撹搾室R2
内には現像剤19が収容されている。この現像剤19
は、非磁性トナーと磁性粒子(キャリア)とを有する二
成分現像剤である(混合比は重量比で非磁性トナーが約
4〜10%になるようにしている)。ここで、非磁性ト
ナーは約5〜15μmの体積平均粒径を有する。また、
磁性粒子は樹脂コーティングされているフェライト粒
子、或いは磁性体を分散した樹脂粒子等からなり、その
重量平均粒径は25〜60μm、その体積抵抗率は10
6 〜1013Ω・cm、磁性粒子の透磁率は2.5〜5.
0である。
【0013】現像剤容器16の感光ドラム1に近接する
部位には開口部が設けられ、この開口部から現像スリー
ブ11が外部に突出して設けられている。この現像スリ
ーブ11は現像剤容器16内に回転可能に組み込まれて
いる。現像スリーブ11の外径寸法は32mmであり、
その周速は280mm/secで、図中矢印の方向に回
転される。そして、現像スリーブ11と感光ドラム1と
の間隔Ddは略500μmになるように配置されてい
る。この現像スリーブ11は非磁性からなり、その内部
には磁界発生手段である磁石12が固定されている。
【0014】磁石12は現像極S1とその下流に位置す
る磁極N3と現像剤19を搬送するための磁極N2、S
2、N1とを有する。磁石12は現像磁極S1が感光ド
ラム1に略対向するように現像スリーブ11内に配置さ
れている。現像極S1は、現像スリーブ11と感光ドラ
ム1との間の現像部の近傍に磁界を形成し、この磁界に
よって磁気ブラシが形成される。
【0015】現像スリーブ11の上方にはブレード15
が該現像スリーブと所定の間隔Tをおいて配置されてお
り、現像スリーブ11とブレード15の間隔Tは略80
0μmであり、ブレード15は現像剤容器16に固定さ
れている。このブレード15はアルミニウム、SUS3
16などの非磁性材料からなり、現像スリーブ11上の
現像剤19の層厚を規制する。
【0016】現像室R1内には搬送スクリュー13が収
容されている。この搬送スクリュー13は矢印方向に回
転され、この回転駆動によって、現像室R1内の現像剤
19は現像スリーブ11の長手方向に向けて搬送され
る。
【0017】貯蔵室R2内には搬送スクリュー14が収
容されている。この搬送スクリュー14は矢印方向に回
転し、トナーを現像スリーブ11の長手方向に沿って搬
送する。
【0018】上記現像スリーブ11は磁極N2近傍の位
置で現像剤を担持し、現像スリーブ11の回転にともな
い現像剤19は現像部に向けて搬送される。現像剤19
が現像部近傍に到達すると、現像剤19の磁性粒子が磁
極S1の磁気力で連なりながら現像スリーブ11から立
ち上がり、現像剤19の磁気ブラシが形成される。
【0019】現像方式としては、反転現像方式が用いら
れており、現像スリーブ11には図示しない電源から直
流電圧及び交番電圧が印加され、逗子の従来例では直流
電圧として、−500V、交番電圧としてVpp=20
00V,Vf=2000Hzの矩形波が印加されてい
る。
【0020】一般に交番電圧を印加すると現像効率が増
し、画像は高品位になるが、逆にかぶりが発生しやすく
なるという危険も生じる。このため、通常は、現像装置
4に印加する直流電圧と感光ドラム1の表面電位間に電
位差を設けることによって、かぶりを防止することを実
現している。図示の従来例では、最初に一様帯電された
電位−650Vと現像スリーブ11に印加される電圧の
直流分−500Vの差である150Vがかぶり取り電位
になる。
【0021】一方、露光されて減衰した電位−200V
と現像スリーブ11に印加される電圧の直流分−500
Vの差である300Vが現像スリーブから感光ドラム1
にトナーを付着させるためのコントラスト電位となる。
このようにして、感光ドラム1上に形成されたトナー像
は、転写帯電器7によって転写材上に静電転写される。
その後、転写材は、分離帯電器8によって静電分離され
て定着器6へと搬送され、画像が熱定着されて出力され
る。
【0022】一方、トナー像転写後の感光ドラム1の面
は、クリーナー5によって転写残りトナー等の付着汚染
物の除去を受けて繰り返し画像形成に使用される。
【0023】さて、近年環境意識の高まりとともにコロ
ナ放電を用いない帯電方法として直接帯電部材が使用さ
れるようになってきた。特に。注入帯電方式が感光ドラ
ム表面を帯電する際に放電量が極めて少ない方式で非常
に優れている。注入帯電方式とは、感光ドラム表面材質
の持つトラップ電位に接触帯電部材で電荷を注入して帯
電を行なう、あるいは、感光ドラム表面に導電性粒子を
分散させた電荷注入層を設け、この導電粒子に対して接
触帯電部材で電荷を充電して帯電を行なうものを指す。
【0024】その際、感光ドラムの表面層の体積抵抗率
を109 〜1014Ω・cm程度に、するとともに、接触
帯電部材に印加するバイアスに交番電界を重畳すると帯
電効率が良くなり、接触帯電部材の長寿命化を達成しう
ることがわかっている。また、重畳する交番電界として
は、ピークtoピーク電圧、すなわちVppが500V
以上好ましくは700V以上、周波数が、300〜50
00Hz好ましくは500〜2000Hzのものを用い
ると良いこともわかっている。
【0025】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、注
入帯電方式にて、接触帯電部材の長寿命化を図りつつ良
好な帯電性を得るために、上述したような表面層が10
9 〜1014Ω・cm程度に調整された感光ドラムを用い
接触帯電部材に印加するバイアスに交番電界を重畳して
感光ドラムを一様帯電した後、像露光を行って静電潜像
を形成し、上述したような2成分現像方法で現像して画
像形成行った場合、画像にかぶりが発生するとともに出
力された画像濃度も低いものしか得られないという問題
があった。
【0026】そこで本発明者等は上記のかぶり並びに画
像濃度の低下が発生する現象について様々な検討を行っ
た結果、これらの現象は、表面層の体積抵抗率が109
〜1014Ω・cm程度の感光ドラムに対して、現像時に
磁性キャリアから電荷が注入されることにより発生する
ことが判明した。
【0027】前記概略説明したように、表面層の体積抵
抗率が109 〜1014Ω・cm程度の感光ドラムに対し
て、良好な注入帯電を達成するには、注入帯電用磁性粒
子として体積抵抗率が、1010Ω・cm以下、重量平均
径が略100μm以下、好ましくは15〜50μmのフ
ェライト粒子等を用い、マグネットを内包した帯電用ス
リーブ表面に略100mg/cm2 以上のコート状態で
担持し、上記の感光ドラム1に対し、前記帯電用スリー
ブを略500μmの間隔を保って摺察しながら、帯電さ
せたい目標電位に略等しい直流電圧に、Vpp=500
V以上、好ましくは700V以上で、周波数300〜5
000Hz、好ましくは500〜2000Hzの交番電
圧を印加する必要がある。
【0028】この時、上記磁性粒子が帯電用スリーブか
ら感光ドラムヘ転移(キャリア付着)することなく、確
実に担持搬送し、均一な帯電及び、十分な注入時間を確
保するためには、磁性粒子層の感光ドラムヘの接触状態
が非常に重要であり、この状態を決定する因子が前述し
た帯電用スリーブに内包されているマグネット、特に感
光体ドラム対向部に近接した磁極(以後帯電極と称
す。)の位置及び、図4(a)中に示す半値幅(磁極の
最大磁東密度の1/2の値を示す領域の角度)である。
【0029】つまり、キャリア付着すること無く、十分
な帯電時間及び均一な帯電を可能にするために、帯電極
の磁極の位置は感光ドラムとの最近接部にかなり近づけ
(例えば、最近接部より感光ドラム回転方向上流側に5
°)、且つその半値幅を広げるようにするのである。
【0030】一方、2成分現像においても、従来例で示
したように非磁性トナーと体積抵抗率が106 〜1013
Ω・cm程度の磁性キャリアからなる現像剤をマグネッ
トを内包した回転可能な現像スリーブ上に担持搬送し、
感光ドラムとの略対向部で感光ドラムに前記従来例で記
したような現像バイアス下で摺擦しながら磁性キャリア
を感光ドラムに転移(キャリア付着)させることなく非
磁性トナーのみを転移させ、充分な画像濃度および画質
を確保できるように現像する。この時、上記帯電器と同
様に感光体ドラム対向部に近接した磁極(以後現像極と
称す)の位置及び、図4(b)中に示す半値幅(磁極の
最大磁束密度の1/2の値を示す領域の角度)が現像性
に対し非常に重要なパラメーターとなる。
【0031】つまり、キャリア付着すること無く、現像
剤を確実に搬送できるように現像極のピーク位置(磁気
的搬送力略最大)を感光ドラムの対向部にかなり近づけ
(例えば、最近接部より感光ドラム回転方向上流側に2
°)、且つ画像濃度に対して現像時間(現像当接幅)を
広げるためにその半値幅を広げるようにする。
【0032】この様な現像器構成は例えば磁性キャリア
の体積抵抗率を帯電用磁性粒子と同等以下にした場合、
感光ドラム対向部の摺擦状態が注入帯電器のそれと酷似
するものになり、現像部での電荷注入現象が発生するの
である。
【0033】上記現像部での電荷注入現象が発生する
と、白地部(感光ドラムに一様帯電した後、露光しなか
った部分)、黒字部(感光ドラムに一様帯電した後、露
光した部分)共に、その電位が現像スリーブに印加して
いる電圧のDC成分に収束するようになる。このため白
地部と現像スリーブの電位差が減少し、かぶりが発生す
るとともに、黒字部と現像スリーブの電位差も減少する
ことから画像濃度が低下してしまうことを見出した。
【0034】この現象は、上述した、帯電スリーブ上で
帯電スリーブと感光ドラムとの最近接点と帯電極とのな
す角度より、現像スリーブ上で現像スリーブと感光ドラ
ムとの最近接点と現像極とのなす角度の方が小さく、且
つ帯電極の半値幅より現像極の半値幅が大きい場合に顕
著に発生する。
【0035】本発明は上記のような従来の課題を解消す
るためになされたもので、表面層の体積抵抗率が109
〜1014Ω・cm程度の感光ドラムを有し、磁性粒子を
マグネットを内包した帯電用スリーブに担持して感光ド
ラム表面を摺擦することで注入帯電を行い、交番電界下
で2成分現像を行った際にも、かぶりや画像濃度の低下
を発生させないよう、注入帯電器の帯電極と現像器の現
像極の関係を最適化することを目的とする。
【0036】
【課題を解決するための手段】本発明は下記のような構
成からなることを特徴とする画像形成装置である。 (1)表面抵抗が109 〜1014Ω・cmの低抵抗層を
有し、この低抵抗層表面に静電潜像を形成する回転可能
な像担持体と、上記像担持体と平行して回転可能に対向
配置され、内蔵された複数の磁界発生手段からの磁界の
よって外周面に磁性粒子を担持させて搬送する帯電用磁
性粒子担持体を有し、この磁性粒子を電界下で上記像担
持体と接触させて該像担持体を帯電する帯電装置と、上
記像担持体と平行して回転可能に対向配置され、内蔵さ
れた複数の磁界発生手段からの磁界によって外周面にト
ナーと磁性キャリアを有する現像剤を担持させて搬送す
る現像剤担持体を有し、この現像剤を上記像担持体との
対向部の交番電界下で該像担持体に転移させて上記静電
潜像を顕像化する現像装置とを有する画像形成装置にお
いて、上記帯電装置の複数の磁界発生手段の内、上記像
担持体との略対向部に位置する磁界発生手段の磁極の磁
束密度に対する半値幅をα(゜)、上記帯電用磁性粒子
担持体上で上記像担持体との最近接点と上記磁極位置の
なす角度をθC(゜)、上記現像装置の複数の磁界発生
手段の内、上記像担持体との略対向部に位置する磁界発
生手段の磁極の磁束密度に対する半値幅をβ(゜)、上
記現像剤担持体上で上記像担持体との最近接点と上記磁
極位置のなす角度をθd(゜)とした時、以下の式を満
足することを特徴とする画像形成装置。
【0037】α>βで 且つ θc<θd (2)上記帯電装置の複数の磁界発生手段の内、上記像
担持体との略対向部に位置する磁界発生手段の磁極の磁
束密度に対する半値幅αは、30°≦α≦70°の範囲
内であることを特徴とする(1)記載の画像形成装置。 (3)上記現像装置の複数の磁界発生手段の内、上記像
担持体との略対向部に位置する磁界発生手段の磁極の磁
束密度に対する半値幅をβは、20°≦β≦50°の範
囲内であることを特徴とする(1)記載の画像形成装
置。 (4)上記現像装置の複数の磁界発生手段の内、上記像
担持体との略対向部に位置する磁界発生手段の磁極の位
置は、現像剤担持体上で上記像担持体との最近接点より
像担持体回転方向上流側にあることを特徴とする(1)
記載の画像形成装置。 (5)上記帯電装置には交流電圧を重畳した直流電圧を
印加することを特徴とする(1)記載の画像形成装置。 (6)上記帯電装置の磁性粒子は、その体積抵抗率が1
6 〜101 0 Ω・cmであることを特徴とする(1)
記載の画像形成装置。 (7)上記現像剤中の磁性キャリアは、その体積抵抗率
が106 〜1013Ω・cmであることを特徴とする
(1)記載の画像形成装置。
【0038】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を添
付図面について説明する。
【0039】実施の形態1.まず、本発明の特徴部分に
ついて説明する。本発明者等は、注入帯電用の表面層の
体積抵抗率が109 〜1014Ω・cm程度に調整された
像担持体である感光ドラム及び体積抵抗率が106 〜1
13Ω・cm程度の磁性キャリアを有する2成分現像剤
を用いた現像装置を備えた画像形成装置において、現像
時に白地部と現像スリーブの電位差が減少してかぶりが
発生するとともに黒字部と現像スリーブの電位差も減少
して画像濃度が低下するといった問題を解消できるよう
な注入帯電器の帯電極の半値幅と現像器の現像極の半値
幅及び帯電スリーブ上で帯電スリーブと感光ドラムとの
最近接点と帯電極とのなす角度と現像スリーブ上で現像
スリーブと感光ドラムとの最近接点と現像極とのなす角
度との関係を見出した。即ち、本発明者等の検討によれ
ば、帯電極の半値幅をα(°)、帯電スリーブ上で感光
ドラムとの最近接点と帯電極ピーク位置のなす角度をθ
c(°)、同様に現像極の半値幅をβ(°)、現像スリ
ーブ上で感光ドラムとの最近接点と現像極ピーク位置の
なす角度をθd(°)とした時、α>β で且つ
θc<θdの両式を満足することにより、上述のような
問題点を解消できることが判明した。
【0040】その理由は以下である。注入帯電は、例え
ば、前述したように帯電部において良好な注入帯電を行
うためには、注入時間を十分に稼がなければならず、そ
のためには磁性粒子の感光ドラムヘの当接幅を広く取
り、かつ当接部での磁性粒子の流速が速い必要がある。
この条件を満足するには、上記帯電極の半値幅αを大き
く取り、かつ上記角度θcを小さく取ることである。こ
のような条件で帯電された感光ドラム表面が、現像部を
通過する際、上記半値幅βが半値幅αより大きく、且つ
上記角度θdが角度θcより小さい場合、電荷注入時間
が帯電部よりも現像部の方が長くなり、図3に示すよう
に、感光ドラム表面の電荷がリセットされ、現像部を通
過する間に徐々に現像部での直流電圧Vdcに感光ドラ
ム表面電位が収束していくようになるのである。
【0041】上記現象は極位置(θc,θd)と半値幅
(α,β)の関係が上記2式を同時に満たさないと、防
止することは難しい。例えば現像極の半値幅βが帯電極
の半値幅αより小さくても、極位置が帯電極より感光ド
ラム最近接部に近ければ、流速が早くかつ、磁性キャリ
アの穂が立っているところが最近接部に近づくため、現
像部での注入効率が上がる可能性があるためである。
【0042】また、上記帯電極の半値幅αの範囲である
が、あまり大きいと、磁性粒子の時期的搬送値からが低
下したり、磁性粒子層の密度がかえって疎となる場合が
生じたりキャリア付着等の問題を引き起こす場合もあ
る。
【0043】本発明者等の実験によると、帯電スリーブ
の径、周束にも依存するが、ほぼ30°<α<70°好
ましくは40°<α<60°が良好な注入帯電性を示
す。一方、現像極の方も同様に画像不均一性等の画質や
キャリア付着等で上限が決定され、20°<β<50
°、好ましくは30°<β<45°が良い。そしてθd
も現像剤の搬送性向上等から少なくとも感光ドラムの回
転方向上流側に位置した方が良い結果が得られる。
【0044】尚、現像部においては、実際はキャリア以
外にトナーも存在するわけでその存在の分、現像注入電
流量は減少するものと思われるが、通常一般的に使用さ
れる現像剤のトナー濃度は4〜10%であり、本発明者
等の実験によると、この程度のトナー濃度においてはキ
ャリアのみの時と実質的な注入電流量はあまり変化せ
ず、キャリアの体積抵抗率が支配的であることがわかっ
ている。
【0045】図1は本発明に実施の形態1に係る画像形
成装置を示す概略構成図であり、前記図5に示した従来
例の画像形成装置と同一部分には同一符号を付して重複
説明を省略する。
【0046】従来例と異なるのは帯電器の部分であり、
図2にこの実施例で用いた帯電器を示す。帯電器3は容
器34の中には、固定されたマグネット32を内包した
スリーブ31が設けられており、そのスリーブ31の表
面に注入帯電用の帯電用磁性粒子を規制部材33でコー
ティングし、感光ドラム1との接触部において該感光ド
ラムの移動方向とは逆方向にスリーブ31を回転させ
る。この場合、スリーブ31と感光ドラム1との距離は
略500μmとなるように構成している。
【0047】ところで帯電用磁性粒子は ・樹脂とマグネタイト等の磁性粉体を混練して粒子に成
型したもの、もしくはこれに抵抗値調節のために導電カ
ーボン等を混ぜたもの、焼結したマグネタイト、フェラ
イト、もしくはこれらを還元または酸化処理して抵抗値
を調節したもの、 ・上記の磁性粒子を抵抗調整をしたコート材(フェノー
ル樹脂にカーボンを分散したもの等)でコートまたはN
i等の金属でメッキ処理して抵抗値を適当な値にしたも
の等が考えられる。これら磁性粒子の抵抗値としては、
高すぎると感光ドラムに電荷が均一に注入できず、微小
な帯電不良によるかぶり画像となってしまう。低すぎる
と感光ドラム表面にピンホールがあったとき、ピンホー
ルに電流が集中して帯電電圧が降下し感光体表面を帯電
することができず、帯電ニップ状の帯電不良となる。
【0048】よって、磁性粒子の抵抗値としては、1×
102 〜1×1010Ωのものが、好ましくは感光ドラム
1にピンホールのようなものが存在することを考慮する
と1×106 Ω以上が望ましい。帯電磁性粒子の抵抗値
は、電圧が印加できる金属セル(底面積228mm2
に帯電磁性粒子を2g入れた後加重し、電圧を100V
印加して測定した。この帯電磁性粒子の磁気特性として
は、感光ドラム1ヘの帯電磁性粒子付着を防止するため
に磁気拘束力を高くする方がよく、飽和磁化が100
(emu/cm3 )以上が望ましい。
【0049】実際に、この実施例で用いた帯電磁性粒子
は、平均粒径が30μmで、飽和磁化が200(emu
/cm3 )であった。スリーブ31に対してバイアス−
650VにSin波からなる交番電界を重畳したバイア
スを印加することによって、感光ドラム1は一様に−6
50Vに帯電する。後は従来例で説明したような工程で
画像を形成する。
【0050】感光ドラムAの製造 φ30mmのアルミニウム製のドラム基体に第1層とし
て下引き層があり、この下引き層は露光の反射によるモ
アレの発生を防止するための厚さ20μmの導電層であ
る。
【0051】第2層は正電荷注入防止層であり、ドラム
基体から注入された正電荷が感光ドラム表面に帯電され
た負電荷を打ち消すのを防止する役割をはたし、アミラ
ン樹脂とメトキシメチル化ナイロンによって106Ωc
m程度に抵抗調整された厚さ約0.1μmの中抵抗層で
ある。
【0052】第3層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の
顔料を樹脂分散した厚さ約0.3μmの層であり、露光
によって正負の電荷対を発生する。
【0053】第4層は電荷輸送層であり、ポリカーボネ
イト樹脂にヒドラゾンを分散したものであり、p型の半
導体である。
【0054】第5層目にポリカーポネイト樹脂に表面抵
抗を落とす為にSn02 等の低抵抗粒子を樹脂3重量部
に対し、5重量部分散した2μmの表面層を有した感光
ドラムを用いている。この表面層の体積抵抗率は1013
Ω・cmである。表面層の抵抗をこのようにコントロー
ルすることにより直接帯電性が向上し高品位な画像を得
ることができる。感光ドラムはOPCに限らずa−Si
ドラムでも実現でき、さらに高耐久化を実現できる。
【0055】この第4層は、画像形成時に感光ドラムに
与えられるマイナス電荷に対しては、体積抵抗率に換算
して1016Ω・cm以上の絶縁性を示す。したがって本
発明の特徴の一つである第5層とは電気物性的に違いが
あり、その関係は体積抵抗率で見ると、第4層>第5層
の関係となる。ここで表面層の体積抵抗は、金属の電極
を200μmの間隔で配し、その間に表面層の調合液を
流入して成膜させ、電極間に電圧を100V印加して測
定した値である。測定は温度23℃、湿度50%RHの
条件下で測定した値である。
【0056】感光ドラムBの製造 感光ドラムAの製造で形成した第5層の表面層に代え
て、第5層目にポリカーボネイト樹脂に表面抵抗を落と
す為にSn02 等の低抵抗粒子を樹脂2重量部に対し、
5重量部分散した2μmの表面層を有した感光ドラムを
用いている。表面層の体積抵抗率は109 Ω・cmであ
る。 (実施例1)図1に示す実施の形態の画像形成装置に上
述の感光ドラムAを用いて、以下の帯電条件、現像条件
で画像形成を行い、転写紙上のかぶりならびに画像濃度
の評価をおこなった。 ・帯電条件:磁性粒子の体積抵抗率…1×106 Ω・cm *帯電極の半値幅(α)…60° *帯電スリーブ上で感光ドラムとの最近接点と帯電極ピーク位置との 関係…・ピーク位置:感光ドラム回転方向下流側、なす角度(θc );2° 帯電バイアスDC分…−650V AC分…700Vpp,1000Hz ・現像条件:現像剤…非磁性トナーとフェライトキャリア(トナー濃度6%) 磁性キャリアの体積抵抗率…5×106 Ω・cm *現像極の半値幅(β)…35° *現像スリーブ上で感光ドラムとの最近接点と現像極ピーク位置との 関係… ・ピーク位置:感光ドラム回転方向上流側、なす角度(θd); 5° 現像バイアスDC分…−500V AC分…2000Vpp,2000Hz 明部電位…−200V 以上の条件にて画像形成を行ったところ、かぶりが全く
無く(後述のかぶり評価方法でレベルA)、画像濃度も
1.5以上得られ、ハイライト部のがさつきのない良好
な画像が得られた。
【0057】かぶりは、以下の方法より求めた。
【0058】TOKYO DENSHOKU C0.,
LTDのDENSITOMETERTC−6DSより転
写紙上のかぶり部と画像形成前の転写紙のそれぞれの反
射濃度を求め、かぶり濃度(%)=(転写紙上のかぶり
部の反射濃度)−(転写紙の反射濃度)で求めた。 −評価基準− かぶり濃度<0.5 : かぶり実質上なし レベルA 0.5≦かぶり濃度<1 : かぶりほとんどなし レベルB 1≦かぶり濃度<2 : かぶり若干ある レベルC 2≦かぶり濃度<3 : かぶりある レベルD 3≦かぶり濃度 : かぶりかなりある レベルE また、画像濃度についてはX−rite社製の濃度計9
41型を用いて転写紙上画像の反射濃度を測定した。
【0059】(実施例2)図1に示す実施の形態1の画
像形成装置に上述の感光ドラムAを用いて、以下の現像
条件で画像形成を行い、転写紙上のかぶりならびに画像
濃度の評価をおこなった。 ・帯電条件:磁性粒子の体積抵抗率…1×106 Ω・cm *帯電極の半値幅(α)…45° *帯電スリーブ上で感光ドラムとの最近接点と帯電極ピーク位置との 関係… ・ピーク位置:感光ドラム回転方向下流側、なす角度(θc); 2° 帯電バイアスDC分…−650V AC分…700Vpp,1000Hz ・現像条件:現像剤…非磁性トナーと磁性体分散型樹脂キャリア(トナー濃度6 %) 磁性キャリアの体積抵抗率…1×1010Ω・cm *現像極の半値幅(β)…40° *現像スリーブ上で感光ドラムとの最近接点と現像極ピーク位置との関 係… ・ピーク位置;感光ドラム回転方向上流側、なす角度(θd);3° 現像バイアスDC分…−500V AC分…2000Vpp,2000Hz 明部電位…−200V 以上の条件にて画像形成を行ったところ、かぶりが殆ど
無く(前述のかぶり評価方法でレベルB)、画像濃度も
1.5以上得られ、ハイライト部のがさつきのない良好
な画像が得られた。
【0060】(実施例3)図1に示す実施の形態1の画
像形成装置に上述の感光ラムBを用いて、以下の現像条
件で画像形成を行い、転写紙上のかぶりならびに画像濃
度の評価をおこなった。 ・帯電条件:磁性粒子の体積抵抗率…1×106 Ω・cm *帯電極の半値幅(α)…45° *帯電スリーブ上で感光ドラムとの最近接点と帯電極ピーク位置との 関係… ・ピーク位置;感光ドラム回転方向下流側、なす角度(θc); 2° 帯電バイアスDC分…−650V AC分…700Vpp,1000Hz ・現像条件:現像剤…非磁性トナーとフェライトキヤリア(トナー濃度6%) 磁性キャリアの体積抵抗率…5×106 Ω・cm *現像極の半値帽(β)…40° *現像スリーブ上で感光ドラムとの最近接点と現像極ピーク位置との 関係… ・ピーク位置;感光ドラム回転方向上流側、なす角度(θd); 3° ・現像バイアスDC分…−500V AC分…2000Vpp,2000Hz 明部電位…−200V 以上の条件にて画像形成を行ったところ、かぶりが若干
有ったが、(前述のかぶり評価方法でレベルC)、画像
濃度も1.5以上得られ、ハイライト部のがさつきのな
い良好な画像が得られた。
【0061】(比較例1)図1に示す実施の形態1の画
像形成装置に上述の感光ドラムAを用いて、以下の現像
条件で画像形成を行い、転写紙上のかぶりならびに画像
濃度の評価をおこなった。 ・帯電条件:磁性粒子の体積抵抗率…1×106 Ω・cm *帯電極の半値幅(α)…400 *帯電スリーブ上で感光ドラムとの最近接点と帯電極ピーク位置との 関係… ・ピーク位置;感光ドラム回転方向下流側、なす角度(θc); 5° 帯電バイアスDC分…−650V AC分…700Vpp,1000Hz ・現像条件:現像剤…非磁性トナーとフェライトキャリア(トナー濃度6%) 磁性キャリアの体積抵抗率…1×106 Ω・cm *現像極の半値幅(β)…45° *現像スリーブ上で感光ドラムとの最近接点と現像極ピーク位置との 関係… ・ピーク位置:感光ドラム回転方向上流側、なす角度(θd); 2° 現像バイアスDC分…−500V AC分…2000Vpp,2000Hz 明部電位…−200V 以上の条件にて画像形成を行ったところ、かぶりがあり
(前述のかぶり評価方法でレベルD)、画像濃度は1.
3しか得られず、ハイライト部はややがさつきのある低
品位な画像しか得られなかった。
【0062】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、感
光ドラムを帯電する際に、放電量が極めて少ない注入帯
電用の表面層の体積抵抗率が109 〜1014Ω・cm程
度に調整された感光ドラムを用い、マグネットを内包し
た帯電スリーブ上に磁性粒子を担持搬送して感光ドラム
対向部近傍で磁性粒子を摺擦させることで注入帯電を行
う注入帯電器の帯電極の半値幅と交番電界下で2成分現
像を行う現像器の現像極の半値幅及び帯電スリーブ上で
帯電スリーブと感光ドラムとの最近接点と帯電極とのな
す角度と現像スリーブ上で現像スリーブと感光ドラムと
の最近接点と現像極とのなす角度との関係を以下の両式
を満足するように構成したので、 α>β で且つ θc<θd (帯電極の半値幅をα(°)、帯電スリーブ上で感光ド
ラムとの最近接点と帯電極ピーク位置のなす角度をθc
(°)、現像極の半値幅をβ(°)、現像スリーブ上で
感光ドラムとの最近接点と現像極ピーク位置のなす角度
をθd(°)とする。)のように適正化することによ
り、かぶりや画像濃摩の低下を発生することなく良好な
画像形成が行えるという効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1による画像形成装置の
概略構成図である。
【図2】 本発明の画像形成装置における帯電装置の概
略断面図である。
【図3】 本発明の間題点として説明した感光体表面電
位の現像部での変化を示す図である。
【図4】 本発明で説明した半値幅を示す図であり、
(a)は帯電極の半値幅、(b)は現像極の半値幅であ
る。
【図5】 従来の画像形成装置の概略構成図である。
【図6】 本発明及び従来の画像形成装置におけてレー
ザー光を走査するレーザー走査部の概略構成図である。
【図7】 本発明及び従来の画像形成装置に適用した現
像装置の概略断面図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム(像担持体)、3 帯電器、4 現像
器、現像スリーブ、31帯電用スリーブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 日比野 勝 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H003 BB11 CC04 EE12

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面抵抗が109 〜1014Ω・cmの低抵
    抗層を有し、この低抵抗層表面に静電潜像を形成する回
    転可能な像担持体と、上記像担持体と平行して回転可能
    に対向配置され、内蔵された複数の磁界発生手段からの
    磁界のよって外周面に磁性粒子を担持させて搬送する帯
    電用磁性粒子担持体を有し、この磁性粒子を電界下で上
    記像担持体と接触させて該像担持体を帯電する帯電装置
    と、上記像担持体と平行して回転可能に対向配置され、
    内蔵された複数の磁界発生手段からの磁界によって外周
    面にトナーと磁性キャリアを有する現像剤を担持させて
    搬送する現像剤担持体を有し、この現像剤を上記像担持
    体との対向部の交番電界下で該像担持体に転移させて上
    記静電潜像を顕像化する現像装置とを有する画像形成装
    置において、 上記帯電装置の複数の磁界発生手段の内、上記像担持体
    との略対向部に位置する磁界発生手段の磁極の磁束密度
    に対する半値幅をα(゜)、上記帯電用磁性粒子担持体
    上で上記像担持体との最近接点と上記磁極位置のなす角
    度をθC(゜)、上記現像装置の複数の磁界発生手段の
    内、上記像担持体との略対向部に位置する磁界発生手段
    の磁極の磁束密度に対する半値幅をβ(゜)、上記現像
    剤担持体上で上記像担持体との最近接点と上記磁極位置
    のなす角度をθd(゜)とした時、以下の式を満足する
    ことを特徴とする画像形成装置。 α>βで 且つ θc<θd
  2. 【請求項2】 上記帯電装置の複数の磁界発生手段の
    内、上記像担持体との略対向部に位置する磁界発生手段
    の磁極の磁束密度に対する半値幅αは、30°≦α≦7
    0°の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の画
    像形成装置。
  3. 【請求項3】 上記現像装置の複数の磁界発生手段の
    内、上記像担持体との略対向部に位置する磁界発生手段
    の磁極の磁束密度に対する半値幅をβは、20°≦β≦
    50°の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の
    画像形成装置。
  4. 【請求項4】 上記現像装置の複数の磁界発生手段の
    内、上記像担持体との略対向部に位置する磁界発生手段
    の磁極の位置は、現像剤担持体上で上記像担持体との最
    近接点より像担持体回転方向上流側にあることを特徴と
    する請求項1記載の画像形成装置。
  5. 【請求項5】 上記帯電装置には交流電圧を重畳した直
    流電圧を印加することを特徴とする請求項1記載の画像
    形成装置。
  6. 【請求項6】 上記帯電装置の磁性粒子は、その体積抵
    抗率が106 〜101 0 Ω・cmであることを特徴とす
    る請求項1記載の画像形成装置。
  7. 【請求項7】 上記現像剤中の磁性キャリアは、その体
    積抵抗率が106 〜1013Ω・cmであることを特徴と
    する請求項1記載の画像形成装置。
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