JP2001034017A

JP2001034017A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2001034017A
Application number: JP11201416A
Authority: JP
Inventors: Kazukiyo Akashi; 和清明石; Keizo Takura; 慶三田倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】装置内部の湿度の違いによって現れる現像剤
の飛散、画質劣化、画像形成枚数差が生じてしまう程の
現像剤消費量の増減を防止する安定性に優れた画像形成
装置を提供する。【解決手段】画像形成装置内部に湿度を検知する湿度
検知センサを取り付け、装置内の湿度の状況に応じて感
光体１の周速度とスリーブ５ａの周速度との間で相対速
度に差を持たせて現像を行うことで、如何なる湿度環境
であっても、常に適正な現像が行え、画像形成装置内部
の汚れの低減、濃度の安定した良好な画像、安定した現
像剤消費量を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式或い
は静電記録方式を採用する画像形成装置において、電子
写真感光体又は静電記録誘電体等の像担持体上に形成さ
せた潜像を現像して可視化し、紙等の記録材上に画像を
形成する画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、静電潜像担持体としての
感光体表面に形成した潜像を一成分系の現像剤としての
磁性トナーによって顕像化する現像装置は、磁性トナー
粒子相互の摩擦、及び現像剤担持体としてのスリーブと
そのスリーブ上の現像剤の層厚を規制するプレード間に
おける摩擦により、感光体上に形成された静電潜像電荷
と逆極性の電荷を磁性トナー粒子に与える。そして、
磁性トナーをスリーブ上に極めて薄く塗布させて感光体
とスリーブで形成される現像領域に搬送し、現像領域に
おいて、スリーブ内に固着された磁石による磁界と、感
光体とスリーブ間に適当な現像バイアス電圧の印加によ
る電界の作用により、磁性トナーが飛翔する。

【０００３】これにより、飛翔した磁性トナーによって
感光体上の静電潜像が現像されて可視化され、必要に応
じて紙等の記録材にトナー画像を転写した後、加熱、圧
力或いは溶剤蒸気などにより定着し、複写物を得るもの
である。

【０００４】上記の静電潜像をトナーを用いて可視化す
る方法は、特開昭５４−４３０３６号におけるものであ
る。

【０００５】この方法によれば、磁性トナーをスリーブ
上に極めて薄く塗布することによりスリーブとトナーの
接触する機会を増し、十分な摩擦帯電を可能にしたこ
と、磁力によってトナーを支持し、かつ磁石とトナーを
相対的に移動させることによりトナー粒子相互の凝集を
解くと共にスリーブと十分に摩擦せしめていること、ト
ナーを磁力によって支持し、またこれを静電潜像に接触
することなく対向させて現像することにより白地部に付
着するトナー（カブリ）を減じていること等によって、
優れた画像を得られるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、トナーは環境により帯電電
荷量や擬集度などの性能が影響を受ける度合いが大き
い。そのため、例えば、湿度環境の異なる、低湿環境と
高湿環境では、スリーブから感光体に飛翔するトナー量
及び特性等が異なり、画像形成装置内部の汚れ、場合に
よっては不都合をきたすほど画質が劣化し、さらにはト
ナーの消費量にも差が生じて、画像形成枚数に差が生じ
てしまう。

【０００７】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、装置
内部の湿度の違いによって現れる現像剤の飛散、画質劣
化、画像形成枚数差が生じてしまう程の現像剤消費量の
増減を防止する安定性に優れた画像形成装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、像担持体と、現像剤担持体を有
し、前記像担持体上の静電潜像を前記現像剤担持体から
飛翔させた現像剤により顕像化する現像手段と、を備え
た画像形成装置において、前記現像手段近傍の湿度検知
を行う湿度検知手段を備え、該湿度検知手段の検知した
湿度に応じて、前記像担持体と前記現像剤担持体との相
対速度を変化させることを特徴とする。

【０００９】前記像担持体と前記現像剤担持体の相対速
度の変化は、湿度が上昇するに連れて前記現像剤担持体
の速度を速くすることが好ましい。

【００１０】前記像担持体を帯電させる帯電手段を備
え、前記湿度検知手段は、前記帯電手段に印加した直流
電圧を一定とした時、前記像担持体に流れ込む直流電流
成分を測定して湿度を検知することが好ましい。

【００１１】前記像担持体を帯電させる帯電手段を備
え、前記湿度検知手段は、前記帯電手段に印加した直流
電流を一定とした時、前記像担持体に流れ込む直流電圧
成分を測定して湿度を検知することが好ましい。

【００１２】前記像担持体を帯電させる帯電手段を備
え、前記湿度検知手段は、前記帯電手段に印加した交流
電圧を一定とした時、前記像担持体に流れ込む交流電流
成分を測定して湿度を検知することが好ましい。

【００１３】前記像担持体を帯電させる帯電手段を備
え、前記湿度検知手段は、前記帯電手段に印加した交流
電流を一定とした時、前記像担持体に流れ込む交流電圧
成分を測定して湿度を検知することが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００１５】（第１の実施の形態）図１を参照して、第
１の実施の形態について説明する。図１は本発明を用い
た画像形成装置の一例の概略構成図である。本例の画像
形成装置は電子写真プロセス方式を利用した複写機であ
る。

【００１６】１は像担持体としての被帯電体（以下感光
体と記す）である。本実施の形態では回転ドラム型の電
子写真感光体である。本例の感光体１は、アルミニウム
等の導電性基層１ｂと、その外面に形成した光導電層１
ａと、を基本に構成されている。また、矢印ｍの方向に
２００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピード（周速度）をも
って回転駆動されている。

【００１７】また、光導電層１ａの初期膜厚は、３０μ
ｍであり、平均膜厚が１０μｍ以下になると均一に帯電
処理を行うことが困難になるものである。

【００１８】２は帯電手段としての帯電部材である。本
実施の形態ではローラタイプである（以下帯電ローラと
記す）。帯電ローラ２は、中心の芯金２ｃと、その外周
に形成した導電層２ｂと、更にその外周に形成した抵抗
層２ａと、からなる。

【００１９】帯電ローラ２は、芯金２ｃの両端部を不図
示の軸受け部材に回転自由に軸受けさせて、回転ドラム
型の感光体１に並行に配置して不図示の抑圧手段で感光
体１に対して所定の押圧力をもって圧接され、感光体１
の回転駆動に伴い従動回転する。

【００２０】３は帯電ローラ２に対するバイアス印加電
源である。この電源３より直流電圧−７５０Ｖ、交流電
圧１．８ｋＶｐｐ、周波数１８００Ｈｚのバイアス電圧
が印加された帯電ローラ２によって、感光体１の外周面
が−６００Ｖに帯電処理される。

【００２１】この感光体１の帯電処理面は、ついで露光
手段４により目的画像情報の露光（レーザビーム走査露
光、原稿画像のスリット露光等。本実施の形態ではレー
ザビーム走査露光）を受けることで、感光体１の帯電処
理面に目的の画像情報に対応した静電潜像が形成され
る。

【００２２】静電潜像はついで現像手段としての現像装
置５の現像剤担持体としてのスリーブ５ａにより現像剤
としてのトナーＴが付着され、トナー像として順次可視
像化される。

【００２３】現像装置５には、電源５ｂから周波数１８
００Ｈｚ、Ｖｐｐ１４００ＶのＡＣ成分と−５００Ｖの
ＤＣ成分を重畳して印加し、感光体１と０．３ｍｍの距
離を置いて配接することでジャンピング現像を行ってい
る。また、トナーＴとしてはネガトナーを用いた。

【００２４】ジャンピング現像は、現像装置５のスリー
ブ５ａ上にトナーＴを極めて薄く塗布させて、スリーブ
５ａ内に固着された磁石による磁界と、感光体１とスリ
ーブ５ａ間に印加された現像バイアス電圧の電界の作用
により、トナーＴが感光体１上に飛翔して静電潜像を顕
像化する現像方法である。

【００２５】これにより、感光体１上に現像されたトナ
ー像は、ついで転写装置７により紙等の転写材Ｐに転写
される。

【００２６】転写装置７は、回転自在な転写ローラ７ａ
と電源７ｂとを備え、電源７ｂによって転写材Ｐの転写
ローラ７ａとの接触面側からトナーＴと逆極性の帯電を
行うことによって、感光体１上のトナー像を順次転写材
Ｐの感光体１との接触面に転写する。

【００２７】ここで、転写材Ｐは不図示の搬送装置から
感光体１の回転と同期どりされて適正なタイミングを持
って感光体１と転写装置７との間の転写部へ搬送される
ものである。

【００２８】本実施の形態では、転写ローラ７ａとして
抵抗が５×１０⁸Ωの直径１６ｍｍの導電性ゴムローラ
に３５００ＶのＤＣ電圧を印加して転写を行った。

【００２９】トナー像の転写を受けた転写材Ｐは、つづ
いて感光体１から分離されて不図示の定着装置へ搬送さ
れてトナー像が定着され、その後装置本体外部に排出さ
れるか、または例えば、裏面にも像形成するものであれ
ば、転写部への再搬送手段へ搬送される。

【００３０】転写後の感光体１は、転写残りのトナーを
クリーニングブレード９ａにて掻き落として清掃し、次
の画像形成に備えて前露光１０にて露光除電して感光体
１を初期化する。

【００３１】ここで、接触帯電式の帯電ローラ２および
転写ローラ７ａは、それぞれギア等をとりつけ、モータ
等の駆動手段により強制駆動している場合であってもよ
い。

【００３２】以上の横成の従来技術により画像形成を行
ったところ、低湿環境では、良好な画像が得られたもの
の、トナーによる画像形成装置内部の汚れがひどかっ
た。また高湿環境では、画像形成装置内部の汚れはひど
くなかったものの、十分な濃度の画像を得ることができ
なかった。

【００３３】このようなトナーの消費量と画像形成装置
内部の汚れには相関があることは筆者らの検討により分
かっている。１万枚当たりの画像形成後のトナーの消費
量を調べたところ、低・中・高湿環境で４２グラム・４
６グラム・５０グラムとなり、湿環境で形成可能な画像
枚数差が約２０００枚にもなった。

【００３４】これは低湿環境では、トナーが乾燥した状
態になり現像装置の周速度でトナーが飛散し易くなった
ためであり、逆に高湿環境ではトナーが湿った状態にな
り十分に帯電せず現像特性が低下するためであることが
筆者らの検討により明らかになった。

【００３５】まず、現像装置５の周速度による画像形成
装置内部の汚れを調べるために、周速度によるトナー消
費量の関係を調べたところ、図２のようになった。詳し
くは周速度が速ければ速いほどトナー消費量は多くな
り、つまりトナーの飛散による画像形成装置内部の汚れ
がひどくなる。

【００３６】図３は、現像装置５の周速度によって、あ
る一定の画像濃度がどのように変化するかを示したもの
である。詳しくは等しい周速度の場合、湿度が高い場合
は濃度低く、湿度が低い場合は濃度高い傾向にある。

【００３７】そこで、本実施の形態では、画像形成装置
内部に湿度を検知する湿度検知センサを取り付け、装置
内の湿度の状況に応じて現像装置５の周速度を切り替え
て画像形成を行った。

【００３８】詳しくは画像形成装置の内部の湿度が、０
％≦Ｈ＜３０％（低湿環境）のときは現像装置の周速度
を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、３０％≦Ｈ＜６０％（中湿環
境）のときは現像装置の周速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、
６０％≦Ｈ＜１００％（高湿環境）のときは現像装置の
周速度を２２０ｍｍ／ｓｅｃ、という３通りの場合分け
を行い、それぞれの状態に応じて画像形成を行った。

【００３９】このように、湿度が上昇するに連れて現像
装置５のスリーブ５ａの周速度を遅くするように、スリ
ーブ５ａの周速度を変更して、感光体１の周速度とスリ
ーブ５ａの周速度との間で相対速度の差を持たせたこと
で、従来では低湿環境で顕著であった画像形成装置内部
の汚れは、２０万枚の画像形成を行っても顕著なものは
見受けられず、５０万枚の画像形成を過ぎても装置内の
清掃を必要としなかった。

【００４０】また、どの湿度環境においても画像形成枚
数７万枚以上を超えても良好な画像を得ることができ
た。

【００４１】さらに、１万枚当たりのトナーの消費量
は、低・中・高湿環境で、それぞれ４４グラム・４６グ
ラム・４７グラムとなり、画像形成枚数の差が約７００
枚程度となった。

【００４２】なお、感光体１の周速度と現像装置５のス
リーブ５ａの周速度との間で相対速度の差を持たせる場
合には、現像装置５のスリーブ５ａの周速度を変えるだ
けでなく、感光体１の周速度を変えても良い。この感光
体１の周速度を変更する場合は、湿度が上昇するに連れ
て感光体１の周速度を遅くする。

【００４３】（第２の実施の形態）上記第１の実施の形
態に於いては画像形成装置の内部の湿度を検知する湿度
検知手段が湿度検知センサであったため、画像形成装置
の内部にセンサを取りつけるスペース、及びコストがか
かってしまう。

【００４４】そこで、本実施の形態では、画像形成装置
内部の湿度検知を、帯電ローラ２から感光体１に流れ込
む直流電流値、あるいは帯電ローラ２にかかる直流電圧
値等を測定することによって湿度検知を行う。その他の
構成および作用については第１の実施の形態と同一なの
で、同一の構成部分については同一の符号を付して、そ
の説明は省略する。

【００４５】ここで、帯電ローラ２に印加する直流電界
を一定とすると、帯電ローラ２から感光体１に流れ込む
直流電流値、あるいは帯電部材２にかかる直流電圧値
と、湿度と、には相関があることが筆者らの検討により
分かっている。

【００４６】そこで、本実施の形態では、湿度検知手段
として、−７５０Ｖの一定の直流電圧を帯電ローラ２に
印加した際、感光体１に流れる直流電流値を検知するこ
とで湿度検知を行い、状況に応じて画像形成を行った。

【００４７】詳しくは、感光体１に流れる直流電流値が
６０μＡ以上（高湿環境）の時は現像装置５の周速度を
２２０ｍｍ／ｓｅｃ、感光体１に流れる直流電流値が５
５μＡ以上６０μＡ未満（中湿環境）の時は現像装置５
の周速度を２００ｍｍ／ｓｅｃ、感光体１に流れる直流
電流値が５５μＡ未満（低湿環境）の時は現像装置５の
周速度を１８０ｍｍ／ｓｅｃ、という３通りの場合分け
を行い、それぞれの状態に応じて画像形成を行った。

【００４８】すると、第１の実施の形態と同様に、２０
万枚画像形成時点での画像形成装置内の汚れに顕著なも
のは見受けられず、５０万枚の画像形成を過ぎても装置
内の清掃を必要としなかった。

【００４９】さらに、どの環境においても画像形成枚数
７万枚以上を超えても良好な画像を得ることができ、さ
らに画像形成装置の小型化、コストダウンもすることが
できた。

【００５０】また１万枚当たりのトナーの消費量は、低
・中・高湿環境で４４グラム・４６グラム・４７グラム
となり、画像形成枚数の差が約７００枚程度となった。

【００５１】なお、本実施の形態においては、湿度検知
手段として、一定直流電圧印加時の直流電流値を用いた
が、一定直流電流印加時の直流電圧値、一定交流電圧印
加時の交流電流値、あるいは一定交流電流印加時の交流
電圧値を用いても同様の結果を得ることができる。

【００５２】また、交流波形としては正弦波に加えて、
方形波、ノコギリ波、三角波等を用いてもよいのは勿論
である。

【００５３】さらに、本発明における湿度、直流電流値
はこれに限定されるものではなく、印可する直流電圧、
直流電流、交流電圧、交流電流、感光体１の材質、構
成、帯電ローラ２の材料、構成、ならびに画像形成装置
の構成により数値、指定範囲等は適宜異なってくるもの
である。

【００５４】さらにまた、本発明における現像剤として
のトナーを磁性一成分現像剤だけでなく、キャリアを有
する二成分系現像剤を使用する画像形成装置においても
同様の効果を示すことができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、如何な
る湿度環境であっても、感光体の周速度とスリーブの周
速度との間で相対速度の差を持たせて、常に適正な現像
を行うことにより、画像形成装置内部の汚れの低減、濃
度の安定した良好な画像、安定した現像剤消費量を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る画像形成装置の一部を示す概
略断面図である。

【図２】現像装置の周速度とトナー消費量の関係を示す
グラフである。

【図３】現像装置の周速度と画像濃度の関係を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１感光体１ａ光導電層１ｂ導電性基層２帯電部材（帯電ローラ）２ａ抵抗層２ｂ導電層２ｃ芯金３バイアス印加電源４露光手段５現像装置５ａスリーブ５ｂ電源７転写装置７ａ転写ローラ７ｂ電源９クリーニング装置１０前露光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA01 DA14 DE04 EA04 EC20 ED08 EE03 EE04 EE07 EF06 EF09 JA14 JB30 JC06 2H077 DA18 DA31 DB12 DB14 DB25 EA16 GA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、現像剤担持体を有し、前記像担持体上の静電潜像を前記
現像剤担持体から飛翔させた現像剤により顕像化する現
像手段と、を備えた画像形成装置において、前記現像手段近傍の湿度検知を行う湿度検知手段を備
え、該湿度検知手段の検知した湿度に応じて、前記像担持体
と前記現像剤担持体との相対速度を変化させることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記像担持体と前記現像剤担持体の相対速
度の変化は、湿度が上昇するに連れて前記現像剤担持体
の速度を速くすることを特徴とする請求項１に記載の画
像形成装置。
【請求項３】前記像担持体を帯電させる帯電手段を備
え、前記湿度検知手段は、前記帯電手段に印加した直流電圧
を一定とした時、前記像担持体に流れ込む直流電流成分
を測定して湿度を検知することを特徴とする請求項１又
は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記像担持体を帯電させる帯電手段を備
え、前記湿度検知手段は、前記帯電手段に印加した直流電流
を一定とした時、前記像担持体に流れ込む直流電圧成分
を測定して湿度を検知することを特徴とする請求項１又
は２に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記像担持体を帯電させる帯電手段を備
え、前記湿度検知手段は、前記帯電手段に印加した交流電圧
を一定とした時、前記像担持体に流れ込む交流電流成分
を測定して湿度を検知することを特徴とする請求項１又
は２に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記像担持体を帯電させる帯電手段を備
え、前記湿度検知手段は、前記帯電手段に印加した交流電流
を一定とした時、前記像担持体に流れ込む交流電圧成分
を測定して湿度を検知することを特徴とする請求項１又
は２に記載の画像形成装置。