JP2001166573A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像カブリの発生等を効果的に防止して高品
質の画像を形成できるようにする。 【解決手段】 感光体１の表面を帯電させる主帯電装置
２と、一成分トナーからなる現像剤を担持して感光体１
に供給する現像ローラ３からなる現像剤担持体と、この
現像ローラ３に現像バイアスを印加する現像バイアス電
源５とを備え、上記感光体１の非画像領域が現像部を通
過する際に、現像ローラ３に印加される現像バイアスを
低下させるとともに、この低下後の現像バイアスと上記
感光体１の表面電圧との電圧差の絶対値が基準値未満と
なるように上記現像バイアスの低下量を制御する電圧制
御手段６を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一成分トナーから
なる現像剤を担持して感光体に供給する現像剤担持体
と、この現像剤担持体に担持された現像剤を感光体上の
静電潜像に飛翔させるための現像バイアスを印加する現
像バイアス電源とを備えたプリンタ、複写機またはファ
クシミリ等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開平１１−１０９７３２
号公報に示すように、一成分現像方式であって、トナー
の表面にトナーと逆極性の粒子を外添させた現像剤（ト
ナー粒子が主成分であるので、以下トナーと呼ぶ）を担
持する現像剤担持体を感光体と非接触状態に保持しつ
つ、光が照射されて電位が低下することにより形成され
た静電潜像に対して、感光体の表面電位と同極性に帯電
されたトナーを、適当な現像バイアスを印加することに
より飛翔させて付着させる、いわゆる反転現像を行う現
像装置を備えた画像形成装置において、上記現像剤担持
体に印加される現像バイアスを、直流成分のバイアス
と、現像剤担持体から感光体に向かう力を与える電圧の
印加時間の第１ピーク値及び上記感光体から現像剤担持
体に向かう力を与える電圧の印加時間の第２ピーク値が
交互に現れる振動バイアスとが重畳されるバイアスと
し、非画像領域（非印字領域）で振動バイアスの第２ピ
ーク値を変化させて感光体の非画像領域に大量の外添剤
が転移するのを抑制することにより、画像濃度の初期立
ち上がりを良化させつつ、融着、画像流れの弊害を抑
え、安定して高品質の画像形成を可能とすることが行わ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように感光体の
表面電位と同極性に帯電されたトナーを、電位が低下す
ることによって形成された静電潜像に付着させる反転現
像を行うために、上記現像剤担持体に現像バイアスを印
加することによってトナーを飛翔させるように構成され
た画像形成装置において、感光体の非画像領域（紙間）
が現像部を通過する際にも、高電圧の直流バイアスを印
加し続けると、トナーの帯電量が次第に上昇して画像濃
度が低下するという弊害が生じる。

【０００４】上記弊害を防止するため、感光体の非画像
領域が現像部を通過する際に、直流バイアスを切ること
も考えられるが、このように構成した場合には、上記現
像バイアスと感光体の表面電圧との電圧差が極端に大き
くなるので、上記現像剤中の逆帯電トナー、すなわち感
光体の表面電位と逆極性に帯電されたトナーが感光体の
非画像領域に飛翔して付着することによる画像カブリが
発生し易く、画像の品質が低下するという問題があっ
た。

【０００５】例えば、上記現像剤担持体、感光体及びト
ナーをそれぞれプラス極性に帯電させるように構成され
た画像形成装置では、上記現像剤中にマイナス極性に帯
電した少量の逆帯電トナーが存在することが知られてい
る。このマイナス極性に帯電した逆帯電トナーは、上記
現像剤担持体の現像バイアスが切られた時点で、プラス
極性に帯電した感光体の非画像領域から大きな吸引力を
受けるため、この非画像領域に飛翔して付着し易くなる
ことが避けられなかった。

【０００６】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、トナーの帯電量が上昇するのを抑制しつつ、画
像カブリの発生等を効果的に防止して高品質の画像を形
成することができる画像形成装置を提供することを目的
としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
感光体の表面を帯電させる主帯電装置と、一成分トナー
からなる現像剤を担持して感光体に供給する現像剤担持
体と、この現像剤担持体に担持された現像剤を、現像部
に到達した感光体上の静電潜像に飛翔させるための現像
バイアスを印加する現像バイアス電源とを備えた画像形
成装置において、上記感光体の非画像領域が現像部を通
過する際に、現像剤担持体に印加される現像バイアスを
低下させるとともに、この低下後の現像バイアスと上記
感光体の表面電圧との電圧差の絶対値が基準値未満とな
るように上記現像バイアスの低下量を制御する電圧制御
手段を備えたものである。

【０００８】上記構成によれば、感光体の非画像領域が
現像部を通過する際には、現像バイアスを低下させる制
御が実行されることにより、トナーの帯電量が必要以上
に上昇することが抑制されて、画像濃度の低下が効果的
に防止される。また、上記現像バイアスと感光体の表面
電圧との電圧差の絶対値が上記基準値以上とならないよ
うに現像バイアスの低下量が抑制されることにより、上
記現像剤中の逆帯電トナーが感光体の非画像領域に飛翔
して付着することが防止されるため、画像カブリの発生
が抑制されて高品質の画像が得られることになる。

【０００９】請求項２に係る発明は、上記請求項１記載
の画像形成装置において、上記電圧制御手段は、感光体
の非画像領域が現像部を通過する際に、現像バイアス及
び感光体の表面電圧の両方を低下させるとともに、この
低下後の現像バイアスと、同感光体の表面電圧との電圧
差の絶対値が上記基準値未満となるように、上記現像バ
イアス及び感光体の表面電圧の低下量をそれぞれ制御す
るように構成されたものである。

【００１０】上記構成によれば、感光体の非画像領域が
現像部を通過する際に、現像バイアスと感光体の表面電
圧との両方を低下させる制御が実行されることにより、
この低下後の現像バイアスと、同感光体の表面電圧との
電圧差の絶対値が基準値以上となることが防止され、上
記現像剤中の逆帯電トナーが感光体の非画像領域に飛翔
して付着するのを防止しつつ、上記現像バイアスを大き
く低下させることが可能となり、これによって現像装置
内に収容されたトナーの帯電量が必要以上に高くなるこ
とが効果的に抑制されることになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る画像形成装
置の実施形態を示している。この画像形成装置は、感光
体１の表面を所定電圧に帯電させる主帯電装置２と、一
成分トナーからなる現像剤を担持した状態で、感光体１
に対向した現像部Ａに供給する現像ローラ３からなる現
像剤担持体が設けられた現像装置４と、上記現像ローラ
３に現像バイアスを印加させる現像バイアス電源５と、
上記主帯電装置２により感光体１に印加される表面電圧
及び上記現像バイアス電源５により現像ローラ３に印加
される現像バイアスを制御する電圧制御手段６とを有し
ている。ここに本発明でいう一成分トナーとは、いわゆ
る着色剤を含有した樹脂トナー（トナー粒子）のみなら
ず、外添剤や電荷制御材等の内添剤を含有した現像剤を
意味する。

【００１２】上記感光体１は、図外の駆動手段により一
定速度で回転駆動されるとともに、上記主帯電装置２に
より表面が均一に帯電された後、光学系１４により走査
露光されて画像領域に静電潜像が形成されるようになっ
ている。また、上記主帯電装置２は、コロナワイヤ電源
７により所定のコロナワイヤ電圧が印加されるコロナワ
イヤ８と、グリッドバイアス電源９によりグリッド電圧
が印加されるグリッド電極１０とを有し、このグリッド
電極１０に印加される電圧により上記感光体１の表面に
おける帯電電圧を規制するように構成されている。

【００１３】上記現像ローラ３は、感光体１に対向して
設置された現像スリーブ１１と、この現像スリーブ１１
内に配設されたマグネットローラ１２とを有し、このマ
グネットローラ１２の磁力によって上記現像スリーブ１
１の周面にトナーを付着させるように構成されている。
また、上記現像装置４には、現像スリーブ１１を回転駆
動する図外の回転駆動機構と、現像スリーブ１１の周面
に担持されたトナーの層厚を規制する磁性体ブレード１
３とが設けられている。

【００１４】そして、上記現像スリーブ１１には、図示
を省略した交流バイアス電源からの交流バイアスと、上
記現像バイアス電源５からの直流バイアスとが現像バイ
アスとして印加されることにより、感光体１の表面電位
と同極性に帯電したトナーが上記現像スリーブ１１か
ら、走査露光により電荷が除去されて電位が低下した画
像領域の静電潜像に向けて飛翔し、この静電潜像に上記
トナーが付着することによって反転現像が行われるよう
になっている。

【００１５】また、上記電圧制御手段６は、光学系１４
の制御手段から出力される制御信号と、光学系１４の露
光位置Ｂと、感光体１の回転速度とに基づいて、上記感
光体１の画像領域及び非画像領域が現像部Ａに到達した
時点を判別し、この判別結果に応じて上記現像バイアス
電源５を制御することにより、現像ローラ３の現像スリ
ーブ１１に印加される現像バイアスを変化させるととも
に、上記グリッドバイアス電源９から主帯電装置２のグ
リッド電極１０に印加されるグリッド電圧とを制御する
ことにより、感光体１の表面電圧を変化させるように構
成されている。

【００１６】具体的には、上記現像バイアス電源５及び
コロナワイヤ電源７により、現像ローラ３及び感光体１
の表面をそれぞれプラス極性に帯電させるように構成さ
れた画像形成装置において、図２に示すように、上記静
電潜像が形成される感光体１の画像領域が上記現像部Ａ
を通過する間（Ｔ１〜Ｔ２，Ｔ３〜Ｔ４）に、上記現像
ローラ３に印加される直流成分である現像バイアスＶｄ
ｃを、例えば４００Ｖ程度に設定された定格値Ｖ１とす
るとともに、上記感光体１の表面電圧Ｖｓｐを、例えば
５００Ｖ程度に設定された定格値Ｖ２とする制御が実行
される。

【００１７】一方、感光体１の非画像領域が現像部Ａを
通過する間、つまり画像形成装置の作動時点Ｔ０から上
記画像領域が現像部Ａに到達するまでの間（Ｔ０〜Ｔ
１）、上記画像領域の間に設けられた紙間部が現像部Ａ
を通過する間（Ｔ２〜Ｔ３）及び上記画像領域が現像部
Ａを通過した時点Ｔ４から画像形成装置の作動終了時点
Ｔ５までの間（Ｔ４〜Ｔ５）には、上記現像バイアスＶ
ｄｃ及び表面電圧Ｖｓｐを、１００Ｖ程度に設定された
設定値Ｖ３及び２００Ｖ程度に設定された設定値Ｖ４に
それぞれ低下させる制御が実行される。

【００１８】上記感光体１の非画像領域が現像部Ａを通
過する際における上記直流成分である現像バイアスＶｄ
ｃ及び感光体１の表面電圧Ｖｓｐの低下量は、低下後の
現像バイアスＶｄｃと、同感光体１の表面電圧Ｖｓｐと
の電圧差（Ｖ３−Ｖ４）の絶対値が下記の基準値未満と
なるように、上記電圧制御手段６により制御される。こ
の基準値は、現像剤中の逆帯電トナーが感光体１の非画
像領域に飛翔して付着するのを防止できるか否かを確認
するために行われた実験の結果等に基づいて設定され
る。

【００１９】例えば、スチレン−アクリル樹脂をバイン
ダー樹脂とするトナーの平均粒径が７μｍに設定される
とともに、５μｍの粒径を有するトナーの体積比率が約
９．８％に設定された実施例１に係るトナーを使用し、
上記現像バイアスＶｄｃと感光体１の表面電圧Ｖｓｐと
の電圧差を変化させて画像カブリ濃度を測定する実験を
行った場合には、図３に示すようなデータが得られる。
この実施例１に係るトナーを使用する場合には、上記電
圧差（Ｖ３−Ｖ４）が−４００Ｖ以上になると、感光体
１の非画像領域に逆帯電トナーが飛翔して付着すること
により生じる画像カブリ濃度が、所定の許容値αを超え
るので、上記基準値（絶対値）は４００Ｖとなる。

【００２０】また、同様にしてスチレン−アクリル樹脂
をバインダー樹脂とするトナーの平均粒径が７μｍに設
定されるとともに、５μｍの粒径を有するトナーの体積
比率が約１３．５％に設定された実施例２に係るトナー
を使用し、上記現像バイアスＶｄｃと同感光体１の表面
電圧Ｖｓｐとの電圧差を変化させて画像カブリ濃度を測
定する実験を行った場合には、図４に示すようなデータ
が得られる。この実施例２に係るトナーを使用する場合
には、上記電圧差（Ｖ３−Ｖ４）が−３２５Ｖ以上とな
ると、感光体１の非画像領域に逆帯電トナーが飛翔して
付着することにより生じる画像カブリ濃度が、所定の許
容値αを超えるので、上記基準値（絶対値）は３２５Ｖ
となる。

【００２１】上記構成において、感光体１の画像領域が
現像部Ａを通過する際には、感光体１の表面電圧Ｖｓｐ
が定格値（例えば５００Ｖ）となるように帯電電圧を制
御するとともに、上記現像ローラ３からなる現像剤担持
体に定格値の現像バイアスＶｄｃ（例えば４００Ｖ）を
印加する。これによって上記現像ローラ３の周面に担持
された通常のトナー、つまり感光体１の表面電位と同極
性に帯電されたトナーが、上記走査露光により電荷の除
去された上記感光体１の静電潜像に飛翔して付着するこ
とにより、上記静電潜像が現像されることになる。

【００２２】また、感光体１の非画像領域が現像部Ａを
通過する際には、直流成分である上記現像バイアスＶｄ
ｃ及び感光体１の表面電圧Ｖｓｐをそれぞれ低下させる
とともに、この低下後の現像バイアスＶｄｃと、同表面
電圧Ｖｓｐとの電圧差（Ｖ３−Ｖ４）の絶対値が、トナ
ーの特性等に応じて設定された上記基準値未満となるよ
うに、上記現像バイアスＶｄｃ及び表面電圧Ｖｓｐの低
下量をそれぞれ制御することにより、上記現像ローラ３
の周面に担持された逆帯電トナー、つまり感光体１の表
面電位と逆特性に帯電したトナーが、感光体１の非画像
領域に飛翔して付着することが防止される。

【００２３】上記のように感光体１の非画像領域が現像
部Ａを通過する際に、現像バイアスＶｄｃ及び感光体１
の表面電圧Ｖｓｐを低下させるとともに、この低下後の
現像バイアスＶｄｃと、同感光体１の表面電圧Ｖｓｐと
の電圧差（Ｖ３−Ｖ４）の絶対値が、上記基準値以上と
なるのを防止して現像剤中の逆帯電トナーが感光体１の
非画像領域に飛翔して付着するのを防止し得るように、
上記電圧制御手段６により現像バイアスＶｄｃ及び感光
体１の表面電圧Ｖｓｐの低下量を制御するように構成し
たため、現像装置４内に収容されたトナーの帯電量が過
度に上昇するのを抑制し、このトナーの帯電量が上昇す
ることに起因した画像濃度の低下を防止することができ
る。

【００２４】例えば、上記実施例１に係るトナーを使用
した場合、その使用開始直後におけるトナーの帯電量
は、図５の（Ｉ）に示すように、一定値β以下であるの
に対し、上記トナーを使用して５０００枚程度の画像形
成を行うと、図５の（ＩＩ）に示すように、上記トナー
の帯電量が一定値βを超えて上昇する傾向がある。しか
し、感光体１の非画像領域が現像部Ａを通過する際に、
上記現像バイアスＶｄｃを例えば−４００Ｖから−２０
０Ｖに低下させた場合には、図５の（ＩＩＩ）に示すよ
うに、５０００枚程度の画像形成後におけるトナーの帯
電量を、上記一定値β以下に抑えることができる。これ
は、上記現像スリーブ１１に印加される現像バイアスを
定期的に低下させる制御が実行されることにより、この
現像スリーブ１１を介して外部に放電されるトナーの電
荷量が増加するためであると考えられる。

【００２５】したがって、上記のように現像スリーブ１
１に印加される現像バイアスを定期的に低下させること
により、現像装置４内に収容されたトナーの帯電量が過
度に上昇するのを抑制し、このトナーの帯電量が上昇す
ることに起因した画像濃度の低下を防止できるという利
点がある。特に、感光体１の非画像領域が現像部Ａを通
過する際に、上記現像バイアスＶｄｃを例えば４００Ｖ
から１００Ｖに低下させるとともに、感光体１の表面電
圧Ｖｓｐを５００Ｖから２００Ｖに低下させた場合に
は、図５の（ＩＶ）に示すように、５０００枚程度の複
写後におけるトナーの帯電量を、トナーの使用開始時と
略同程度に抑えることができるため、上記画像濃度の低
下を、さらに効果的に防止することができる。

【００２６】そして、上記のように感光体１の非画像領
域が現像部Ａを通過する際に、所定値に低下させた現像
バイアスＶｄｃと、同感光体１の表面電圧Ｖｓｐとの電
圧差（Ｖ３−Ｖ４）の絶対値が、現像剤中の逆帯電トナ
ーが感光体１の非画像領域に飛翔して付着するのを防止
し得る値に設定された上記基準値未満となるように上記
現像バイアス及び表面電圧の低下量を設定したため、低
下後の現像バイアスＶ３に対して感光体１の表面電圧Ｖ
４が顕著に高くなるのを防止することができる。したが
って、上記現像ローラ３に担持された逆帯電トナーが感
光体１の非画像領域から大きな吸引力を受けるのを防止
し、これによって上記逆帯電トナーが非画像領域に飛翔
して付着することに起因した画像カブリの発生を効果的
に抑制することができるため、高品質の画像を形成でき
るという利点がある。

【００２７】なお、上記感光体１の非画像領域が現像部
Ａを通過する際に、現像バイアスＶｄｃ及び感光体１の
表面電圧Ｖｓｐの両方を低下させるように構成した上記
実施形態に代え、図６に示すように、感光体１の非画像
領域が現像部Ａを通過する際に、感光体１の表面電圧Ｖ
ｓｐを低下させることなく、上記現像バイアスＶｄｃの
みを所定値Ｖ５に低下させるとともに、低下後の現像バ
イアスＶｄｃと、定格値に設定された上記感光体１の表
面電圧Ｖｓｐとの電圧差（Ｖ５−Ｖ２）の絶対値が、上
記基準値未満となるように上記現像バイアスＶｄｃの低
下量を設定するように構成してもよい。

【００２８】上記のように感光体１の非画像領域が現像
部Ａを通過する際に、現像バイアスＶｄｃのみを低下さ
せるように構成した場合においても、画像形成が繰り返
し行われた場合にトナーの帯電量が過度に上昇して画像
濃度が低下するという事態の発生を防止しつつ、現像ロ
ーラ３の周面に担持された通常のトナーが上記非画像領
域に飛翔して付着することによる画像カブリの発生を抑
制することができる。

【００２９】しかし、感光体１の非画像領域が現像部Ａ
を通過する際に、図２に示すように現像バイアスＶｄｃ
及び感光体１の表面電圧Ｖｓｐの両方を低下させるよう
に構成した場合には、低下後の現像バイアスＶｄｃと、
同表面電圧Ｖｓｐとの電圧差（Ｖ３−Ｖ２）の絶対値が
上記基準値以上となるのを防止しつつ、上記現像バイア
スＶｄｓを大きく低下させることができる。

【００３０】したがって、現像剤中の逆帯電トナーが感
光体１の非画像領域に飛翔して付着することによる画像
カブリの発生を抑制する効果と、上記トナーの帯電量が
過度に上昇することに起因した画像濃度の低下を防止す
る効果とが、それぞれ顕著に得られるようにするために
は、感光体１の非画像領域が現像部Ａを通過する際に、
上記電圧制御手段６により現像バイアスＶｄｃ及び感光
体１の表面電圧Ｖｓｐの両方を低下させるように構成す
ることが望ましい。

【００３１】なお、上記実施形態では、紙間からなる非
画像領域が現像部を通過する際に、上記電圧制御手段６
により現像バイアス等を制御するようにした例について
説明したが、画像領域中の非画像領域部、例えば原稿の
先端部分や後端部分等の白い部分からなる非画像領域が
現像部を通過する際に、上記電圧制御手段６により現像
バイアス等を制御するように構成してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、感光体
の表面を帯電させる主帯電装置と、一成分トナーからな
る現像剤を担持して感光体に供給する現像剤担持体と、
この現像剤担持体に担持された現像剤を、現像部に到達
した感光体上の静電潜像に飛翔させるための現像バイア
スを印加する現像バイアス電源とを備えた画像形成装置
において、上記感光体の非画像領域が現像部を通過する
際に、現像剤担持体に印加される現像バイアスを低下さ
せるとともに、この低下後の現像バイアスと上記感光体
の表面電圧との電圧差の絶対値が基準値未満となるよう
に上記現像バイアスの低下量を制御する電圧制御手段を
備えたため、現像剤中の逆帯電トナーが上記感光体の非
画像領域に飛翔して付着することによる画像カブリの発
生を効果的に抑制しつつ、画像形成が繰り返し行われた
場合においてもトナーの帯電量が過度に上昇するのを抑
制して画像濃度の低下を効果的に防止できるという利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の実施形態を示す説
明図である。

【図２】上記画像形成装置による現像バイアス及び感光
体の表面電圧の制御状態を示すタイムチャートである。

【図３】現像バイアスと表面電圧との電圧差と、画像の
カブリ濃度との関係の一例を示すグラフである。

【図４】現像バイアスと表面電圧との電圧差と、画像の
カブリ濃度との関係の他の例を示すグラフである。

【図５】現像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６】本発明の別の実施形態に係る画像形成装置によ
る現像バイアス及び感光体の表面電圧の制御状態を示す
タイムチャートである。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 主帯電装置 ３ 現像ローラ（現像剤担持体） ５ 現像バイアス電源 ６ 電圧制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 浩 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 三田工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H027 DA02 DA39 EA01 EA05 EC06 ED02 ED09 EE02 EE06 2H073 AA03 AA05 BA04 BA13 BA23 BA41 BA45 CA02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体の表面を帯電させる主帯電装置
   と、一成分トナーからなる現像剤を担持して感光体に供
   給する現像剤担持体と、この現像剤担持体に担持された
   現像剤を、現像部に到達した感光体上の静電潜像に飛翔
   させるための現像バイアスを印加する現像バイアス電源
   とを備えた画像形成装置において、上記感光体の非画像
   領域が現像部を通過する際に、現像剤担持体に印加され
   る現像バイアスを低下させるとともに、この低下後の現
   像バイアスと上記感光体の表面電圧との電圧差の絶対値
   が基準値未満となるように上記現像バイアスの低下量を
   制御する電圧制御手段を備えたことを特徴とする画像形
   成装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像形成装置において、
   上記電圧制御手段は、感光体の非画像領域が現像部を通
   過する際に、現像バイアス及び感光体の表面電圧の両方
   を低下させるとともに、この低下後の現像バイアスと、
   同感光体の表面電圧との電圧差の絶対値が上記基準値未
   満となるように、上記現像バイアス及び感光体の表面電
   圧の低下量をそれぞれ制御するように構成されたことを
   特徴とする画像形成装置。