JP2002244413A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本来の画像形成に供さない現像剤による画像
品質の低下を防止した画像形成装置を提供する。 【解決手段】 感光体ドラム１を回転中に、先に現像ス
リーブ４１を停止させて、ある程度バイアス印加しつづ
けた後、現像電界が形成された状態でバイアス波形を停
止させる事で、有効現像領域外に十分な正規電荷を有す
るトナーを排除可能にし、かつ反転トナーも現像電界の
力により現像スリーブ４１の表面に押し付け接触させる
事で鏡映力を増加させて感光体ドラム１への飛翔を防止
することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体ドラム上に
形成された潜像を現像化する現像装置を備えた画像形成
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の画像形成装置としては、
例えば、複写機やプリンタ等がある。以下、従来技術に
係る画像形成装置について、画像形成プロセスにしたが
って図１７を参照して説明する。図１７は従来技術に係
る画像形成装置の画像形成プロセス部を示す概略構成図
である。

【０００３】図中矢印Ｘ方向に回転する像担持体として
のドラム状の電子写真感光体、即ち感光体ドラム（回転
体ドラム）５０を、帯電手段５４にて一様に帯電し、次
いで画像露光５５をすることで感光体ドラム５０上に潜
像を形成する。そして、この静電潜像に、現像装置５６
によって現像剤（以下、トナーと称する）を静電的に付
着させることで、感光体ドラム５０上の潜像を現像化し
て現像（以下、トナー像と称する）を形成する。

【０００４】その後、転写手段としての転写帯電器５２
によって、トナーと逆極性のバイアス電圧を印加するこ
とで、このトナー像を、トナー像形成に同期して搬送さ
れてきた記録材（シート）５１上に転写する。

【０００５】なお、転写手段としては前記の転写帯電器
５２の他に、転写ローラに代表される接触転写手段も普
及している。接触転写手段は、帯電器に比べてオゾンな
どの放電生成物の発生量が少ないなどのメリットがあ
る。

【０００６】又、現像方式としては、一様に帯電した感
光体ドラム５０の表面に画像情報のバックグランド部に
対応した露光を行い、この被露光部分以外の部分をトナ
ーで現像する正規現像方式と、この方式とは反対に、画
像情報に対応した露光を行い、被露光部分にトナー像を
形成する反転現像方式とがある。

【０００７】このような従来技術に係る画像形成装置に
おいて、トナー像の転写が行われる転写部位へ記録材５
１を確実に誘導するために、記録材５１の上面及び下面
をガイドするガイド部材（それぞれ第１ガイド部材とし
ての上ガイド部材５３ａと第２ガイド部材としての下ガ
イド部材５３ｂ）が備えられている。

【０００８】これら上ガイド部材５３ａ及び下ガイド部
材５３ｂの近傍では、転写帯電器５２にて転写バイアス
電圧が印加される。そのため、特に高湿環境下などで記
録材５１が吸湿して低抵抗化した場合に、この転写バイ
アス電圧が転写電流として記録材５１を介して上ガイド
部材５３ａ及び下ガイド部材５３ｂへ漏れることがない
ように、上ガイド部材５３ａ及び下ガイド部材５３ｂは
絶縁部材で構成されている。

【０００９】こうして記録材５１が保持すべき電荷不足
による転写抜けなどの転写不良が発生するのを防止して
いる。

【００１０】しかしながら、上述のように上ガイド部材
５３ａ及び下ガイド部材５３ｂは絶縁部材で構成される
ため、近接する転写帯電器５２に印加される転写バイア
ス電圧と同極性、即ち、トナーと逆極性に帯電し易くな
る。

【００１１】又、上ガイド部材５３ａ及び下ガイド部材
５３ｂは、トナー像の転写部位に確実に記録材５１を誘
導するために、転写帯電器５２に近接すると同時に、当
然、感光体ドラム５０にも近接しており、通常、感光体
ドラム５０の表面から１〜３ｍｍ程度と非常に近接した
位置に配置さている。

【００１２】そのために、転写バイアス電圧によってト
ナーと逆極性に帯電し易くなる上ガイド部材５３ａ及び
下ガイド部材５３ｂには、装置内に浮遊するトナーや、
特に転写直前の位置にある感光体ドラム５０表面のトナ
ー像のトナーなどが静電的に吸引されて付着してしまう
ことになる。

【００１３】感光体ドラム５０に近い上ガイド５３ａの
最も感光体ドラム５０表面に近接する先端部分５３Ｓに
は、特にトナーが付着し易い。その結果、この汚染トナ
ーが記録材５１に付着して、画質劣化を招くおそれがあ
った。

【００１４】又、反転現像方式に代表される、トナーと
同極性の電位を保持する感光体ドラム５０表面における
露光によりその電位の減衰した部分にトナー像を形成す
る方式では、感光体ドラム５０へのトナーの付着力が比
較的弱いため、上ガイド部材５３ａへ、トナーが静電的
に吸引され易くなる傾向がある。

【００１５】又、現像時に飛散したトナーが、その後に
下ガイド部材５３ｂに付着することも起こり易い。

【００１６】このような問題を解消するために、例えば
上ガイド部材５３ａ及び下ガイド部材５３ｂを導電性部
材で構成し、転写バイアス電圧とは逆極性（トナーと同
極性）のバイアス電圧を印加して、トナーの付着を防止
するものもあった。

【００１７】このような場合には、上ガイド部材５３ａ
及び下ガイド部材５３ｂには、上述のように転写バイア
ス電圧（トナーと逆極性）が転写電流として漏れるのを
促す傾向にあるので、記録材５１の保持すべき電荷不
足、記録材５１の吸湿による抵抗の低下などにより、転
写抜けが顕著となってしまうため、記録材５１と接触す
る上下ガイド内面に絶縁シートを備えて転写電流の漏れ
を防止する構成が採られている。

【００１８】

【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、下記のような問題が生じて
いた。

【００１９】上述のように、ガイド部材に対して、トナ
ーと同極性の電圧を印加する事で、現像装置内に設けら
れたトナー担持体（現像剤スリーブ）から飛散したトナ
ーや、感光体ドラムから現像に供された正規トナー（正
規の電荷を有するトナー）が付着することを防止してい
た。

【００２０】ところが低湿環境において、特に現像装置
が耐久によりトナー特性が劣化すると正規トナーの保持
している電荷の極性と逆極性の電荷を持つトナーが増加
してしまう。

【００２１】通常、このように逆極性の電荷を有するト
ナーは、反転トナーと称されており、地カブリやライン
文字の回りに影のように現像される現象（シャドーイン
グ）が発生する事で知られている。

【００２２】この反転トナーは、転写電位と同極性のた
め記録材５１に転写されにくい。しかし、上述したよう
に、正規のトナーと同極性の電位を印加したガイド部材
の印加電位と、反転トナーとは逆極性であるため、反転
トナーはガイド部材に付着しやすくなる。従って、この
ガイド部材に付着した汚染トナーが記録材５１に付着し
て、画質劣化や汚れを引き起こす問題が発生した。

【００２３】しかも極低湿２３℃、５％で印字率の低い
画像で耐久を行うと、トナーの劣化が促進され、場合に
よっては、反転トナーが増加して、後回転中に感光体ド
ラム上に毎回現像されて、上ガイド先端に移動する反転
トナーが、毎回記録材先後端に汚れとして見えてしま
い、甚だしく画質品位を落とす事にもなった。また、転
写ガイドだけでなくドラム回転時の走流によるドラムに
近い部材の汚れを引き起こしたり、反転トナーが増加す
る事で未転写トナーが増加しクリーナに収用時、クリー
ニングブレード上流に配置されたスクイシート等の接触
によりこぼれ／ボタ落ちが発生して記録材上を汚す結果
にも至った。

【００２４】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、本来
の画像形成に供さない現像剤による画像品質の低下を防
止した画像形成装置を提供することにある。

【００２５】

【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、潜像が形成される回転体ドラム
と、該回転体ドラムの回転軸と平行な軸を中心に回転す
ると共に前記回転体ドラム表面との間に間隙を介して設
けられる現像剤担持体を有し、ＤＣバイアスとＡＣバイ
アスを重畳して印加することで、該現像剤担持体表面に
担持した現像剤を前記回転体ドラムに形成された潜像に
付着させて現像化を行う現像装置と、を備えた画像形成
装置において、画像形成動作を終了させる場合には、前
記回転体ドラムを回転させたまま、前記現像剤担持体を
停止した状態で、ＡＣバイアスを印加する時間を設ける
と共に、その後、ＡＣバイアスを停止する際には、ＡＣ
バイアスの波形が、正規の電荷を有する現像剤を前記回
転体ドラムに引き付ける方向の電界を形成する状態で停
止することで達成する。

【００２６】従って、現像剤担持体を停止した状態で、
ＡＣバイアスを印加することによって、現像剤担持体に
担持されている現像剤のうち、有効現像領域（回転体ド
ラムと現像剤担持体との間の間隔が狭く、現像剤担持体
に担持された現像剤が、回転体ドラム上に転移可能な領
域）内にある現像剤であって、かつ、正規の電荷が印加
された現像剤は、有効現像領域の外部へと移動し、現像
剤担持体（有効現像領域の外部の部分）に再び担持され
る。

【００２７】これは、いずれも回転体である回転体ドラ
ムと現像剤担持体は、その表面が有効現像領域から遠ざ
かるにつれて徐々に間隔が広がる構成となっており、Ａ
Ｃバイアスの印加によって往復運動を行う、正規の電荷
を有する現像剤が、弾性衝突を繰り返して、有効現像領
域の外部へと移動するものと考えられる。

【００２８】また、ＡＣバイアスの波形が、正規の電荷
を有する現像剤を回転体ドラムに引き付ける方向の電界
を形成する状態で停止することで、正規の電荷とは逆極
性の電荷を有する現像剤（反転現像剤）は、現像剤担持
体側に引き付けられる。

【００２９】前記ＡＣバイアスを停止する際に、同時に
ＤＣバイアスを停止するとよい。

【００３０】前記回転体ドラムを回転させたまま、前記
現像剤担持体を停止した状態で、ＡＣバイアスを印加す
る時間は、５０ｍｓｅｃ以上であるとよい。

【００３１】前記回転体ドラム上に形成された現像剤像
を、搬送される記録材上に転写する転写手段と、該転写
手段による転写位置に記録材を案内するガイド部材と、
を備えると共に、前記ガイド部材に、正規の電荷を有す
る現像剤と同極性のバイアスを印加するとよい。

【００３２】前記回転体ドラム上に形成された現像を、
搬送されるシートに接触しながら転写を行う転写手段を
備えると良い。このように、搬送されるシートに接触し
ながら転写を行う転写手段にも更なる効果がある。

【００３３】前記現像剤は、反転現像により現像される
トナーであるとよい。

【００３４】

【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。

【００３５】（第１の実施の形態）図１〜図１３を参照
して、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置に
ついて説明する。

【００３６】まず、画像形成装置全体の構成等につい
て、画像形成プロセスを中心に、特に図１を参照して説
明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る画像形
成装置における画像形成プロセス部の主要構成を示す概
略構成図である。

【００３７】図中矢印Ｘ方向へ回転する像担持体として
のドラム状の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム（回
転体ドラム）１を、一次帯電器２によって一様に帯電
し、この帯電面に、例えば画像変調されたレーザービー
ムのような画像情報光３を照射して、当該照射部分の電
位を減衰させて静電潜像を形成する。

【００３８】この静電潜像が、感光体ドラム１と現像装
置４に設けられた現像剤担持体としての現像スリーブ４
１とが対向する現像部位に到達すると、静電潜像に応じ
て現像剤としてのトナーが供給されてトナー像（現像）
が形成される。ここで、感光体ドラム１の回転軸と現像
スリーブ４１の回転軸は平行に設けられ、各表面間には
間隙が設けられている。

【００３９】尚、本実施の形態では、トナーの極性はマ
イナス（−）であり、反転現像方式によって現像するよ
うに構成されている。

【００４０】一方、トナー像の形成に同期してカセット
５に収納された記録材となるシート６が、給送ローラ７
及び搬送ローラ対８によって搬送され、且つ対向配置さ
れた対をなすガイド部材（第１ガイド部材としての上ガ
イド部材９及び第２ガイド部材としての下ガイド部材１
０）によって上下面が案内されて、感光体ドラム１と転
写手段としての転写帯電器１１とが対向した転写部位に
到達するように搬送される。

【００４１】そして、感光体ドラム１の回転によってト
ナー像が転写部位に到達したときに、搬送されたシート
６が感光体ドラム１に密着し、これとともに転写帯電器
１１によってトナーと逆極性のプラス（＋）の転写バイ
アス電圧が印加されてトナー像がシート６に転写され
る。

【００４２】その後、シート６は定着手段１２へ搬送さ
れて、熱及び圧力によってシート６上の未定着トナー像
が定着され、排出ローラ対１３によって排出トレイ１４
へ排出される。一方、転写後の感光体ドラム１は、表面
に残留したトナーがクリーニング手段１５によって除去
され、続く画像形成に供される。

【００４３】又、上ガイド部材９及び下ガイド部材１０
は搬送されるシート６を確実に転写部位へ案内し、転写
時にシート６が感光体ドラム１の表面に密着するように
案内するものである。

【００４４】そのため、これら上ガイド部材９及び下ガ
イド部材１０は感光体ドラム１の表面に近接するように
配置されており、特に上ガイド部材９の感光体ドラム１
の最近接部である先端部９ｓと感光体ドラム１との距離
は２．５ｍｍに設定されている。

【００４５】本実施の形態では、上ガイド部材９及び下
ガイド部材１０は、それぞれ導電部材であるＳＵＳ製の
板金９ａ，１０ａに、それぞれ絶縁性の部材として高密
度ポリエチレン樹脂を用いた絶縁部材９ｂ，１０ｂが密
接する構成となっている。

【００４６】そして、上ガイド部材９及び下ガイド部材
１０は、それぞれシート６が接触可能な側に絶縁部材９
ｂ，１０ｂ面が向くように配置され、シート６の搬送時
にはシート６の上面，下面をそれぞれ案内する。

【００４７】更に、導電部材である板金９ａ，１０ａに
は電源１６を接続しており、トナーと同極性（転写バイ
アス電圧とは逆極性）のバイアス電圧を印加する構成と
なっている。

【００４８】次に、従来技術に係る画像形成装置のバイ
アス波形停止時における、感光体ドラム（回転体ドラ
ム）と現像スリーブ（現像剤担持体）Ｓとの間のトナー
の挙動について、図２〜図４を参照して説明する。

【００４９】図２〜図４は、従来技術に係る画像形成装
置における、回転体ドラムと現像剤担持体との間の現像
剤（トナー）の挙動を示す模式図である。

【００５０】つまり、従来、現像剤担持体としての現像
スリーブＳを回転させたままの状態で現像バイアスを停
止しており、図２〜図４は、その際のトナーの挙動を示
したものである。なお、図８は、このような従来技術に
係る画像形成装置におけるシーケンス図である。

【００５１】さらに詳しく説明すると、図２は現像バイ
アスを停止する前の状態を示し、図３及び図４は現像バ
イアスを停止した直後の状態を示しており、停止した際
における現像バイアスの波形の位置に応じて、それぞれ
図３と図４に分けて示している。

【００５２】具体的には、感光体ドラムはＯＰＣ感光体
３０φを用い、一次帯電として−７２０Ｖに均一に帯電
するようにした。現像バイアスは、ＤＣバイアスとＡＣ
バイアスを重畳してものを用い、そのＤＣ成分は−５６
０Ｖ、ＡＣ成分はＶｐｐ（ピークｔｏピーク）８００
Ｖ，周波数１．８ｋＨｚとした。現像スリーブとして、
スリーブ２０φを用い、スリーブ周速をドラム周速の
１．８倍のスピードで早回するようにした。

【００５３】また、感光体ドラムのドラム表面と、現像
スリーブの表面との間の離間距離（間隙距離）は２００
μｍとし、所謂ネガトナーの反転現像のジャンピング現
像を行う。

【００５４】なお、図示はしていないが、現像スリーブ
の表面に、磁性ブレードと対向するスリーブ内固定マグ
ネットの磁気拘束力によって、磁性トナーを薄層コート
（高さ約１００μｍ程度）し、現像スリーブの回転によ
り、磁性トナーを有効現像領域に移動させて現像に供す
る。

【００５５】なお、有効現像領域とは、感光体ドラムの
ドラム表面と、現像スリーブの表面との間の間隔が狭
く、現像スリーブに担持されたトナーが、感光体ドラム
上に転移可能な領域を意味するものである。

【００５６】図２は、上述のように、現像バイアスを停
止する前の状態を示しており、感光体ドラムも現像スリ
ーブＳも回転した状態で、かつ、現像バイアスも印加さ
れている。

【００５７】なお、図では、分かり易いように、正規の
電荷であるマイナス電荷を有するトナーを白抜きで示
し、逆極性に帯電したポジ電荷を有する、所謂反転トナ
ーを灰色で示した。

【００５８】有効現像領域では、ドラム／現像スリーブ
間の電界変動（１８００Ｈｚ相当）に追従してトナーが
振動し、現像後は現像Ｖｄｃとドラム電位に対応してド
ラムに転移するトナーが決定する。つまり、感光体ドラ
ムも現像スリーブも回転し、かつ、現像バイアスも印加
されている状態では、若干の反転トナーが感光体ドラム
に飛翔する以外に、画質の品位を落とすような感光体ド
ラムへのトナー飛翔は見られない。

【００５９】また、図３および図４は、上述のように、
現像バイアスを停止した直後の様子を示しており、感光
体ドラムも現像スリーブＳも回転した状態で、かつ、現
像バイアス波形が停止する過渡状態を示している。

【００６０】まず、ここで現像バイアス発生装置につい
て、その回路の模式図を図５に示す。図示のように、現
像バイアスは、１８００Ｈｚの入力信号を昇圧トランス
で増幅し、現像Ｖｄｃを重畳する方式を採るため、波形
停止時の波形の軌跡は、入力パルス信号の停止時の状態
と、昇圧トランスの巻線方向で決まり、停止信号の入る
タイミングに応じて、どうしても波形停止時の波形の軌
跡は２種類発生する。

【００６１】この２種類の波形を図６に示しており、図
６（Ａ）は、現像位置における、バイアス波形がＶｐｐ
ｍａｘで停止した場合を示し、図６（Ｂ）は、現像位置
における、バイアス波形がＶｐｐｍｉｎで停止した場合
を示している。

【００６２】図３は図６（Ａ）に示す波形で現像バイア
スを停止した場合の有効現像領域付近でのトナーの挙動
を示したものである。

【００６３】図６（Ａ）に示すように、入力信号がＬｏ
ｗで終了すると、現像バイアスはＶｐｐｍａｘの−１６
０Ｖから現像バイアスＶｄｃに緩和し（Ａ領域）、一旦
Ｖｄｃを維持（Ｂ領域）してからドラム帯電とＶｄｃが
ＯＦＦになるため０Ｖに緩和する（Ｃ領域）。

【００６４】この場合に、現像バイアスが停止する前の
状態では、有効現像領域においては、図２で示した場合
と同様に、トナーはＡＣ振動して感光体ドラムと現像ス
リーブＳ間で浮遊している状態となる。

【００６５】そして、バイアス波形がＶｐｐｍａｘの−
１６０Ｖで停止すると、感光体ドラムと現像スリーブ間
に強い引き戻し電界（正規の電荷を有するトナーが、現
像スリーブに戻す方向に作用する電界）が働く状態とな
るため、浮遊したトナー中の逆帯電した反転トナーのみ
が選択的にドラム上に転移して、スジかぶり状になる。

【００６６】そして、Ｂ領域に移行しても現像スリーブ
Ｓは回転し続けるため、現像に供されるトナー中の反転
トナーが常に供給され、感光体ドラム上に反転トナーが
現像され続ける（図３参照）。

【００６７】これにより、上述したように、転写ガイド
先端部に印加したバイアスにより反転トナーがひきつけ
られ先端部に付着しシートの先後端を汚す結果となる。

【００６８】この現象は、通常軽微なためかなり蓄積す
るまで時間がかかり、一時的に発生するものの連続的に
は発生しない。しかし、極端な低湿環境でシートの耐久
が進むとトナーの過剰チャージが発生し、その過剰チャ
ージしたトナーは現像スリーブ表面に固着してトナーの
入れ替えがなくなり、それ以外のトナーの適正な電荷付
与が妨げられ、電荷量の減少だけでなく逆帯電するトナ
ーが増加するため、ひどい場合は連続的に発生し始め
る。

【００６９】尚、Ｃ領域はドラムの帯電電位と現像バイ
アスＶｄｃが同じレベルで０Ｖに緩和するためほとんど
ドラム上には現像されない。

【００７０】図４は図６（Ｂ）に示す波形で現像バイア
スを停止した場合の有効現像領域付近でのトナーの挙動
を示したものである。

【００７１】図６（Ｂ）に示すように、入力信号がＨｉ
ｇｈで終了すると、現像バイアスはＶｐｐｍｉｎの−９
６０Ｖから現像バイアスＶｄｃに緩和し（Ａ領域）、一
旦Ｖｄｃを維持（Ｂ領域）してからドラム帯電とＶｄｃ
がＯＦＦになるため０Ｖに緩和する（Ｃ領域）。

【００７２】この場合に、現像バイアスが停止する前の
状態では、有効現像領域においては、図２で示した場合
と同様に、トナーはＡＣ振動して感光体ドラムと現像ス
リーブＳ間で浮遊している状態となる。

【００７３】そして、バイアス波形がＶｐｐｍａｘの−
９６０Ｖで停止すると、感光体ドラムと現像スリーブ間
に現像電界（正規の電荷を有するトナーを、感光体ドラ
ムに引き付ける方向に作用する電界）が働いた状態とな
る。

【００７４】従って、振動／飛翔状態で浮遊したトナー
中の正規トナーつまりほとんどのトナーが感光体ドラム
上に転移し、ハーフトーンに近いスジが発生する。

【００７５】そして、図６中Ｂ領域に移行すると、図６
（Ａ），図３に示す場合と同じ状況になり、現像スリー
ブは回転し続けるため現像に供されるトナー中の反転ト
ナーが常に供給されドラム上に反転トナーが現像され続
ける。

【００７６】つまり、上記の場合程ではないが、少量の
反転トナーにより転写ガイド先端部が汚れ画質の品位を
落とす結果となる。

【００７７】但し、極端な低湿環境でトナーの耐久が進
んでも、バイアス波形停止時に反転トナーを現像させる
電界力は上記の場合程大きく作用しないため、かなり蓄
積するまで時間がかかり、一時的に発生するものの連続
的には発生しない。

【００７８】しかし、ドラム上に形成された正規トナー
のスジによってもドラム回転時の走流によるドラムに近
い部材の汚れを引き起こしたり、このスジ上の正規トナ
ーをクリーナに収用する際に、スクイシート等の掻き取
りを行う場合に、こぼれ／ボタ落ちが発生してしまった
りする問題が多く発生していた。

【００７９】尚、Ｃ領域はドラムの帯電電位と現像バイ
アスＶｄｃが同じレベルで０Ｖに緩和するため、ほとん
ど感光体ドラム上には現像されない。

【００８０】以上の結果を図７に示している。図７で
は、横軸に現像バイアスの波形停止時の電圧を取り、縦
軸にその時のドラム上に転移したスジの現像量を測定し
た結果を示している。

【００８１】図中、左側が図３を参照して説明したデー
タであり、右側が図４を参照して説明したデータであ
り、どちらが画質品位を損ねやすいかと考えると、図３
の方がトナーの汚れが続けて出る場合があり問題になり
やすい。

【００８２】なお、図７中、真中の−７００Ｖのデータ
は停止波形の形状を任意に形成できるパルスジェネレー
タにアンプをつけて波形停止時にドラム電位と同一にし
た、一番トナーが飛ばない状態の理想バイアス波形であ
り、極端な低湿環境の劣化したトナーでも問題がかなり
軽減する事が検証できた。

【００８３】但し、この波形でもバイアス波形停止直後
はトナーの振動／飛翔状態であり、感光体ドラムにも現
像スリーブにも付勢させる力がないため、浮遊した電荷
の低いトナーは転写ガイド等に、感光体ドラムのエアー
走流や非電気的な単純な飛散によりガイドに付着して、
シートを汚す原因となる。

【００８４】また、このバイアス波形は実機には高価す
ぎて搭載できない。

【００８５】次に、本発明の実施の形態における、トナ
ーの挙動について説明する。

【００８６】上記問題点を鑑み本願発明者らは、現像バ
イアスの回転を停止させた時の興味ある現象を突き止め
た。それを図９に示す。

【００８７】感光体ドラムを回転したままの状態で、現
像スリーブＳを停止し、現像バイアスを印加すると、有
効現像領域内のトナーが往復運動を繰り返す事で有効現
像領域外に移動し、現像スリーブ上におけるその境界域
に山盛り上に盛り上がるようになった。

【００８８】これは、感光体ドラムの表面も現像スリー
ブの表面も平面ではなく曲率を有する（曲面である）た
め、これらの間の隙間は等間隔ではなく、有効現像領域
から離れるにつれて徐々に隙間が大きくなるように構成
されるため、往復運動時の弾性衝突によって間隔の広い
ほうに移動するためと思われる。この時当然反転現像方
式のため感光体ドラムの表面電位を−７２０Ｖに維持し
現像スリーブのＶｄｃ成分を−５６０Ｖに設定している
ため正規トナーは、往復運動はするものの電界的に現像
スリーブ側に電界力が働き、ドラム表面には現像されな
い。

【００８９】例えば１．８ｋＨｚにトナーは応答すると
すれば１周期が０．５５ｍｓｅｃであり１００往復程度
振動可能なため、この時のバイアス印加時間は５０ｍｓ
ｅｃ程度以上有れば十分に有効現像領域外に移動させる
事が可能であった。

【００９０】しかも、この現象が顕著になるのは十分な
正規電荷を有するトナーのみ交互電界に作用し応答運動
するため、有効現像領域外に移動し電荷の小さいトナー
や反転トナーだけが有効現像領域に残る事も知れた。

【００９１】つまり電荷量が小さいと電界作用力も小さ
くなり１．８ｋＨｚの交互振動に応答できなくなるため
である。この時、通常、反転トナーは表面上すべてがポ
ジ電荷を保有している訳ではなく、ポジに分極している
ところとネガに分極しているところが共存し、マクロ的
にポジを示すものであるため強制的にネガに帯電させる
傾向が強い電荷制御剤や外添剤によりポジの電荷量が大
きくなる事はありえない。

【００９２】つまり、有効現像領域に残ったトナーの電
荷量を測定すると、通常−１０ｍＣ／ｋｇの電荷量を有
するのに対して、現像スリーブＳを停止し、現像バイア
スを印加した後は、−１．５ｍＣ／ｋｇと小さい値（プ
ラスの値にはならない）を示し、有効現像領域外の盛り
上がり部におけるトナーの電荷量は−１２ｍＣ／ｋｇと
大き目になった事からも分かる。

【００９３】この現象を利用して、上述の図６（Ａ）
（Ｂ）にそれぞれ示す現像バイアス波形におけるトナー
の挙動を調べた。

【００９４】図１０は図６（Ａ）に示す波形で現像バイ
アスを停止した場合の有効現像領域付近でのトナーの挙
動を示したものである。

【００９５】図６（Ａ）に示すように、入力信号がＬｏ
ｗで終了すると、現像バイアスはＶｐｐｍａｘの−１６
０Ｖから現像バイアスＶｄｃに緩和し（Ａ領域）、一旦
Ｖｄｃを維持（Ｂ領域）してからドラム帯電とＶｄｃが
ＯＦＦになるため０Ｖに緩和する（Ｃ領域）。

【００９６】この場合に、現像バイアスが停止する前の
状態では、有効現像領域においては、図９に示した場合
と同様に、トナーは、ＡＣ振動して感光体ドラムと現像
スリーブＳ間で浮遊している状態となる。

【００９７】そして、バイアス波形がＶｐｐｍａｘの−
１６０Ｖで停止すると、感光体ドラムと現像スリーブ間
に強い引き戻し電界（正規の電荷を有するトナーが、現
像スリーブに戻す方向に作用する電界）が働く状態とな
るため、浮遊したトナー中の逆帯電した反転トナーのみ
が選択的にドラム上に転移して、スジかぶり状になる。

【００９８】但し、本実施の形態では、現像スリーブＳ
が停止しているため、上記図３を参照して説明した場合
よりは、この転移する量は、半分程度に減少しており、
かつＢ領域では現像スリーブは回転しないため、供給す
るトナーはなく、感光体ドラム上に反転トナーが現像さ
れることはない。

【００９９】このように、現像バイアス波形の停止時に
現像される、反転トナーによる軽微なスジが蓄積される
までには従来に比べてかなり時間がかかり、頻度もかな
り少なくなる。

【０１００】しかしながら、最終的には転写ガイド先端
部に印加したバイアスにより反転トナーがひきつけら
れ、先端部に反転トナーが付着して、シートの先後端を
汚す結果となる。

【０１０１】しかし、極端な低湿環境において、トナー
の耐久が進んで、反転トナーが大量に発生した場合で
も、従来のシート汚れの頻度や程度と比較すると、半分
程度に収まる事が知れた。

【０１０２】図１１は図６（Ｂ）に示す波形で現像バイ
アスを停止した場合の有効現像領域付近でのトナーの挙
動を示したものである。

【０１０３】図６（Ｂ）に示すように、入力信号がＨｉ
ｇｈで終了すると、現像バイアスはＶｐｐｍｉｎの−９
６０Ｖから現像バイアスＶｄｃに緩和し（Ａ領域）、一
旦Ｖｄｃを維持（Ｂ領域）してからドラム帯電とＶｄｃ
がＯＦＦになるため０Ｖに緩和する（Ｃ領域）。

【０１０４】この場合に、現像バイアスが停止する前の
状態では、有効現像領域においては、図９で示した場合
と同様に、トナーはＡＣ振動して感光体ドラムと現像ス
リーブＳ間で浮遊している状態となる。

【０１０５】そして、バイアス波形がＶｐｐｍａｘの−
９６０Ｖで停止すると、感光体ドラムと現像スリーブ間
に現像電界（正規の電荷を有するトナーを、感光体ドラ
ムに引き付ける方向に作用する電界）が働いた状態とな
る。

【０１０６】ここで、本実施の形態では、上述のよう
に、正規の電荷を有するトナーは、有効現像領域の外に
移動しているため、浮遊したトナー中に正規の電荷を有
するトナーはほとんど存在しない。

【０１０７】従って、現像電界が働いても、感光体ドラ
ム上に転移するトナーはない。しかも、浮遊していた反
転トナーは、この現像電界によって、現像スリーブ表面
側に力を受けるため、現像スリーブ表面に接触／密着さ
せられる。

【０１０８】これにより、次に来るＢ領域に移行して
も、反転トナーと現像スリーブの鏡映力が距離の二乗で
効くため、電荷量が小さくても電界力より大きく作用す
ることにより、Ｂ領域においても、感光体ドラム上に現
像する反転トナーは極わずかな量にする事が可能になっ
た。

【０１０９】以上の結果を図１２に示している。横軸に
現像バイアスの波形停止時の電圧を取り、縦軸にその時
のドラム上に転移したスジの現像量を測定した結果を示
している。

【０１１０】図中、左側が図１０を参照して説明したデ
ータであり、右側が図１１を参照して説明したデータで
ある。従来例を示す図５と比較すると、図６（Ａ）の波
形で半分程度、図６（Ｂ）の波形ではかなり改善が見ら
れた。

【０１１１】そこで極端な低湿環境（２３℃、５％）で
印字率の非常に低い実機耐久を行い１万枚間欠耐久時の
汚れの枚数と転写ガイドの汚れレベルを調査した。その
結果を図１８に示す。

【０１１２】図１８中のガイド汚れレベルを簡単に説明
すると◎は上下ガイド先端部のトナー付着状態が全く見
られない状況であり、○はガイド先端部に若干トナー付
着が見られるが更に耐久しても問題ない状態であり、△
はガイド先端にトナー付着が結構見られ記録材先後端汚
れ発生には寄与しないが更に耐久が進むと汚れは発生す
ると思われる状態であり、×は上下ガイド先端部全体が
汚れており飛散トナーが蓄積して盛り上がった状態でＮ
Ｇレベルである。最後の××は更にひどい状態で上下ガ
イド先端部から汚れが感光体ドラムから離れた部分まで
広がった状態である。ガイド汚れと記録材の先後端汚れ
は相関が取れている。実験結果を要約すると、現像スリ
ーブを回転させたまま現像バイアスを停止する従来例で
は、バイアス波形の停止時電圧に関わらず、ガイド汚れ
が生じ、枚数に差があれシートの汚れが発生した。

【０１１３】一方、本実施の形態のように、現像スリー
ブ停止後に現像バイアスを停止する場合には、効果に差
が生じ、−１６０Ｖ停止では効果が有るものの汚れ対策
には不完全であり、耐久が進み反転トナー量が増えると
シートの汚れも発生してしまった。

【０１１４】それに対し、−９６０Ｖ停止では反転トナ
ーが増加する耐久現像装置によってもシートの汚れも転
写ガイドの汚れも発生せず絶大の効果を示し、前述の感
光体ドラム上の現像トナー量とほぼ完全な相関が取れ
た。この時のドラム駆動、ドラム帯電、現像スリーブ駆
動、現像スリーブ印加バイアスのシーケンス図を図１３
に示す。

【０１１５】以上のように、感光体ドラム回転中に、先
に現像スリーブを停止させて、ある程度バイアス印加し
つづけた後、現像電界が形成された状態でバイアス波形
を停止させる事で、有効現像領域外に十分な正規電荷を
有するトナーを排除可能にし、かつ反転トナーも現像電
界の力によりスリーブ表面に押し付け接触させる事で鏡
映力を増加させて感光体ドラムへの飛翔を防止すること
が可能となった。以上、本実施の形態では反転現像方式
で説明したが別に正規現像方式でも全く原理は変わらな
いため問題なく適用可能である。但し、反転現像方式の
方が感光ドラムの表面電位の極性と現像されるトナーの
極性が同一のため電気鏡映力が弱まり転写ガイド等への
汚れは悪くなるため本発明の効果はより大きくなると考
えられる。

【０１１６】（第２の実施の形態）図１４および図１５
には、本発明の第２の実施の形態が示されている。

【０１１７】本実施の形態では、現像バイアスのうち、
ＤＣバイアスの停止タイミングのみ、上記第１の実施の
形態の場合と異なり、基本的な構成等は、上記第１の実
施の形態と同一なので、その説明は省略する。

【０１１８】上記第１の実施の形態においては、現像バ
イアス、特に、ＡＣバイアスの停止タイミングについて
特徴を有するものであった。次に、本実施の形態では、
現像バイアスのＤＣ分とＡＣ分の停止タイミングに着目
した。

【０１１９】上記第１の実施の形態では、詳しくは説明
しなかったが、図１３に示すように、ＡＣ成分を停止し
た後にＤＣ成分を停止させていた。これは、感光ドラム
と現像スリーブが同期して回転する場合、感光体ドラム
の帯電停止時に感光体表面電位が０Ｖになり、必ずＡＣ
成分が入らないようにしないと現像性がＤＣ成分のみよ
り大幅に良くなり現像スリーブは回転して常に現像トナ
ーが現像領域に供給されるため感光体ドラムにべた黒が
大量に現像され、感光体ドラム回りの近傍及び機内飛散
を起こしてしまう。それを回避するための従来電子写真
方式の常とう手段（シーケンス）である。

【０１２０】しかし、今回現像スリーブを停止させた状
態で、現像バイアスをかける事で、そのような問題は回
避される事になった。これは上記第１の実施の形態で説
明したように、有効現像領域外に十分な正規電荷を有す
るトナーを排除可能にできる効果のためである。

【０１２１】これにより現像バイアスのＤＣ分とＡＣ分
を同時に停止する事ができ、Ｖｄｃのみ印加時に若干発
生していた反転トナーによる転写ガイド汚れ等を防止し
て更なるシート先後端汚れを回避できる。

【０１２２】以下、図１４を参照して更に詳しく説明す
る。図１４は本実施の形態に係る画像形成装置における
現像バイアスの波形図（バイアス波形停止時における過
渡状況を示す波形図）である。

【０１２３】図１４に示すように、入力信号がＨｉｇｈ
で終了すると、現像バイアスはＶｐｐｍｉｎの−９６０
Ｖから現像バイアスＶｄｃに緩和し（Ａ領域）、Ｖｄｃ
を維持することなく、ドラム帯電とＶｄｃがＯＦＦにな
るため０Ｖに緩和する（Ｃ領域）。

【０１２４】この場合に、現像バイアスが停止する前の
状態では、有効現像領域においては、図９で示した場合
と同様に、トナーはＡＣ振動して感光体ドラムと現像ス
リーブ間で浮遊している状態となる。

【０１２５】そして、バイアス波形がＶｐｐｍａｘの−
９６０Ｖで停止すると、感光体ドラムと現像スリーブ間
に現像電界が働いた状態となる。

【０１２６】ここで、本実施の形態では、上記第１の実
施の形態の場合と同様に、浮遊したトナー中に正規の電
荷を有するトナーはほとんど存在しないため感光体ドラ
ム上に転移するトナーはない。しかも、この現像電界に
より浮遊していた反転トナーはスリーブ表面に接触／密
着させられる。

【０１２７】そして、本実施の形態では、上記第１の実
施の形態におけるＢ領域がないので、ドラム上に現像す
る反転トナーはなくなった。

【０１２８】現像スリーブの波形停止時における感光体
ドラム上に転移した反転トナーの現像量を測定したが、
新現像装置でも１０万耐久現像装置でも、同じく測定で
きないレベルのトナー付着まで改善した。

【０１２９】そこで、極端な低湿環境（２３℃、５％）
で実機耐久を行い、１０万枚間欠耐久時の汚れの枚数と
転写ガイドの汚れレベルを調査した（１万枚では差が出
ないため１０万枚耐久した）。その結果を図１９に示
す。

【０１３０】耐久結果からも現像スリーブをドラム回転
中に停止させて、ある程度、現像バイアスを印加後に、
現像バイアスが−９６０ＶでＤＣ／ＡＣ成分を同時に停
止することで、反転トナーが増加する耐久現像装置によ
ってもシートの汚れも転写ガイドの汚れも発生せず絶大
の効果を示し、１０万枚シートの汚れを防止することが
できた。

【０１３１】この時のドラム駆動、ドラム帯電、現像ス
リーブ駆動、現像スリーブ印加バイアスのシーケンス概
略図を図１５に示す。

【０１３２】以上のように、感光体ドラム回転中に、先
に現像スリーブを停止させて、ある程度バイアス印加し
つづけた後、現像電界が形成された状態でバイアス波形
のＡＣ／ＤＣ成分を同時に停止させる事で、有効現像領
域外に十分な正規電荷を有するトナーを排除可能にし、
かつ反転トナーも現像電界の力によりスリーブ表面に押
し付け接触させる事で鏡映力を増加させて感光体ドラム
への飛翔を防止することが可能となった。

【０１３３】（第３の実施の形態）図１６には、本発明
の第３の実施の形態が示されている。

【０１３４】上記実施の形態では、転写手段として、シ
ートには直接接触することのない非接触式の転写帯電器
を用いる場合を示したが、本実施の形態では、転写手段
を接触式とした場合について示している。その他の基本
的構成は、上記実施の形態と同一であるので、同一の構
成には同一の符号を付してその説明は省略する。

【０１３５】図１６は本発明の第３の実施の形態に係る
画像形成装置における画像形成プロセス部の主要構成を
示す概略構成図である。

【０１３６】図示のように、本実施の形態に係る画像形
成装置では、転写手段として転写ローラ１７を用いた接
触転写方式を採用している。

【０１３７】一般的に、転写ローラを採用した場合に
は、転写ローラが、常に感光体ドラムに当接しており、
シートが通過している間は問題ないが、前回転，紙間，
後回転中に、物理的力と電気的力によって、現像された
トナーが転写ローラを汚し、トナーが蓄積して最悪はシ
ートの裏汚れを発生させる問題がある。

【０１３８】そのため転写ローラ系では必ず前回転，紙
間，後回転中のいずれかにおいて、転写ローラのクリー
ニングを目的とした、通常転写バイアスと逆極性バイア
スを印加して、電界力でローラ上の蓄積したトナーを感
光体ドラムに戻す対策が取られている。

【０１３９】しかし、今回問題になった現像バイアスＯ
ＦＦ時に発生する反転トナーについては、どちらの極性
に電荷にしても電荷量が少なく、電界力に影響されにく
いため上述のクリーニングモードで除去できない事が分
かった。

【０１４０】つまり、前述のように反転トナーをドラム
上に現像させない事が最も汚れを防止する最上の手段に
なる。従って、現像バイアスの停止タイミングに関し
て、上記第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態で
説明したように行うことで、反転トナーを感光体ドラム
に現像させないようにすることで、転写手段として転写
ローラを好適に用いることが可能となった。

【０１４１】上記第１の実施の形態の場合と同様の実験
を行った。図２０にその結果を示す。

【０１４２】図から明らかなように、現像スリーブを停
止後に現像バイアスを停止した場合には、現像スリーブ
を回転中に現像バイアスを停止する場合と比較してシー
トの裏汚れが発生する枚数が少ないことが分かる。

【０１４３】そして、現像バイアスを停止する場合に
は、現像電界が働く状態（−９６０Ｖ）で停止すること
によって、１０万枚中裏汚れの発生したシートを０枚に
することができた。

【０１４４】以上のように、感光体ドラム回転中に、先
に現像スリーブを停止させて、ある程度バイアス印加し
つづけた後、現像電界が形成された状態でバイアス波形
を停止させる事で、有効現像領域外に十分な正規電荷を
有するトナーを排除可能にし、かつ反転トナーも現像電
界の力によりスリーブ表面に押し付け接触させる事で鏡
映力を増加させて、感光体ドラムへの飛翔を防止するこ
とが可能となり、また、転写ローラ汚れも同時に防止可
能となった。

【０１４５】さらに、上記第２の実施の形態のように現
像電界が形成された状態で現像バイアス同時停止（ＡＣ
バイアスとＤＣバイアスの同時停止）することで更なる
効果が期待できる。

【０１４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、現像バ
イアスを停止する場合において、正規の電荷を有する現
像剤を、有効現像領域の外部に排出し、かつ、正規の電
荷とは逆極性の電荷を有する現像剤を現像剤担持体に引
き付けることができたので、本来の画像形成に供さない
現像剤による画像品質の低下を防止することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置
における画像形成プロセス部の主要構成を示す概略構成
図である。

【図２】従来技術に係る画像形成装置における、回転体
ドラムと現像剤担持体との間の現像剤の挙動を示す模式
図である。

【図３】従来技術に係る画像形成装置における、回転体
ドラムと現像剤担持体との間の現像剤の挙動を示す模式
図である。

【図４】従来技術に係る画像形成装置における、回転体
ドラムと現像剤担持体との間の現像剤の挙動を示す模式
図である。

【図５】現像バイアス発生装置の回路の模式図である。

【図６】現像バイアス波形図である。

【図７】従来技術に係る画像形成装置における、現像バ
イアスの波形停止時の電圧とドラム上に転移した現像ト
ナー量の関係を示す図である。

【図８】従来技術に係る画像形成装置におけるシーケン
ス図である。

【図９】本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけ
る、回転体ドラムと現像剤担持体との間の現像剤の挙動
を説明する模式図である。

【図１０】本発明の実施の形態に係る画像形成装置にお
ける、回転体ドラムと現像剤担持体との間の現像剤の挙
動を説明する模式図である。

【図１１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置にお
ける、回転体ドラムと現像剤担持体との間の現像剤の挙
動を説明する模式図である。

【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装
置における、現像バイアスの波形停止時の電圧とドラム
上に転移した現像トナー量の関係を示す図である。

【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装
置におけるシーケンス図である。

【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装
置における現像バイアスの波形図である。

【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装
置におけるシーケンス図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装
置における画像形成プロセス部の主要構成を示す概略構
成図である。

【図１７】従来技術に係る画像形成装置の画像形成プロ
セス部を示す概略構成図である。

【図１８】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装
置における、実験結果を示す図である。

【図１９】本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装
置における、実験結果を示す図である。

【図２０】本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装
置における、実験結果を示す図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム ２ 一次帯電器 ３ 画像情報光 ４ 現像装置 ５ カセット ６ シート ７ 給送ローラ ８ 搬送ローラ対 ９ 上ガイド部材 ９ａ，１０ａ 板金 ９ｂ，１０ｂ 絶縁部材 １０ 下ガイド部材 １１ 転写帯電器 １２ 定着手段 １３ 排出ローラ対 １４ 排出トレイ １５ クリーニング手段 １６ 電源 １７ 転写ローラ ４１ 現像スリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 15/16 Ｇ０３Ｇ 15/08 ５０７Ｈ 21/14 21/00 ３７２ Ｆターム(参考） 2H027 EA05 ED02 ED08 ED09 EE02 EE05 EE07 EF11 EF13 2H073 AA03 AA05 BA04 BA09 BA13 BA25 CA02 CA14 2H077 AD06 AD36 BA03 DB08 DB14 DB21 EA13 EA16 GA02 GA03 GA17 2H200 FA08 GA16 GA23 GA46 GA54 GA57 GA59 HA02 HA12 HB03 HB12 JA02 JB10 JB12 JB43 JB45 JB46 JB48 MA01 MA02 MA20 MB01 MB03 NA02 3F101 FA00 FB04 FD01 FD02 LA02 LA07 LB03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像が形成される回転体ドラムと、 該回転体ドラムの回転軸と平行な軸を中心に回転すると
   共に前記回転体ドラム表面との間に間隙を介して設けら
   れる現像剤担持体を有し、ＤＣバイアスとＡＣバイアス
   を重畳して印加することで、該現像剤担持体表面に担持
   した現像剤を前記回転体ドラムに形成された潜像に付着
   させて顕像化を行う現像装置と、を備えた画像形成装置
   において、 画像形成動作を終了させる場合には、 前記回転体ドラムを回転させたまま、前記現像剤担持体
   を停止した状態で、ＡＣバイアスを印加する時間を設け
   ると共に、 その後、ＡＣバイアスを停止する際には、ＡＣバイアス
   の波形が、正規の電荷を有する現像剤を前記回転体ドラ
   ムに引き付ける方向の電界を形成する状態で停止するこ
   とを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】前記ＡＣバイアスを停止する際に、同時に
   ＤＣバイアスを停止することを特徴とする請求項１に記
   載の画像形成装置。
3. 【請求項３】前記回転体ドラムを回転させたまま、前記
   現像剤担持体を停止した状態で、ＡＣバイアスを印加す
   る時間は、５０ｍｓｅｃ以上であることを特徴とする１
   または２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】前記回転体ドラム上に形成された現像を、
   搬送されるシート上に転写する転写手段と、 該転写手段による転写位置にシートを案内するガイド部
   材と、を備えると共に、前記ガイド部材に、正規の電荷
   を有する現像剤と同極性のバイアスを印加することを特
   徴とする請求項１，２または３に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】前記回転体ドラム上に形成された現像を、
   搬送されるシートに接触しながら転写を行う転写手段を
   備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに
   記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】前記現像剤は、反転現像により現像される
   トナーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか
   一つに記載の画像形成装置。