JP2003287961A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２成分現像剤を用いたカラー画像形成装置に
おいて、現像ローラに重畳するＡＣ現像バイアスの周波
数及びピークツウピーク電圧を高くして画像品質を向上
させる。 【解決手段】 ２成分現像剤を用いたカラー画像形成装
置における現像条件を、従来の現像条件と比較して、
（１）磁気ブラシ３０４の長さを短くする、（２）磁気
ブラシ３０４を柔らかくする、（３）磁気ブラシ３０４
の摺擦幅を狭くする、（４）トナー飛翔空間の確保、と
いう４つの条件のいずれか１つより好ましくは２つ以上
を満たすことにより、現像ローラ３０１に重畳するＡＣ
現像バイアスの周波数及びピークツウピーク電圧を大き
くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２成分現像剤を用
いたタンデム式のカラー（フルカラー）画像形成装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】２成分現像剤を用いた画像形成装置で
は、モノクロ画像形成装置であるかフルカラー画像形成
装置であるかにかかわらず、現像バイアスとしてＡＣ電
圧（ＡＣ現像バイアス）を現像ローラに重畳している。

【０００３】従来より、モノクロ画像形成装置では、Ａ
Ｃ現像バイアスの周波数ｆ及びピークツウピーク電圧Ｖ
ｐｐをそれぞれ大きくすればするほど、ＡＣ現像バイア
スの現像に対する効果が大きくなり、画質が向上するこ
とが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、モノクロ画
像形成装置における現像条件をそのままカラー画像形成
装置に応用すると、ＡＣ現像バイアスの周波数やピーク
ツウピーク電圧を大きくすることにより、画像が荒れた
り、２成分現像剤がドラムへ飛散するなど、さまざまな
デメリットが生じる。

【０００５】そのため、本出願人が従来から製造してい
る２成分現像剤を用いたフルカラー画像形成装置に関し
て、例えば感光体にアモルファスシリコンを用いた機種
では、ＡＣ現像バイアスの周波数ｆを３．６ｋＨｚ、ピ
ークツウピーク電圧Ｖｐｐを７００Ｖとしている。ま
た、感光体にアモルファスシリコン以外のものを用いた
機種では、ＡＣ現像バイアスの周波数ｆを４ｋＨｚ、ピ
ークツウピーク電圧Ｖｐｐを５００Ｖとしている。いず
れの機種でも、ＡＣ現像バイアスの周波数ｆ及びピーク
ツウピーク電圧Ｖｐｐをこれらの値以上に大きくする
と、上記のようなデメリットが生じる。そのため、画像
の高画質化には一定の限界があった。

【０００６】一方、２成分現像剤は樹脂成分のトナーと
金属成分のキャリアを混合したものであるが、２成分現
像剤を用いた現像方式では、現像ローラ上に形成された
現像剤による磁気ブラシを感光体ドラムの表面に直接摺
擦させるため、現像剤中のキャリアが感光体ドラムの表
面を摩耗させ、感光体ドラムの寿命が一般的に短いとい
う問題点を有していた。

【０００７】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
ためになされたものであり、２成分現像剤を用いたカラ
ー画像形成装置において、画像の荒れや現像剤の飛散を
抑えつつ高画質化及び長寿命化を実現することを提供す
ることを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のカラー画像形成装置は、２成分現像剤を用
いたカラー画像形成装置において、(1)現像ローラの現
像極の磁束密度を８００Ｇ以上９００Ｇ以下の範囲のい
ずれかの値とする、(2)現像ニップ部における現像剤の
流量を０．０７ｇ／ｃｍ²以上０．１０ｇ／ｃｍ²以下の
範囲のいずれかの値とする、(3)現像極の磁気密度がピ
ーク値の１／２となる部分の幅を現像ローラの回転中心
からの角度で表した半値幅角度を３３度以上４４度以下
の範囲のいずれかの値とする、(4)２成分現像剤を構成
する金属成分であるキャリアの飽和磁化を３８ｅｍｕ／
ｇ以上５０ｅｍｕ／ｇ以下の範囲のいずれかの値とす
る、(5)前記キャリアの中心粒径を４０μｍ以上６０μ
ｍ以下の範囲のいずれかの値とする、の５つの現像条件
の少なくとも１つを満足することを特徴とする。

【０００９】また、上記(1)から(5)の５つの条件の全て
を満足し、かつ現像ローラに重畳するＡＣ現像バイアス
の周波数を４ｋＨｚ以上７ｋＨｚ以下の範囲のいずれか
の値とし、前記ＡＣ現像バイアスのピークツウピーク電
圧を１．５ｋＶ以上２．５ｋＶ以下の範囲のいずれかの
値とすることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態に係るカラー
画像形成装置について説明する。本実施形態に係るカラ
ー画像形成装置の全体の構成を図１に示す。

【００１１】図１に示すように、このカラー画像形成装
置はいわゆるタンデム型フルカラー画像形成装置であ
り、記録紙Ｐを収納する給紙カセット２０が、装置本体
１８の下部に配設されている。給紙カセット２０内の記
録紙Ｐは、図示しない給紙ローラにより第１の搬送路２
８へ搬送された後、転写搬送部２４に備わった無端の転
写ベルト２４３を介して画像形成領域２２へ搬送され、
ここで複数のトナー画像が転写される。その後、トナー
像が転写された記録紙Ｐは、定着ユニット２６に搬送さ
れて上記トナー画像が定着され、第２の搬送路３０を経
て記録紙排出部１４に排出される。ここで、上記第１の
搬送路２８、転写ベルト２４３の上部および第２の搬送
路３０は、搬送ラインを構成する。

【００１２】上記画像形成領域２２は、記録紙上に複数
のトナー画像を多重形成する領域であって、搬送ライン
に沿って上流側から、マゼンタのトナー画像を形成する
第１の画像形成部２２１、シアンのトナー画像を形成す
る第２の画像形成部２２２、イエローのトナー画像を形
成する第３の画像形成部２２３およびブラックのトナー
画像を形成する第４の画像形成部２２４が配置されてい
る。

【００１３】各画像形成部２２１〜２２４はそれぞれ、
各トナーを収納するトナーボックス２３０と、その下側
に設けられた画像形成ユニット２３１とを有する。各画
像形成ユニット２３１は、コストの低廉化のために共通
化されて同一構成に形成されている。また、各画像形成
ユニット２３１内には、矢印方向に回転する感光体ドラ
ム２２５と、感光体ドラム２２５の周面に対向して配設
された帯電部２２６と、帯電部２２６の下流側であって
感光体ドラム２２５の周面に対向して配設された現像部
２２８と、現像部２２８の下流側であって感光体ドラム
２２５の周面に対向して配設されたクリーニング部２２
９とが設けられている。なお、画像形成ユニット２３１
外側には、帯電部２２６の下流側でかつ現像部２２８の
上流側に感光体ドラム２２５の周面に対向して配設され
た露光部２２７が配置されている。

【００１４】また、上記無端の転写ベルト２４３の内側
には、現像部２２８とクリーニング部２２９との間であ
って、感光体ドラム２２５の周面に対向して転写ローラ
２４４が設けられ、転写ベルト２４３および転写ローラ
２４４等により前記転写搬送部２４が構成されている。

【００１５】現像部２２８の内部構成を図２に示す。現
像部２２８の底部で、感光体ドラム２２５に対向する部
分には現像ローラ３０１が設けられており、さらに現像
ローラ３０１の近傍には、トナーとキャリアからなる２
成分現像剤３００を攪拌するための攪拌ローラ３０３が
設けられている。現像剤３００の攪拌は、その成分であ
るトナーを帯電させるために行う。

【００１６】現像ローラ３０１は、内部に等角度に配置
された複数（例えば５つ）の磁石３０２を有しており、
これにより現像ローラ３０１の表面に磁気ブラシ（キャ
リア＋トナーのチェーン）３０４を形成する。そして、
この磁気ブラシ３０４を感光体ドラム２２５の表面に摺
擦することにより、感光体ドラム２２５に形成された静
電潜像部分にトナーを付着させて現像する。

【００１７】次に、このような２成分現像剤を用いたフ
ルカラー画像形成装置において、ＡＣ現像バイアスの周
波数ｆ及びピークツウピーク電圧Ｖｐｐを大きく（高
く）するための現像条件について検討する。

【００１８】上記のように、２成分現像剤を用いた現像
方式では、現像ローラ３０１の表面に形成された磁気ブ
ラシ３０４を直接感光体ドラム２２５に摺擦させて現像
するものであるが、磁気ブラシ３０４の摺擦力を大きく
すると、感光体ドラム２２５の表面に付着するトナーの
量を多くなり、画像濃度が高く（濃く）なる。その反
面、解像度が低下して画像品質は低下する。一方、磁気
ブラシ３０４の摺擦力を小さくすると、感光体ドラム２
２５の表面に付着するトナーの量が少なくなり、解像度
が向上して画像品質は向上するが、反面、画像濃度が低
く（薄く）なる。

【００１９】そこで、本発明者らは、磁気ブラシ３０４
の摺擦力を小さくし、かつＡＣ現像バイアスの現像効果
を最大限に引き出すことにより、画像品質を向上させる
ことを検討した。その結果、２成分現像剤を用いた従来
の現像条件と比較して、（１）磁気ブラシの長さを短く
する、（２）磁気ブラシを柔らかくする、（３）磁気ブ
ラシの摺擦幅を狭くする、（４）トナー飛翔空間の確
保、という４つの条件のいずれか１つより好ましくは２
つ以上を満たすことにより、ＡＣ現像バイアスを大きく
することができることを突き止めた。

【００２０】（１）の磁気ブラシの長さを短くする方法
として、さらに、(1-1)現像ローラの磁力を低くする、
(1-2)現像剤の流量を少なくする、(1-3)キャリア飽和磁
化を低くする、という３つの方法が考えられる。

【００２１】（２）の磁気ブラシを柔らかくする（摺擦
力を弱くする）方法として、(2-1)現像ローラの磁力を
低くする、(2-2)キャリアの中心粒径を小さくする、(2-
3)キャリアの飽和磁化を低くする、という３つの方法が
考えられる。

【００２２】（３）の磁気ブラシの摺擦幅とは、図３
（ａ）に示すように、現像ローラ３０１の表面から感光
体ドラム２２５に向かって伸びた磁気ブラシ３０４が、
感光体ドラム２２５に接触している部分の幅Ｄである。
現像ローラ３０１の現像極の半値幅の角度を変更するこ
とにより、この磁気ブラシの摺擦幅Ｄを変更することが
できる。現像極の半値幅角度とは、図３（ｂ）に示すよ
うに、現像極の磁束密度φがピーク値Ｈの１／２となる
部分の幅（半値幅）Ｗを現像ローラ３０１の回転中心Ｘ
からの角度θで表したものである。

【００２３】（４）のトナー飛翔空間の確保は、ＡＣ現
像バイアスによりトナーの使用が阻害されないことを目
的としており、その方法としては、現像剤の流量を少な
くすることが考えられる。

【００２４】次に、本出願人が従来から行っていた現像
条件と本実施形態における現像条件とを、表１に具体的
数値を列挙して比較する。なお、表１において、「磁束
密度」とは、現像ローラの内部に設けられている磁石に
よる磁力分布（現像極における磁束密度）を意味する。
また、「現像剤の流量」とは、画像形成装置の現像ニッ
プにおける現像剤の流量を意味する。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１からわかるように、現像ローラの磁束
密度、現像剤の流量、キャリアの飽和磁化、キャリアの
中心粒径及び半値幅の角度をそれぞれ小さくすることに
より、ＡＣ現像バイアスの周波数ｆ及びピークツウピー
ク電圧Ｖｐｐをそれぞれ高くすることができる。ＡＣ現
像バイアスの周波数ｆ及びピークツウピーク電圧Ｖｐｐ
を高くすることにより、画質が向上することが知られて
いるので、従来の画像形成装置における現像条件を変更
するだけで、高画質化をはかることができる。

【００２７】なお、上記表１に示す本実施形態の現像条
件は、様々な実験を行った結果、ベストに近い数値を列
挙したものであって、必ずしもこれらの値に限定される
ものではなく、一定の範囲で許容値を設定することがで
きる。例えば、現像ローラの磁束密度は８００Ｇ〜９０
０Ｇ程度であっても良い。また、現像ニップ部における
現像剤の流量は０．０７ｇ／ｃｍ²〜０．１０ｇ／ｃｍ²
程度であってもよい。さらに、半値幅角度は３３度〜４
４度程度であっても良い。さらに、キャリアの飽和磁化
は３８ｅｍｕ／ｇ〜５０ｅｍｕ／ｇ程度であっても良
い。さらに、キャリアの中心粒径も４０μｍ〜６０μｍ
程度であっても良い。これらの条件の範囲内で、ＡＣ現
像バイアスの周波数ｆを４ｋＨｚ〜７ｋＨｚ程度に，ま
たピークツウピーク電圧Ｖｐｐを１．５ｋＶ〜２．５ｋ
Ｖ程度にそれぞれ高くすることができる。

【００２８】さらに、上記現像条件は、現像ローラの磁
束密度、現像剤の流量、キャリアの飽和磁化、キャリア
の中心粒径及び半値幅の角度の全てを変化させる必要は
なく、従来の現像条件のうち少なくとも１つを変化させ
るだけであっても、ＡＣ現像バイアスの周波数ｆ及びピ
ークツウピーク電圧Ｖｐｐのいずれか一方又は両方の値
を高くすることができる。

【００２９】さらに、上記のように現像条件を変化させ
ると、現像ローラ３０１上に形成される磁気ブラシ３０
４の摺擦力が弱くなるため、現像剤３００中の金属成分
であるキャリアが感光体ドラム２２５の表面を摩耗させ
る割合が小さくなり、感光体ドラム２２５の長寿命化を
はかることができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のカラー画
像形成装置によれば、２成分現像剤を用いたカラー画像
形成装置において、(1)現像ローラの現像極の磁束密度
を８００Ｇ以上９００Ｇ以下の範囲のいずれかの値とす
る、(2)現像ニップ部における現像剤の流量を０．０７
ｇ／ｃｍ²以上０．１０ｇ／ｃｍ²以下の範囲のいずれか
の値とする、(3)現像極の磁束密度がピーク値の１／２
となる部分の幅を現像ローラの回転中心からの角度で表
した半値幅角度を３３度以上４４度以下の範囲のいずれ
かの値とする、(4)２成分現像剤を構成する金属成分で
あるキャリアの飽和磁化を３８ｅｍｕ／ｇ以上５０ｅｍ
ｕ／ｇ以下の範囲のいずれかの値とする、(5)前記キャ
リアの中心粒径を４０μｍ以上６０μｍ以下の範囲のい
ずれかの値とする、の５つの現像条件の少なくとも１つ
を満足するので、画像の荒れや２成分現像剤のドラムへ
の飛散等を伴うことなく、従来の現像条件と比較してＡ
Ｃ現像バイアスの周波数及びピークツウピーク電圧を高
くすることができ、画像品質を向上させることができ
る。

【００３１】より好ましくは、上記(1)から(5)の５つの
条件の全てを満足し、かつ現像ローラに重畳するＡＣ現
像バイアスの周波数を４ｋＨｚ以上７ｋＨｚ以下の範囲
のいずれかの値とし、前記ＡＣ現像バイアスのピークツ
ウピーク電圧を１．５ｋＶ以上２．５ｋＶ以下の範囲の
いずれかの値とすることにより、画像の荒れや２成分現
像剤のドラムへの飛散等を伴うことなく、従来の現像条
件と比較して大幅にＡＣ現像バイアスの周波数及びピー
クツウピーク電圧を高くすることができ、画像品質をさ
らに向上させることができる。また、現像ローラ上に形
成される磁気ブラシの摺擦力が弱まるので、感光体ドラ
ムの摩耗を低減することができ、装置の長寿命化をはか
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るカラー画像形成装
置の全体構成を示す図である。

【図２】 上記カラー画像形成装置における現像部の内
部構成を示す図である。

【図３】 上記実施形態における磁気ブラシの摺擦幅の
説明図である。

【符号の説明】

２２５：感光体ドラム ３００：現像剤 ３０１：現像ドラム ３０２：磁石 ３０３：攪拌ローラ ３０４：磁気ブラシ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松井 謙之 大阪市中央区玉造１丁目２番28号 京セラ ミタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H005 AA21 EA02 EA05 FA01 2H031 AC02 AC20 AC33 AC34 AD03 BA04 BA09 BB01 CA09 CA11 CA13 EA03 FA01 2H077 AC03 AD02 AD06 AD13 AD18 AD36 AE03 BA08 EA01 GA12 2H300 EB04 EB07 EF02 EF06 EG05 EH16 EJ09 EJ22 EJ30 EJ35 EJ36 EJ45 EJ51 EJ52 EJ59 FF05 GG11 GG29 GG37 GG48 MM14 MM15

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２成分現像剤を用いたカラー画像形成装
   置において、 (1)現像ローラの現像極の磁束密度を８００Ｇ以上９０
   ０Ｇ以下の範囲のいずれかの値とする、 (2)現像ニップ部における現像剤の流量を０．０７ｇ／
   ｃｍ²以上０．１０ｇ／ｃｍ²以下の範囲のいずれかの値
   とする、 (3)現像極の磁束密度がピーク値の１／２となる部分の
   幅を現像ローラの回転中心からの角度で表した半値幅角
   度を３３度以上４４度以下の範囲のいずれかの値とす
   る、 (4)２成分現像剤を構成する金属成分であるキャリアの
   飽和磁化を３８ｅｍｕ／ｇ以上５０ｅｍｕ／ｇ以下の範
   囲のいずれかの値とする、 (5)前記キャリアの中心粒径を４０μｍ以上６０μｍ以
   下の範囲のいずれかの値とする、 の５つの現像条件の少なくとも１つを満足することを特
   徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記(1)から(5)の５つの条件の全てを満
   足し、かつ現像ローラに重畳するＡＣ現像バイアスの周
   波数を４ｋＨｚ以上７ｋＨｚ以下の範囲のいずれかの値
   とし、前記ＡＣ現像バイアスのピークツウピーク電圧を
   １．５ｋＶ以上２．５ｋＶ以下の範囲のいずれかの値と
   することを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装
   置。