JP2004004732A - 現像器でトナーを回収する画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】現像器でトナーを回収する画像形成装置において、かぶりと画像ムラ、帯電帯の画像不良を低減可能とし、画像形成動作を繰り返し行っても、安定した高画質画像を得ること。
【解決手段】像担持体1と、前記像担持体を帯電させる帯電部材3と、現像剤を担持する現像剤担持体21を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段2と、前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段8と、を有し、前記バイアス印加手段8は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段2は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段8が前記現像剤担持体21に印加する交流バイアスの振幅は静電潜像現像時より大きいことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図1
【解決手段】像担持体1と、前記像担持体を帯電させる帯電部材3と、現像剤を担持する現像剤担持体21を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段2と、前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段8と、を有し、前記バイアス印加手段8は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段2は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段8が前記現像剤担持体21に印加する交流バイアスの振幅は静電潜像現像時より大きいことを特徴とする画像形成装置。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録方式や静電記録方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関し、特に現像器でトナーを回収する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7に、本発明を理解する上で参考となるクリーナーレスの電子写真画像形成装置の一例の概略構成を示した。
【0003】
1は像担持体としての電子写真感光体であり、通常ドラム状(以下、感光ドラムと記す)とされ、矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。この回転感光ドラム1は一次帯電器3にて一様に帯電される。
【0004】
本例において一次帯電器3は、感光ドラム1に接触する接触帯電部材として帯電ローラ(導電性ローラ)を用いた接触帯電器である。aは帯電ニップ部である。この帯電ローラ3に対して電源6から直流電圧と交流電圧の所定の重畳電圧が印加されることで、感光ドラム1の周面が所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【0005】
次に外部装置より入力された画像情報に対応して露光装置4より感光ドラム1上に露光位置bにおいて光照射を行い、潜像を形成する。
【0006】
この感光ドラム1上の静電潜像は、現像装置2の現像部位cにおいて、一次帯電器3の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤(以下、トナーと記す)Tによりトナー像として可視像化される。
【0007】
本例において現像装置2は磁性一成分現像装置である。この現像装置2は、トナー収納容器内のトナーTをトナー送り部材23で送り出し、固定磁石を内蔵した現像剤担持体(以下現像ローラという)21を回転させると伴に、該現像ローラ表面の現像剤を規制する現像剤規制部材(以下現像ブレードという)22によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ21の表面に形成する。感光ドラム1と現像ローラ21は図中の矢印方向のように順方向に回転させ、両者の間には所定のギャップをもたせている。
【0008】
現像ローラ21には、電源8から直流電圧と交流電圧の重畳電圧が印加され、電荷付与した現像ローラ21上のトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム1へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。
【0009】
そして、前記トナー像の形成と同期して、紙(転写材)Pをカセットからピックアップローラ10からなる搬送手段によって搬送し、転写帯電器(転写ローラ)5にて前記トナー像は転写ニップ部dにおいて転写材Pに転写される。転写材Pは感光ドラム1より分離され、続いて定着装置9に搬送されて、トナー像が永久像として定着される。
【0010】
また、転写帯電器5で転写されずに残った感光ドラム1上の現像剤Tは、次工程以降の現像時、即ち引き続き感光ドラム1を帯電し、露光して潜像を形成し、磁性一成分現像装置2において、トナー像を形成する際、それと同時に磁性一成分現像装置2に回収する。これを「現像同時クリーニング」と呼ぶ。
【0011】
ここで、現像同時クリーニングの機構について説明する。すなわち、前記転写手段後に感光ドラム上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、潜像を形成し、該潜像の現像時にかぶり取りバイアス(現像手段に印加する直流電圧と感光ドラムの表面電位の電位差であるかぶり取り電位差Vback)によって回収する方法である(例えば、特許文献1〜6参照)。
【0012】
一般にクリーナーレスシステムと呼ばれるこの方法によれば、転写残トナーは現像手段に回収されて次工程以降に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。
【0013】
また、クリーナーレスであることから、スペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。
【0014】
また、帯電手段には直接注入機構を用いている。これは、中抵抗の接触帯電部材が感光ドラムに接触して、直接感光体表面に電荷注入を行うものである。
【特許文献1】
特開平10−307456号公報
【特許文献2】
特開平11−65234号公報
【特許文献3】
特開2001−188405号公報
【特許文献4】
特開2001−188454号公報
【特許文献5】
米国特許第6002900号明細書
【特許文献6】
米国特許第6438331号明細書
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現像器でのトナー回収が充分ではなく、かぶりという画像不良が発生し易い。また、画像形成動作を繰り返し行った際、かぶりの増加や、画像ムラ、そして、遮光と呼ばれる画像不良が発生してしまう場合があった。
【0016】
本発明者らの検討によって明らかとなった、画像不良の発生及び増加の原因を以下に示す。
【0017】
a)かぶり
まず、かぶりについて説明する。接触帯電部材を使用しているため、転写手段部にて転写材に転写されずに感光ドラム上に取り残される転写残トナーは、一度接触帯電部材に取り込まれることになる。一般的にトナーは絶縁物質であるため、接触帯電部材にトナーが多量に存在すると、帯電不良の原因になってしまう。そこで、接触帯電部材にバイアスを印加して、入り込んだ転写残トナーを再度感光ドラムへ戻している。その後、現像手段まで到達した転写残トナーは、現像手段による回収バイアスによって、現像器内に戻される。
【0018】
しかし、すべての転写残トナーが現像器内に戻されない。この戻されない転写残トナーが感光ドラム上に残留してしまうため静電潜像部以外の場所でもトナーが存在し、かぶりという画像不良を発生させる。
【0019】
また、画像形成動作を繰り返していくと、トナーに付着されているシリカ等の外添剤が剥がれたりするトナー劣化が生じ、トナー自体の帯電能力が落ちてしまう。すると、転写残トナーも発生し易くなり、現像手段における回収工程で回収効率が低下してしまう。その結果、かぶりの発生頻度が増加してしまうのである。
【0020】
b)画像ムラ
次に、画像ムラについて説明する。
【0021】
接触帯電部材に吐き出しバイアスを印加していてもそれに取り込まれたすべてのトナーを吐き出せない。そのため、画像形成動作を繰り返し行うと、接触帯電部材に転写残トナーが蓄積されてゆく。一般的にトナーは絶縁物であるため、接触帯電部材と感光ドラムの接触部に存在してしまうと、感光ドラム表面の帯電がさえぎられてしまう。その結果、感光ドラム上のトナー像にムラが生じてしまい、その部分が、画像ムラと呼ばれる画像不良となる。この画像ムラは、帯電部材に転写残トナーが蓄積されていくと非常に発生し易い。
【0022】
c)遮光
次に、遮光について説明する。これは、帯電後の感光ドラム表面上にトナー等の粒子が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。そのため、遮られた位置にはトナー像が形成されないという画像不良である。
【0023】
本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、画像不良を抑えられる画像形成装置を提供することにある。
【0024】
本発明の他の目的は、現像器による現像剤の回収効率が優れている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】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の幾つかの代表的な構成を下記する。
【0026】
(1)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
を有し、前記バイアス印加手段は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスの振幅は静電潜像現像時より大きいことを特徴とする画像形成装置。
【0027】
(2)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
を有し、前記バイアス印加手段は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスのデューティー比は静電潜像現像時とは異なることを特徴とする画像形成装置。
【0028】
(3)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
を有し、前記バイアス印加手段は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスの周波数は静電潜像現像時より高いことを特徴とする画像形成装置。
【0029】
(4)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段であって、前記像担持体に静電潜像を形成する際に印加する第1のバイアスと、その第1のバイアスとは異なる第2のバイアスを印加できる第1バイアス印加手段と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
静電潜像を現像する際、前記現像剤担持体に交流バイアスを印加する第2バイアス印加手段と、
を有し、前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段は静電潜像現像時に印加する交流バイアスよりも大きな振幅の交流バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【0030】
(5)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段であって、前記像担持体に静電潜像を形成する際に印加する第1のバイアスと、その第1のバイアスとは異なる第2のバイアスを印加できる第1バイアス印加手段と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
静電潜像を現像する際、前記現像剤担持体に交流バイアスを印加する第2バイアス印加手段と、
を有し、前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段は静電潜像現像時に印加する交流バイアスとは異なるデューティー比の交流バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【0031】
(6)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段であって、前記像担持体に静電潜像を形成する際に印加する第1のバイアスと、その第1のバイアスとは異なる第2のバイアスを印加できる第1バイアス印加手段と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
静電潜像を現像する際、前記現像剤担持体に交流バイアスを印加する第2バイアス印加手段と、
を有し、前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段は静電潜像現像時に印加する交流バイアスよりも高い周波数の交流バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0033】
〈実施例1〉
本実施例1における画像形成装置を図1に示す。この画像形成装置は前述した図7の画像形成装置と同様に、帯電手段が接触帯電部材として帯電ローラ3を用いた接触帯電器であり、現像手段が磁性一成分現像装置である、現像同時クリーニング方式(クリーナーレス)の電子写真プリンタである。図7の画像形成装置と同じ構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【0034】
(1−1)画像形成装置100内の主要部材
本実施例の画像形成装置において、帯電部材としての帯電ローラ3は、芯金上に弾性部材であるゴムあるいは発泡体の104〜107Ω・cm程度の抵抗を持つ中抵抗層を形成することにより形成される。中抵抗層は樹脂、硫化剤、発泡剤等により処方され、ローラ状に形成した。
【0035】
像担持体としての感光ドラム1は、導電性(アルミニウム)のドラム基体上に、下引き層、荷電発生層、荷電輸送層の順に重ねて塗工された有機感光体ドラムである。
【0036】
現像剤担持体としての現像ローラ21は、固定した複数のN・S極を持つマグネットロールを内蔵した非磁性体の現像ローラとした。現像ローラ21にはアルミ素管上にコート剤を施し適度な粗さを設けている。
【0037】
トナー規制部材としての現像ブレード22は、弾性部材であるウレタンと金属板金を張り合わせた板状部材の現像ブレードとした。
【0038】
転写手段5は、導電性及び弾性の転写ローラとした。
【0039】
また、本実施例の画像形成装置においては、感光ドラム1、帯電ローラ3、現像装置2の3つのプロセス機器を一括して画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジ50としてある。
【0040】
帯電ローラ3に対する帯電バイアス印加用の電源6(第1バイアス印加手段)は、第1電源6aと第2電源6bを備え、スイッチ6cにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ6cが第1電源6a側に切換えられることで帯電ローラ3には所定の直流バイアスが印加される。スイッチ6cが第2電源6b側に切換えられることで帯電ローラ3には直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。
【0041】
また現像ローラ21に対する現像バイアス印加用の電源8(第2バイアス印加手段)は、第1電源8aと第2電源8bを備え、スイッチ8cにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ8cが第1電源8a側に切換えられることで現像ローラ21には直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。スイッチ8cが第2電源6b側に切換えられることで現像ローラ21には第1電源8aとは異なる直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。
【0042】
上記帯電バイアス印加用の電源6の電源切換えスイッチ6cと、上記現像バイアス印加用の電源8の電源切換えスイッチ8cの切換え制御は不図示の制御回路により所定のシーケンスプログラムに従って関連してなされる。
【0043】
(1−2)画像形成装置の構成
感光ドラム1は矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。帯電ローラ3は感光ドラム1に対して所定の押圧力を持って当接させ、所定幅の帯電ニップ部aを形成させて配設してある。この帯電ニップ部aにおいて感光ドラム1の回転方向に対してカウンター方向に周速差にして150%の速さで回転駆動させる。
【0044】
画像形成時において、帯電バイアス印加用の電源6の電源切換えスイッチ6cは第1電源6a側に切換え制御されて帯電ローラ3には−600Vの直流帯電バイアスが印加され、感光ドラム表面が所定の帯電電位に一様に帯電される。
【0045】
そして、この帯電した感光ドラム1に対して光学手段4からレーザー光をカートリッジ枠体51に設けられた露光開口部52を介して露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段である現像装置2によってトナー像として可視化する。
【0046】
この現像装置2は一成分磁性ネガトナーを用いたジャンピング現像方式の反転現像装置である。トナー収納容器内のトナーTをトナー攪拌部材23で送り出し、現像ローラ21を回転させると共に、該現像ローラ表面のトナーを規制する現像ブレード22によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ21の表面に形成し、そのトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム1へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。感光ドラムと現像ローラの間にはギャップがあり、現像ローラ上の現像剤層と感光ドラムも接触していない。現像ローラに交流バイアスを印加することで現像ローラ上の現像剤は感光ドラムに向かって転移する。
【0047】
そして、転写バイアス印加用の電源7から転写ローラ5に前記トナー像と逆極性の電圧を印加してトナー像を紙Pに転写する。
【0048】
転写されずに感光ドラム1上に残留したトナーは現像装置2によって、現像装置内に回収される。
【0049】
(1−3)画像形成装置100の特性
画像形成装置100において、画像形成動作を繰り返し行うことによって、感光ドラム1表面には転写残トナーが存在してくる。この転写残トナーにおいて、以下に示す特性がある。
【0050】
図2に帯電ローラを通過後現像手段前までの感光ドラム上のかぶりトナー(以下、現像前のかぶりと呼ぶ)と、現像手段を通過後転写手段前までの感光ドラム上のかぶりトナー(以下、現像後のかぶりと呼ぶ)の関係を示す。実線が現像ローラに印加する交流バイアスの振幅Vppが1300Vの場合であり、破線(点線)が900Vのときである。このかぶりは、ある一定枚数を印字した後、全面白画像印字中に感光ドラムを強制停止させ、その時の感光ドラム表面を反射方式のカブリ測定器 DENSITOMETER TC−6DS(東京電飾(株)製)を用いて計測した。
【0051】
図2から、現像前のかぶりが少ないAのときは、Vppが1300Vより、900Vのときの方が現像後のかぶりは少ない。つまり、感光ドラム上がきれいなときは、かぶりの影響が大きく、現像バイアスの振幅が大きいほど、かぶりが多い結果となる。それに対し、現像前のかぶりが多いBのときは、Vppが900Vより、1300Vのときの方が現像後のかぶりは少ない。これは、以下のような現象であると推測する。
【0052】
まず、現像バイアスの振幅が大きくなるほど、トナーはそれ自体の帯電量(以下、トリボと呼ぶ)が小さくても感光ドラム上に飛翔される。しかし、トリボが小さいトナーは感光ドラム表面との相互作用で、現像器(現像ローラ)側にもどるのに必要な力が作用せず、そのまま、感光ドラム上にとどまり、かぶりトナーになり易い。よって、現像前のかぶりが少ないとき、すなわち、感光ドラム表面付着しているトナーが元々少ない時に振幅が大きい1300Vのバイアスを印加するときれいな感光ドラム表面を汚してしまう作用が大きく、現像後のかぶりは多くなる。
【0053】
しかし、現像バイアスの振幅が大きくなるほど、現像器から感光ドラムへ飛翔するトナー量が多い。そして、現像器側へ飛翔する電位がかかるとき、現像器から飛翔してきたトナーが感光ドラムに概存していたトナーを引き連れて現像器側に戻っていく。いわゆる粉圧によって感光ドラム上のトナーは現像器に戻される。よって、900Vより1300Vの方の粉圧が高いため、現像前のかぶりが多いとき、すなわち、感光ドラム表面に付着しているトナーが多い時に振幅が大きい1300Vのバイアスを印加すると汚れた感光ドラム表面をクリーニングする作用が大きく、現像後のかぶりは少なくなる。つまり、感光ドラム上にトナーが多量にある場合、粉圧回収力が大きいほど、現像後のかぶりが減少することになる。
【0054】
(1−4)本実施例の画像形成装置の動作及びバイアス値
上記現象を基に本実施例のバイアスを決定している。帯電能力を維持し、且つかぶりを抑えるためには、帯電ローラ上のトナーを適切に吐き出し、吐き出されたトナーをほとんど現像器に回収させる必要がある。ただし、感光ドラム上に多量にトナーを吐き出してしまうと、回収できない場合があるため、帯電部材からトナーを吐き出すバイアスと、現像装置の回収バイアスには、それぞれ最適なバイアス値が存在することが解る。これらを考慮して、帯電ローラ上のトナー吐き出し時の帯電部材の吐き出しバイアス振幅を100V(−620V〜−720V)、さらに、そのバイアスに合わせて、感光ドラムからトナーを回収する(清掃する)際の現像装置のトナー回収バイアスの振幅を1300V(+200V〜−1100V)とした。
【0055】
本実施例における現像バイアスと帯電バイアスの動作を図3に示す。また、画像形成時、清掃時の帯電バイアス及び現像バイアスの値を表1に示す。また、図3において、帯電から現像までの位相をずらして表している。更に図8に画像形成時と清掃時の、帯電バイアスと現像バイアスのバイアス波形を示す。
【0056】
この画像形成時と清掃時の帯電バイアスと現像バイアスの変更は、帯電バイアス印加用の電源6の電源切換えスイッチ6cと、現像バイアス印加用の電源8の電源切換えスイッチ8cが不図示の制御回路により所定のシーケンスプログラムに従って関連して切換えられることでなされる。
【0057】
図3に示すように、帯電バイアスが画像形成時から清掃時に移るときに、表1に示すような交流電圧を追加させるのと連動して、現像バイアスの交流振幅を増加させている。なお、清掃時における帯電バイアス波形を矩形波、周波数を200Hzとし、清掃時及び画像形成時における現像バイアス波形を矩形波、周波数を1800Hzとした。
【0058】
【表1】
【0059】
(1−5)本実施例におけるバイアス決定理由
表1に示すバイアス値及び波形を決定するにあたり以下の事情を考慮した。
【0060】
▲1▼.バイアスリークによる欠陥画像
現像ローラと感光ドラム間に電圧を印加するとき、高電圧を印加するとリーク現象が発生し、感光ドラム上のトナー像に欠陥が生じる場合がある。
【0061】
本実施例の画像形成装置において、特に、70kPa程度の低気圧雰囲気下では、全面黒画像印字中の現像バイアス交流振幅が約950Vでリーク現象が発生した。
【0062】
また、同様の条件における全面白画像印字中において約1350Vでリーク現象が発生した。
【0063】
これを考慮して、最適な画像を出力するために画像形成時の交流振幅を900V、清掃時を1300Vとした。
【0064】
▲2▼.粉圧回収効率
前述したように、現像器が感光ドラム上のトナーの回収を行う際、粉圧を高める方が回収効率がよい。そのとき、現像バイアス波形が三角波、正弦波のように徐々に切り替わるものよりも、矩形波のように急激に切り替わるものの方が好ましい。そこで、本実施例においては、矩形波とした。
【0065】
(1−6)実施例1の効果
図4に本実施例の画像形成装置と、従来構成の画像形成装置における通紙枚数と画像かぶりの関係を示す。
【0066】
ここで述べる従来構成とは、帯電部材の吐き出しバイアスを印加したとき、現像バイアスの変化を行わないものである。すなわち、感光ドラムからトナーを回収する時の現像バイアスが画像形成時と同じ場合である。
【0067】
図4に示すように、従来構成において通紙枚数が増えるごとにかぶりの値は急激に増加していく。それに対し、本実施例の画像形成装置では、多少増加するもののかぶりを低減することができている。
【0068】
さらに、画像を評価すると、画像ムラも低減することができた。
【0069】
この実験の差を以下のように考察する。
【0070】
通紙枚数が増加すると、転写残トナーが帯電ローラに蓄積し、清掃時に帯電器から吐き出されるトナーも増加する。この時、感光ドラム上では図2のB付近の状態であるため、現像バイアスの交流振幅が900Vのままでは、感光ドラム上のトナーを回収しきれず、現像後かぶりも多い。そして、さらに通紙枚数が増すに連れ感光ドラム上に残るトナーも増し、かぶりが急激に増加してしまう。
【0071】
また、清掃時だけでなく画像形成時もトナー回収性の良い交流振幅−1300Vにすると、前述したバイアスリークによる欠陥画像が発生し易くなるため使用できない。
【0072】
それに対して本実施例においては、画像形成時は−450Vの直流成分と、Vpp=900Vの交流成分を重畳した交流バイアスを用いてバイアスリークが発生しないようにし、清掃時には−450Vの直流成分と、Vpp=1300Vの交流成分を重畳した交流バイアスを用いてバイアスリークの発生を防止しつつ、粉圧回収の効果によって、結果的に900Vの時よりも現像後かぶりが減少する。つまり、帯電バイアスの変化と連動して現像バイアスを変化させることで、画像形成時の画質を補償しつつ、清掃時に吐き出しトナー量が増した分だけ回収能力を上げ、現像位置通過後に感光ドラム上に残るトナーをできるだけ少量にしている。その結果、耐久枚数が増してもかぶりが発生しにくい。また、感光ドラム上の概存トナーをできるだけ少量にすることは、帯電ローラと感光ドラムの間に存在するトナーが少量であることになる。そのため、上記したような帯電不良による画像ムラを従来の構成よりも低減させることができた。これにより、画像形成動作を繰り返し行っても、安定した高画質画像を提供することができた。
【0073】
(1−7)実施例1−2
本実施例において、帯電吐き出しバイアスに連動して、現像の交流電圧振幅を大きく変化させることで、言い換えると粉圧回収力を大きくすることで、かぶり、遮光等の画像不良を低減できた。本発明者らの実験によれば、交流振幅だけでなく、現像電圧の交流電圧積分平均値(デューティー比:(A/A+B)×100(%)、図12参照)や周波数を変化させることで、粉圧回収力を増加でき、かぶりや画像ムラ、遮光を低減可能である。
【0074】
清掃時に帯電吐き出しバイアスと連動して現像印加電圧のデューティー比を高める。そうすることで、粉圧回収力を高め、かぶり、遮光等の画像不良を低減できた。下表2に実施例1−2におけるバイアス値を示す。また、画像形成時と清掃時のバイアス波形を図9に示す。表2及び図9に示すように、清掃時に現像ローラに印加するバイアスのデューティー比を画像形成時の50%から65%に上げている。すなわち、トナーを現像ローラから感光ドラムに移動させる電位の割合を画像形成時より多くしている。
【0075】
【表2】
【0076】
(1−8)実施例1−3
清掃時に帯電吐き出しバイアスと連動して現像印加電圧の周波数を高める。そうすることで、かぶり、遮光等の画像不良を低減できた。下表3に実施例1−3におけるバイアス値を示す。また、画像形成時と清掃時のバイアス波形を図10に示す。
【0077】
【表3】
【0078】
(1−9)実施例1−4
更に上記した現像バイアス変化成分である振幅、デューティー比、周波数をすべて組み合わせた場合では、かぶり、遮光、画像ムラをより一層低減することができた。下表4に実施例1−4におけるバイアス値を示す。また、画像形成時と清掃時のバイアス波形を図11に示す。
【0079】
【表4】
【0080】
〈実施例2〉
図5は本実施例における画像形成装置の概略構成図である。本実施例における画像形成装置は、前記実施例1の画像形成装置(図1)との対比において、現像装置2の現像剤としてトナーTに所定の割合で導電性粉体C(帯電極性はトナーと逆極性)を混合したものを用いた点で異なり、その他の装置構成は実施例1の画像形成装置と同じである。実施例1に係るものと同一の機能を有するものについては同一符号を付しその説明を省略する。
【0081】
本実施例2において、現像装置2の現像剤Tに混合した導電性粉体Cは感光ドラム1面の静電潜像の現像時にトナーと共に感光ドラム1面に付着し、感光ドラムの回転で転写ニップ部dを通って帯電ニップ部aに持ち運ばれて帯電ローラ3の面に捕獲されることで帯電ローラ3の周面に供給される。この導電性粉体Cは帯電ローラと感光ドラムのニップ部に介在して帯電促進材として機能し、クリーナーレス方式において、画像形成動作を繰り返し行っても安定した感光ドラム帯電機構を可能にするものである。
【0082】
本実施例の画像形成装置の構成及び動作については、実施例1と同様であるために省略する。本実施例2で使用する感光ドラム、帯電ローラ及び、導電性粉体に関して、以下に説明する。
【0083】
(2−1)感光ドラム1
感光ドラム1は、アルミドラム基体上に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、の順に重ねて塗工された有機感光体ドラムに、さらに電荷注入層を塗布することにより、帯電性能を向上させたものである。
【0084】
(2−2)帯電ローラ3
接触帯電部材としての帯電ローラ3は、芯金と芯金の外周に同心一体となるようローラ状に形成した抵抗104〜107Ω程度の抵抗をもつ発泡体を用いて形成されている。そして、装置使用開始前に予め帯電ローラに導電性粉体Cを0.2g塗布し、感光ドラム1に対して周速150%の速さでカウンター方向に回転させている。
【0085】
(2−3)導電性粉体C
導電性粉体Cの材質として、導電性酸化亜鉛を用いている。ただし、このほかに、他の金属酸化物などの導電性無機粉体が使用可能である。粒子抵抗は粒子を介した電荷の授与を行うため、比抵抗として106Ω・cmであり、平均粒径は3μmである。
【0086】
導電性粉体Cの帯電特性の測定は、試料管にフッ素コート樹脂9gと導電性粉体1gを混ぜ、約30回振ることで、導電性粉体を帯電させ、その帯電量を測定する。そして、同様の測定をトナーとフッ素コート樹脂で行い、トナーの帯電量に対する極性を測定した。本実施例の導電性粉体はトナーと逆極性の傾向を示した。
【0087】
そのため、現像バイアスとして直流成分−450V、交流成分Vpp=900Vの重畳バイアスを印加した場合、現像剤中でトナーに付着していない導電性粉体は、現像ローラ21から感光ドラム1へ600Vのコントラスト(|Vmin−Vd|=(|0−(−600)|))をもって非画像領域(電位Vd=−600V)へ飛翔する。また、トナーTに付着している導電性粉体はトナーと共に730Vのコントラスト(|Vmax−Vl|=(|−900−(−170)|))をもって露光領域(電位Vl=−170V)へ飛翔する。
【0088】
これら感光ドラム1へ飛翔した導電性粉体Cは、トナーの帯電極性とは逆極性であるため転写工程後、転写残トナーと伴に感光ドラム1上に残留する。その後感光ドラム1に対してカウンター方向に回転する帯電ローラ3の表面にその多くを供給することができる。このようにして、装置使用開始前に予め帯電ローラ3に塗布してある導電性粉体Cが画像形成動作を繰り返すことによって減少しても、現像装置2内から導電性粉体を供給するため帯電性能を維持できるのである。なお、導電性粉体が逆極性でなくとも、帯電量がトナーに対して極少の場合は転写材に転写されずに帯電ローラへ供給され帯電ローラによる帯電に寄与する。
【0089】
本実施例2の画像形成装置の動作及び電圧値は実施例1と同様である。
【0090】
(2−4)実施例2−1
帯電ローラ3に吐き出しバイアスを印加するのと同期して、現像バイアス交流振幅を大きくした場合について説明する。バイアス値は表1と同値である。
【0091】
上記したように、帯電ローラにはトナーと導電性粉体が混在しているため、帯電ローラに吐き出しバイアスを印加すると、トナーと導電性粉体が同時に感光ドラム上に吐き出される。この時、帯電ローラ3と感光ドラム1のニップ間に良好な帯電を作り出すために必要な導電性粉体Cの量が足りなくなる場合がある。
【0092】
そこで、現像バイアスの交流振幅を大きくすることで、トナーの回収能力を高めると同時に、導電性粉体の供給を高めることができる。それにより、帯電ローラ3と感光ドラム1のニップ間に十分な導電性粉体量を供給でき、安定した帯電能力を維持することが可能となる。
【0093】
清掃時の現像交流電圧振幅において、リーク限界振幅値をVoverとするならば、使用する振幅値は0.8×Vover〜0.99×Voverが好ましい。
【0094】
(2−5)実施例2−2
次に、帯電ローラに吐き出しバイアスを印加するのと同期して、現像バイアスの積分平均値(デューティー比)を変化させた場合について説明する。バイアス値は表2と同値である。
【0095】
前記したように、トナーはネガ性、導電性粉体はポジ性を示すために、トナー単体における帯電性能よりも、トナーと導電性粉体を混ぜ合わせた場合の帯電性能の方が劣る。そのため、帯電ローラに吐き出しバイアスを印加させ、感光ドラム上にトナーと導電性粉体とが混在している状態では、現像器内への回収能力もトナー単体の時よりも劣る。しかし、現像器側のトナーが感光ドラムへ飛翔する時間を長くするように、現像の回収バイアスの積分平均値を変化させることで、感光ドラム上のトナーと導電性粉体をより回収させることができる。これは、現像器から来るトナーが、感光ドラムに概存するトナー及び導電性粉体を引き連れて、再度現像器側に飛翔しているためと考えられる。
【0096】
この効果は、本実施例のようにトナーと導電性粉体の混在した画像形成装置に特に有効である。
【0097】
実施例1においては、トナー単体の画像形成装置であり、現像の交流積分平均値を変化させた時の現像剤回収率は、交流積分平均値を変化させない場合に比べ1.2倍増加したのに対し、本実施例2の導電性粉体とトナーが混在した画像形成装置における現像の交流積分平均値を変化させた時の現像剤回収率は、交流積分平均値を変化させない場合に比べ2.2倍増加した。
【0098】
感光ドラム上の非露光部の電位をVdとするならば、現像の交流積分平均値Vdcを0V<|Vd−Vdc|≦250Vの範囲になるように、デューティー比を調節するのが好ましい。|Vd−Vdc|>250Vの場合、現像ローラ上のトナーを感光ドラムへ飛ばすための電位差が小さくなり、現像ローラと感光ドラムとの間におけるトナーの往復運動量が少なくなる。そのため、感光ドラム上の残トナーを十分現像容器内に回収できない恐れがある。さらに、現像ローラ上の導電性粉体を感光ドラムへ飛ばすための電位差が大きくなり、現像容器内の導電性粉体が過剰に感光ドラムへ供給されてしまい、耐久後半に導電性粉体不足による帯電不良を生じてしまう恐れがあるので、現像の交流積分平均値Vdcは0V<|Vd−Vdc|≦250Vの範囲が好ましい。
【0099】
(2−6)実施例2−3
次に、帯電ローラに吐き出しバイアスを印加するのと同期して、現像バイアスの周波数を変化させた場合について説明する。バイアス値は表3と同値である。
【0100】
現像ローラ21上のトナーTもしくは導電性粉体Cのほとんどは、印加電圧が切り替わった瞬間に飛翔する。そのため、周波数を大きくして飛翔回数を増やすことで、感光ドラム上のトナーを現像装置に回収する能力を高めることができる。ただし、周波数が大きすぎると、現像ローラ上のトナーが感光ドラム表面へとどく前に現像ローラ側へ引き戻されてしまうため、現像ローラと感光ドラムとの間におけるトナーの往復運動量が少なくなる。そのため、感光ドラム上の残トナーを十分現像容器内に回収できない恐れがある。望ましくは、良好な画像を得ることができている画像形成時の現像バイアスの周波数をf1、清掃時の周波数をf2とするならば、
1.0×f1<f2≦1.5×f1
の範囲になるようにf2を変化させるのが好ましい。さらに、上記の周波数のf2を用いることで、現像時と清掃時の高圧回路基板を同一のもので行えるため、周波数の変化による回路基板のコストアップを抑えることができる。
【0101】
(2−7)実施例2−4
また、上記した現像バイアス変化成分である振幅、デューティー比、周波数をすべて組み合わせた場合では、かぶり、遮光、画像ムラをより一層低減可能とする。バイアス値は表4と同値である。
【0102】
上記のような特性を示す導電性粉体として、トナーと逆極性に帯電し、粒子抵抗が10−1Ω・cm〜109Ω・cmであり、重量平均粒径が0.5μm〜10μmであることが望ましい。
【0103】
〈本発明を用いない他の構成との比較〉
以下の比較例で用いた画像形成装置は実施例1のものと同様であり、清掃時における現像バイアスシーケンスが従来の技術と同様のものである。なお、実施例の番号は上述の実施例に対応している。
【0104】
(比較例1)
清掃時に帯電吐き出しバイアス印加無し、現像バイアス変化無し。
【0105】
(比較例2)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加して、現像バイアス変化無し。
【0106】
(比較例3)
清掃時に帯電吐き出しバイアス印加無し、現像回収バイアス(交流振幅を900Vから1300Vに増加する)を印加するもの。
【0107】
(実施例1)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流振幅を900Vから1300Vに増加する)。
【0108】
(実施例1−2)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(デューティー比を50%から65%に増加する)。
【0109】
(実施例1−3)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流周波数を1800Hzから2500Hzに増加する)。
【0110】
(実施例1−4)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流振幅を900Vから1300Vに増加する、デューティー比を50%から65%に増加する、交流周波数を1800Hzから2500Hzに増加する)。
【0111】
(実施例2−1)
導電性粉体を有する現像剤を用いた画像形成装置において、清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流振幅を900Vから1300Vに増加する)。
【0112】
(実施例2−2)
導電性粉体を有する現像剤を用いた画像形成装置において、清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(デューティー比を50%から65%に増加する)。
【0113】
(実施例2−3)
導電性粉体を有する現像剤を用いた画像形成装置において、清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流周波数を1800Hzから2500Hzに増加する)。
【0114】
(実施例2−4)
導電性粉体を有する現像剤を用いた画像形成装置において、清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流振幅を900Vから1300Vに増加する、デューティー比を50%から65%に増加する、交流周波数を1800Hzから2500Hzに増加する)。
【0115】
(比較実験結果)
実験方法:室温32.5℃、湿度80%の環境下において、印字率4%の画像を2000枚通紙した後にサンプル画像を評価した。
【0116】
1:紙上かぶり評価
かぶりとは、本来印字しない白部(未露光部)においてトナーが現像されてしまい地汚れのように紙上に現れる画像不良である。かぶり量は上述の測定器DENSITOMETER TC−6DSを用いてグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、紙のみの反射率から差し引いた反射量を求め、かぶり量とした。この際、紙上を10点以上測定しその平均値を求めた。
【0117】
◎・・・1%未満
○・・・1%〜3%
△・・・3%〜5%
×・・・5%以上
2:遮光評価
遮光とは、帯電ローラ後の感光ドラム表面上にトナー等の粒子が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。そのため、遮られた位置にはトナー像が形成されないという画像不良である。
【0118】
遮光量は、横線1ドット1スペースのハーフトーン画像において目視評価とした。
【0119】
◎・・・確認できない
○・・・多少確認できるがほとんど目立たない
△・・・全体的にやや目立つ
×・・・かなり目立つ
3:画像ムラ
画像ムラとは帯電部材に吐き出しバイアスを印可していてもそれに取り込まれたすべてのトナーを吐き出せない。そのため、画像形成動作を繰り返し行うと、帯電部材に転写残トナーが蓄積されてゆく。一般的にトナーは絶縁物であるため、帯電部材と感光ドラムの接触部に存在してしまうと、感光ドラム表面の帯電がさえぎられてしまう。その結果、感光ドラム上のトナー像にムラが生じてしまい、その部分が、画像ムラと呼ばれる画像不良となる。この画像ムラは、帯電部材に転写残トナーが蓄積されていくと非常に発生し易い。
【0120】
遮光量は、横線1ドット2スペースのハーフトーン画像において目視評価とした。
【0121】
◎・・・確認できない
○・・・多少確認できるがほとんど目立たない
△・・・全体的にやや目立つ
×・・・かなり目立つ
比較実験結果を以下表5に示す。
【0122】
【表5】
【0123】
比較例1、2、3において、いずれも通紙枚数500枚前後から、帯電部材のトナー汚れが目立つようになり、画像ムラ、かぶりが悪くなりはじめ、2000枚後には、画像不良がかなり目立つ状態であった。
【0124】
実施例1、1−2、1−3において、帯電部材は汚れが目立つものの比較例と比べると、上記画像不良を低減できていた。
【0125】
また、実施例1−4においては、かぶり、遮光に関しては発明の効果がかなり見られた。
【0126】
実施例2−1〜2−4は導電性粉体を用いたことによって、実施例1−1〜1−4よりも画像ムラの低減が可能となった。そして、実施例2−4においては、すべての画像不良を低減できていることが解る。
【0127】
〈他の実施形態〉
1)上述の実施例では感光ドラム上において、帯電バイアスの印加領域と現像バイアスの印加領域が100%重なっているが、帯電バイアスの変化領域内に現像バイアスの変化部分が存在していることで、かぶり、及び遮光を低減可能である。以下に図6を用いて説明する。
【0128】
図6は清掃時、帯電バイアスの変化部分に対する現像バイアスの変化部分の状態を示した。
【0129】
Aは、上述の実施例に示した構成であり、帯電バイアスの変化部分と現像バイアスの変化部分とが100%重なっているものである。
【0130】
また、Bは現像バイアス変化部分の前半が重なっており、Cは後半部分が重なっている。
【0131】
そして、Dは帯電バイアス変化部分に現像バイアス変化部分が含まれているものである。
【0132】
また、Eは現像バイアス変化部分内に帯電バイアス変化部分が含まれているものである。
【0133】
上記した5つのパターンA〜Eすべてにおいて、本実施例で述べた効果を得ることができる。
【0134】
ただし、BからDに関して、現像バイアスの変化部分の30%以上重なっていることで効果が現れ、50%以上が帯電バイアスの変化部分に重なっていることが望ましい。そして、Eに関して、重なっていない部分において、かぶりが発生する場合があるため、帯電バイアス変化部分の150%以下であることが望ましい。
【0135】
2)帯電部材において、実施例のようなローラ形状及び接触方式に限らず、ブラシ、ブレード等の形状であったり、非接触等であったりする帯電部材を有する画像形成装置においても、清掃時に帯電バイアスを変化させて、帯電部材に蓄積したトナー等の粒子を感光ドラムへ再度戻す構成であるならば、帯電バイアスの変化と連動して、現像のバイアスを変化させることで、本実施例と同じような効果を出すことが可能である。
【0136】
3)静電潜像形成のための露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露光手段4に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やLEDなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【0137】
4)像担持体は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【0138】
5)転写手段はローラ転写に限られず、ベルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ドラムや転写ベルト等の中間転写体(中間被転写部材)などを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【0139】
6)直接注入帯電は接触帯電部材から被帯電体部分に電荷が直接移動することをその帯電機構とするから、接触帯電部材が十分に被帯電体表面に接触する必要があり、被帯電体に対して接触帯電部材を周速差を持たせて回転させることが望ましい。接触帯電部材と被帯電体との速度差は、具体的には接触帯電部材面を移動駆動して被帯電体との間に速度差を設けることになる。好ましくは接触帯電部材を回転駆動し、さらにその回転方向は被帯電体表面の移動方向とは逆方向に回転するように構成するのがよい。接触帯電部材面を被帯電体表面の移動方向と同じ方向に移動させて速度差をもたせることも可能であるが、直接注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触帯電部材の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得るには順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向の時に比べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に移動させる方が回転数の点で有利である。ここで記述した周速比は周速比(%)=(接触帯電部材周速−被帯電体周速)/被帯電体周速×100である(接触帯電部材周速は接触部において接触帯電部材表面が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値である)。
【0140】
7)帯電部材や現像剤担持部材に印加するバイアスの交番電圧成分(AC成分、周期的に電圧値が変化する電圧)の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン/オフすることによって形成された矩形波であってもよい。また、交流波形を生成する手段としては、上述した直流電源と交流電源を用いるものに限らず、直流電源だけで生成しても良い。
【0141】
本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形例を含むものである。
【0142】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、現像器でトナーを回収する画像形成装置において、かぶりと画像ムラ、帯電帯の画像不良を低減可能とし、画像形成動作を繰り返し行っても、安定した高画質画像を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図2】本発明の実施例1に係る現像前かぶりと現像後かぶりの関係を示す図である。
【図3】本発明の実施例1に係る現像バイアスと帯電バイアスの動作を示す図である。
【図4】本発明の実施例1の画像形成装置と、従来の画像形成装置における通紙枚数と画像かぶりの関係を示す図である。
【図5】本発明の実施例2に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図6】本実施例にかかる帯電バイアス変化部分と現像バイアス変化部分のパターンを示した図である。
【図7】本発明を理解する上で参考となる電子写真装置の概略構成図である。
【図8】実施例1及び2の帯電バイアス波形と現像バイアス波形を示した図である。
【図9】実施例1−2及び2−2の現像バイアス波形を示した図である。
【図10】実施例1−3及び2−3の現像バイアス波形を示した図である。
【図11】実施例1−4及び2−4の現像バイアス波形を示した図である。
【図12】現像バイアスのデューティー比を説明するための図である。
【符号の説明】
100:画像形成装置
1 :感光ドラム
2 :現像装置
3 :帯電部材
4 :露光手段
5 :転写部材
6、8:高圧電源
21 :現像ローラ
22 :トナー規制部材
T :磁性トナー
C :導電性粉体
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真記録方式や静電記録方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置に関し、特に現像器でトナーを回収する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図7に、本発明を理解する上で参考となるクリーナーレスの電子写真画像形成装置の一例の概略構成を示した。
【0003】
1は像担持体としての電子写真感光体であり、通常ドラム状(以下、感光ドラムと記す)とされ、矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。この回転感光ドラム1は一次帯電器3にて一様に帯電される。
【0004】
本例において一次帯電器3は、感光ドラム1に接触する接触帯電部材として帯電ローラ(導電性ローラ)を用いた接触帯電器である。aは帯電ニップ部である。この帯電ローラ3に対して電源6から直流電圧と交流電圧の所定の重畳電圧が印加されることで、感光ドラム1の周面が所定の極性・電位に一様に帯電処理される。
【0005】
次に外部装置より入力された画像情報に対応して露光装置4より感光ドラム1上に露光位置bにおいて光照射を行い、潜像を形成する。
【0006】
この感光ドラム1上の静電潜像は、現像装置2の現像部位cにおいて、一次帯電器3の印加電圧と同極性の摩擦帯電極性を有する現像剤(以下、トナーと記す)Tによりトナー像として可視像化される。
【0007】
本例において現像装置2は磁性一成分現像装置である。この現像装置2は、トナー収納容器内のトナーTをトナー送り部材23で送り出し、固定磁石を内蔵した現像剤担持体(以下現像ローラという)21を回転させると伴に、該現像ローラ表面の現像剤を規制する現像剤規制部材(以下現像ブレードという)22によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ21の表面に形成する。感光ドラム1と現像ローラ21は図中の矢印方向のように順方向に回転させ、両者の間には所定のギャップをもたせている。
【0008】
現像ローラ21には、電源8から直流電圧と交流電圧の重畳電圧が印加され、電荷付与した現像ローラ21上のトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム1へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。
【0009】
そして、前記トナー像の形成と同期して、紙(転写材)Pをカセットからピックアップローラ10からなる搬送手段によって搬送し、転写帯電器(転写ローラ)5にて前記トナー像は転写ニップ部dにおいて転写材Pに転写される。転写材Pは感光ドラム1より分離され、続いて定着装置9に搬送されて、トナー像が永久像として定着される。
【0010】
また、転写帯電器5で転写されずに残った感光ドラム1上の現像剤Tは、次工程以降の現像時、即ち引き続き感光ドラム1を帯電し、露光して潜像を形成し、磁性一成分現像装置2において、トナー像を形成する際、それと同時に磁性一成分現像装置2に回収する。これを「現像同時クリーニング」と呼ぶ。
【0011】
ここで、現像同時クリーニングの機構について説明する。すなわち、前記転写手段後に感光ドラム上に残留したトナーを次工程以降の現像時、即ち引き続き感光体を帯電し、潜像を形成し、該潜像の現像時にかぶり取りバイアス(現像手段に印加する直流電圧と感光ドラムの表面電位の電位差であるかぶり取り電位差Vback)によって回収する方法である(例えば、特許文献1〜6参照)。
【0012】
一般にクリーナーレスシステムと呼ばれるこの方法によれば、転写残トナーは現像手段に回収されて次工程以降に再用されるため、廃トナーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なくすることができる。
【0013】
また、クリーナーレスであることから、スペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型化できるようになる。
【0014】
また、帯電手段には直接注入機構を用いている。これは、中抵抗の接触帯電部材が感光ドラムに接触して、直接感光体表面に電荷注入を行うものである。
【特許文献1】
特開平10−307456号公報
【特許文献2】
特開平11−65234号公報
【特許文献3】
特開2001−188405号公報
【特許文献4】
特開2001−188454号公報
【特許文献5】
米国特許第6002900号明細書
【特許文献6】
米国特許第6438331号明細書
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、現像器でのトナー回収が充分ではなく、かぶりという画像不良が発生し易い。また、画像形成動作を繰り返し行った際、かぶりの増加や、画像ムラ、そして、遮光と呼ばれる画像不良が発生してしまう場合があった。
【0016】
本発明者らの検討によって明らかとなった、画像不良の発生及び増加の原因を以下に示す。
【0017】
a)かぶり
まず、かぶりについて説明する。接触帯電部材を使用しているため、転写手段部にて転写材に転写されずに感光ドラム上に取り残される転写残トナーは、一度接触帯電部材に取り込まれることになる。一般的にトナーは絶縁物質であるため、接触帯電部材にトナーが多量に存在すると、帯電不良の原因になってしまう。そこで、接触帯電部材にバイアスを印加して、入り込んだ転写残トナーを再度感光ドラムへ戻している。その後、現像手段まで到達した転写残トナーは、現像手段による回収バイアスによって、現像器内に戻される。
【0018】
しかし、すべての転写残トナーが現像器内に戻されない。この戻されない転写残トナーが感光ドラム上に残留してしまうため静電潜像部以外の場所でもトナーが存在し、かぶりという画像不良を発生させる。
【0019】
また、画像形成動作を繰り返していくと、トナーに付着されているシリカ等の外添剤が剥がれたりするトナー劣化が生じ、トナー自体の帯電能力が落ちてしまう。すると、転写残トナーも発生し易くなり、現像手段における回収工程で回収効率が低下してしまう。その結果、かぶりの発生頻度が増加してしまうのである。
【0020】
b)画像ムラ
次に、画像ムラについて説明する。
【0021】
接触帯電部材に吐き出しバイアスを印加していてもそれに取り込まれたすべてのトナーを吐き出せない。そのため、画像形成動作を繰り返し行うと、接触帯電部材に転写残トナーが蓄積されてゆく。一般的にトナーは絶縁物であるため、接触帯電部材と感光ドラムの接触部に存在してしまうと、感光ドラム表面の帯電がさえぎられてしまう。その結果、感光ドラム上のトナー像にムラが生じてしまい、その部分が、画像ムラと呼ばれる画像不良となる。この画像ムラは、帯電部材に転写残トナーが蓄積されていくと非常に発生し易い。
【0022】
c)遮光
次に、遮光について説明する。これは、帯電後の感光ドラム表面上にトナー等の粒子が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。そのため、遮られた位置にはトナー像が形成されないという画像不良である。
【0023】
本発明は上述の課題に鑑み成されたものであり、その目的は、画像不良を抑えられる画像形成装置を提供することにある。
【0024】
本発明の他の目的は、現像器による現像剤の回収効率が優れている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】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の幾つかの代表的な構成を下記する。
【0026】
(1)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
を有し、前記バイアス印加手段は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスの振幅は静電潜像現像時より大きいことを特徴とする画像形成装置。
【0027】
(2)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
を有し、前記バイアス印加手段は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスのデューティー比は静電潜像現像時とは異なることを特徴とする画像形成装置。
【0028】
(3)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
を有し、前記バイアス印加手段は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスの周波数は静電潜像現像時より高いことを特徴とする画像形成装置。
【0029】
(4)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段であって、前記像担持体に静電潜像を形成する際に印加する第1のバイアスと、その第1のバイアスとは異なる第2のバイアスを印加できる第1バイアス印加手段と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
静電潜像を現像する際、前記現像剤担持体に交流バイアスを印加する第2バイアス印加手段と、
を有し、前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段は静電潜像現像時に印加する交流バイアスよりも大きな振幅の交流バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【0030】
(5)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段であって、前記像担持体に静電潜像を形成する際に印加する第1のバイアスと、その第1のバイアスとは異なる第2のバイアスを印加できる第1バイアス印加手段と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
静電潜像を現像する際、前記現像剤担持体に交流バイアスを印加する第2バイアス印加手段と、
を有し、前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段は静電潜像現像時に印加する交流バイアスとは異なるデューティー比の交流バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【0031】
(6)像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段であって、前記像担持体に静電潜像を形成する際に印加する第1のバイアスと、その第1のバイアスとは異なる第2のバイアスを印加できる第1バイアス印加手段と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
静電潜像を現像する際、前記現像剤担持体に交流バイアスを印加する第2バイアス印加手段と、
を有し、前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段は静電潜像現像時に印加する交流バイアスよりも高い周波数の交流バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0033】
〈実施例1〉
本実施例1における画像形成装置を図1に示す。この画像形成装置は前述した図7の画像形成装置と同様に、帯電手段が接触帯電部材として帯電ローラ3を用いた接触帯電器であり、現像手段が磁性一成分現像装置である、現像同時クリーニング方式(クリーナーレス)の電子写真プリンタである。図7の画像形成装置と同じ構成部材・部分には同一の符号を付して再度の説明を省略する。
【0034】
(1−1)画像形成装置100内の主要部材
本実施例の画像形成装置において、帯電部材としての帯電ローラ3は、芯金上に弾性部材であるゴムあるいは発泡体の104〜107Ω・cm程度の抵抗を持つ中抵抗層を形成することにより形成される。中抵抗層は樹脂、硫化剤、発泡剤等により処方され、ローラ状に形成した。
【0035】
像担持体としての感光ドラム1は、導電性(アルミニウム)のドラム基体上に、下引き層、荷電発生層、荷電輸送層の順に重ねて塗工された有機感光体ドラムである。
【0036】
現像剤担持体としての現像ローラ21は、固定した複数のN・S極を持つマグネットロールを内蔵した非磁性体の現像ローラとした。現像ローラ21にはアルミ素管上にコート剤を施し適度な粗さを設けている。
【0037】
トナー規制部材としての現像ブレード22は、弾性部材であるウレタンと金属板金を張り合わせた板状部材の現像ブレードとした。
【0038】
転写手段5は、導電性及び弾性の転写ローラとした。
【0039】
また、本実施例の画像形成装置においては、感光ドラム1、帯電ローラ3、現像装置2の3つのプロセス機器を一括して画像形成装置本体に対して着脱自在のプロセスカートリッジ50としてある。
【0040】
帯電ローラ3に対する帯電バイアス印加用の電源6(第1バイアス印加手段)は、第1電源6aと第2電源6bを備え、スイッチ6cにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ6cが第1電源6a側に切換えられることで帯電ローラ3には所定の直流バイアスが印加される。スイッチ6cが第2電源6b側に切換えられることで帯電ローラ3には直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。
【0041】
また現像ローラ21に対する現像バイアス印加用の電源8(第2バイアス印加手段)は、第1電源8aと第2電源8bを備え、スイッチ8cにより該両電源の切換えがなされる。スイッチ8cが第1電源8a側に切換えられることで現像ローラ21には直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。スイッチ8cが第2電源6b側に切換えられることで現像ローラ21には第1電源8aとは異なる直流電圧と交流電圧の所定の重畳バイアスが印加される。
【0042】
上記帯電バイアス印加用の電源6の電源切換えスイッチ6cと、上記現像バイアス印加用の電源8の電源切換えスイッチ8cの切換え制御は不図示の制御回路により所定のシーケンスプログラムに従って関連してなされる。
【0043】
(1−2)画像形成装置の構成
感光ドラム1は矢印方向に所定の周速度にて回転駆動される。帯電ローラ3は感光ドラム1に対して所定の押圧力を持って当接させ、所定幅の帯電ニップ部aを形成させて配設してある。この帯電ニップ部aにおいて感光ドラム1の回転方向に対してカウンター方向に周速差にして150%の速さで回転駆動させる。
【0044】
画像形成時において、帯電バイアス印加用の電源6の電源切換えスイッチ6cは第1電源6a側に切換え制御されて帯電ローラ3には−600Vの直流帯電バイアスが印加され、感光ドラム表面が所定の帯電電位に一様に帯電される。
【0045】
そして、この帯電した感光ドラム1に対して光学手段4からレーザー光をカートリッジ枠体51に設けられた露光開口部52を介して露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像手段である現像装置2によってトナー像として可視化する。
【0046】
この現像装置2は一成分磁性ネガトナーを用いたジャンピング現像方式の反転現像装置である。トナー収納容器内のトナーTをトナー攪拌部材23で送り出し、現像ローラ21を回転させると共に、該現像ローラ表面のトナーを規制する現像ブレード22によって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を該現像ローラ21の表面に形成し、そのトナーを前記静電潜像に応じて感光ドラム1へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。感光ドラムと現像ローラの間にはギャップがあり、現像ローラ上の現像剤層と感光ドラムも接触していない。現像ローラに交流バイアスを印加することで現像ローラ上の現像剤は感光ドラムに向かって転移する。
【0047】
そして、転写バイアス印加用の電源7から転写ローラ5に前記トナー像と逆極性の電圧を印加してトナー像を紙Pに転写する。
【0048】
転写されずに感光ドラム1上に残留したトナーは現像装置2によって、現像装置内に回収される。
【0049】
(1−3)画像形成装置100の特性
画像形成装置100において、画像形成動作を繰り返し行うことによって、感光ドラム1表面には転写残トナーが存在してくる。この転写残トナーにおいて、以下に示す特性がある。
【0050】
図2に帯電ローラを通過後現像手段前までの感光ドラム上のかぶりトナー(以下、現像前のかぶりと呼ぶ)と、現像手段を通過後転写手段前までの感光ドラム上のかぶりトナー(以下、現像後のかぶりと呼ぶ)の関係を示す。実線が現像ローラに印加する交流バイアスの振幅Vppが1300Vの場合であり、破線(点線)が900Vのときである。このかぶりは、ある一定枚数を印字した後、全面白画像印字中に感光ドラムを強制停止させ、その時の感光ドラム表面を反射方式のカブリ測定器 DENSITOMETER TC−6DS(東京電飾(株)製)を用いて計測した。
【0051】
図2から、現像前のかぶりが少ないAのときは、Vppが1300Vより、900Vのときの方が現像後のかぶりは少ない。つまり、感光ドラム上がきれいなときは、かぶりの影響が大きく、現像バイアスの振幅が大きいほど、かぶりが多い結果となる。それに対し、現像前のかぶりが多いBのときは、Vppが900Vより、1300Vのときの方が現像後のかぶりは少ない。これは、以下のような現象であると推測する。
【0052】
まず、現像バイアスの振幅が大きくなるほど、トナーはそれ自体の帯電量(以下、トリボと呼ぶ)が小さくても感光ドラム上に飛翔される。しかし、トリボが小さいトナーは感光ドラム表面との相互作用で、現像器(現像ローラ)側にもどるのに必要な力が作用せず、そのまま、感光ドラム上にとどまり、かぶりトナーになり易い。よって、現像前のかぶりが少ないとき、すなわち、感光ドラム表面付着しているトナーが元々少ない時に振幅が大きい1300Vのバイアスを印加するときれいな感光ドラム表面を汚してしまう作用が大きく、現像後のかぶりは多くなる。
【0053】
しかし、現像バイアスの振幅が大きくなるほど、現像器から感光ドラムへ飛翔するトナー量が多い。そして、現像器側へ飛翔する電位がかかるとき、現像器から飛翔してきたトナーが感光ドラムに概存していたトナーを引き連れて現像器側に戻っていく。いわゆる粉圧によって感光ドラム上のトナーは現像器に戻される。よって、900Vより1300Vの方の粉圧が高いため、現像前のかぶりが多いとき、すなわち、感光ドラム表面に付着しているトナーが多い時に振幅が大きい1300Vのバイアスを印加すると汚れた感光ドラム表面をクリーニングする作用が大きく、現像後のかぶりは少なくなる。つまり、感光ドラム上にトナーが多量にある場合、粉圧回収力が大きいほど、現像後のかぶりが減少することになる。
【0054】
(1−4)本実施例の画像形成装置の動作及びバイアス値
上記現象を基に本実施例のバイアスを決定している。帯電能力を維持し、且つかぶりを抑えるためには、帯電ローラ上のトナーを適切に吐き出し、吐き出されたトナーをほとんど現像器に回収させる必要がある。ただし、感光ドラム上に多量にトナーを吐き出してしまうと、回収できない場合があるため、帯電部材からトナーを吐き出すバイアスと、現像装置の回収バイアスには、それぞれ最適なバイアス値が存在することが解る。これらを考慮して、帯電ローラ上のトナー吐き出し時の帯電部材の吐き出しバイアス振幅を100V(−620V〜−720V)、さらに、そのバイアスに合わせて、感光ドラムからトナーを回収する(清掃する)際の現像装置のトナー回収バイアスの振幅を1300V(+200V〜−1100V)とした。
【0055】
本実施例における現像バイアスと帯電バイアスの動作を図3に示す。また、画像形成時、清掃時の帯電バイアス及び現像バイアスの値を表1に示す。また、図3において、帯電から現像までの位相をずらして表している。更に図8に画像形成時と清掃時の、帯電バイアスと現像バイアスのバイアス波形を示す。
【0056】
この画像形成時と清掃時の帯電バイアスと現像バイアスの変更は、帯電バイアス印加用の電源6の電源切換えスイッチ6cと、現像バイアス印加用の電源8の電源切換えスイッチ8cが不図示の制御回路により所定のシーケンスプログラムに従って関連して切換えられることでなされる。
【0057】
図3に示すように、帯電バイアスが画像形成時から清掃時に移るときに、表1に示すような交流電圧を追加させるのと連動して、現像バイアスの交流振幅を増加させている。なお、清掃時における帯電バイアス波形を矩形波、周波数を200Hzとし、清掃時及び画像形成時における現像バイアス波形を矩形波、周波数を1800Hzとした。
【0058】
【表1】
【0059】
(1−5)本実施例におけるバイアス決定理由
表1に示すバイアス値及び波形を決定するにあたり以下の事情を考慮した。
【0060】
▲1▼.バイアスリークによる欠陥画像
現像ローラと感光ドラム間に電圧を印加するとき、高電圧を印加するとリーク現象が発生し、感光ドラム上のトナー像に欠陥が生じる場合がある。
【0061】
本実施例の画像形成装置において、特に、70kPa程度の低気圧雰囲気下では、全面黒画像印字中の現像バイアス交流振幅が約950Vでリーク現象が発生した。
【0062】
また、同様の条件における全面白画像印字中において約1350Vでリーク現象が発生した。
【0063】
これを考慮して、最適な画像を出力するために画像形成時の交流振幅を900V、清掃時を1300Vとした。
【0064】
▲2▼.粉圧回収効率
前述したように、現像器が感光ドラム上のトナーの回収を行う際、粉圧を高める方が回収効率がよい。そのとき、現像バイアス波形が三角波、正弦波のように徐々に切り替わるものよりも、矩形波のように急激に切り替わるものの方が好ましい。そこで、本実施例においては、矩形波とした。
【0065】
(1−6)実施例1の効果
図4に本実施例の画像形成装置と、従来構成の画像形成装置における通紙枚数と画像かぶりの関係を示す。
【0066】
ここで述べる従来構成とは、帯電部材の吐き出しバイアスを印加したとき、現像バイアスの変化を行わないものである。すなわち、感光ドラムからトナーを回収する時の現像バイアスが画像形成時と同じ場合である。
【0067】
図4に示すように、従来構成において通紙枚数が増えるごとにかぶりの値は急激に増加していく。それに対し、本実施例の画像形成装置では、多少増加するもののかぶりを低減することができている。
【0068】
さらに、画像を評価すると、画像ムラも低減することができた。
【0069】
この実験の差を以下のように考察する。
【0070】
通紙枚数が増加すると、転写残トナーが帯電ローラに蓄積し、清掃時に帯電器から吐き出されるトナーも増加する。この時、感光ドラム上では図2のB付近の状態であるため、現像バイアスの交流振幅が900Vのままでは、感光ドラム上のトナーを回収しきれず、現像後かぶりも多い。そして、さらに通紙枚数が増すに連れ感光ドラム上に残るトナーも増し、かぶりが急激に増加してしまう。
【0071】
また、清掃時だけでなく画像形成時もトナー回収性の良い交流振幅−1300Vにすると、前述したバイアスリークによる欠陥画像が発生し易くなるため使用できない。
【0072】
それに対して本実施例においては、画像形成時は−450Vの直流成分と、Vpp=900Vの交流成分を重畳した交流バイアスを用いてバイアスリークが発生しないようにし、清掃時には−450Vの直流成分と、Vpp=1300Vの交流成分を重畳した交流バイアスを用いてバイアスリークの発生を防止しつつ、粉圧回収の効果によって、結果的に900Vの時よりも現像後かぶりが減少する。つまり、帯電バイアスの変化と連動して現像バイアスを変化させることで、画像形成時の画質を補償しつつ、清掃時に吐き出しトナー量が増した分だけ回収能力を上げ、現像位置通過後に感光ドラム上に残るトナーをできるだけ少量にしている。その結果、耐久枚数が増してもかぶりが発生しにくい。また、感光ドラム上の概存トナーをできるだけ少量にすることは、帯電ローラと感光ドラムの間に存在するトナーが少量であることになる。そのため、上記したような帯電不良による画像ムラを従来の構成よりも低減させることができた。これにより、画像形成動作を繰り返し行っても、安定した高画質画像を提供することができた。
【0073】
(1−7)実施例1−2
本実施例において、帯電吐き出しバイアスに連動して、現像の交流電圧振幅を大きく変化させることで、言い換えると粉圧回収力を大きくすることで、かぶり、遮光等の画像不良を低減できた。本発明者らの実験によれば、交流振幅だけでなく、現像電圧の交流電圧積分平均値(デューティー比:(A/A+B)×100(%)、図12参照)や周波数を変化させることで、粉圧回収力を増加でき、かぶりや画像ムラ、遮光を低減可能である。
【0074】
清掃時に帯電吐き出しバイアスと連動して現像印加電圧のデューティー比を高める。そうすることで、粉圧回収力を高め、かぶり、遮光等の画像不良を低減できた。下表2に実施例1−2におけるバイアス値を示す。また、画像形成時と清掃時のバイアス波形を図9に示す。表2及び図9に示すように、清掃時に現像ローラに印加するバイアスのデューティー比を画像形成時の50%から65%に上げている。すなわち、トナーを現像ローラから感光ドラムに移動させる電位の割合を画像形成時より多くしている。
【0075】
【表2】
【0076】
(1−8)実施例1−3
清掃時に帯電吐き出しバイアスと連動して現像印加電圧の周波数を高める。そうすることで、かぶり、遮光等の画像不良を低減できた。下表3に実施例1−3におけるバイアス値を示す。また、画像形成時と清掃時のバイアス波形を図10に示す。
【0077】
【表3】
【0078】
(1−9)実施例1−4
更に上記した現像バイアス変化成分である振幅、デューティー比、周波数をすべて組み合わせた場合では、かぶり、遮光、画像ムラをより一層低減することができた。下表4に実施例1−4におけるバイアス値を示す。また、画像形成時と清掃時のバイアス波形を図11に示す。
【0079】
【表4】
【0080】
〈実施例2〉
図5は本実施例における画像形成装置の概略構成図である。本実施例における画像形成装置は、前記実施例1の画像形成装置(図1)との対比において、現像装置2の現像剤としてトナーTに所定の割合で導電性粉体C(帯電極性はトナーと逆極性)を混合したものを用いた点で異なり、その他の装置構成は実施例1の画像形成装置と同じである。実施例1に係るものと同一の機能を有するものについては同一符号を付しその説明を省略する。
【0081】
本実施例2において、現像装置2の現像剤Tに混合した導電性粉体Cは感光ドラム1面の静電潜像の現像時にトナーと共に感光ドラム1面に付着し、感光ドラムの回転で転写ニップ部dを通って帯電ニップ部aに持ち運ばれて帯電ローラ3の面に捕獲されることで帯電ローラ3の周面に供給される。この導電性粉体Cは帯電ローラと感光ドラムのニップ部に介在して帯電促進材として機能し、クリーナーレス方式において、画像形成動作を繰り返し行っても安定した感光ドラム帯電機構を可能にするものである。
【0082】
本実施例の画像形成装置の構成及び動作については、実施例1と同様であるために省略する。本実施例2で使用する感光ドラム、帯電ローラ及び、導電性粉体に関して、以下に説明する。
【0083】
(2−1)感光ドラム1
感光ドラム1は、アルミドラム基体上に下引き層、電荷発生層、電荷輸送層、の順に重ねて塗工された有機感光体ドラムに、さらに電荷注入層を塗布することにより、帯電性能を向上させたものである。
【0084】
(2−2)帯電ローラ3
接触帯電部材としての帯電ローラ3は、芯金と芯金の外周に同心一体となるようローラ状に形成した抵抗104〜107Ω程度の抵抗をもつ発泡体を用いて形成されている。そして、装置使用開始前に予め帯電ローラに導電性粉体Cを0.2g塗布し、感光ドラム1に対して周速150%の速さでカウンター方向に回転させている。
【0085】
(2−3)導電性粉体C
導電性粉体Cの材質として、導電性酸化亜鉛を用いている。ただし、このほかに、他の金属酸化物などの導電性無機粉体が使用可能である。粒子抵抗は粒子を介した電荷の授与を行うため、比抵抗として106Ω・cmであり、平均粒径は3μmである。
【0086】
導電性粉体Cの帯電特性の測定は、試料管にフッ素コート樹脂9gと導電性粉体1gを混ぜ、約30回振ることで、導電性粉体を帯電させ、その帯電量を測定する。そして、同様の測定をトナーとフッ素コート樹脂で行い、トナーの帯電量に対する極性を測定した。本実施例の導電性粉体はトナーと逆極性の傾向を示した。
【0087】
そのため、現像バイアスとして直流成分−450V、交流成分Vpp=900Vの重畳バイアスを印加した場合、現像剤中でトナーに付着していない導電性粉体は、現像ローラ21から感光ドラム1へ600Vのコントラスト(|Vmin−Vd|=(|0−(−600)|))をもって非画像領域(電位Vd=−600V)へ飛翔する。また、トナーTに付着している導電性粉体はトナーと共に730Vのコントラスト(|Vmax−Vl|=(|−900−(−170)|))をもって露光領域(電位Vl=−170V)へ飛翔する。
【0088】
これら感光ドラム1へ飛翔した導電性粉体Cは、トナーの帯電極性とは逆極性であるため転写工程後、転写残トナーと伴に感光ドラム1上に残留する。その後感光ドラム1に対してカウンター方向に回転する帯電ローラ3の表面にその多くを供給することができる。このようにして、装置使用開始前に予め帯電ローラ3に塗布してある導電性粉体Cが画像形成動作を繰り返すことによって減少しても、現像装置2内から導電性粉体を供給するため帯電性能を維持できるのである。なお、導電性粉体が逆極性でなくとも、帯電量がトナーに対して極少の場合は転写材に転写されずに帯電ローラへ供給され帯電ローラによる帯電に寄与する。
【0089】
本実施例2の画像形成装置の動作及び電圧値は実施例1と同様である。
【0090】
(2−4)実施例2−1
帯電ローラ3に吐き出しバイアスを印加するのと同期して、現像バイアス交流振幅を大きくした場合について説明する。バイアス値は表1と同値である。
【0091】
上記したように、帯電ローラにはトナーと導電性粉体が混在しているため、帯電ローラに吐き出しバイアスを印加すると、トナーと導電性粉体が同時に感光ドラム上に吐き出される。この時、帯電ローラ3と感光ドラム1のニップ間に良好な帯電を作り出すために必要な導電性粉体Cの量が足りなくなる場合がある。
【0092】
そこで、現像バイアスの交流振幅を大きくすることで、トナーの回収能力を高めると同時に、導電性粉体の供給を高めることができる。それにより、帯電ローラ3と感光ドラム1のニップ間に十分な導電性粉体量を供給でき、安定した帯電能力を維持することが可能となる。
【0093】
清掃時の現像交流電圧振幅において、リーク限界振幅値をVoverとするならば、使用する振幅値は0.8×Vover〜0.99×Voverが好ましい。
【0094】
(2−5)実施例2−2
次に、帯電ローラに吐き出しバイアスを印加するのと同期して、現像バイアスの積分平均値(デューティー比)を変化させた場合について説明する。バイアス値は表2と同値である。
【0095】
前記したように、トナーはネガ性、導電性粉体はポジ性を示すために、トナー単体における帯電性能よりも、トナーと導電性粉体を混ぜ合わせた場合の帯電性能の方が劣る。そのため、帯電ローラに吐き出しバイアスを印加させ、感光ドラム上にトナーと導電性粉体とが混在している状態では、現像器内への回収能力もトナー単体の時よりも劣る。しかし、現像器側のトナーが感光ドラムへ飛翔する時間を長くするように、現像の回収バイアスの積分平均値を変化させることで、感光ドラム上のトナーと導電性粉体をより回収させることができる。これは、現像器から来るトナーが、感光ドラムに概存するトナー及び導電性粉体を引き連れて、再度現像器側に飛翔しているためと考えられる。
【0096】
この効果は、本実施例のようにトナーと導電性粉体の混在した画像形成装置に特に有効である。
【0097】
実施例1においては、トナー単体の画像形成装置であり、現像の交流積分平均値を変化させた時の現像剤回収率は、交流積分平均値を変化させない場合に比べ1.2倍増加したのに対し、本実施例2の導電性粉体とトナーが混在した画像形成装置における現像の交流積分平均値を変化させた時の現像剤回収率は、交流積分平均値を変化させない場合に比べ2.2倍増加した。
【0098】
感光ドラム上の非露光部の電位をVdとするならば、現像の交流積分平均値Vdcを0V<|Vd−Vdc|≦250Vの範囲になるように、デューティー比を調節するのが好ましい。|Vd−Vdc|>250Vの場合、現像ローラ上のトナーを感光ドラムへ飛ばすための電位差が小さくなり、現像ローラと感光ドラムとの間におけるトナーの往復運動量が少なくなる。そのため、感光ドラム上の残トナーを十分現像容器内に回収できない恐れがある。さらに、現像ローラ上の導電性粉体を感光ドラムへ飛ばすための電位差が大きくなり、現像容器内の導電性粉体が過剰に感光ドラムへ供給されてしまい、耐久後半に導電性粉体不足による帯電不良を生じてしまう恐れがあるので、現像の交流積分平均値Vdcは0V<|Vd−Vdc|≦250Vの範囲が好ましい。
【0099】
(2−6)実施例2−3
次に、帯電ローラに吐き出しバイアスを印加するのと同期して、現像バイアスの周波数を変化させた場合について説明する。バイアス値は表3と同値である。
【0100】
現像ローラ21上のトナーTもしくは導電性粉体Cのほとんどは、印加電圧が切り替わった瞬間に飛翔する。そのため、周波数を大きくして飛翔回数を増やすことで、感光ドラム上のトナーを現像装置に回収する能力を高めることができる。ただし、周波数が大きすぎると、現像ローラ上のトナーが感光ドラム表面へとどく前に現像ローラ側へ引き戻されてしまうため、現像ローラと感光ドラムとの間におけるトナーの往復運動量が少なくなる。そのため、感光ドラム上の残トナーを十分現像容器内に回収できない恐れがある。望ましくは、良好な画像を得ることができている画像形成時の現像バイアスの周波数をf1、清掃時の周波数をf2とするならば、
1.0×f1<f2≦1.5×f1
の範囲になるようにf2を変化させるのが好ましい。さらに、上記の周波数のf2を用いることで、現像時と清掃時の高圧回路基板を同一のもので行えるため、周波数の変化による回路基板のコストアップを抑えることができる。
【0101】
(2−7)実施例2−4
また、上記した現像バイアス変化成分である振幅、デューティー比、周波数をすべて組み合わせた場合では、かぶり、遮光、画像ムラをより一層低減可能とする。バイアス値は表4と同値である。
【0102】
上記のような特性を示す導電性粉体として、トナーと逆極性に帯電し、粒子抵抗が10−1Ω・cm〜109Ω・cmであり、重量平均粒径が0.5μm〜10μmであることが望ましい。
【0103】
〈本発明を用いない他の構成との比較〉
以下の比較例で用いた画像形成装置は実施例1のものと同様であり、清掃時における現像バイアスシーケンスが従来の技術と同様のものである。なお、実施例の番号は上述の実施例に対応している。
【0104】
(比較例1)
清掃時に帯電吐き出しバイアス印加無し、現像バイアス変化無し。
【0105】
(比較例2)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加して、現像バイアス変化無し。
【0106】
(比較例3)
清掃時に帯電吐き出しバイアス印加無し、現像回収バイアス(交流振幅を900Vから1300Vに増加する)を印加するもの。
【0107】
(実施例1)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流振幅を900Vから1300Vに増加する)。
【0108】
(実施例1−2)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(デューティー比を50%から65%に増加する)。
【0109】
(実施例1−3)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流周波数を1800Hzから2500Hzに増加する)。
【0110】
(実施例1−4)
清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流振幅を900Vから1300Vに増加する、デューティー比を50%から65%に増加する、交流周波数を1800Hzから2500Hzに増加する)。
【0111】
(実施例2−1)
導電性粉体を有する現像剤を用いた画像形成装置において、清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流振幅を900Vから1300Vに増加する)。
【0112】
(実施例2−2)
導電性粉体を有する現像剤を用いた画像形成装置において、清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(デューティー比を50%から65%に増加する)。
【0113】
(実施例2−3)
導電性粉体を有する現像剤を用いた画像形成装置において、清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流周波数を1800Hzから2500Hzに増加する)。
【0114】
(実施例2−4)
導電性粉体を有する現像剤を用いた画像形成装置において、清掃時に帯電吐き出しバイアス(−620Vから−720V)を印加するのと同期して、現像回収バイアスを変化したもの(交流振幅を900Vから1300Vに増加する、デューティー比を50%から65%に増加する、交流周波数を1800Hzから2500Hzに増加する)。
【0115】
(比較実験結果)
実験方法:室温32.5℃、湿度80%の環境下において、印字率4%の画像を2000枚通紙した後にサンプル画像を評価した。
【0116】
1:紙上かぶり評価
かぶりとは、本来印字しない白部(未露光部)においてトナーが現像されてしまい地汚れのように紙上に現れる画像不良である。かぶり量は上述の測定器DENSITOMETER TC−6DSを用いてグリーンフィルタによる光学反射率を測定し、紙のみの反射率から差し引いた反射量を求め、かぶり量とした。この際、紙上を10点以上測定しその平均値を求めた。
【0117】
◎・・・1%未満
○・・・1%〜3%
△・・・3%〜5%
×・・・5%以上
2:遮光評価
遮光とは、帯電ローラ後の感光ドラム表面上にトナー等の粒子が多量に存在すると、露光を遮ってしまう。そのため、遮られた位置にはトナー像が形成されないという画像不良である。
【0118】
遮光量は、横線1ドット1スペースのハーフトーン画像において目視評価とした。
【0119】
◎・・・確認できない
○・・・多少確認できるがほとんど目立たない
△・・・全体的にやや目立つ
×・・・かなり目立つ
3:画像ムラ
画像ムラとは帯電部材に吐き出しバイアスを印可していてもそれに取り込まれたすべてのトナーを吐き出せない。そのため、画像形成動作を繰り返し行うと、帯電部材に転写残トナーが蓄積されてゆく。一般的にトナーは絶縁物であるため、帯電部材と感光ドラムの接触部に存在してしまうと、感光ドラム表面の帯電がさえぎられてしまう。その結果、感光ドラム上のトナー像にムラが生じてしまい、その部分が、画像ムラと呼ばれる画像不良となる。この画像ムラは、帯電部材に転写残トナーが蓄積されていくと非常に発生し易い。
【0120】
遮光量は、横線1ドット2スペースのハーフトーン画像において目視評価とした。
【0121】
◎・・・確認できない
○・・・多少確認できるがほとんど目立たない
△・・・全体的にやや目立つ
×・・・かなり目立つ
比較実験結果を以下表5に示す。
【0122】
【表5】
【0123】
比較例1、2、3において、いずれも通紙枚数500枚前後から、帯電部材のトナー汚れが目立つようになり、画像ムラ、かぶりが悪くなりはじめ、2000枚後には、画像不良がかなり目立つ状態であった。
【0124】
実施例1、1−2、1−3において、帯電部材は汚れが目立つものの比較例と比べると、上記画像不良を低減できていた。
【0125】
また、実施例1−4においては、かぶり、遮光に関しては発明の効果がかなり見られた。
【0126】
実施例2−1〜2−4は導電性粉体を用いたことによって、実施例1−1〜1−4よりも画像ムラの低減が可能となった。そして、実施例2−4においては、すべての画像不良を低減できていることが解る。
【0127】
〈他の実施形態〉
1)上述の実施例では感光ドラム上において、帯電バイアスの印加領域と現像バイアスの印加領域が100%重なっているが、帯電バイアスの変化領域内に現像バイアスの変化部分が存在していることで、かぶり、及び遮光を低減可能である。以下に図6を用いて説明する。
【0128】
図6は清掃時、帯電バイアスの変化部分に対する現像バイアスの変化部分の状態を示した。
【0129】
Aは、上述の実施例に示した構成であり、帯電バイアスの変化部分と現像バイアスの変化部分とが100%重なっているものである。
【0130】
また、Bは現像バイアス変化部分の前半が重なっており、Cは後半部分が重なっている。
【0131】
そして、Dは帯電バイアス変化部分に現像バイアス変化部分が含まれているものである。
【0132】
また、Eは現像バイアス変化部分内に帯電バイアス変化部分が含まれているものである。
【0133】
上記した5つのパターンA〜Eすべてにおいて、本実施例で述べた効果を得ることができる。
【0134】
ただし、BからDに関して、現像バイアスの変化部分の30%以上重なっていることで効果が現れ、50%以上が帯電バイアスの変化部分に重なっていることが望ましい。そして、Eに関して、重なっていない部分において、かぶりが発生する場合があるため、帯電バイアス変化部分の150%以下であることが望ましい。
【0135】
2)帯電部材において、実施例のようなローラ形状及び接触方式に限らず、ブラシ、ブレード等の形状であったり、非接触等であったりする帯電部材を有する画像形成装置においても、清掃時に帯電バイアスを変化させて、帯電部材に蓄積したトナー等の粒子を感光ドラムへ再度戻す構成であるならば、帯電バイアスの変化と連動して、現像のバイアスを変化させることで、本実施例と同じような効果を出すことが可能である。
【0136】
3)静電潜像形成のための露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザー走査露光手段4に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やLEDなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッター等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【0137】
4)像担持体は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【0138】
5)転写手段はローラ転写に限られず、ベルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ドラムや転写ベルト等の中間転写体(中間被転写部材)などを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【0139】
6)直接注入帯電は接触帯電部材から被帯電体部分に電荷が直接移動することをその帯電機構とするから、接触帯電部材が十分に被帯電体表面に接触する必要があり、被帯電体に対して接触帯電部材を周速差を持たせて回転させることが望ましい。接触帯電部材と被帯電体との速度差は、具体的には接触帯電部材面を移動駆動して被帯電体との間に速度差を設けることになる。好ましくは接触帯電部材を回転駆動し、さらにその回転方向は被帯電体表面の移動方向とは逆方向に回転するように構成するのがよい。接触帯電部材面を被帯電体表面の移動方向と同じ方向に移動させて速度差をもたせることも可能であるが、直接注入帯電の帯電性は被帯電体の周速と接触帯電部材の周速の比に依存するため、逆方向と同じ周速比を得るには順方向では接触帯電部材の回転数が逆方向の時に比べて大きくなるので、接触帯電部材を逆方向に移動させる方が回転数の点で有利である。ここで記述した周速比は周速比(%)=(接触帯電部材周速−被帯電体周速)/被帯電体周速×100である(接触帯電部材周速は接触部において接触帯電部材表面が被帯電体表面と同じ方向に移動するとき正の値である)。
【0140】
7)帯電部材や現像剤担持部材に印加するバイアスの交番電圧成分(AC成分、周期的に電圧値が変化する電圧)の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン/オフすることによって形成された矩形波であってもよい。また、交流波形を生成する手段としては、上述した直流電源と交流電源を用いるものに限らず、直流電源だけで生成しても良い。
【0141】
本発明は上述の実施例にとらわれるものではなく、技術思想内の変形例を含むものである。
【0142】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、現像器でトナーを回収する画像形成装置において、かぶりと画像ムラ、帯電帯の画像不良を低減可能とし、画像形成動作を繰り返し行っても、安定した高画質画像を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図2】本発明の実施例1に係る現像前かぶりと現像後かぶりの関係を示す図である。
【図3】本発明の実施例1に係る現像バイアスと帯電バイアスの動作を示す図である。
【図4】本発明の実施例1の画像形成装置と、従来の画像形成装置における通紙枚数と画像かぶりの関係を示す図である。
【図5】本発明の実施例2に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図6】本実施例にかかる帯電バイアス変化部分と現像バイアス変化部分のパターンを示した図である。
【図7】本発明を理解する上で参考となる電子写真装置の概略構成図である。
【図8】実施例1及び2の帯電バイアス波形と現像バイアス波形を示した図である。
【図9】実施例1−2及び2−2の現像バイアス波形を示した図である。
【図10】実施例1−3及び2−3の現像バイアス波形を示した図である。
【図11】実施例1−4及び2−4の現像バイアス波形を示した図である。
【図12】現像バイアスのデューティー比を説明するための図である。
【符号の説明】
100:画像形成装置
1 :感光ドラム
2 :現像装置
3 :帯電部材
4 :露光手段
5 :転写部材
6、8:高圧電源
21 :現像ローラ
22 :トナー規制部材
T :磁性トナー
C :導電性粉体
Claims (38)
- 像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
を有し、前記バイアス印加手段は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスの振幅は静電潜像現像時より大きいことを特徴とする画像形成装置。 - 前記バイアス印加手段が印加する交流バイアスは矩形波であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記バイアス印加手段が印加する交流バイアスには直流成分が含まれることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 現像剤はトナーと導電性粉体を有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 導電性粉体の帯電極性はトナーの帯電極性とは逆であることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
を有し、前記バイアス印加手段は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスのデューティー比は静電潜像現像時とは異なることを特徴とする画像形成装置。 - 現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスのデューティー比は、現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体に移動させる電位の割合が静電潜像現像時より多いことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記バイアス印加手段が印加する交流バイアスは矩形波であることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 前記バイアス印加手段が印加する交流バイアスには直流成分が含まれることを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 現像剤はトナーと導電性粉体を有することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
- 導電性粉体の帯電極性はトナーの帯電極性とは逆であることを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
前記現像剤担持体にバイアスを印加するバイアス印加手段と、
を有し、前記バイアス印加手段は、静電潜像を現像する際、交流バイアスを印加し、前記現像手段は前記像担持体から現像剤を回収でき、現像剤回収時に前記バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスの周波数は静電潜像現像時より高いことを特徴とする画像形成装置。 - 前記バイアス印加手段が印加する交流バイアスは矩形波であることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
- 前記バイアス印加手段が印加する交流バイアスには直流成分が含まれることを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
- 現像剤はトナーと導電性粉体を有することを特徴とする請求項12に記載の画像形成装置。
- 導電性粉体の帯電極性はトナーの帯電極性とは逆であることを特徴とする請求項15に記載の画像形成装置。
- 像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段であって、前記像担持体に静電潜像を形成する際に印加する第1のバイアスと、その第1のバイアスとは異なる第2のバイアスを印加できる第1バイアス印加手段と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
静電潜像を現像する際、前記現像剤担持体に交流バイアスを印加する第2バイアス印加手段と、
を有し、前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段は静電潜像現像時に印加する交流バイアスよりも大きな振幅の交流バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。 - 前記第2バイアス印加手段が印加する交流バイアスは矩形波であることを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。
- 前記第2バイアス印加手段が印加する交流バイアスには直流成分が含まれることを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。
- 前記第1バイアス印加手段が印加する第1のバイアスは直流バイアスであり、第2のバイアスは交流バイアスであることを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。
- 前記第1バイアス印加手段が印加する第2のバイアスは前記帯電部材から前記像担持体へ現像剤を吐き出す作用を有することを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。
- 現像剤はトナーと導電性粉体を有することを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。
- 導電性粉体の帯電極性はトナーの帯電極性とは逆であることを特徴とする請求項22に記載の画像形成装置。
- 像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段であって、前記像担持体に静電潜像を形成する際に印加する第1のバイアスと、その第1のバイアスとは異なる第2のバイアスを印加できる第1バイアス印加手段と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
静電潜像を現像する際、前記現像剤担持体に交流バイアスを印加する第2バイアス印加手段と、
を有し、前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段は静電潜像現像時に印加する交流バイアスとは異なるデューティー比の交流バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。 - 前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段が前記現像剤担持体に印加する交流バイアスのデューティー比は、現像剤を前記現像剤担持体から前記像担持体に移動させる電位の割合が静電潜像現像時より多いことを特徴とする請求項24に記載の画像形成装置。
- 前記第2バイアス印加手段が印加する交流バイアスは矩形波であることを特徴とする請求項24に記載の画像形成装置。
- 前記第2バイアス印加手段が印加する交流バイアスには直流成分が含まれることを特徴とする請求項24に記載の画像形成装置。
- 前記第1バイアス印加手段が印加する第1のバイアスは直流バイアスであり、第2のバイアスは交流バイアスであることを特徴とする請求項24に記載の画像形成装置。
- 前記第1バイアス印加手段が印加する第2のバイアスは前記帯電部材から前記像担持体へ現像剤を吐き出す作用を有することを特徴とする請求項24に記載の画像形成装置。
- 現像剤はトナーと導電性粉体を有することを特徴とする請求項24に記載の画像形成装置。
- 導電性粉体の帯電極性はトナーの帯電極性とは逆であることを特徴とする請求項30に記載の画像形成装置。
- 像担持体と、
前記像担持体を帯電させる帯電部材と、
前記帯電部材にバイアスを印加するバイアス印加手段であって、前記像担持体に静電潜像を形成する際に印加する第1のバイアスと、その第1のバイアスとは異なる第2のバイアスを印加できる第1バイアス印加手段と、
現像剤を担持する現像剤担持体を有し、前記現像剤担持体と前記像担持体との間にはギャップが設けられており、前記像担持体に形成される静電潜像を現像剤で現像する現像手段と、
静電潜像を現像する際、前記現像剤担持体に交流バイアスを印加する第2バイアス印加手段と、
を有し、前記第1バイアス印加手段が第2のバイアスを印加した時の前記像担持体の領域が現像位置を通過する際、前記第2バイアス印加手段は静電潜像現像時に印加する交流バイアスよりも高い周波数の交流バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。 - 前記第2バイアス印加手段が印加する交流バイアスは矩形波であるすることを特徴とする請求項32に記載の画像形成装置。
- 前記第2バイアス印加手段が印加する交流バイアスには直流成分が含まれることを特徴とする請求項32に記載の画像形成装置。
- 前記第1バイアス印加手段が印加する第1のバイアスは直流バイアスであり、第2のバイアスは交流バイアスであることを特徴とする請求項32に記載の画像形成装置。
- 前記第1バイアス印加手段が印加する第2のバイアスは前記帯電部材から前記像担持体へ現像剤を吐き出す作用を有することを特徴とする請求項32に記載の画像形成装置。
- 現像剤はトナーと導電性粉体を有することを特徴とする請求項32に記載の画像形成装置。
- 導電性粉体の帯電極性はトナーの帯電極性とは逆であることを特徴とする請求項32に記載の画像形成装置。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9037019B2 (en) | 2012-03-30 | 2015-05-19 | Kyocera Document Solutions Inc. | Developing device, image forming apparatus, and method for controlling developing device |
JP2019020568A (ja) * | 2017-07-14 | 2019-02-07 | 株式会社沖データ | 画像形成装置 |
US20220269205A1 (en) * | 2021-02-24 | 2022-08-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP4508678B2 (ja) * | 2004-02-19 | 2010-07-21 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
JP4558383B2 (ja) * | 2004-06-14 | 2010-10-06 | 株式会社リコー | 画像形成装置およびプロセスカートリッジ |
US7315703B2 (en) * | 2004-08-09 | 2008-01-01 | Seiko Epson Corporation | Image forming apparatus, image forming system, and image forming method |
JP4649217B2 (ja) * | 2005-01-28 | 2011-03-09 | キヤノン株式会社 | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
JP4785408B2 (ja) * | 2005-04-18 | 2011-10-05 | キヤノン株式会社 | 現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置 |
JP5121216B2 (ja) | 2006-12-05 | 2013-01-16 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
JP2009009035A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Canon Inc | 現像装置及びカートリッジ |
JP4402137B2 (ja) | 2007-06-29 | 2010-01-20 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置、現像装置及びカートリッジ |
US20090278013A1 (en) * | 2008-05-07 | 2009-11-12 | Walter Beaumont Palmer | Universal bracket assembly for support and display of potted plants |
JP4508270B2 (ja) * | 2008-06-17 | 2010-07-21 | コニカミノルタビジネステクノロジーズ株式会社 | 画像形成装置 |
JP5906053B2 (ja) | 2010-11-19 | 2016-04-20 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
US9442418B2 (en) | 2014-10-20 | 2016-09-13 | Canon Kabushiki Kaisha | Developing device, process cartridge and image forming apparatus |
JP6407046B2 (ja) * | 2015-01-28 | 2018-10-17 | 株式会社沖データ | 画像形成装置 |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4999782A (en) * | 1989-05-03 | 1991-03-12 | Honeywell Inc. | Fixed curved path waypoint transition for aircraft |
JP3227071B2 (ja) * | 1994-06-09 | 2001-11-12 | キヤノン株式会社 | 画像形成方法 |
JP3715780B2 (ja) | 1997-03-05 | 2005-11-16 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
DE69832747T2 (de) | 1997-03-05 | 2006-08-03 | Canon K.K. | Bilderzeugungsgerät |
DE69813949T2 (de) | 1997-06-13 | 2004-05-19 | Canon K.K. | Bilderzeugungsverfahren, Bilderzeugungsgerät und Prozesskassette |
JP3639719B2 (ja) | 1997-06-13 | 2005-04-20 | キヤノン株式会社 | 画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ |
JPH1144985A (ja) * | 1997-07-29 | 1999-02-16 | Minolta Co Ltd | 現像装置 |
JP3332865B2 (ja) * | 1998-09-04 | 2002-10-07 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
JP3292155B2 (ja) | 1998-09-04 | 2002-06-17 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
JP3595698B2 (ja) | 1998-09-28 | 2004-12-02 | キヤノン株式会社 | 現像濃度調整方法 |
JP2000122388A (ja) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Canon Inc | 画像形成装置 |
JP3768702B2 (ja) | 1998-10-16 | 2006-04-19 | キヤノン株式会社 | 現像装置および画像形成装置 |
JP2000267407A (ja) * | 1999-03-15 | 2000-09-29 | Copyer Co Ltd | 画像形成装置 |
JP2001083796A (ja) | 1999-09-13 | 2001-03-30 | Canon Inc | 現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置 |
US6438331B2 (en) | 1999-12-27 | 2002-08-20 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus with cleaning sequence of contact charging members |
JP3840022B2 (ja) | 1999-12-27 | 2006-11-01 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
JP2001188454A (ja) | 1999-12-27 | 2001-07-10 | Canon Inc | 画像形成装置 |
JP4438031B2 (ja) | 2000-01-06 | 2010-03-24 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置 |
JP2002328548A (ja) | 2001-02-28 | 2002-11-15 | Canon Inc | 画像形成装置 |
-
2003
- 2003-04-09 JP JP2003105302A patent/JP2004004732A/ja active Pending
- 2003-04-15 US US10/413,482 patent/US7031629B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9037019B2 (en) | 2012-03-30 | 2015-05-19 | Kyocera Document Solutions Inc. | Developing device, image forming apparatus, and method for controlling developing device |
JP2019020568A (ja) * | 2017-07-14 | 2019-02-07 | 株式会社沖データ | 画像形成装置 |
US20220269205A1 (en) * | 2021-02-24 | 2022-08-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus |
US11669034B2 (en) * | 2021-02-24 | 2023-06-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7031629B2 (en) | 2006-04-18 |
US20040005160A1 (en) | 2004-01-08 |
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