JP2004170651A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】像担持体10と;帯電手段11と;露光手段12と;現像剤を像担持体10へと搬送する現像剤担持体16と、現像剤担持体16上の現像剤を規制し且つ現像剤担持体16との間で現像剤を所定の極性に摩擦帯電させるための規制部材17と、を具備する現像手段13と;現像剤担持体16に電圧を印加するための現像剤担持体電圧印加手段23と;規制部材に電圧を印加するための規制部材電圧印加手段22と;を有し、非画像形成時に、現像剤担持体16の外周に付着した現像剤を強制的に像担持体10上に消費させる強制消費動作を実行する画像形成装置は、強制消費動作時に、現像剤担持体電圧印加手段23及び規制部材電圧印加手段22によって現像剤担持体16及び規制部材17にそれぞれ電圧を印加する構成とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、FAXなどの電子写真方式或いは静電記録方式を用いた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の画像形成装置は、像担持体を帯電した後画像情報に応じて露光して静電像を形成し、この静電像に応じて現像剤を像担持体に供給して現像剤像とし、この現像剤像を転写手段によって記録材、例えば、記録用紙、OHPシート、布などに転写した後定着手段によって定着して記録画像を得る。
【0003】
例えば、帯電手段として接触帯電手段、現像手段として非磁性一成分接触現像手段を用いた画像形成装置がある。図5は、この種の従来の画像形成装置300の主要部の断面を模式的に表したものである。
【0004】
画像形成装置300は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、「感光ドラム」という。)10を備えている。そして、感光ドラム10に接触して従動回転する帯電手段としての帯電ローラ11に所定の帯電バイアスが印加されることによって、感光ドラム10の表面は一様に帯電される。次に、感光ドラム10の表面は、露光装置12によって画像情報信号に応じた光Lで露光され、静電潜像が形成される。感光ドラム10上に形成された静電潜像は、ローラ型の現像剤担持体である現像ローラ16、ブレード状の規制部材である現像ブレード17、現像剤供給部材であるトナー供給ローラ18を現像容器(現像装置本体)20内に具備する現像手段としての現像装置13によって、現像材としてのトナーが供給されて、現像剤像(トナー像)として可視像化される。
【0005】
そして、転写部Nにおいて転写手段としての転写ローラ26に転写バイアスが印加されることで、感光ドラム10上に形成されたトナー像が、記録材カセット41、搬送手段としての記録材供給ローラ42などを備える記録材供給部40から供給された記録材S上に転写されて、未定着画像が形成される。次いで、記録材Sは定着装置30に搬送されて、ここで未定着画像の記録材Sへの定着が行われ、その後排紙トレイ35に搬出されて、画像形成は終了する。
【0006】
又、転写時に転写されずに感光ドラム10上に残った転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード14によって廃トナー容器15に回収される。これにより、感光ドラム10上はクリーニングされ、繰り返し画像形成に供される。
【0007】
ところで、従来の接触現像方式においては、現像選択性があることにより、現像工程時には現像ローラ16上の現像性の高いトナーから優先的に現像に使用され、現像容器20内に現像性の悪いトナーが残ってしまう。そして、トナーの残量が少なくなってくると、現像容器20内のトナーにおいて、現像性の悪いトナーの比率が多くなったり、トナー自体の劣化が発生し、印刷耐久試験後半にカブリの悪化が発生したり、ハーフトーンパターンの画像において転写効率の低下、画像上の多数の小領域部での転写不良である、所謂、ボソ抜け画像が出現したりすることがある。
【0008】
そのために、従来は、例えば特許文献1に記載されるように、回転型現像手段を有する画像形成装置において、現像ローラ16の外周に付着したトナー層を、現像条件を最適化するための動作の最終段階において強制的に消費させる強制消費手段を具備させたり、所定の印刷枚数間隔で印字率の高いベタ画像(最大濃度画像)のパターンを、感光ドラム10を帯電、露光、現像することで形成して、記録材Sに転写させずに廃トナー容器15に回収したりすることによって、現像性の悪いトナーを強制的に消費するようにしていた。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−227695号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、所定の印刷枚数間隔でベタ画像を印字することによって、トナーを強制的に消費させるだけでは、現像工程時に現像性の低いトナーが感光ドラム10に転移せずに、そのまま現像ローラ16上に残ってしまい、十分に現像性の低いトナーを感光ドラム10上に転移させられないことがあり、印刷耐久試験後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜け画像が出現することがあった。
【0011】
従って、本発明の目的は、使用過程によらず常に良好な画像を出力することのできる画像形成装置を提供することである。
【0012】
本発明の他の目的は、現像性の低い現像剤を強制的に消費させることを可能にして、現像手段の寿命後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜けを防止することのできる画像形成装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と;前記像担持体を帯電させるための帯電手段と;前記帯電手段によって帯電させられた前記像担持体の表面を露光して静電像を形成するための露光手段と;前記像担持体表面に形成された静電像に応じて現像剤を前記像担持体に付着させて現像剤像を形成するための現像手段であって、現像剤を前記像担持体へと搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を規制し且つ前記現像剤担持体との間で現像剤を所定の極性に摩擦帯電させるための規制部材と、を具備する現像手段と;前記現像剤担持体に電圧を印加するための現像剤担持体電圧印加手段と;前記規制部材に電圧を印加するための規制部材電圧印加手段と;を有し、非画像形成時に、前記現像剤担持体の外周に付着した現像剤を強制的に前記像担持体上に消費させる強制消費動作を実行する画像形成装置において、前記強制消費動作時に、前記現像剤担持体電圧印加手段及び前記規制部材電圧印加手段によって前記現像剤担持体及び前記規制部材にそれぞれ電圧を印加することを特徴とする画像形成装置である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【0015】
実施例1
図1は、本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面を示す。本実施例の画像形成装置100は、装置本体と通信可能に接続された、例えばパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式により記録材、例えば記録用紙、OHPシート、布などに画像を形成し、出力することができる。ここで、図5に示した従来の画像形成装置と同じ機能、構成を有する要素には同じ符号を付している。
【0016】
本実施例の画像形成装置100は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(感光ドラム)10を備えている。本実施例では、感光ドラム10は、直径60mmのアルミシリンダーの外周面に有機感光体(OPC)が塗布されてなる。しかし、これに限定されず、有機感光体ではなく、a−Si(アモルファスシリコン)、CdS、Seなどを塗布しても良い。そして、100mm/secのプロセススピードで駆動手段(図示せず)によって図中矢印Aの方向に回転する感光ドラム10は、感光ドラム10に接触し、従動して図中矢印Bの方向に回転する帯電手段としての帯電ローラ11によって一様に帯電される。
【0017】
帯電ローラ11は、直径が12mmであり、ステンレスの円筒体の芯金11aの周囲に、基層11b1としてウレタンゴム、表層11b2としてフッ素系樹脂からなる弾性層11bを設けた多層構成とした。ここで、芯金11aの材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属を用いても良い。弾性層11bの基層11b1としては、NBR、EPDM、シリコーンゴムなどのゴム材を用いても良い。弾性層11bの表層11b2としては、エーテルウレタンやナイロンなどを用いても良い。又、帯電ローラ11には、帯電部材電圧印加手段としての帯電バイアス電源装置24が接続され、−950Vの直流の帯電バイアスが印加される。これにより、感光ドラム10上は−450Vの暗部電位となるようになっている。本実施例では、帯電バイアスとして、直流バイアスを用いたが、帯電バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。
【0018】
次に、感光ドラム10の表面には露光手段としての露光装置12によって静電潜像が形成される。本実施例ではレーザスキャナとされる露光装置12は、入力信号に対応した画像信号に応じて半導体レーザ(図示せず)が発光し、そのレーザ光Lを高速回転しているポリゴンミラー(図示せず)で反射し、結像レンズ群(図示せず)を通って、感光ドラム10に照射するようになっている。レーザ光照射によって、感光ドラム10上には−120Vの明部電位が形成される。
【0019】
そして、この静電潜像は、現像手段としての現像装置13によって現像剤像(トナー像)として可視像化される。
【0020】
ここで、現像装置13について説明する。本実施例では、現像方式として非磁性一成分接触現像方式を用いた。現像装置13は、現像容器(現像装置本体)であるトナー容器20を有する。トナー容器20内には、現像剤として、反転現像用の非磁性一成分現像剤(以下、「トナー」という。)が収容される。本実施例では、トナーは負帯電性トナーである。トナー容器20には、当初トナーが150g充填される。
【0021】
現像装置13は、現像剤供給手段として図中矢印Eの方向に回転するトナー供給ローラ18を有する。トナー供給ローラ18は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体18aの周囲に弾性層18bとしてウレタンフォームを設けた直径18mmのスポンジローラである。
【0022】
又、現像装置13は、トナーを感光ドラム10との対向部(現像領域)に担持搬送する現像剤担持体として現像ローラ16を有する。上記トナー供給ローラ18と現像ローラ16とが接触して、トナー供給ローラ18から現像ローラ16にトナーが付着することによって、現像ローラ16上にトナーが供給される。
【0023】
現像ローラ16は、駆動手段(図示せず)によって図中矢印Dの方向に150mm/secの表面速度で回転する。又、現像ローラ16は、直径が18mmであり、ステンレスの円筒体16aの周囲に、基層11b1としてのウレタンゴム、その上の表層16b2としてのカーボンを混ぜたウレタンゴムからなる弾性層16bを設けた多層構成とした。しかし、この限りではなく、芯金16aとして、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体を用い、弾性層16bの基層16b1はNBR、EPDM、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材からなるものを用いても良く、又表層16b2はエーテルウレタンやナイロンなどから構成されていても良い。そして、現像ローラ16には、現像剤担持体電圧印加手段としての現像バイアス電源装置23によって、−300Vの直流の現像バイアスが印加される。これにより、現像ローラ16と感光ドラム10とが接触したときに、感光ドラム10に形成された静電潜像に応じて現像ローラ16上から感光ドラム10上へトナーが転移し、トナー像が形成される。現像バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。
【0024】
更に、現像装置13は、現像ローラ16上に担持させるトナー量を規制する規制部材として、現像ブレード17を有する。現像ローラ16上のトナーは、現像ブレード17によって、最適な層厚に規制されると共に、摩擦帯電させられる。
【0025】
本実施例の現像ブレード17は、ストレート形状のバネ弾性を有するリン青銅板であって、現像ローラ16との当接面にナイロンをコートしたものとした。しかし、この限りではなく、現像ローラ16との当接面にコート材が無いものでも良いし、リン青銅板の代わりにステンレス板を用いても良い。又、現像ブレード17を構成する板の先端の形状がL字型形状とされていても良いし、現像ブレード17と現像ローラ16との当接面における金属板に、ナイロンではなくゴム材料などを接着又はコートしても良い。そして、現像ブレード17には、規制部材電圧印加手段としての現像ブレードバイアス電源装置22によって、現像ローラ16に印加される現像バイアスと同じく、−300Vの直流のブレードバイアスが印加される。
【0026】
感光ドラム10上へのトナー像の形成に同期して、記録材カセット41、搬送手段としての記録材供給ローラ42などを備える記録材供給部40から記録材Sが転写部Nに供給される。転写部Nでは、感光ドラム10に対向して、転写手段としての図中矢印Cの方向に回転する転写ローラ26が設置されている。この転写ローラ26に、転写部材電圧印加手段としての転写バイアス電源装置(図示せず)によって所定の転写バイアスが印加されて、感光ドラム10上から記録材Sへトナー像が転写され、記録材S上に未定着画像が形成される。この記録材Sは、その後定着装置30に搬送され、ここで記録紙Sへの未定着画像の定着が行われる。そして、画像が定着された記録材Sが排紙トレイ35に搬出されて、画像形成は終了する。
【0027】
又、転写工程時に転写されずに感光ドラム10上に残った転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングブレード14によって廃トナー容器15に回収される。これにより、感光ドラム10上はクリーニングされ、再び上記画像形成が繰り返される。
【0028】
本実施例では、画像形成装置100が備える電源(現像ブレードバイアス電源装置、現像バイアス電源装置、転写バイアス電源装置、帯電バイアス電源装置)は、画像形成装置本体が有する、装置動作を統括制御する制御手段としてのCPU60によって制御される。又、本実施例では、制御手段としてのCPU60が、以下説明するように、CPU60の記憶部に予め設定された値に基づき所定タイミングで現像ブレードバイアス電源装置22、現像バイアス電源装置23を制御して、現像バイアス、ブレードバイアスを選択し、切り換える手段として機能する。
【0029】
次に、本実施例におけるトナーの強制消費手段について説明する。
【0030】
本実施例の画像形成装置100は、非画像形成時の所定タイミングに、現像ローラ16の外周に付着したトナーを強制的に感光ドラム10上に消費させる強制トナー消費モードを実行する。ここで、「非画像形成時」とは、記録材に転写して出力するための画像を形成する「画像形成時」以外をいう。
【0031】
強制トナー消費モードの動作時においては、現像ブレードバイアス電源装置22によって現像ブレード17に印加する電圧を、現像バイアス電源装置23によって現像ローラ16に印加する電圧よりも、トナーが現像ローラ16と現像ブレード17との摩擦帯電によって帯電する電荷の極性(本実施例では負極性)側にあるように設定する。
【0032】
つまり、強制トナー消費モードの動作時に、現像ローラ16に印加する現像バイアスに対して、現像ブレード17に印加するブレードバイアスを、トナーが現像ローラ16と現像ブレード17との摩擦帯電によって帯電する極性側にシフトさせる。そして、この状態で現像工程を実行してトナーを消費する。
【0033】
これにより、トナーが現像ローラ16と現像ブレード17との摩擦によって帯電し、現像ブレード17と現像ローラ16との間の電界によって、現像性の高いトナー(高帯電電荷量(トリボ)を持つトナー)は、トナーが摩擦帯電によって帯電する極性とは逆極性側である現像ローラ16側、即ち、現像ローラ16上のトナー層の下層側にコートされる。従って、現像性の低いトナー(低帯電電荷量(トリボ)を持つトナー)は、トナーが摩擦帯電によって帯電する極性側である現像ブレード17側、即ち、現像ローラ16上のトナー層の上層側に来ることになる。
【0034】
そのため、現像工程において、現像ローラ16上のトナー層の上層側に付着した低帯電電荷量を持つトナーの方が、感光ドラム10に先に接触して、より現像され易くなる。つまり、現像性の低いトナーがトナー容器20内に残り難くなり、印刷耐久試験後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜け画像の発生を抑えることが可能となる。
【0035】
以下、いくつかの具体例を通して更に説明する。
【0036】
(具体例1)
本例では、非画像形成時の所定タイミングとして、画像形成が100枚終了する毎に、強制トナー消費モードを動作させる。強制トナー消費モードにおいては、帯電バイアス電源装置24によって帯電ローラ11に−950Vの帯電バイアスを印加して、感光ドラム10を帯電させる。そして、露光装置12によって、感光ドラム10上をその回転方向に50mmの長さだけ露光し、ベタ画像の潜像を形成する。
【0037】
一方、現像ブレード17には、現像ブレードバイアス電源装置22によって−500Vのブレードバイアスを印加する。又、現像ローラ16には、現像バイアス電源装置23によって−300Vの現像バイアスを印加する(表1)。
【0038】
【表1】
【0039】
この状態で、現像ローラ16が回転し、現像工程が行われる。尚、このとき、転写ローラ離間手段(図示せず)によって、転写ローラ26は感光ドラム10から離間された状態にされている。よって、現像ローラ16から感光ドラム10上に吐き出されたトナーは、クリーニングブレード14に到達し、廃トナー容器15に送られる。
【0040】
このようにして、強制トナー消費モードを実行した後、次の画像形成に移る。
【0041】
本発明者らの検討によると、より効果的に現像性の低いトナーを消費させるためには、現像ブレード17に印加するバイアスを、現像ローラ16に印加するバイアスよりも、好ましくは100V以上、より好ましくは200V以上トナーの帯電極性側にずらす。又、現像ブレード17から現像ローラへのリークを防止するために、この量の上限としては、500V以下、より好ましくは300V以下とする。
【0042】
(具体例2)
本例では、強制トナー消費モードにおいて現像バイアス電源装置23によって現像ローラ16に印加する電圧を、画像形成時に現像バイアス電源装置23によって現像ローラ16に印加する電圧よりも、帯電ローラ11によって帯電された感光ドラム10の暗部電位に近くする。
【0043】
つまり、本例では、画像形成時における現像バイアスは−300Vであるが、強制トナー消費モードの動作時には、画像形成時よりも高い−350Vの現像バイアスを印加する。又、強制トナー消費モードの動作時には、ブレードバイアスとして−550Vを印加する(表2)。
【0044】
【表2】
【0045】
これにより、現像効率を上げて、更に多くのトナーを感光ドラム10上に転移させて、より効率的に現像性の低いトナーを消費する。
【0046】
本発明者らの検討によれば、現像性の低いトナーをより効果的に消費するためには、現像バイアスを、画像形成時よりも感光ドラムの暗部電位に、好ましくは20V以上、より好ましくは30V以上近づける。又、感光ドラム10上の暗部へのカブリ(地カブリ)を防止する観点から、この量の上限としては、100V以下、より好ましくは60V以下とする。
【0047】
その他の動作は、具体例1の場合と同様である。
【0048】
[画像評価]
強制トナー消費動作の効果を評価した。ここでは、印字比率5%の画像を用いて、5000枚の印刷試験を行った。上記具体例1及び2に係る強制トナー消費モードを実行する場合の他、比較例として、強制トナー消費モードがない場合(比較例1)と、強制トナー消費モード時においてもブレードバイアスとして現像ローラ16と同電位である−300Vを印加し場合(比較例2)についても同様の試験を行った。
【0049】
結果を図2及び表に示す。図2は、印刷耐久試験におけるカブリの印刷枚数による推移を調べた結果を示し、横軸は印刷枚数であり、縦軸は、感光ドラム10上の白地部(非印字部)に付着したトナー量により評価したカブリ発生量である。又、表1は、印刷耐久試験における印刷枚数枚数とハーフトーン画像でのボソ抜け画像ランクの関係を調べた結果を示し、画像のボソ抜けがない場合を良好(○)、一部ボソ抜けが見られる場合をやや不良(△)、画像全域にボソ抜けが発生している場合を不良(×)とした。
【0050】
【表3】
【0051】
図2及び表3の結果から明らかなように、印刷耐久試験後半におけるカブリ、及びハーフトーンパターンのボソ抜けにおいて、具体例1及び2は、比較例1及び2よりも優れていた。
【0052】
又、印刷耐久試験後半におけるカブリ、及びハーフトーンパターンのボソ抜けにおいて、具体例1よりも具体例2の方が更に良好であった。
【0053】
以上、説明したように、強制トナー消費モードの動作時に、現像ローラ16に印加する現像バイアスよりも現像ブレード17に印加するブレードバイアスをトナーの帯電する極性側にシフトさせた状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けを良化させることができる。
【0054】
又、強制トナー消費モードの動作時に画像形成時よりも現像ローラ16に印加する現像バイアスを感光ドラム10の暗部電位側にずらし、更に現像バイアスよりも現像ブレード17に印加するブレードバイアスをトナーの帯電する極性側にシフトさせた状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けを更に良化させることができる。
【0055】
実施例2
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置は、装置本体と通信可能に接続された、例えばパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器からの画像情報信号に応じて、電子写真方式によりフルカラー画像の形成の可能なカラー画像形成装置である。
【0056】
図3は、本実施例のカラー画像形成装置200の概略断面を示す。画像形成装置200は、像形成手段として、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色の画像を形成する第1〜第4の各画像形成部(画像形成ユニット)PY、PM、PC、PBkを有する。本実施例では、画像形成装置200は、4組の画像形成部PY、PM、PC、PBkが、中間転写体としての図中矢印A’方向に周回移動する中間転写ベルト31に沿って並列に配置された、所謂、タンデム方式のフルカラープリンタである。
【0057】
図4は、画像形成部の構成をより詳しく示す。各色用の画像形成部は、形成する画像の色が異なる他は、同一の構成を有するので、以下、特に区別を要しない場合は、各色用の画像形成部に属する要素であることを示す添え字Y、M、C、Bkを省略して総括的に説明する。又、各画像形成部における画像形成プロセスは、実施例1にて説明した画像形成装置100と基本的には同じである。
【0058】
各画像形成部は、それぞれ像担持体としての感光ドラム10を備えている。感光ドラム10の表面は、感光ドラム10に従動して回転する帯電ローラ11によって一様に帯電される。次に、感光ドラム10の表面は、露光装置12によって画像情報信号に応じた光Lで露光されて、静電潜像が形成される。そして、感光ドラム10上に形成された静電潜像は、現像装置13によって現像されることで、トナー像として可視像化される。
【0059】
例えば、フルカラー画像形成時には、各画像形成部において感光ドラム10上に形成された各色のトナー像は、一次転写バイアス電源装置(図示せず)によって一次転写手段としての一次転写ローラ26に所定の一次転写バイアスが印加されることで、それぞれの画像形成部において感光ドラム10と一次転写ローラ26とが対向する一次転写部N1において、順次中間転写ベルト31上に多重転写され、中間転写ベルト31上にフルカラー画像が形成される。
【0060】
次いで、二次転写バイアス電源装置(図示せず)によって二次転写手段としての二次転写ローラ32に所定の二次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト31上のトナー像は、記録材Sへ二次転写される。記録材Sは、中間転写ベルト31上への画像形成に同期して、記録材カセット41、搬送手段としての記録材供給ローラ42などを備える記録材供給部40から、中間転写ベルト31と二次転写ローラ32とが対向する二次転写部N2に供給される。
【0061】
その後、トナー像が転写された記録材Sは定着装置30に搬送されて、記録材Sへの未定着画像の定着が行われる。そして、画像が定着された記録材Sが排紙トレイ35に搬出されて画像形成は終了する。
【0062】
又、一次転写時に転写されずに感光ドラム10上に残った一次転写残トナーは、像担持体クリーニング手段としてのクリーニングブレード14によって廃トナー容器15に回収され、感光ドラム10上はクリーニングされる。一方、二次転写時に転写されずに中間転写ベルト31上に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルト31に対して離接可能に配設された、中間転写体クリーニング手段としての中間転写ベルトクリーニングブレード33によって掻き取られ、トナー搬送手段(図示せず)によって中間転写ベルト廃トナー容器34に回収され、中間転写ベルト31上はクリーニングされる。
【0063】
更に説明すると、本実施例では、感光ドラム10は直径35mmのアルミシリンダーの外周面に、有機感光体(OPC)が塗布されなる。しかし、これに限定されず、有機感光体ではなく、a−Si、CdS、Seなどを塗布しても良い。そして、100mm/secのプロセススピードで駆動手段(図示せず)によって図中矢印B’の方向に回転する感光ドラム10は、感光ドラム10に従動して図中矢印C’の方向に回転する帯電ローラ11によって一様に帯電される。
【0064】
帯電ローラ11は、直径が10mmであり、ステンレスの円筒体の芯金11aの周囲に、基層11b1としてウレタンゴム、表層11b2としてフッ素系樹脂からなる弾性層11bを設けた多層構成とした。ここで、芯金の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属を用いても良い。弾性層11bの基層11b1としては、NBR、EPDM、シリコーンゴムなどのゴム材を用いても良い。弾性層11bの表層11b2としては、エーテルウレタンやナイロンなどを用いても良い。又、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像形成部PY、PM、PC、PBkの各帯電ローラ11には、帯電部材電圧印加手段として同一の帯電バイアス電源24が接続され、−950Vの直流の帯電バイアスが印加される。これにより、各感光ドラム10上は−450Vの暗部電位となるようになっている。本実施例では、帯電バイアスとして、直流バイアスを用いたが、帯電バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。
【0065】
露光装置12は、入力信号に対応して各色に色分解された画像信号に応じて、半導体レーザ(図示せず)が発光し、そのレーザ光Lを高速回転しているポリゴンミラー(図示せず)で反射し、結像レンズ群(図示せず)を通って感光ドラム10に照射するようになっている。レーザ光照射によって、感光ドラム10上は−120Vの明部電位が形成される。
【0066】
そして、この静電潜像は、現像装置13によって現像剤像(トナー像)として可視像化される。
【0067】
本実施例では、現像方式として非磁性一成分接触現像方式を用いた。現像装置13の構成は、実施例1の画像形成装置1のものと概略同様であり、現像装置13は、トナー容器20を有し、その中に、現像剤として非磁性一成分現像剤であるトナー21を収容している。トナーは当初150gが充填される。このトナー21は、現像剤撹拌搬送手段としてのトナー搬送シート19が図中矢印Fの方向に回転することによって、トナー供給ローラ18に送られる。
【0068】
トナー供給ローラ18は、図中矢印E’の方向に回転する。トナー供給ローラ18は、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体18aの周囲に弾性層18bとしてウレタンフォームを設けた直径16mmのスポンジローラである。このトナー供給ローラ18と現像ローラ16とが接触して、トナー供給ローラ18から現像ローラ16にトナーが付着することによって、現像ローラ16上にトナーが供給される。
【0069】
現像ローラ16は駆動手段(図示せず)によって図中矢印D’の方向に150mm/sec表面速度で回転する。又、現像ローラ16は、直径が16mmであり、ステンレスの円筒体16aの周囲に、基層16b1としてのウレタンゴム、その上の表層16b2としてのカーボンを混ぜたウレタンゴムからなる弾性層16bを設けた多層構成とした。しかし、この限りではなく、芯金16aとして、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスなどの金属の円筒体を用い、弾性層16bの基層16b1はNBR、EPDM、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどのゴム材からなるものを用いても良く、又表層16b2はエーテルウレタンやナイロンなどから構成されていても良い。そして、現像ローラ16には、現像バイアス電源装置23によって、−300Vの直流の現像バイアスが印加される。これにより、現像ローラ16と感光ドラム10とが接触したときに、感光ドラム10に形成された静電潜像に応じて現像ローラ16上から感光ドラム10上へトナーが転移し、トナー像が形成される。現像バイアスとして、直流成分に交流成分を重畳したバイアスを用いてもよい。
【0070】
現像ローラ16上のトナーは、現像ブレード17によって最適な層厚に規制されると共に、帯電される。本実施例の現像ブレード17は、ストレート形状のバネ弾性を有するリン青銅板であって、現像ローラ16との当接面にナイロンをコートしたものとした。しかし、この限りではなく、現像ローラ16との当接面にコート材が無いものでも良いし、リン青銅板の代わりにステンレス板を用いても良い。又、現像ブレード17を構成する板の先端の形状がL字型形状とされていても良いし、現像ブレード17と現像ローラ16との当接面における金属板に、ナイロンではなく、ゴム材料などを接着又はコートしても良い。そして、現像ブレード17には、現像ブレードバイアス電源装置22によって、現像ローラ16に印加される現像バイアスと同じく、−300Vの直流のブレードバイアスが印加される。
【0071】
本実施例においては、現像装置13とともに、回転駆動される感光ドラム10、感光ドラム10の表面を一様に帯電させる帯電ローラ11、及びクリーニング手段14は、枠体によって一体的に、画像形成装置本体2に対して着脱可能なプロセスカートリッジ1を構成する。各色用のプロセスカートリッジ1Y、1M、1C、1Bkは、画像形成装置本体2が備える装着手段50を介して、画像形成装置本体2に対し取り外し可能に装着される。但し、プロセスカートリッジ1の態様はこれに限定されるものではなく、例えば、現像装置13のみを画像形成装置本体2に固定設置したタイプとすることもできる。つまり、プロセスカートリッジは、像担持体としての感光体と、感光体を帯電させる帯電手段、感光体に現像剤を供給する現像手段、感光体をクリーニングするクリーニング手段のうち少なくとも1つと、を一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能にしたものであればよい。一方、現像装置13のみを、画像形成装置本体2に対して着脱可能なカートリッジ(現像カートリッジ)とすることもできる。
【0072】
本実施例では、プロセスカートリッジ1が画像形成装置本体2に装着された状態で、画像形成装置本体2に設けられた駆動手段(図示せず)とプロセスカートリッジ1側の駆動伝達手段が接続され、感光ドラム10、現像装置13、帯電ローラ11などが駆動可能な状態となる。更に、プロセスカートリッジ1が画像形成装置本体2に装着された状態で、帯電ローラ11、現像ローラ16、現像ブレード17などに電圧を印加する電源は、プロセスカートリッジ1側及び画像形成装置本体2側にそれぞれ設けられた接点を介して対象と電気的に接続される。
【0073】
又、本実施例では、画像形成装置200が備える電源(現像ブレードバイアス電源装置、現像バイアス電源装置、一次転写バイアス電源装置、二次転写バイアス電源装置)は、画像形成装置本体2が有する、装置動作を統括制御する制御手段としてのCPU60によって制御される。又、実施例1同様、本実施例では、制御手段としてのCPU60が、以下説明するように、CPU60の記憶部に予め設定された値に基づき所定タイミングで現像ブレードバイアス電源装置22、現像バイアス電源装置23を制御して、現像バイアス、ブレードバイアスを選択し、切り換える手段として機能する。
【0074】
次に、本実施例におけるトナーの強制消費手段について説明する。本実施例では、実施例1と同様の強制トナー消費モードの動作を、各色の画像形成部PY、PM、PC、PBkに対して実行する。
【0075】
(具体例3)
本例では、前述の具体例1の場合と同じく、画像形成が100枚終了する毎に強制トナー消費モードを動作させる。強制トナー消費モードについて詳しく述べると、帯電バイアス電源装置24によって各帯電ローラ11Y、11M、11C、11Bkに−950Vの帯電バイアスを印加して感光ドラム10Y、10M、10C、10Bkを帯電させる。次いで、露光装置12Y、12M、12C、12Bkによって、感光ドラム10Y、10M、10C、10Bk上の回転方向に50mmの長さだけ露光し、ベタ画像の潜像を形成する。
【0076】
そして、現像ブレードバイアス電源装置24によって、現像ブレード17Y、17M、17C、17Bkには−500Vのブレードバイアスを印加する。又、現像バイアス電源装置23Y、23M、23C、23Bkによって、現像ローラ16Y、16M、16C、16Bkには−300Vの現像バイアスを印加する。この状態で、現像ローラ16Y、16M、16C、16Bkが回転し、現像工程が行われる。
【0077】
このとき、一次転写ローラ離間手段(図示せず)によって、一次転写ローラ26Y、26M、26C、26Bkは感光ドラム10Y、10M、10C、10Bkから離間された状態であり、感光ドラム10Y、10M、10C、10Bk上の吐き出されたトナーはクリーニングブレード14Y、14M、14C、14Bkに到達し、廃トナー容器15Y、15M、15C、15Bkに送られる。そして、次の画像形成に移る。
【0078】
(具体例4)
本例では、前述の具体例2の場合と同じく、画像形成時における現像バイアスは−300Vであるが、強制トナー消費モードの動作時には、画像形成時よりも高い−350Vの現像バイアスを印加する。又、強制トナー消費モードの動作時には、ブレードバイアスとして−550Vを印加する。
【0079】
これによって、現像効率を上げて、更に多くのトナーを感光ドラム10上に転移させて、より効率的に現像性の低いトナーを消費する。
【0080】
その他の動作は、具体例3の場合と同様である。
【0081】
[画像評価]
以上の強制トナー消費動作を実行させ際の画像を形成画像の品位を評価した。ここでは、実施例1と同様、印字比率5%の画像を用いて、5000枚の印字試験を行った。
【0082】
その結果、実施例1の場合と同じく、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けは良化させることができた。
【0083】
具体例4によれば、具体例3と比較して、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けは、更に良化させることができた。
【0084】
以上、説明したように、複数の現像手段を備える画像形成装置においても本発明は好適に作用し、強制トナー消費モードの動作時に現像ローラ16に印加する現像バイアスよりも現像ブレード17に印加するブレードバイアスをトナーの帯電する極性側にシフトさせた状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けを良化させることができる。
【0085】
又、強制トナー消費モードの動作時に画像形成時よりも現像ローラ16に印加する現像バイアスを感光ドラム10の暗部電位側にずらし、更に現像バイアスよりも現像ブレード17に印加するブレードバイアスをトナーの帯電する極性側にシフトさせた状態で現像を行い、トナーを消費することによって、印刷耐久試験後半におけるカブリ及びハーフトーンパターンのボソ抜けを更に良化させることができる。
【0086】
尚、上記各実施例では、100枚毎に強制トナー消費モードを動作させることにしたが、この限りではなく、適宜選定すればよく、例えば50枚毎でも良いし300枚毎でも良い。
【0087】
このように、強制トナー消費モードは、所定の間隔毎に動作させることができるが、この所定の間隔は、印刷枚数、つまり画像形成する記録材Sの枚数であっても、時間などその他の基準を用いてもよい。又、本発明は、強制トナー消費モードを所定間隔毎に行うことに限定されるものではなく、強制消費モードは、紙間時、つまり、複数の記録材に対する一連の出力画像形成動作の記録材と記録材との間に動作させることもできる。又、強制トナー消費モードは、出力画像形成後の準備動作時、所謂、後回転時に動作させることもできる。CPU60は、これらのタイミングを検知して、強制消費モードを実行させる。
【0088】
更に、実施例2においては、画像形成装置は中間転写方式であるとして説明したが、当業者には周知のように、中間転写体の代わりに記録材担持体を有し、この記録材担持体上に担持して各画像形成部に搬送される記録材上に、各画像形成部から順次トナー像を重ねて転写した後、この記録材を記録材担持体から分離して未定着トナー像を定着し、例えばフルカラー画像を得る画像形成装置がある。本発明はこのような画像形成装置にも等しく適用可能である。
【0089】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、現像性の低い現像剤を強制的に消費させることが可能であり、現像手段の寿命後半におけるカブリの悪化や、ハーフトーンパターンの画像におけるボソ抜けを防止することができ、使用過程によらず常に良好な画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【図2】印刷耐久試験により印刷枚数とカブリの関係を調べた結果を示すグラフ図である。
【図3】本発明に係る画像形成装置の他の実施例の概略断面図である。
【図4】図3の画像形成装置の画像形成部をより詳しく示す概略断面図である。
【図5】従来の画像形成装置の一例の断面図である。
【符号の説明】
10 感光ドラム(像担持体)
11 帯電ローラ(帯電手段)
12 露光装置(露光手段)
13 現像装置(現像手段)
16 現像ローラ(現像剤担持体)
17 現像ブレード(規制部材)
22 現像ブレードバイアス電源装置(規制部材電圧印加手段)
23 現像バイアス電源装置(現像剤担持体電圧印加手段)
24 帯電バイアス電源装置(帯電部材電圧印加手段)
31 中間転写ベルト(中間転写体)
60 制御手段
Claims (8)
- 像担持体と、
前記像担持体を帯電させるための帯電手段と、
前記帯電手段によって帯電させられた前記像担持体の表面を露光して静電像を形成するための露光手段と、
前記像担持体表面に形成された静電像に応じて現像剤を前記像担持体に付着させて現像剤像を形成するための現像手段であって、現像剤を前記像担持体へと搬送する現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を規制し且つ前記現像剤担持体との間で現像剤を所定の極性に摩擦帯電させるための規制部材と、を具備する現像手段と、
前記現像剤担持体に電圧を印加するための現像剤担持体電圧印加手段と、
前記規制部材に電圧を印加するための規制部材電圧印加手段と、
を有し、
非画像形成時に、前記現像剤担持体の外周に付着した現像剤を強制的に前記像担持体上に消費させる強制消費動作を実行する画像形成装置において、
前記強制消費動作時に、前記現像剤担持体電圧印加手段及び前記規制部材電圧印加手段によって前記現像剤担持体及び前記規制部材にそれぞれ電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。 - 前記強制消費動作時に、前記規制部材電圧印加手段によって前記規制部材に印加する電圧は、前記現像剤担持体電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加する電圧よりも、前記所定の極性側にあることを特徴とする請求項1の画像形成装置。
- 前記強制消費動作時に、前記現像剤担持体電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加する電圧は、画像形成時に前記現像剤担持体電圧印加手段によって前記現像剤担持体に印加する電圧よりも前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の暗部電位に近いことを特徴とする請求項2の画像形成装置。
- 所定の間隔で前記強制消費動作を実行することを特徴とする請求項1、2又は3の画像形成装置。
- 前記所定の間隔は、画像形成する記録材の枚数にて決定することを特徴とする請求項4の画像形成装置。
- 前記強制消費動作は複数の記録材に対する一連の画像形成時における記録材と記録材との間に実行することを特徴とする請求項1、2又は3の画像形成装置。
- 前記強制消費動作は、画像形成後の準備動作時に実行することを特徴とする請求項1、2又は3の画像形成装置。
- 前記像担持体、前記帯電手段、前記現像手段を具備する画像形成部を複数有し、当該複数の画像形成部に対向して移動可能な被転写体に各画像形成部から現像剤像を転写し得ることを特徴とする請求項1〜7のいずれかの項に記載の画像形成装置。
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