JP2005003889A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小粒径トナーを用いた高速作像プロセスを適用した場合であっても、画像かぶりの発生が確実に抑制され、画質の高い鮮明な画像が確実に得られる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】この画像形成装置においては、回転される像形成体が帯電、露光されて静電潜像が形成され、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された現像剤担持体上に形成される、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシにより像形成体が摺擦されると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界が現像領域に形成されることにより、前記静電潜像が反転現像、かつ、逆転現像されてトナー像が形成され、前記トナーが体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、現像プロセスが特定の条件を満足する状態で行われる。
【選択図】 なし
【解決手段】この画像形成装置においては、回転される像形成体が帯電、露光されて静電潜像が形成され、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された現像剤担持体上に形成される、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシにより像形成体が摺擦されると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界が現像領域に形成されることにより、前記静電潜像が反転現像、かつ、逆転現像されてトナー像が形成され、前記トナーが体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、現像プロセスが特定の条件を満足する状態で行われる。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置においては、例えばオフセット印刷並の高い画質が要求されるようになってきており、従来は許容されていたレベルの画像不良に対しても、より厳しい評価がなされるようになってきている。このような要請に対して、例えば体積平均粒径が3〜5μm程度の小粒径トナーを用いることにより画像の高画質化を図る技術が提案されている。
また、このような画像形成装置においては、作像プロセスの高速化を図り、高生産性を実現することが求められている。
【0003】
出力画像の高画質化を実現するに際して問題となる画像不良としては種々のものがあるが、その代表的なものの一つに例えば「画像かぶり」がある。
画像かぶりが生ずる原因として考えられているものとしては、例えばトナー飛散と、感光体と磁気ブラシとの擦過とを挙げることができる。
【0004】
具体的に説明すると、小粒径のトナーを用いた場合には、必然的に、トナー飛散が発生しやすい状態となるので、飛散したトナーの一部が感光体における背景部に付着することがあり、その結果、得られる出力画像に画像かぶり(地肌かぶり)が生じやすくなるものと考えられている。
【0005】
また、作像プロセスの高速化を実現する場合には、例えば現像剤担持体を高速で回転させることが必要となるので、トナー飛散が発生しやすい状態となり、また、現像剤担持体上に形成される現像剤による磁気ブラシの、感光体に対する擦過力が増大することとなるので、得られる出力画像に画像かぶりが発生しやすくなるものと考えられている。
【0006】
上記のような問題に対して、例えば、特許文献1の特開2002−072658号公報には、現像剤主極の半値幅を狭くすることで、現像領域において、像担持体と現像剤担持体との間に形成される現像電界がトナーとキャリアを分離することができる電界よりも大きな範囲内で、磁気ブラシを立ち上げ、像担持体に摺擦させ、且つ倒れ込ませ、これにより、画像の高画質化を図る技術が開示されている。
【0007】
而して、上記のような技術によれば、現像領域において、磁気ブラシが活発に動くため、トナー飛散が発生しやすくなるが、特定のトナー補給制御を実行してトナー濃度(トナー帯電量)の制御を精度よく行うことによって、トナー飛散の発生を抑制することができ、これにより、画像かぶりの発生を抑制することができる、とされている。
【0008】
しかしながら、上述したように、出力画像の評価については厳しい条件が課せられるようになってきており、また、画像の高画質化を図るためにトナーの小粒径化を図ることや高い生産性を得るために作像プロセスの高速化を図ることは、画像かぶりを発生させやすいものとさせている。
特に、いわゆる逆転(カウンター)現像方式によるものにおいては、感光体と現像スリーブとの相対速度が大きくなるので、現像スリーブ上の磁気ブラシの感光体に対する擦過力が大きくなり、感光体の背景部に対するかぶりが顕著に生じやすくなり、更なる対策が望まれている。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−072658号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、小粒径トナーを用いた高速作像プロセスを適用した場合であっても、画像かぶりが発生することを確実に抑制することができ、画質の高い鮮明な画像を確実に得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーとして、体積平均粒径が3〜5μmであるものが用いられると共に、前記キャリアとして、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものが用いられる画像形成装置において、
下記〔1〕〜〔10〕のいずれかの形態をとることにより、達成することができる。
【0012】
〔1〕現像プロセスが、下記条件(A)〜(D)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(C)像形成体が、その表面粗さがJIS B0601で規定される十点表面粗さRzで2.0μm以下であるものであること。
(D)像形成体の周速度をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
【0013】
〔2〕現像プロセスが、下記条件(A)〜(C)および(E)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(C)像形成体が、その表面粗さがJIS B0601で規定される十点表面粗さRzで2.0μm以下であるものであること。
(E)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と同極性のピーク時に、300〜700V/mmの範囲内に設定されること。
【0014】
〔3〕現像プロセスが、下記条件(A)〜(C)および(F)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(C)像形成体が、その表面粗さがJIS B0601で規定される十点表面粗さRzで2.0μm以下であるものであること。
(F)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時に、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること。
【0015】
〔4〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(D)および(G)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(D)像形成体の周速度をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
(G)現像剤担持体上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。
【0016】
〔5〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(E)および(G)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(E)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と同極性のピーク時に、300〜700V/mmの範囲内に設定されること。
(G)現像剤担持体上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。
【0017】
〔6〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(F)および(G)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(F)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時に、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること。
(G)現像剤担持体上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。
【0018】
〔7〕現像剤担持体上の現像剤搬送量が15〜30mg/cm2 であることを特徴とする〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載の画像形成装置。
【0019】
〔8〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(D)および(H)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(D)像形成体の周速度をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
(H)現像剤担持体上の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、像形成体と現像剤担持体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、当該最近接位置に対する中心角の大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。
【0020】
〔9〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(E)および(H)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(E)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と同極性のピーク時に、300〜700V/mmの範囲内に設定されること。
(H)現像剤担持体上の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、像形成体と現像剤担持体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、当該最近接位置に対する中心角の大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。
【0021】
〔10〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(F)および(H)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(F)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時に、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること。
(H)現像剤担持体上の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、像形成体と現像剤担持体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、当該最近接位置に対する中心角の大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。
【0022】
【作用】
上記構成の画像形成装置によれば、現像領域における、磁気ブラシの像形成体に対する接触条件および電位状態が適正な状態に制御された状態において、現像プロセスが行われるので、二成分現像剤による磁気ブラシが像形成体に接触する際にトナーかぶりが発生することが抑制され、しかも、像形成体の背景部に対してトナーかぶりが生じてしまった場合であっても、当該像形成体に付着したかぶりトナーが静電的に現像剤担持体に引き戻されて像形成体上から除去され、これにより、画像かぶりの発生が確実に抑制され、得られる出力画像は高い画質を有するものとなる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図、図2は、図1に示す画像形成装置における現像装置の構成の概略を感光体との関係において示す説明図である。
この画像形成装置は、回転される像形成体である感光体10と、この感光体10の周面に沿って、各々、感光体10の回転方向に対して動作順に並んで配置された、帯電手段11、露光手段12、現像手段、転写手段13、分離手段14およびクリーニング手段15とを備えている。
【0024】
感光体10は、例えば、有機光導電体を含有させたポリカーボネート樹脂よりなる感光層がドラム状の金属基体の外周面に形成されてなる有機感光体よりなり、帯電手段11によってトナーと同極性に帯電される。
【0025】
現像手段は、現像領域Pを介して感光体10と対向配置された現像剤担持体21を備えており、この現像剤担持体21が、感光体10と対向する位置において、その周面が感光体10と逆方向に移動されるよう回転され、これにより、後述する二成分現像剤を現像領域Pに担持、搬送して、感光体10上の静電潜像を現像する、いわゆる逆転現像方式を採用した現像装置20により構成されている。ここに、現像領域における現像剤担持体21と感光体10との最近接距離Dの大きさは、例えば0.25〜0.35mmとされる。
【0026】
現像剤担持体21は、回転可能に設けられた現像スリーブ22と、この現像スリーブ22の内部に固定して設けられた、複数の磁極を有する円柱状の磁石体23とにより構成されている。
【0027】
現像剤担持体21を構成する現像スリーブ22には、交流電源25Aおよび直流電源25Bが接続されており、これにより、交流電源25Aによる交番電界が直流電源25Bによる直流電界に重畳された現像電界が現像領域Pに形成される。
【0028】
この現像装置20には、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤が充填されている。
トナーは、体積平均粒径が3〜5μmであるトナー粒子よりなり、例えば負帯電特性を有するものである。
キャリアは、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるキャリア粒子よりなり、現像装置20内においてトナーと混合、撹拌されることにより、例えばプラスの電位に帯電されるものである。
【0029】
この画像形成装置においては、摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>感光体10の表面>トナー(−)となる関係を満足するよう、感光層の形成材料、トナーを構成する樹脂粒子、およびキャリア粒子の材質が選択される。ここに、トナーの摩擦帯電序列は、トナーを製造するに際して適宜に用いられる外添剤を含むトナー全体の帯電特性である。
【0030】
(+)感光体10の表面>トナー(−)という摩擦帯電序列に設定されていることにより、トナーが感光体10の背景部(地肌部)に付着して、画像かぶり(地肌かぶり)が発生することを確実に抑制することができる。
また、(+)キャリアの表面>感光体10の表面(−)という摩擦帯電序列に設定されていることにより、トナーに現像電界が印加されていない場合であっても、トナーを確実に反対極性であるキャリアと静電的に引き合わせることができ、画像かぶりの発生を確実に抑制することができる。
【0031】
本発明において、例えば「トナーが感光体10の表面に比して摩擦帯電序列がマイナス(−)である」とは、感光体10の表面(例えば感光層)を構成する材料よりなるサンプルをトナー(サンプル)と摩擦帯電させたとき、トナーが感光体材料に対して相対的にマイナス側に帯電することを意味する。
摩擦帯電序列は、例えば、接触電位差計「SSVII−10」((株)川口電機製作所製)を用い、金との接触電位差ΔVを測定し、金の仕事関数を4.9eVとして、仕事関数Wf=4.9−ΔVよりサンプルの仕事関数Wfを算出し、各々の仕事関数の大きさに基づいて定められる。ここに、摩擦帯電序列は、互いに異なる2つの材料の帯電特性についての相対的な関係を取得することができる装置であれば、いずれのものも用いることができる。
【0032】
上述したように、この画像形成装置においては、現像スリーブ22は、現像領域Pにおいて、その周面が感光体10と逆方向に移動するよう回転され、現像スリーブ22の周速度の、感光体10の周速度に対する相対速度で定義される衝突速度が、400〜1200mm/secとなるよう、例えば現像スリーブ22の回転速度が制御される。
衝突速度が400mm/secより小さくなる状態に設定されている場合には、十分な現像性が得られず、得られる出力画像に所期の画像濃度を得ることが困難となる。一方、衝突速度が1200mm/secを越える状態に設定されている場合には、トナー飛散が発生しやすくなると共に、現像スリーブ22に形成される磁気ブラシの感光体10に対する擦過力が過大となり、画像かぶりが発生しやすくなる。
【0033】
上記の画像形成装置においては、次のようにして画像形成動作が行われる。
すなわち、先ず、感光体10が図1において矢印で示す方向に回転され、帯電手段11によって感光体10の表面が所定の極性(例えばトナーと同極性)に順次に帯電されて所定の電位〔VH〕が付与され、その後、露光手段12によって感光体10の表面が露光されることにより画像データに対応する静電潜像が形成される。
一方、現像スリーブ22が現像領域Pにおいてその周面が感光体10と逆方向に移動されるよう回転され、感光体10の表面電位と同じ極性に帯電されたトナーを含む現像剤が、その搬送量が現像剤量規制部材(図示せず)によって規制された状態で、現像スリーブ22の内部に配設された磁石体23の磁気力によって磁気ブラシを形成しながら現像領域Pに担持、搬送される。
そして、交流電源25Aによる交流バイアスが直流電源25Bによる直流バイアスに重畳された現像バイアス電位〔VD〕が現像スリーブ22に印加されることにより、交番電界が直流電界に重畳された現像電界が現像領域Pに形成され、この状態において、感光体10の非露光部における表面電位〔VH〕、感光体10の露光部における表面電位〔VL〕、および現像バイアス電位〔VD〕は、互いに同じ極性であって、その絶対値は〔VH〕>〔VD〕>〔VL〕である状態とされるので、現像スリーブ22上のトナーが感光体10の露光部に付着して反転現像が行われ、これにより、感光体10上にトナー像が形成される。
【0034】
感光体10上に形成されたトナー像は、転写手段13によって、これと同期がとられた状態で搬送されてきた転写材T上に転写され、その後、分離手段14によって、感光体10の表面から分離されて、図示しない定着手段による定着処理が行われることにより可視画像が形成される。
一方、感光体10上に残留する未転写トナーは、クリーニング手段15によって除去される。
【0035】
以上においては、現像装置20による現像プロセスが行われるに際して、(イ)現像スリーブ22上に形成される磁気ブラシが感光体10に摺擦される際に、トナーをかぶりにくくするかぶり抑制制御、および、(ロ)かぶってしまったトナー(感光体の背景部に付着してしまったトナー)を除去するかぶりトナー除去制御の両方が実行される。
【0036】
かぶり抑制制御(イ)に係る動作条件としては、下記条件(C)、条件(G)および条件(H)が挙げられる。
【0037】
条件(C);感光体10が、その表面粗さがJIS B0601の規定による十点平均粗さ(Rz)で2.0μm以下であるものであること。
十点平均粗さ(Rz)が2.0μmより大きい場合には、現像スリーブ22上に形成される磁気ブラシが感光体10の表面を摺擦する際に、トナーが感光体表面の凹凸における凸部に衝突することによってその凸部に付着しやすくなるので、画像かぶりが生じやすくなる。
【0038】
条件(G);現像スリーブ22上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。
現像剤搬送量が10mg/cm2 より少ない場合には、所期の現像性が得られず、所期の画像濃度を得ることが困難となる。一方、現像剤搬送量が35mg/cm2 より多い場合には、感光体10と現像スリーブ22との間の現像領域Pにおいて、現像剤詰まり、いわゆる「パッキング現象」が発生して画像かぶりが背景部(地肌部)に生じやすくなる。
また、現像スリーブ22上の現像剤搬送量は、15〜30mg/cm2 となるよう設定されていることが好ましく、これにより、所期の現像性を得ながら、画像かぶりの発生を一層確実に抑制することができる。
【0039】
条件(H);現像スリーブ22の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、現像領域Pにおける感光体10と現像スリーブ22との最近接位置α1より現像スリーブ22の回転方向下流側の位置であって、最近接位置に対する中心角θの大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。
【0040】
この条件(H)を満足することにより、現像領域Pにおいて、現像スリーブ22上における現像剤層の厚みが適正な大きさとされた状態(適正な磁気ブラシの穂立ち状態)とされるので、画像かぶりの発生を確実に抑制することができ、しかも、現像剤を円滑に(スムーズに)搬送することができると共に、現像領域Pにおけるパッキング現象の発生を確実に抑制することができる。
一方、磁気吸引力のピーク位置が、現像領域Pにおける感光体10と現像スリーブ22との最近接位置α1より現像スリーブ22の回転方向における上流側に位置された場合には、現像剤層の厚みが最も大きくなった状態で感光体10と接触(衝突)することになるので、画像かぶりが発生しやすくなる。
また、中心角θが10゜より大きい場合には、現像領域Pの出口付近(回転方向における下流側の位置)において、磁気ブラシが最も穂立ちした状態となることになり、キャリア付着が発生しやすくなると共に、所期の現像性を得ることが困難となる。
【0041】
かぶりトナー除去制御(ロ)に係る動作条件としては、下記条件(D)〜(F)が挙げられる。
【0042】
条件(D);感光体10の周速度(ラインスピード)をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
【0043】
この条件(D)を満足することにより、交番電界の極性が直流電界と同極性になる回数を可及的に多くされた状態を得ることができ、感光体10に付着してしまったかぶりトナーに対する十分な除去効果が確実に発揮され、画像かぶりの発生を確実に抑制することができる。
一方、交番電界の周波数fを高く設定することによって交番電界の極性が直流電界と同極性になる回数を過度に多くなる状態に設定した場合、すなわち、感光体10の周速度vと交番電界の周波数fとの比v/fを過小(25未満)に設定した場合には、トナーが現像スリーブ22の方向に十分移動しきらないうちに現像電界の極性が反転してトナーが感光体10の方向へ移動する力を受けてしまい、トナーが現像電界の極性の変化に追従することができなくなるので、十分なかぶりトナー除去効果が得られず、画像かぶりが発生しやすく、しかも、所期の画像濃度を得ることが困難となる。また、感光体10の周速度vを高くして交番電界の周波数fとの比v/fを過大(150を越える状態)に設定した場合には、かぶりトナーが、現像スリーブ22に引き戻す(除去する)ことが可能な領域に存在する時間が短くなるので、十分なかぶりトナー除去効果が得られず、画像かぶりが発生しやすくなる。
【0044】
条件(E);感光体10と現像スリーブ22との最近接位置α2より感光体10の回転方向下流側の位置であって、現像スリーブ22の表面から感光体10の表面までの法線方向に対する離間距離の大きさが1mmである感光体10上の位置(以下、「特定の位置」ともいう。)βにおける、交番電界が直流電界と同極性のピーク時の、感光体10の未露光部と現像スリーブ22との間の電界強度V1(V1=|Vac|−|VH−Vdc|)が、300〜700V/mmの範囲内に設定されること(図3参照。)。
ここに、現像スリーブ22の表面から感光体10の表面までの法線方向に対する離間距離の大きさが1mmである感光体10上の位置βにおける電界強度の大きさを規定している理由は、現像領域Pの出口付近(感光体10の回転方向下流側の位置)において形成される磁気ブラシが、感光体10の表面から離れる位置の近傍の電界強度が、かぶり除去性能にとって重要である(かぶり除去性能に大きく影響する)からである。
【0045】
この条件(E)を満足することにより、感光体10の背景部に付着してしまったかぶりトナーのうち、逆極性に帯電したトナー(プラス帯電トナー)を、確実に現像スリーブ22に静電的に引き戻して除去することができ、画像かぶりの発生を確実に抑制することができる。
一方、電界強度V1が300V/mmより小さい状態に設定されている場合には、十分なかぶりトナー(逆極性トナー)除去効果が得られず、画像かぶりが発生しやすく、電界強度V1が700V/mmより大きくなる電界強度に設定されている場合には、現像スリーブ22上の正規帯電トナー(マイナス帯電トナー)が感光体10の背景部に付着してトナーかぶりが発生しやすくなる。
【0046】
条件(F);感光体10と現像スリーブ22との最近接位置α2より感光体10の回転方向下流側の位置であって、現像スリーブ22の表面から感光体10の表面までの法線方向に対する離間距離の大きさが1mmである感光体10上の位置(特定の位置)βにおける、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時の、感光体10の未露光部と現像スリーブ22との間の電界強度V2(V2=|Vac|+|VH−Vdc|)が、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること(図3参照。)。
【0047】
この条件(F)を満足することにより、感光体10の背景部に付着してしまったかぶりトナーのうち、正規帯電トナー(マイナス帯電トナー)を、確実に現像スリーブ22に静電的に引き戻して除去することができ、画像かぶりの発生を抑制することができる。
一方、電界強度V2が500V/mmより小さい状態に設定されている場合には、十分なかぶりトナー除去効果を得ることが困難であり、電界強度V2が1000V/mmより大きい状態に設定されている場合には、キャリア付着(キャリア現像)が発生しやすくなる。
【0048】
而して、上記構成の画像形成装置によれば、感光体と現像スリーブとの衝突速度の大きさが適正な大きさに制御されると共に(条件A)、トナー、キャリアおよび感光体の三者の摩擦帯電序列が所定の関係を満足する状態に設定(条件B)された状態において、かぶり抑制制御に係る動作条件(条件(C)、条件(G)、条件(H))から選ばれた少なくとも一の条件、および、かぶりトナー除去制御に係る動作条件(条件(D)〜(F))から選ばれた少なくとも一の条件の両方を満足することにより、現像領域Pにおける、現像スリーブ22上に形成される磁気ブラシの感光体10に対する接触条件および現像電位条件が適正な状態に制御された状態において、現像プロセスが行われるので、二成分現像剤による磁気ブラシが感光体10に接触する際にトナーかぶりが発生することが確実に抑制され、しかも、感光体10の背景部に対してトナーかぶりが生じてしまった場合であっても、当該かぶりトナーが静電的に現像スリーブ22に引き戻されて感光体10上から除去され、これにより、画像かぶりが発生することを確実に抑制することができ、高い画質の画像を確実に得ることができる。
従って、体積平均粒径が例えば3〜5μmである小粒径のトナーを用いた高速の、例えば1分間当たりの画像形成枚数が60枚である作像プロセスが適用される逆転現像方式のものにおいて極めて有用である。
【0049】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、かぶり抑制制御に係る動作条件(条件(C)、条件(G)、条件(H))、および、かぶりトナー除去制御に係る動作条件(条件(D)〜(F))の組み合わせは適宜に設定することができ、各々の制御に係る条件が複数設定されていてもよい。
また、以上においては、本発明をモノクロ画像形成装置に適用した場合について説明したが、中間転写方式を利用した画像形成装置や、カラー画像形成装置に適用してもよい。
【0050】
以下に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0051】
図1に示される構成に従って画像形成装置を製造した。基本的な構成は以下に示す通りである。
(1)感光体;
外径:60mm、感光層の材質:フタロシアニン顔料を含有せしめたポリカーボネート、周速度(ラインスピード):220mm/sec(1分間当たりの画像出力枚数:50枚)
(2)現像装置;
現像スリーブ;外径25mm、回転方向:現像領域において感光体と逆方向 (逆転現像)、周速度:330mm/sec、衝突速度:550mm/sec、現像領域における感光体との最近接距離:0.30mm、
感光体との最近接位置における現像スリーブ表面の法線方向の磁気吸引力:30gf(現像スリーブ表面から0.1mm法線方向外方の位置における値)、
現像スリーブ表面の法線方向の磁気吸引力のピーク値:35gf(現像スリーブ表面から0.1mm法線方向外方の位置における値)、
現像バイアス:交流バイアスを直流バイアスに重畳、
二成分現像剤;
トナー;体積平均粒径:4.5μm、球形化度:0.95、CV値:20%、負帯電特性、トナー濃度:6%、
キャリア;材質:フェライト、体積平均粒径:45μm、磁化の強さ:60emu/g、
摩擦帯電序列;(+)キャリアの表面>感光体の表面>トナー(−)
【0052】
〔実験例1群〕
(条件設定a)
感光体の表面粗さ(Rz)を1.5μm、現像スリーブ上の現像剤搬送量を25mg/cm2 、磁気吸引力のピーク位置を、感光体と現像スリーブとの最近接位置より現像スリーブの回転方向下流側の位置であって、最近接位置に対する中心角の大きさが5゜となる位置に設定すると共に、感光体帯電電位VHを−800V、感光体露光電位VLを−100V、現像バイアス電位(直流バイアス)Vdcを−600V、現像バイアス電位(交流バイアス)Vac×2;−1400〔Vp−p〕(正弦波:5kHz)、感光体上のトナー付着量を0.38mg/cm2 に設定して実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表1に示す。
【0053】
<画像かぶりの評価>
画像かぶりについては、以下のようにして評価を行った。
印字されていない白紙について、マクベス反射濃度計「RD−918」を用いて20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、白紙濃度とする。次に評価形成画像の白地部分について、同様に20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、この平均濃度の白紙濃度に対する相対反射濃度をかぶり濃度として評価した。かぶり濃度が0.006以下であれば、実用的に問題ないといえ、かぶり濃度が0.006以下である場合を「○」、0.006を越える場合を「×」とした。
【0054】
(条件設定b〜j)
上記条件設定aにおいて、交流バイアスの周波数fを下記表1に従って調整すると共に、感光体の表面粗さ(Rz)、現像剤搬送量、および磁気吸引力のピーク位置のいずれか一つの条件を調整して、上記と同様の実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表1に示す。
【0055】
【表1】
【0056】
〔実験例2群〕
(条件設定k)
感光体の表面粗さ(Rz)を1.5μm、現像スリーブ上の現像剤搬送量を25mg/cm2 、磁気吸引力のピーク位置を、感光体と現像スリーブとの最近接位置より現像スリーブの回転方向下流側の位置であって、最近接位置に対する中心角の大きさが5゜となる位置に設定すると共に、感光体帯電電位VHを−800V、感光体露光電位VLを−100V、現像バイアス電位(直流バイアス)Vdcを−600V、現像バイアス電位(交流バイアス)Vac×2を−1400〔Vp−p〕(正弦波:5kHz)、感光体上における特定の位置(〔0044〕参照。)における、AC電界のDC電界と同極性のピーク時の電界強度(|Vac|−|VH−Vdc|)の値を500V/mm、感光体上のトナー付着量を0.38mg/cm2 に設定して実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表2に示す。
【0057】
(条件設定l〜r)
上記条件設定kにおいて、AC電界のDC電界と同極性のピーク時の電界強度(|Vac|−|VH−Vdc|)の値を下記表2に従って調整すると共に、感光体の表面粗さ(Rz)、現像剤搬送量、および磁気吸引力のピーク位置のいずれか一つの条件を調整して、上記と同様の実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表2に示す。
【0058】
【表2】
【0059】
〔実験例3群〕
(条件設定s)
感光体の表面粗さ(Rz)を1.5μm、現像スリーブ上の現像剤搬送量を25mg/cm2 、磁気吸引力のピーク位置を、感光体と現像スリーブとの最近接位置より現像スリーブの回転方向下流側の位置であって、最近接位置に対する中心角の大きさが5゜となる位置に設定すると共に、感光体帯電電位VHを−800V、感光体露光電位VLを−100V、現像バイアス電位(直流バイアス)Vdcを−600V、現像バイアス電位(交流バイアス)Vac×2を−1400〔Vp−p〕(正弦波:5kHz)、感光体上における特定の位置(〔0046〕参照。)における、AC電界のDC電界と逆極性のピーク時の電界強度(|Vac|+|VH−Vdc|)の値を900V/mm、感光体上のトナー付着量を0.38mg/cm2 に設定して実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0060】
(条件設定t〜z)
上記条件設定sにおいて、AC電界のDC電界と逆極性のピーク時の電界強度(|Vac|+|VH−Vdc|)の値を下記表3に従って調整すると共に、感光体の表面粗さ(Rz)、現像剤搬送量、および磁気吸引力のピーク位置のいずれか一つの条件を調整して、上記と同様の実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0061】
【表3】
【0062】
以上の結果から明らかなように、本発明に係る画像形成装置によれば、画像かぶりの発生が確実に抑制され、画質の高い画像を確実に形成することができることが確認された。
これに対して、トナーかぶり抑制制御に係る条件設定(イ)およびかぶりトナー除去制御に係る条件設定(ロ)のいずれか一方のみを満足するのみでは、画像かぶりの発生を確実に抑制することが困難であるばかりか、現像領域においてパッキングが生じたり、あるいは、画像かぶりは発生していなくとも、現像性が低下して十分な画像濃度が得られなかったり、キャリア付着が発生したりして、画質の高い画像を確実に得ることが困難であることが確認された。
【0063】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、現像領域における、現像剤担持体上に形成される磁気ブラシの像形成体に対する接触状態および現像電位状態が適正な状態に制御された状態において、現像プロセスが行われるので、二成分現像剤による磁気ブラシが像形成体に接触する際にトナーかぶりが発生することを抑制することができ、しかも、像形成体の背景部に対してトナーかぶりが生じてしまった場合であっても、当該かぶりトナーを静電的に現像剤担持体に引き戻して像形成体上から除去することができ、その結果、画像かぶりが発生することを確実に抑制することができ、従って、高い画質の画像を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
【図2】図1に示す画像形成装置における現像装置の構成の概略を感光体との関係において示す説明図である。
【図3】現像プロセスが行われるに際しての、現像領域における電位状態を示す説明図である。
【符号の説明】
10 感光体
11 帯電手段
12 露光手段
13 転写手段
14 分離手段
15 クリーニング手段
20 現像装置
21 現像剤担持体
22 現像スリーブ
23 磁石体
25A 交流電源
25B 直流電源
P 現像領域
T 転写材
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えば電子写真方式を利用した画像形成装置においては、例えばオフセット印刷並の高い画質が要求されるようになってきており、従来は許容されていたレベルの画像不良に対しても、より厳しい評価がなされるようになってきている。このような要請に対して、例えば体積平均粒径が3〜5μm程度の小粒径トナーを用いることにより画像の高画質化を図る技術が提案されている。
また、このような画像形成装置においては、作像プロセスの高速化を図り、高生産性を実現することが求められている。
【0003】
出力画像の高画質化を実現するに際して問題となる画像不良としては種々のものがあるが、その代表的なものの一つに例えば「画像かぶり」がある。
画像かぶりが生ずる原因として考えられているものとしては、例えばトナー飛散と、感光体と磁気ブラシとの擦過とを挙げることができる。
【0004】
具体的に説明すると、小粒径のトナーを用いた場合には、必然的に、トナー飛散が発生しやすい状態となるので、飛散したトナーの一部が感光体における背景部に付着することがあり、その結果、得られる出力画像に画像かぶり(地肌かぶり)が生じやすくなるものと考えられている。
【0005】
また、作像プロセスの高速化を実現する場合には、例えば現像剤担持体を高速で回転させることが必要となるので、トナー飛散が発生しやすい状態となり、また、現像剤担持体上に形成される現像剤による磁気ブラシの、感光体に対する擦過力が増大することとなるので、得られる出力画像に画像かぶりが発生しやすくなるものと考えられている。
【0006】
上記のような問題に対して、例えば、特許文献1の特開2002−072658号公報には、現像剤主極の半値幅を狭くすることで、現像領域において、像担持体と現像剤担持体との間に形成される現像電界がトナーとキャリアを分離することができる電界よりも大きな範囲内で、磁気ブラシを立ち上げ、像担持体に摺擦させ、且つ倒れ込ませ、これにより、画像の高画質化を図る技術が開示されている。
【0007】
而して、上記のような技術によれば、現像領域において、磁気ブラシが活発に動くため、トナー飛散が発生しやすくなるが、特定のトナー補給制御を実行してトナー濃度(トナー帯電量)の制御を精度よく行うことによって、トナー飛散の発生を抑制することができ、これにより、画像かぶりの発生を抑制することができる、とされている。
【0008】
しかしながら、上述したように、出力画像の評価については厳しい条件が課せられるようになってきており、また、画像の高画質化を図るためにトナーの小粒径化を図ることや高い生産性を得るために作像プロセスの高速化を図ることは、画像かぶりを発生させやすいものとさせている。
特に、いわゆる逆転(カウンター)現像方式によるものにおいては、感光体と現像スリーブとの相対速度が大きくなるので、現像スリーブ上の磁気ブラシの感光体に対する擦過力が大きくなり、感光体の背景部に対するかぶりが顕著に生じやすくなり、更なる対策が望まれている。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−072658号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、小粒径トナーを用いた高速作像プロセスを適用した場合であっても、画像かぶりが発生することを確実に抑制することができ、画質の高い鮮明な画像を確実に得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーとして、体積平均粒径が3〜5μmであるものが用いられると共に、前記キャリアとして、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものが用いられる画像形成装置において、
下記〔1〕〜〔10〕のいずれかの形態をとることにより、達成することができる。
【0012】
〔1〕現像プロセスが、下記条件(A)〜(D)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(C)像形成体が、その表面粗さがJIS B0601で規定される十点表面粗さRzで2.0μm以下であるものであること。
(D)像形成体の周速度をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
【0013】
〔2〕現像プロセスが、下記条件(A)〜(C)および(E)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(C)像形成体が、その表面粗さがJIS B0601で規定される十点表面粗さRzで2.0μm以下であるものであること。
(E)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と同極性のピーク時に、300〜700V/mmの範囲内に設定されること。
【0014】
〔3〕現像プロセスが、下記条件(A)〜(C)および(F)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(C)像形成体が、その表面粗さがJIS B0601で規定される十点表面粗さRzで2.0μm以下であるものであること。
(F)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時に、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること。
【0015】
〔4〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(D)および(G)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(D)像形成体の周速度をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
(G)現像剤担持体上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。
【0016】
〔5〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(E)および(G)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(E)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と同極性のピーク時に、300〜700V/mmの範囲内に設定されること。
(G)現像剤担持体上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。
【0017】
〔6〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(F)および(G)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(F)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時に、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること。
(G)現像剤担持体上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。
【0018】
〔7〕現像剤担持体上の現像剤搬送量が15〜30mg/cm2 であることを特徴とする〔4〕〜〔6〕のいずれかに記載の画像形成装置。
【0019】
〔8〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(D)および(H)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(D)像形成体の周速度をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
(H)現像剤担持体上の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、像形成体と現像剤担持体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、当該最近接位置に対する中心角の大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。
【0020】
〔9〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(E)および(H)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(E)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と同極性のピーク時に、300〜700V/mmの範囲内に設定されること。
(H)現像剤担持体上の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、像形成体と現像剤担持体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、当該最近接位置に対する中心角の大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。
【0021】
〔10〕現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(F)および(H)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(F)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時に、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること。
(H)現像剤担持体上の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、像形成体と現像剤担持体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、当該最近接位置に対する中心角の大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。
【0022】
【作用】
上記構成の画像形成装置によれば、現像領域における、磁気ブラシの像形成体に対する接触条件および電位状態が適正な状態に制御された状態において、現像プロセスが行われるので、二成分現像剤による磁気ブラシが像形成体に接触する際にトナーかぶりが発生することが抑制され、しかも、像形成体の背景部に対してトナーかぶりが生じてしまった場合であっても、当該像形成体に付着したかぶりトナーが静電的に現像剤担持体に引き戻されて像形成体上から除去され、これにより、画像かぶりの発生が確実に抑制され、得られる出力画像は高い画質を有するものとなる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図、図2は、図1に示す画像形成装置における現像装置の構成の概略を感光体との関係において示す説明図である。
この画像形成装置は、回転される像形成体である感光体10と、この感光体10の周面に沿って、各々、感光体10の回転方向に対して動作順に並んで配置された、帯電手段11、露光手段12、現像手段、転写手段13、分離手段14およびクリーニング手段15とを備えている。
【0024】
感光体10は、例えば、有機光導電体を含有させたポリカーボネート樹脂よりなる感光層がドラム状の金属基体の外周面に形成されてなる有機感光体よりなり、帯電手段11によってトナーと同極性に帯電される。
【0025】
現像手段は、現像領域Pを介して感光体10と対向配置された現像剤担持体21を備えており、この現像剤担持体21が、感光体10と対向する位置において、その周面が感光体10と逆方向に移動されるよう回転され、これにより、後述する二成分現像剤を現像領域Pに担持、搬送して、感光体10上の静電潜像を現像する、いわゆる逆転現像方式を採用した現像装置20により構成されている。ここに、現像領域における現像剤担持体21と感光体10との最近接距離Dの大きさは、例えば0.25〜0.35mmとされる。
【0026】
現像剤担持体21は、回転可能に設けられた現像スリーブ22と、この現像スリーブ22の内部に固定して設けられた、複数の磁極を有する円柱状の磁石体23とにより構成されている。
【0027】
現像剤担持体21を構成する現像スリーブ22には、交流電源25Aおよび直流電源25Bが接続されており、これにより、交流電源25Aによる交番電界が直流電源25Bによる直流電界に重畳された現像電界が現像領域Pに形成される。
【0028】
この現像装置20には、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤が充填されている。
トナーは、体積平均粒径が3〜5μmであるトナー粒子よりなり、例えば負帯電特性を有するものである。
キャリアは、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるキャリア粒子よりなり、現像装置20内においてトナーと混合、撹拌されることにより、例えばプラスの電位に帯電されるものである。
【0029】
この画像形成装置においては、摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>感光体10の表面>トナー(−)となる関係を満足するよう、感光層の形成材料、トナーを構成する樹脂粒子、およびキャリア粒子の材質が選択される。ここに、トナーの摩擦帯電序列は、トナーを製造するに際して適宜に用いられる外添剤を含むトナー全体の帯電特性である。
【0030】
(+)感光体10の表面>トナー(−)という摩擦帯電序列に設定されていることにより、トナーが感光体10の背景部(地肌部)に付着して、画像かぶり(地肌かぶり)が発生することを確実に抑制することができる。
また、(+)キャリアの表面>感光体10の表面(−)という摩擦帯電序列に設定されていることにより、トナーに現像電界が印加されていない場合であっても、トナーを確実に反対極性であるキャリアと静電的に引き合わせることができ、画像かぶりの発生を確実に抑制することができる。
【0031】
本発明において、例えば「トナーが感光体10の表面に比して摩擦帯電序列がマイナス(−)である」とは、感光体10の表面(例えば感光層)を構成する材料よりなるサンプルをトナー(サンプル)と摩擦帯電させたとき、トナーが感光体材料に対して相対的にマイナス側に帯電することを意味する。
摩擦帯電序列は、例えば、接触電位差計「SSVII−10」((株)川口電機製作所製)を用い、金との接触電位差ΔVを測定し、金の仕事関数を4.9eVとして、仕事関数Wf=4.9−ΔVよりサンプルの仕事関数Wfを算出し、各々の仕事関数の大きさに基づいて定められる。ここに、摩擦帯電序列は、互いに異なる2つの材料の帯電特性についての相対的な関係を取得することができる装置であれば、いずれのものも用いることができる。
【0032】
上述したように、この画像形成装置においては、現像スリーブ22は、現像領域Pにおいて、その周面が感光体10と逆方向に移動するよう回転され、現像スリーブ22の周速度の、感光体10の周速度に対する相対速度で定義される衝突速度が、400〜1200mm/secとなるよう、例えば現像スリーブ22の回転速度が制御される。
衝突速度が400mm/secより小さくなる状態に設定されている場合には、十分な現像性が得られず、得られる出力画像に所期の画像濃度を得ることが困難となる。一方、衝突速度が1200mm/secを越える状態に設定されている場合には、トナー飛散が発生しやすくなると共に、現像スリーブ22に形成される磁気ブラシの感光体10に対する擦過力が過大となり、画像かぶりが発生しやすくなる。
【0033】
上記の画像形成装置においては、次のようにして画像形成動作が行われる。
すなわち、先ず、感光体10が図1において矢印で示す方向に回転され、帯電手段11によって感光体10の表面が所定の極性(例えばトナーと同極性)に順次に帯電されて所定の電位〔VH〕が付与され、その後、露光手段12によって感光体10の表面が露光されることにより画像データに対応する静電潜像が形成される。
一方、現像スリーブ22が現像領域Pにおいてその周面が感光体10と逆方向に移動されるよう回転され、感光体10の表面電位と同じ極性に帯電されたトナーを含む現像剤が、その搬送量が現像剤量規制部材(図示せず)によって規制された状態で、現像スリーブ22の内部に配設された磁石体23の磁気力によって磁気ブラシを形成しながら現像領域Pに担持、搬送される。
そして、交流電源25Aによる交流バイアスが直流電源25Bによる直流バイアスに重畳された現像バイアス電位〔VD〕が現像スリーブ22に印加されることにより、交番電界が直流電界に重畳された現像電界が現像領域Pに形成され、この状態において、感光体10の非露光部における表面電位〔VH〕、感光体10の露光部における表面電位〔VL〕、および現像バイアス電位〔VD〕は、互いに同じ極性であって、その絶対値は〔VH〕>〔VD〕>〔VL〕である状態とされるので、現像スリーブ22上のトナーが感光体10の露光部に付着して反転現像が行われ、これにより、感光体10上にトナー像が形成される。
【0034】
感光体10上に形成されたトナー像は、転写手段13によって、これと同期がとられた状態で搬送されてきた転写材T上に転写され、その後、分離手段14によって、感光体10の表面から分離されて、図示しない定着手段による定着処理が行われることにより可視画像が形成される。
一方、感光体10上に残留する未転写トナーは、クリーニング手段15によって除去される。
【0035】
以上においては、現像装置20による現像プロセスが行われるに際して、(イ)現像スリーブ22上に形成される磁気ブラシが感光体10に摺擦される際に、トナーをかぶりにくくするかぶり抑制制御、および、(ロ)かぶってしまったトナー(感光体の背景部に付着してしまったトナー)を除去するかぶりトナー除去制御の両方が実行される。
【0036】
かぶり抑制制御(イ)に係る動作条件としては、下記条件(C)、条件(G)および条件(H)が挙げられる。
【0037】
条件(C);感光体10が、その表面粗さがJIS B0601の規定による十点平均粗さ(Rz)で2.0μm以下であるものであること。
十点平均粗さ(Rz)が2.0μmより大きい場合には、現像スリーブ22上に形成される磁気ブラシが感光体10の表面を摺擦する際に、トナーが感光体表面の凹凸における凸部に衝突することによってその凸部に付着しやすくなるので、画像かぶりが生じやすくなる。
【0038】
条件(G);現像スリーブ22上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。
現像剤搬送量が10mg/cm2 より少ない場合には、所期の現像性が得られず、所期の画像濃度を得ることが困難となる。一方、現像剤搬送量が35mg/cm2 より多い場合には、感光体10と現像スリーブ22との間の現像領域Pにおいて、現像剤詰まり、いわゆる「パッキング現象」が発生して画像かぶりが背景部(地肌部)に生じやすくなる。
また、現像スリーブ22上の現像剤搬送量は、15〜30mg/cm2 となるよう設定されていることが好ましく、これにより、所期の現像性を得ながら、画像かぶりの発生を一層確実に抑制することができる。
【0039】
条件(H);現像スリーブ22の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、現像領域Pにおける感光体10と現像スリーブ22との最近接位置α1より現像スリーブ22の回転方向下流側の位置であって、最近接位置に対する中心角θの大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。
【0040】
この条件(H)を満足することにより、現像領域Pにおいて、現像スリーブ22上における現像剤層の厚みが適正な大きさとされた状態(適正な磁気ブラシの穂立ち状態)とされるので、画像かぶりの発生を確実に抑制することができ、しかも、現像剤を円滑に(スムーズに)搬送することができると共に、現像領域Pにおけるパッキング現象の発生を確実に抑制することができる。
一方、磁気吸引力のピーク位置が、現像領域Pにおける感光体10と現像スリーブ22との最近接位置α1より現像スリーブ22の回転方向における上流側に位置された場合には、現像剤層の厚みが最も大きくなった状態で感光体10と接触(衝突)することになるので、画像かぶりが発生しやすくなる。
また、中心角θが10゜より大きい場合には、現像領域Pの出口付近(回転方向における下流側の位置)において、磁気ブラシが最も穂立ちした状態となることになり、キャリア付着が発生しやすくなると共に、所期の現像性を得ることが困難となる。
【0041】
かぶりトナー除去制御(ロ)に係る動作条件としては、下記条件(D)〜(F)が挙げられる。
【0042】
条件(D);感光体10の周速度(ラインスピード)をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
【0043】
この条件(D)を満足することにより、交番電界の極性が直流電界と同極性になる回数を可及的に多くされた状態を得ることができ、感光体10に付着してしまったかぶりトナーに対する十分な除去効果が確実に発揮され、画像かぶりの発生を確実に抑制することができる。
一方、交番電界の周波数fを高く設定することによって交番電界の極性が直流電界と同極性になる回数を過度に多くなる状態に設定した場合、すなわち、感光体10の周速度vと交番電界の周波数fとの比v/fを過小(25未満)に設定した場合には、トナーが現像スリーブ22の方向に十分移動しきらないうちに現像電界の極性が反転してトナーが感光体10の方向へ移動する力を受けてしまい、トナーが現像電界の極性の変化に追従することができなくなるので、十分なかぶりトナー除去効果が得られず、画像かぶりが発生しやすく、しかも、所期の画像濃度を得ることが困難となる。また、感光体10の周速度vを高くして交番電界の周波数fとの比v/fを過大(150を越える状態)に設定した場合には、かぶりトナーが、現像スリーブ22に引き戻す(除去する)ことが可能な領域に存在する時間が短くなるので、十分なかぶりトナー除去効果が得られず、画像かぶりが発生しやすくなる。
【0044】
条件(E);感光体10と現像スリーブ22との最近接位置α2より感光体10の回転方向下流側の位置であって、現像スリーブ22の表面から感光体10の表面までの法線方向に対する離間距離の大きさが1mmである感光体10上の位置(以下、「特定の位置」ともいう。)βにおける、交番電界が直流電界と同極性のピーク時の、感光体10の未露光部と現像スリーブ22との間の電界強度V1(V1=|Vac|−|VH−Vdc|)が、300〜700V/mmの範囲内に設定されること(図3参照。)。
ここに、現像スリーブ22の表面から感光体10の表面までの法線方向に対する離間距離の大きさが1mmである感光体10上の位置βにおける電界強度の大きさを規定している理由は、現像領域Pの出口付近(感光体10の回転方向下流側の位置)において形成される磁気ブラシが、感光体10の表面から離れる位置の近傍の電界強度が、かぶり除去性能にとって重要である(かぶり除去性能に大きく影響する)からである。
【0045】
この条件(E)を満足することにより、感光体10の背景部に付着してしまったかぶりトナーのうち、逆極性に帯電したトナー(プラス帯電トナー)を、確実に現像スリーブ22に静電的に引き戻して除去することができ、画像かぶりの発生を確実に抑制することができる。
一方、電界強度V1が300V/mmより小さい状態に設定されている場合には、十分なかぶりトナー(逆極性トナー)除去効果が得られず、画像かぶりが発生しやすく、電界強度V1が700V/mmより大きくなる電界強度に設定されている場合には、現像スリーブ22上の正規帯電トナー(マイナス帯電トナー)が感光体10の背景部に付着してトナーかぶりが発生しやすくなる。
【0046】
条件(F);感光体10と現像スリーブ22との最近接位置α2より感光体10の回転方向下流側の位置であって、現像スリーブ22の表面から感光体10の表面までの法線方向に対する離間距離の大きさが1mmである感光体10上の位置(特定の位置)βにおける、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時の、感光体10の未露光部と現像スリーブ22との間の電界強度V2(V2=|Vac|+|VH−Vdc|)が、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること(図3参照。)。
【0047】
この条件(F)を満足することにより、感光体10の背景部に付着してしまったかぶりトナーのうち、正規帯電トナー(マイナス帯電トナー)を、確実に現像スリーブ22に静電的に引き戻して除去することができ、画像かぶりの発生を抑制することができる。
一方、電界強度V2が500V/mmより小さい状態に設定されている場合には、十分なかぶりトナー除去効果を得ることが困難であり、電界強度V2が1000V/mmより大きい状態に設定されている場合には、キャリア付着(キャリア現像)が発生しやすくなる。
【0048】
而して、上記構成の画像形成装置によれば、感光体と現像スリーブとの衝突速度の大きさが適正な大きさに制御されると共に(条件A)、トナー、キャリアおよび感光体の三者の摩擦帯電序列が所定の関係を満足する状態に設定(条件B)された状態において、かぶり抑制制御に係る動作条件(条件(C)、条件(G)、条件(H))から選ばれた少なくとも一の条件、および、かぶりトナー除去制御に係る動作条件(条件(D)〜(F))から選ばれた少なくとも一の条件の両方を満足することにより、現像領域Pにおける、現像スリーブ22上に形成される磁気ブラシの感光体10に対する接触条件および現像電位条件が適正な状態に制御された状態において、現像プロセスが行われるので、二成分現像剤による磁気ブラシが感光体10に接触する際にトナーかぶりが発生することが確実に抑制され、しかも、感光体10の背景部に対してトナーかぶりが生じてしまった場合であっても、当該かぶりトナーが静電的に現像スリーブ22に引き戻されて感光体10上から除去され、これにより、画像かぶりが発生することを確実に抑制することができ、高い画質の画像を確実に得ることができる。
従って、体積平均粒径が例えば3〜5μmである小粒径のトナーを用いた高速の、例えば1分間当たりの画像形成枚数が60枚である作像プロセスが適用される逆転現像方式のものにおいて極めて有用である。
【0049】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の態様に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、かぶり抑制制御に係る動作条件(条件(C)、条件(G)、条件(H))、および、かぶりトナー除去制御に係る動作条件(条件(D)〜(F))の組み合わせは適宜に設定することができ、各々の制御に係る条件が複数設定されていてもよい。
また、以上においては、本発明をモノクロ画像形成装置に適用した場合について説明したが、中間転写方式を利用した画像形成装置や、カラー画像形成装置に適用してもよい。
【0050】
以下に、本発明の効果を確認するために行った実験例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0051】
図1に示される構成に従って画像形成装置を製造した。基本的な構成は以下に示す通りである。
(1)感光体;
外径:60mm、感光層の材質:フタロシアニン顔料を含有せしめたポリカーボネート、周速度(ラインスピード):220mm/sec(1分間当たりの画像出力枚数:50枚)
(2)現像装置;
現像スリーブ;外径25mm、回転方向:現像領域において感光体と逆方向 (逆転現像)、周速度:330mm/sec、衝突速度:550mm/sec、現像領域における感光体との最近接距離:0.30mm、
感光体との最近接位置における現像スリーブ表面の法線方向の磁気吸引力:30gf(現像スリーブ表面から0.1mm法線方向外方の位置における値)、
現像スリーブ表面の法線方向の磁気吸引力のピーク値:35gf(現像スリーブ表面から0.1mm法線方向外方の位置における値)、
現像バイアス:交流バイアスを直流バイアスに重畳、
二成分現像剤;
トナー;体積平均粒径:4.5μm、球形化度:0.95、CV値:20%、負帯電特性、トナー濃度:6%、
キャリア;材質:フェライト、体積平均粒径:45μm、磁化の強さ:60emu/g、
摩擦帯電序列;(+)キャリアの表面>感光体の表面>トナー(−)
【0052】
〔実験例1群〕
(条件設定a)
感光体の表面粗さ(Rz)を1.5μm、現像スリーブ上の現像剤搬送量を25mg/cm2 、磁気吸引力のピーク位置を、感光体と現像スリーブとの最近接位置より現像スリーブの回転方向下流側の位置であって、最近接位置に対する中心角の大きさが5゜となる位置に設定すると共に、感光体帯電電位VHを−800V、感光体露光電位VLを−100V、現像バイアス電位(直流バイアス)Vdcを−600V、現像バイアス電位(交流バイアス)Vac×2;−1400〔Vp−p〕(正弦波:5kHz)、感光体上のトナー付着量を0.38mg/cm2 に設定して実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表1に示す。
【0053】
<画像かぶりの評価>
画像かぶりについては、以下のようにして評価を行った。
印字されていない白紙について、マクベス反射濃度計「RD−918」を用いて20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、白紙濃度とする。次に評価形成画像の白地部分について、同様に20ヶ所の絶対画像濃度を測定して平均し、この平均濃度の白紙濃度に対する相対反射濃度をかぶり濃度として評価した。かぶり濃度が0.006以下であれば、実用的に問題ないといえ、かぶり濃度が0.006以下である場合を「○」、0.006を越える場合を「×」とした。
【0054】
(条件設定b〜j)
上記条件設定aにおいて、交流バイアスの周波数fを下記表1に従って調整すると共に、感光体の表面粗さ(Rz)、現像剤搬送量、および磁気吸引力のピーク位置のいずれか一つの条件を調整して、上記と同様の実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表1に示す。
【0055】
【表1】
【0056】
〔実験例2群〕
(条件設定k)
感光体の表面粗さ(Rz)を1.5μm、現像スリーブ上の現像剤搬送量を25mg/cm2 、磁気吸引力のピーク位置を、感光体と現像スリーブとの最近接位置より現像スリーブの回転方向下流側の位置であって、最近接位置に対する中心角の大きさが5゜となる位置に設定すると共に、感光体帯電電位VHを−800V、感光体露光電位VLを−100V、現像バイアス電位(直流バイアス)Vdcを−600V、現像バイアス電位(交流バイアス)Vac×2を−1400〔Vp−p〕(正弦波:5kHz)、感光体上における特定の位置(〔0044〕参照。)における、AC電界のDC電界と同極性のピーク時の電界強度(|Vac|−|VH−Vdc|)の値を500V/mm、感光体上のトナー付着量を0.38mg/cm2 に設定して実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表2に示す。
【0057】
(条件設定l〜r)
上記条件設定kにおいて、AC電界のDC電界と同極性のピーク時の電界強度(|Vac|−|VH−Vdc|)の値を下記表2に従って調整すると共に、感光体の表面粗さ(Rz)、現像剤搬送量、および磁気吸引力のピーク位置のいずれか一つの条件を調整して、上記と同様の実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表2に示す。
【0058】
【表2】
【0059】
〔実験例3群〕
(条件設定s)
感光体の表面粗さ(Rz)を1.5μm、現像スリーブ上の現像剤搬送量を25mg/cm2 、磁気吸引力のピーク位置を、感光体と現像スリーブとの最近接位置より現像スリーブの回転方向下流側の位置であって、最近接位置に対する中心角の大きさが5゜となる位置に設定すると共に、感光体帯電電位VHを−800V、感光体露光電位VLを−100V、現像バイアス電位(直流バイアス)Vdcを−600V、現像バイアス電位(交流バイアス)Vac×2を−1400〔Vp−p〕(正弦波:5kHz)、感光体上における特定の位置(〔0046〕参照。)における、AC電界のDC電界と逆極性のピーク時の電界強度(|Vac|+|VH−Vdc|)の値を900V/mm、感光体上のトナー付着量を0.38mg/cm2 に設定して実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0060】
(条件設定t〜z)
上記条件設定sにおいて、AC電界のDC電界と逆極性のピーク時の電界強度(|Vac|+|VH−Vdc|)の値を下記表3に従って調整すると共に、感光体の表面粗さ(Rz)、現像剤搬送量、および磁気吸引力のピーク位置のいずれか一つの条件を調整して、上記と同様の実写テストを行い、画像かぶりの発生有無について評価を行った。結果を下記表3に示す。
【0061】
【表3】
【0062】
以上の結果から明らかなように、本発明に係る画像形成装置によれば、画像かぶりの発生が確実に抑制され、画質の高い画像を確実に形成することができることが確認された。
これに対して、トナーかぶり抑制制御に係る条件設定(イ)およびかぶりトナー除去制御に係る条件設定(ロ)のいずれか一方のみを満足するのみでは、画像かぶりの発生を確実に抑制することが困難であるばかりか、現像領域においてパッキングが生じたり、あるいは、画像かぶりは発生していなくとも、現像性が低下して十分な画像濃度が得られなかったり、キャリア付着が発生したりして、画質の高い画像を確実に得ることが困難であることが確認された。
【0063】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、現像領域における、現像剤担持体上に形成される磁気ブラシの像形成体に対する接触状態および現像電位状態が適正な状態に制御された状態において、現像プロセスが行われるので、二成分現像剤による磁気ブラシが像形成体に接触する際にトナーかぶりが発生することを抑制することができ、しかも、像形成体の背景部に対してトナーかぶりが生じてしまった場合であっても、当該かぶりトナーを静電的に現像剤担持体に引き戻して像形成体上から除去することができ、その結果、画像かぶりが発生することを確実に抑制することができ、従って、高い画質の画像を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の一例における構成の概略を示す説明図である。
【図2】図1に示す画像形成装置における現像装置の構成の概略を感光体との関係において示す説明図である。
【図3】現像プロセスが行われるに際しての、現像領域における電位状態を示す説明図である。
【符号の説明】
10 感光体
11 帯電手段
12 露光手段
13 転写手段
14 分離手段
15 クリーニング手段
20 現像装置
21 現像剤担持体
22 現像スリーブ
23 磁石体
25A 交流電源
25B 直流電源
P 現像領域
T 転写材
Claims (10)
- 回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーが、体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、
現像プロセスが、下記条件(A)〜(D)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(C)像形成体が、その表面粗さがJIS B0601で規定される十点表面粗さRzで2.0μm以下であるものであること。
(D)像形成体の周速度をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。 - 回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーが、体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、
現像プロセスが、下記条件(A)〜(C)および(E)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(C)像形成体が、その表面粗さがJIS B0601で規定される十点表面粗さRzで2.0μm以下であるものであること。
(E)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と同極性のピーク時に、300〜700V/mmの範囲内に設定されること。 - 回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーが、体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、
現像プロセスが、下記条件(A)〜(C)および(F)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(C)像形成体が、その表面粗さがJIS B0601で規定される十点表面粗さRzで2.0μm以下であるものであること。
(F)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時に、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること。 - 回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーが、体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、
現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(D)および(G)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(D)像形成体の周速度をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
(G)現像剤担持体上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。 - 回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーが、体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、
現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(E)および(G)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(E)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と同極性のピーク時に、300〜700V/mmの範囲内に設定されること。
(G)現像剤担持体上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。 - 回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーが、体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、
現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(F)および(G)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(F)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時に、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること。
(G)現像剤担持体上の現像剤搬送量が10〜35mg/cm2 であること。 - 現像剤担持体上の現像剤搬送量が15〜30mg/cm2 であることを特徴とする請求項4〜請求項6のいずれかに記載の画像形成装置。
- 回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーが、体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、
現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(D)および(H)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(D)像形成体の周速度をv〔mm/sec〕、交番電界の周波数をf〔kHz〕とするとき、その比v/fが25〜150の範囲内に設定されること。
(H)現像剤担持体上の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、像形成体と現像剤担持体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、当該最近接位置に対する中心角の大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。 - 回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーが、体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、
現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(E)および(H)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(E)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と同極性のピーク時に、300〜700V/mmの範囲内に設定されること。
(H)現像剤担持体上の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、像形成体と現像剤担持体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、当該最近接位置に対する中心角の大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。 - 回転される像形成体を備えてなり、当該像形成体を帯電、露光して静電潜像を形成し、当該像形成体と現像領域を介して対向配置された、現像領域において、周面が像形成体と互いに逆方向に移動されるよう回転される現像剤担持体上に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤による磁気ブラシを形成し、当該磁気ブラシにより像形成体を摺擦すると共に、交番電界が直流電界に重畳された現像電界を現像領域に形成することにより、前記静電潜像を反転現像してトナー像を形成する画像形成装置であって、
前記トナーが、体積平均粒径が3〜5μmであるものであり、前記キャリアが、体積平均粒径が15〜50μmであり、かつ、磁化の強さが30〜80emu/gであるものであり、
現像プロセスが、下記条件(A)、(B)、(F)および(H)を満足する状態で、行われることを特徴とする画像形成装置。
(A)現像剤担持体の周速度の、像形成体の周速度に対する相対速度で定義される、像形成体と現像剤担持体との衝突速度が400〜1200mm/secの範囲内に設定されること。
(B)摩擦帯電序列が、(+)キャリアの表面>像形成体の表面>トナー(−)であること。
(F)像形成体と現像剤担持体との最近接位置より像形成体の回転方向下流側の位置であって、現像剤担持体の表面からの法線方向外方に対する離間距離の大きさが1mmである像形成体上の位置における、像形成体の未露光部と現像剤担持体との間の電界強度が、交番電界が直流電界と逆極性のピーク時に、500〜1000V/mmの範囲内に設定されること。
(H)現像剤担持体上の法線方向の磁気吸引力のピーク位置が、像形成体と現像剤担持体との最近接位置よりも現像剤担持体の回転方向下流側の位置であって、当該最近接位置に対する中心角の大きさが0〜10゜となる範囲内に位置されること。
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JP2006227579A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-31 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 画像形成方法及び画像形成装置 |
KR100668082B1 (ko) | 2005-04-04 | 2007-01-11 | 삼성전자주식회사 | 2성분 현상기 및 2성분 화상형성장치 |
US7899372B2 (en) | 2008-01-07 | 2011-03-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Developing device and image forming apparatus |
JP2014164127A (ja) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Fuji Xerox Co Ltd | 画像形成装置、及びプロセスカートリッジ |
JP2017032656A (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-09 | 富士ゼロックス株式会社 | 画像形成装置用ユニット、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置 |
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2003
- 2003-06-11 JP JP2003166618A patent/JP2005003889A/ja not_active Withdrawn
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