JP2006145732A - 選択現像防止方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 特定の粒度のトナーから優先消費される現象である選択現像を防止する。
【解決装置】 複数の現像剤担持体を用い、各現像剤担持体と像担持体により形成される現像領域における現像電界を異ならせて現像を行う。
【選択図】 図２

Description

本発明は電子写真法により画像を形成する技術、特に、選択現像を防止する技術に関する。

電子写真法では、感光体や誘電体等の像担持体上に静電潜像を形成し、トナーを用いた現像により像担持体上にトナー像を形成し、転写体に転写することが行われる。

現像工程においては、帯電したトナー粒子が静電気力により像担持体に引きつけられ、付着してトナー像が形成されるが、現像工程においてトナーを構成している粒子のうちの特定の粒度のものが現像において優先消費され、その結果として現像装置内のトナーの性質が変化するという選択現像の問題がある。選択現像により、カブリ、細線の再現性の低下、中間調画像のガサツキ、最高濃度の低下等の画質低下が発生するようになる。

このために、選択現像に対する対策が従来から研究されてきた。

特許文献１〜９では主としてトナー粒子を調整することにより選択現像を防止している。その主たる手段は重合トナーを用いるものである。重合トナーは粒度分布が狭く、選択現像を発生し難くしている。

特許文献１０では、磁気ブラシを形成するマグネトロールにおける現像磁極の磁束密度及び該磁極の角度を適切に設定することにより選択現像を防止している。

特許文献１１には、２本の現像ローラを用いて、現像及びクリーニングを行う画像形成装置が開示されている。
特開平５−８８４１６号公報 特開平５−９４０５４号公報 特開平６−３４８０５７号公報 特開２０００−１４７８３５号公報 特開２００１−５２０８号公報 特開２００２−３０４０１０号公報 特開２００２−３０４０１４号公報 特開２００２−３０４０１５号公報 特開２００３−３４５１３６号公報 特開平５−８８４０７号公報 特開２０００−３３８７８２号公報

特許文献１〜９の手段では、トナーの粒度分布を狭くすることにより、選択現像がかなりの程度抑制されるが、限界がある。即ち、粒度分布を狭くした場合でも、粒度の幅の範囲内で選択現像が起こることは避けられない。

特許文献１０の手段についても同様であり、マグネットロールの改良により改善出来る程度には限界がある。

特許文献１１には２本の現像ローラを用いた現像装置が開示されているが、特許文献１１はクリーニング性能の改良を目的としており、選択現像の防止に関しては、何ら示唆がない。本発明は、選択現像防止のための従来技術における問題を解決することを目的とする。

前記目的は、下記の（請求項）に記載した発明のいずれかにより達成される。
（請求項１）
ａ．像担持体上に静電潜像を形成し次に、
ｂ．該像担持体に対して対向して配置された現像剤担持体を用いて前記静電潜像の現像を行って、トナー像を形成し次に、
ｃ．該トナー像を転写体に転写し次に、
ｄ．転写後の前記像担持体をクリーニングする、
前記ａ〜ｄからなる工程を繰り返すことにより、画像を形成する画像形成工程における選択現像防止方法において、
複数の前記現像剤担持体を用い、前記像担持体の移動方向に対して上流側に配置された前記現像剤担持体により形成される現像電界Ｅ１と、前記像担持体の移動方向に対して下流側に配置された前記現像剤担持体により形成される現像電界Ｅ２とがＥ１＜Ｅ２を満たすように設定された現像電界で前記トナー像を現像することを特徴とする選択現像防止方法。
（請求項２）
上流側の前記現像剤担持体と前記像担持体間の最近接距離が下流側の前記現像剤担持体と前記像担持体間の最近接距離よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の選択現像防止方法。
（請求項３）
上流側の前記現像剤担持体による現像が非接触現像であり、下流側の前記現像剤担持体による現像が接触現像であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の選択現像防止方法。
（請求項４）
前記現像電界Ｅ１は直流電源により形成され、前記現像電界Ｅ２は直流電源及び交流電源により形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の選択現像防止方法。
（請求項５）
前記現像電界Ｅ１及びＥ２が直流電源及び交流電源により形成され、前記現像電界Ｅ１の交流成分の波高値Ｖａｃ１ｐ−ｐが前記現像電界Ｅ２の交流成分の波高値Ｖａｃ２ｐ−ｐよりも低いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の選択現像防止方法。
（請求項６）
像担持体、
該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
静電潜像を現像して前記像担持体上にトナー像を形成する現像手段、
トナー像を転写体に転写する転写手段及び、
転写後の前記像担持体をクリーニングするクリーニング手段を有し、
静電潜像形成、現像、転写及びクリーニングをこの順に行う画像形成工程を繰り返す画像形成装置において、
前記現像手段は、前記像担持体の移動方向に前後して配置された複数の現像剤担持体及び該複数の現像剤担持体のそれぞれに現像バイアスを印加する電源を有し、該電源は、上流側の前記現像剤担持体による現像電界Ｅ１が下流側の前記現像剤担持体による現像電界Ｅ２よりも低くなるように前記現像バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
（請求項７）
上流側の前記現像剤担持体と前記像担持体間の最近接距離が下流側の前記現像剤担持体と前記像担持体間の最近接距離よりも長いことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
（請求項８）
上流側の前記現像剤担持体による現像が非接触現像であり、下流側の前記現像剤担持体による現像が接触現像であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の画像形成装置。
（請求項９）
前記上流側の前記現像剤担持体に前記現像バイアスを印加する前記電源が直流電源からなり、前記下流側の前記現像剤担持体に前記現像バイアスを印加する前記電源が直流電源及び交流電源からなることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
（請求項１０）
前記現像電界Ｅ１及びＥ２が直流電源及び交流電源により形成され、前記現像電界Ｅ１の交流成分の波高値Ｖａｃ１ｐ−ｐが前記現像電界Ｅ２の交流成分の波高値Ｖａｃ２ｐ−ｐよりも低いことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

請求項１〜１０のいずれかの発明により、複数の現像剤担持体により行われる現像が、現像剤担持体毎に異なる流度の粒子が優先消費されるので、全体としてバランスのよい粒子消費のもとに現像が行われ、選択現像が良好に防止される。

その結果、選択現像により発生するカブリ、中間調画像におけるガサツキ、濃度の低下等が良好に防止され、高い画質の画像が形成される。

また、各現像剤担持体により形成される現像電界を個々に調整することが出来るので、現像条件を広い範囲で、しかも、微細に調整することが可能となり、高画質の画像を形成することが可能となる。

以下に図示の実施の形態を用いて本発明を説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図、図２は現像手段を示す図である。
＜画像形成装置＞
１は像担持体としてのドラム状の感光体、２は感光体１を一様に帯電する帯電手段、３は帯電された感光体１を像露光する露光手段、４は露光され静電潜像が形成された感光体１を現像してトナー像を形成する現像手段、５は感光体１上に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する転写手段、６は感光体１をクリーニングするクリーニング手段、７は記録材Ｐ上のトナー像を定着する定着手段である。

感光体１が矢印で示すように、時計方向に回転し、帯電、露光及び現像により感光体１上にトナー像が形成され、像形成と同期して移動する転写体としての記録材Ｐにトナー像が転写され、転写されたトナー像が定着されて記録材Ｐ上に画像が形成される。像転写後の感光体１はクリーニング手段６によりクリーニングされる。

記録材Ｐはカセット又はトレイからなるシート収納部８から搬送される。転写手段５においてトナー像が転写された記録材Ｐは定着手段７を通過して定着処理され、排紙部９に排紙される。
＜現像手段＞
図２において、４１、４２は現像領域に現像剤を搬送し、現像領域において現像剤の層を支持する現像剤担持体としての現像スリーブであり、それぞれ矢印Ｗ２、Ｗ３で示すように回転して、現像領域において矢印Ｗ１で示すように回転する感光体１と同方向に移動する。４３、４４はそれぞれ現像スリーブ４１、４２内に固定配置されたマグネットロールであり、図示のように、Ｎ、Ｓ極を有する。４５、４６は現像剤を搬送する羽車であり、羽車としては種々の形態のものがあるが、たとえば、回転軸方向に平行に伸びた等角度間隔に設けられた複数枚の羽を有するものが用いられる。４７は現像スリーブ４１上の現像剤の量を規制するドクターブレードである。現像手段内は室Ａ、Ｂに区画されており、室Ａにトナー補給部（図示せず）からトナーが補給される。室Ａ、Ｂにはトナー及びキャリアを主成分とする二成分現像剤が収容される。

現像に際しては、感光体１、現像スリーブ４１、４２及び羽車４５、４６がそれぞれ矢印Ｗ１〜Ｗ５で示すように回転して、現像が行われる。即ち、羽車４５から現像スリーブ４１に現像剤が供給され、ドクターブレード４７により規制されて現像スリーブ４１上に均一な厚さの現像剤層が形成される。

感光体１と現像スリーブ４１とが対向する現像領域において、現像が行われた後に、現像スリーブ４１上の現像剤は、対向するマグネットロール４３のＮＩ極とマグネットロール４４のＳ２極との作用で、現像スリーブ４２上に受け渡され、現像スリーブ４２により搬送されて、感光体１と現像スリーブ４２とが対向する現像領域において現像が行われる。

現像領域を通過した現像剤はＮ２極とＮ３極により形成される反発磁界の作用で、現像スリーブ４２から離脱して室Ｂに落下する。室Ｂ内の現像剤はハウジング４０の仕切４０ａに設けられた開口（図示せず）を通って室Ａに環流する。

現像スリーブ４１には、直流電源Ｅｄｃ１により又は直流電源Ｅｄｃ１び交流電源Ｅａｃ１により、直流電圧からなる現像バイアス又は直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。なお、本実施の形態においては、負帯電トナーを用いた反転現像が行われ、直流電源Ｅｄｃ１は負の現像バイアスを印加する。

現像スリーブ４２には、直流電源Ｅｄｃ２により又は直流電源Ｅｄｃ２及び交流電源Ｅａｃ２により、直流電圧からなる現像バイアス又は直流電圧に交流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。なお、直流電源Ｅｄｃ２も負の現像バイアスを印加する。
＜選択現像の防止＞
次に、図２及び図３を用いて選択現像の防止について説明する。図３は現像電界を説明する図である。

現像電界は像担持体Ｋの表面電位Ｖ１と 現像剤担持体Ｍの表面電位Ｖ２との差を像担持体Ｋと現像剤担持体Ｍとの最近接距離Ｌで除したもの、即ち、（Ｖ１−Ｖ２）／Ｌである。現像電界の大小に応じて、像担持体Ｋに付着するトナーの量が変化し、像担持体Ｋの表面電位、即ち、露光により減衰度の異なる位置に異なる量のトナーが付着して現像が行われる。

一方選択現像の観点で行った実験によれば、高い現像電界の元では、小粒径トナーが優先消費されて、像担持体Ｋに付着し、低い現像電界の元では、大粒径トナーが優先消費されて像担持体Ｋに付着することが分かっている。

本発明においては、上流側の現像剤担持体により低現像電界下で現像を行い、下流側の現像剤担持体により高現像電界下で現像を行うことにより、幅を持った粒度分布のトナーを用いた現像における選択現像を防止した。

このような手段により、幅を持った粒度分布のトナーが小粒径粒子から大粒径粒子までバランスよく消費されるので、選択現像が良好に防止され、カブリ、中間調画像のガサツキ、濃度低下等の画質低下が良好に防止される。また、複数の現像剤担持体に現像バイアスを印加する電源を個々に調整することにより、現像条件が広い範囲に亘って、微細に調整され、各現像剤担持体に常に最適の現像バイアスを印加することが可能となり、高画質の画像形成が可能となる。

現像電界は、直流電源により形成される場合には、直流電圧を最近接距離で除したものであり、直流電源及び交流電源により現像電界が形成される場合には、直流電圧の絶対値＋交流電圧の波高値を最近接距離で除したものである。

複数の現像剤担持体の各々において優先消費されるトナー粒子を異ならせるという意味では、上流の現像剤担持体により高現像電界下で現像を行い、下流の現像剤担持体で低現像電解したで現像を行っても良いが、この場合、高現像電界下の現像により影響を受けたトナー層を用いて低現像電界下で現像を行うと十分な選択現像防止効果を得ることが困難になる。

図２の実施の形態においては、直流電源Ｅｄｃ１の電圧Ｖｄｃ１、交流電源Ｅａｃ１の波高値Ｖａｃ１、直流電源Ｅｄｃ２の電圧Ｖｄｃ２及び交流電源Ｅａｃ２の波高値Ｖａｃ２が次の条件を満たすように設定される。
Ｅ１＝（│Ｖｄｃ１│＋Ｖａｃ１／２）／Ｌ１＜Ｅ２＝（│Ｖｄｃ２│＋Ｖａｃ２／２）／Ｌ２
Ｌ１は感光体１と現像スリーブ４１との最近接距離、Ｌ２は感光体１と現像スリーブ４２との最近接距離である。

前記式から明らかなように、現像バイアスの直流成分電圧Ｖｄｃ、交流成分の波高値Ｖａｃ及び最近接距離Ｌの少なくともいずれかを制御することにより、前記式を満足する条件を設定することができる。なお、Ｖａｃ１、Ｖａｃ２の少なくともいずれか一方を０とする、即ち、交流電圧を印加しない実施の形態も可能である。

また、最近接距離Ｌを制御する選択現像防止においては、上流側の現像スリーブ４１による現像を非接触現像により行い、下流側の現像スリーブ４２による現像を接触現像により行うことができる。

図４は現像手段の他の例を示す図である。

本例では、２本の現像スリーブ４１、４２を用いて現像が行われるが、現像スリーブ４１は矢印Ｗ２のように反時計方向に回転し、現像領域において感光体１と同方向に移動して現像が行われるが、現像スリーブ４２は矢印Ｗ３’で示すように時計方向に回転し、現像領域において、感光体１と反対方向に移動して現像が行われる。現像手段４は仕切４０ａ、４０ｂにより室Ａ、Ｂ、Ｃに区画される。室Ａに羽車４５Ａ、室Ｂに羽車４５Ｂが、室Ｃに羽車４５Ｃがそれぞれ配置され現像剤を搬送する。

羽車４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃがそれぞれ図示のように回転して、現像剤は羽車４５Ａから現像スリーブ４１に、羽車４５Ｃから現像スリーブ４２にそれぞれ供給されて現像が行われる。現像後の現像剤は、室Ｂに落下した後、仕切Ａ、４０Ｂに設けられた穴（図示せず）を通って室Ａ、Ｃに環流する。

現像に際しては、直流電源Ｅｄｃ１、Ｅｄｃ２及び交流電源Ｅａｃ１、Ｅａｃ２により
、電界条件、Ｅ１＝（│Ｖｄｃ１│＋Ｖａｃ１／２）／Ｌ１＜Ｅ２＝（│Ｖｄｃ２│＋Ｖａｃ２／２）／Ｌ２
を満たす現像バイアスが印加される。

図１、２に示す画像形成装置を用い、次の共通条件及び表１に示す条件で画像を形成し、２０００枚の画像形成を行い画質を評価した。
＜共通条件＞
現像剤：体積平均粒径６．５μｍの負帯電トナー及び体積平均粒径３５μｍのフェライトキャリア
現像バイアス：Ｖｄｃ＝−４００Ｖ
帯電電位（未露光部電位）：−５５０Ｖ
露光部電位：−１００Ｖ
なお、表１におけるカブリはＨ−ｒｉｔｅ濃度計を用いて、紙との相対濃度測定により得られた結果であり、画像濃度はＨ−ｒｉｔｅ濃度計を用いて、ベタ画像の濃度を測定した結果である。

図から明らかなように、２本の現像スリーブにおいて、等しい現像電界で現像した比較例では、カブリ、ハーフトーンのきめ及び画像濃度に問題があったが、現像バイアスの直流成分電圧、交流成分波高値及び最近接距離のいずれかを変えて現像電界を現像ズリーブ間で変えた実施例では、良好な画像が形成された。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置を示す図である。 現像手段を示す図である。 現像電界を説明する図である。 現像手段の他の例を示す図である。

符号の説明

１ 感光体
４ 現像手段
４１、４２ 現像スリーブ
Ｅｄｃ１、Ｅｄｃ２ 直流電源
Ｅａｃ１、Ｅａｃ２ 交流電源
Ｌ 最近接距離
Ｍ 像担持体
Ｎ 現像剤担持体

Claims (10)

1. ａ．像担持体上に静電潜像を形成し次に、
   ｂ．該像担持体に対して対向して配置された現像剤担持体を用いて前記静電潜像の現像を行って、トナー像を形成し次に、
   ｃ．該トナー像を転写体に転写し次に、
   ｄ．転写後の前記像担持体をクリーニングする、
   前記ａ〜ｄからなる工程を繰り返すことにより、画像を形成する画像形成工程における選択現像防止方法において、
   複数の前記現像剤担持体を用い、前記像担持体の移動方向に対して上流側に配置された前記現像剤担持体により形成される現像電界Ｅ１と、前記像担持体の移動方向に対して下流側に配置された前記現像剤担持体により形成される現像電界Ｅ２とがＥ１＜Ｅ２を満たすように設定された現像電界で前記トナー像を現像することを特徴とする選択現像防止方法。
2. 上流側の前記現像剤担持体と前記像担持体間の最近接距離が下流側の前記現像剤担持体と前記像担持体間の最近接距離よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の選択現像防止方法。
3. 上流側の前記現像剤担持体による現像が非接触現像であり、下流側の前記現像剤担持体による現像が接触現像であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の選択現像防止方法。
4. 前記現像電界Ｅ１は直流電源により形成され、前記現像電界Ｅ２は直流電源及び交流電源により形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の選択現像防止方法。
5. 前記現像電界Ｅ１及びＥ２が直流電源及び交流電源により形成され、前記現像電界Ｅ１の交流成分の波高値Ｖａｃ１ｐ−ｐが前記現像電界Ｅ２の交流成分の波高値Ｖａｃ２ｐ−ｐよりも低いことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の選択現像防止方法。
6. 像担持体、
   該像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段、
   静電潜像を現像して前記像担持体上にトナー像を形成する現像手段、
   トナー像を転写体に転写する転写手段及び、
   転写後の前記像担持体をクリーニングするクリーニング手段を有し、
   静電潜像形成、現像、転写及びクリーニングをこの順に行う画像形成工程を繰り返す画像形成装置において、
   前記現像手段は、前記像担持体の移動方向に前後して配置された複数の現像剤担持体及び該複数の現像剤担持体のそれぞれに現像バイアスを印加する電源を有し、該電源は、上流側の前記現像剤担持体による現像電界Ｅ１が下流側の前記現像剤担持体による現像電界Ｅ２よりも低くなるように前記現像バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。
7. 上流側の前記現像剤担持体と前記像担持体間の最近接距離が下流側の前記現像剤担持体と前記像担持体間の最近接距離よりも長いことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 上流側の前記現像剤担持体による現像が非接触現像であり、下流側の前記現像剤担持体による現像が接触現像であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記上流側の前記現像剤担持体に前記現像バイアスを印加する前記電源が直流電源からなり、前記下流側の前記現像剤担持体に前記現像バイアスを印加する前記電源が直流電源及び交流電源からなることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記現像電界Ｅ１及びＥ２が直流電源及び交流電源により形成され、前記現像電界Ｅ１の交流成分の波高値Ｖａｃ１ｐ−ｐが前記現像電界Ｅ２の交流成分の波高値Ｖａｃ２ｐ−ｐよりも低いことを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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