JP3700341B2 - 画像形成方法及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真法による画像形成方法及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、レーザプリンタなどの画像形成装置に用いられる画像形成方法は、感光体に電荷を与えて帯電させる帯電工程、帯電された感光体を露光して静電潜像を形成する露光工程、静電潜像の露光部（電位減衰部）に現像材すなわちトナーを付着させて可視像を作成する現像工程、トナーの可視像を紙などのシート基材に転写する転写工程を含む。この画像形成方法では、感光体の帯電極性とトナーの帯電極性は同一で、両者の電気的反発によって感光体非露光部（非電位減衰部）への現像材付着を防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トナーとこのトナーを所定の極性に帯電させるためのキャリアとを含む２成分現像材を用いた画像形成装置では、トナーとキャリアはそれぞれ逆の極性に帯電している。そのために、キャリアと感光体非電位減衰部（帯電部）との間には吸引力が働き、一部のキャリアが感光体に付着することがある。また、トナーの流動性を改善するために後処理材を加えた現像材があり、この後処理材は、キャリアと同様に、トナーと逆の極性に帯電していることから、感光体の非電位減衰部（帯電部）に吸引されて付着することがある。
【０００４】
感光体に付着したキャリアは、感光体と該感光体に接触しているクリーニングブレードとの接触部を通過する際に感光体を傷つける。また、後処理材は、上記接触部を通過する際に感光体に擦り付けられる。そして、キャリアで傷つけられた感光体部分や後処理材の付着した感光体部分は、帯電工程において画像形成に必要な電荷が与えられず、そのために画像上にノイズが発生するという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、感光体を所定の電位に帯電し、上記感光体の帯電領域を露光して静電潜像を形成し、上記感光体の電位よりも低電圧のバイアス電圧が印加されている現像材保持部材の保持する現像材を上記静電潜像の電位減衰部に付着させて現像材像を作成し、該現像材像をシート基材に転写する画像形成方法において、
上記現像材を電位減衰部に付着させる前に、上記感光体上の領域であって、上記静電潜像が作成され得る領域を含む第１の領域以外の第２の領域の電位を上記第１の領域の非電位減衰部の電位よりも低くし、且つ上記バイアス電圧に近づけることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、回転移動する感光体と、上記感光体を帯電する帯電装置と、上記感光体の帯電部を露光して静電潜像を作成する露光装置と、バイアス電圧が印加されている現像材保持部材を有し上記静電潜像の電位減衰部に現像材を付着させて可視像を作成する現像装置と、上記可視像をシート基材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、
上記感光体の移動方向に関して上記現像装置の上流側に、上記感光体上の領域であって上記静電潜像が作成され得る領域を含む第１の領域を除く第２の領域の電位を上記第１の領域の非電位減衰部の電位よりも低くし、且つ上記バイアス電圧に近づける電圧制御手段を有することを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
上記発明では、上記現像材と逆の極性に帯電している粒子（例えば、キャリア、後処理材）を第２の領域の領域に吸引する力が弱いので、感光体に付着する上記粒子の数が減少する。そのため、感光体はすべての領域で良好に帯電されるので、作成された画像にノイズが現れることも少ない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図面、特に図１において、全体を符号１０で示す画像形成装置は、静電潜像担持体すなわちドラム式感光体１２を有し、該感光体１２は矢印14方向に回転自在に支持されている。本実施形態ではドラム式感光体が使用されているが、ベルト形式の感光体であってもよい。感光体12の周囲には、電子写真法による画像形成を実行するために必要な種々の装置（後述する）が配置されている。
【０００９】
帯電装置１６は帯電領域１８を通過する感光体１２の外周面を所定の電位（Ｖ１）に帯電する。この帯電装置１６にはあらゆる公知の帯電手段、例えば、放電ワイヤを有するスコロトロンやコロトロン、ローラ式帯電装置、及びブラシ式帯電装置が使用可能である。
【００１０】
露光装置すなわちレーザ発射装置２０は、制御部２２から出力される画像信号に基づいてレーザを発射し、露光領域２４を通過する感光体１２の帯電領域を露光する。レーザの露光された部分は電位がほぼゼロボルト近い電位（Ｖ０）まで減衰し、上記画像信号に対応した静電潜像を作成する。
【００１１】
現像装置２６は、トナーとキャリアを含む周知の２成分現像材を収容しており、該現像材を混合攪拌して、トナーを感光体１２の帯電極性、キャリアをこれと逆の極性に摩擦帯電する。そのために、現像装置２６は現像材混合攪拌部材２８を備えている。現像材混合攪拌部材２８で混合攪拌された現像材は円筒状の現像スリーブ３０に供給される。現像スリーブ３０は、感光体１２と所定の間隔を置いて矢印３２方向に回転自在に設けてある。また、現像スリーブ３０は固定磁石３４を内蔵している。したがって、現像スリーブ３０に供給された現像材は、固定磁石３４の磁力によって現像スリーブの３０の外周面に磁気ブラシ状態で保持されており、現像スリーブ３０と感光体１２が対向している現像領域３６で、静電潜像の電位減衰部に荷電トナーが付着し、その結果、静電潜像がトナー像として可視化される。なお、現像スリーブ３０にはバイアス電源３８から現像バイアス電圧（Ｖ２）が印加されており、これにより感光体１２の電位減衰部に付着するトナーの量が適正に調整されているとともに、感光体１２のその他の領域（非電位減衰部）にトナーが付着するのを防止している。
【００１２】
転写装置４０は、転写領域４２において、図示しない給紙部から供給されたシート基材（例えば、紙）４４にトナー帯電極性と逆の極性の電荷を与え、これにより感光体１２に付着しているトナーをシート基材４４に吸着して転写する。転写装置４０としては、図示するコロトロンに限らず、あらゆる周知の転写手段が利用可能である。
【００１３】
分離装置４６は、感光体１２に静電付着しているシート基材４４に転写装置４０とは逆の極性の電荷を与え、これによりシート基材４４を感光体１２から分離する。分離されたシート基材４４は定着装置（図示せず）に搬送され、そこでトナーが定着される。
【００１４】
感光体１２上のトナー像はすべてシート基材４４に転写されず、一部は感光体１２に残留する。この残留トナーを感光体１２から除去するために、感光体１２の側部にはクリーニング装置４８が設けてある。
【００１５】
クリーニング装置４８は板状のブレード５０を備えており、その一端角部がクリーニング領域５２において感光体１２の外周面に圧接してある。したがって、残留トナーはクリーニング領域５２を通過する感光体１２の表面から掻き取られる。
【００１６】
除電装置５４は除電領域５６を通過する感光体１２の表面に残留する電荷を除去し、次回の画像形成に備える。
【００１７】
以上の構成からなる画像形成装置１０の現像装置２６において、現像スリーブ３０上のキャリアは固定磁石３４に吸引されて保持されている。しかし、現像領域３６における感光体１２と現像スリーブ３０との間隔は極めて狭く、例えば０．５mmとしてある。また、感光体１２の帯電領域はキャリアと逆の極性に帯電されており、当該領域とキャリアとの間には吸引力が作用している。そのため、従来の画像形成装置では、一部のキャリアが感光体１２の帯電領域に付着し、これがクリーニング領域５２で感光体１２に押しつけられて、感光体１２を損傷することがあった。さらに、現像材の中には、トナーの流動性を改善するために後処理材を加えたものがあり、この後処理材はトナーとは逆の極性（すなわちキャリアと同一の極性）に帯電する性質を有する。そのため、後処理材がキャリアと同様に感光体に付着し、これがクリーニング領域５２で感光体１２に押しつけられて、感光体１２の表面に膜を形成することがあった。そして、これら感光体１２上の傷や膜のある部分には帯電工程で十分な電荷が与えられず、出来上がった画像上にノイズ（斑点や筋）が生じるという問題がある。
【００１８】
そこで、画像形成装置１０では、感光体１２の外周面において画像が形成される可能性のある領域以外の領域（非画像形成領域）は、現像領域３６に到達する前に所定の電位まで減衰し、これによりキャリア及び後処理材とこれらとは逆の極性の電荷を有する非画像形成領域との電気的吸引力を弱くして、キャリアや後処理材が感光体１２に付着するのを防止している。
【００１９】
図２（Ａ）は感光体１２の展開図で、一点鎖線６０で囲われた領域６２は転写領域４２において感光体１２がシート基材４４と接触する領域、二点鎖線６４で囲われた領域６６はシート基材４４の中で画像が形成される画像形成領域、一点鎖線６０の内側で二点鎖線６４の外側の領域６８がシート基材４４のマージン領域、一点鎖線６０の外側の領域７０がシート基材非接触領域である。
【００２０】
そして、本発明の画像形成装置１０では、キャリアや後処理材が感光体１２に付着するのを防止又は著しく減少するために、感光体１２の表面はその全体が帯電領域１８で所定の帯電位Ｖ１に帯電されたのち、露光領域２４で画像形成領域６６にレーザ７２が露光されるとともに、該画像形成領域６６を除く領域（すなわち、マージン領域６８とシート基材非接触領域７０）もレーザ７２が露光される。ただし、マージン領域６８とシート基材非接触領域７０に露光されるレーザ７２の光量は画像形成領域６６に露光されるレーザ７２の光量よりも弱く、当該領域の表面電位がＶ１’（＜Ｖ１）に減衰される（なお、図２では、帯電時の電位が保たれる感光体上の領域に梨地模様を付して他の領域と区別してある。）。ただし、減衰後表面電位Ｖ１’は、これらの領域にトナーが付着するのを防止するために、現像バイアス電圧Ｖ２よりも高電位に保つ必要がある。以上の処理により、マージン領域６８及びシート基材非接触領域７０のキャリア吸引力が弱くなり、これらの領域で感光体１２に付着するキャリアと後処理材の量が著しく減少する。
【００２１】
キャリアと後処理材の付着を防止するために電位を減衰させる領域は、上記実施形態に限定されるものでなく、例えば、図３に示すように、シート基材非接触領域７０だけにレーザ７２を露光して当該領域の感光体表面電位をＶ１‘に減少してもよいし、図４に示すように、シート基材接触領域６０と６０に挟まれた像間領域７６だけにレーザ７２を露光して当該領域の感光体表面電位をＶ１’に減少してもよい。
【００２２】
上記実施形態では、レーザの露光によってシート基材非接触領域等の電位を減衰させるとしたが、これに限定されるものでない。例えば、図１に示すように、露光領域２４と現像領域３６との間に、感光体１２の軸と平行な方向に配置された多数の発光素子８０を利用し、必要な領域の電位をＶ１’に減衰させてもよい。また、専用のレーザ発射装置を設け、これによりシート基材非接触領域等の電位をＶ１’に減衰するようにしてもよい。
【００２３】
また、帯電装置１６が感光体１２の軸方向に分割されており、各分割された部分が異なる帯電能力を有するものであれば、この帯電装置を用いて、例えば画像形成領域６６とその他の領域の初期帯電位を違えてもよい。また、感光体１２の像間領域７６が現像領域３６を通過する際に、現像バイアス電圧Ｖ２を通常の値よりも高くして、キャリアや後処理材が静電気力によって感光体１２に吸引される力を減少することもできる。
【００２４】
上述した感光体１２へのキャリア付着や後処理材付着は、現像材に含まれるトナーの濃度を制御する処理に付随して発生することがある。当該濃度制御処理では、トナー濃度を制御して適正な濃度の画像を作成するために、例えば、感光体１２上の像間領域（図２に符号７６で示す。）にトナーのパターンを作成し、これを光学式濃度センサ（図１において符号９０で示す。）で測定し、その測定結果に基づいて必要ならば現像装置２６にトナーを補給することが行われる。また、トナーパターンは一定周期、例えば所定枚数のプリントごとに作成され、そのときは現像バイアスＶ２や帯電装置１６の帯電性能（具体的に、スコロトロンの場合は、グリッド電圧）を所定の状態に設定しなければならない。しかし、高濃度画像を作成する場合には帯電装置１６の帯電性能や現像バイアスＶ２が上記所定の状態と異なる状態にそれぞれ設定されている。したがって、高濃度画像を連続して作成している最中に濃度制御処理が呼び出されると、現像バイアスＶ２と帯電装置１６の帯電性能を所定の状態に復帰させる必要がある。ここで、現像バイアスＶ２は、電圧制御によって瞬時に切り替えることができる。しかし、帯電装置１６の帯電性能は電圧制御によって瞬時に切り替わらない。そのために、感光体の表面が過剰に帯電されて、そこにキャリアが付着するという問題を生じる。そこで、本発明の他の形態では、濃度制御処理が呼び出されると、現像バイアスＶ２を切り替えるとともに、帯電装置の帯電性能は変えずに、露光装置によって表面の電位を必要な値まで減衰する。従って、濃度制御処理中にキャリアが感光体に付着することもない。
【００２５】
なお、画像形成装置１では、感光体１２の表面に形成したトナー像を転写領域でシート基材に転写しているが、感光体１２上に形成したトナー像を一旦別の部材（転写ベルトなど）に転写し、その後該部材からシート基材に転写する画像形成装置にも本発明は適用可能である。この場合、感光体１２にシート基材が接触することはないが、感光体１２上の領域６２がシート基材に対応していることは上記実施形態と同一である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる画像形成装置の部分断面図。
【図２】 感光体の展開図（Ａ）、感光体の円周方向と横断方向の電位分布図（Ｂ）、（Ｃ）。
【図３】 他の実施形態にかかる感光体の展開図（Ａ）、感光体の円周方向と横断方向の電位分布図（Ｂ）、（Ｃ）。
【図４】 別の実施形態にかかる感光体の展開図（Ａ）、感光体の円周方向と横断方向の電位分布図（Ｂ）、（Ｃ）。
【符号の説明】
１０:画像形成装置、１２:感光体、１６:帯電装置、２０:レーザ発射装置、２２:制御部、２６:現像装置、４０:転写装置。

Claims (6)

1. 感光体を所定の電位に帯電し、上記感光体の帯電領域を露光して静電潜像を形成し、上記感光体の電位よりも低電圧のバイアス電圧が印加されている現像材保持部材の保持する現像材を上記静電潜像の電位減衰部に付着させて現像材像を作成し、該現像材像をシート基材に転写する画像形成方法において、
   上記現像材を電位減衰部に付着させる前に、上記感光体上の領域であって、上記静電潜像が作成され得る領域を含む第１の領域以外の第２の領域の電位を上記第１の領域の非電位減衰部の電位よりも低くし、且つ上記バイアス電圧に近づけることを特徴とする画像形成方法。
2. 上記静電潜像が作成され得る領域を含む第１の領域は上記シート基材に対応する領域である請求項１の画像形成方法。
3. 上記静電潜像が作成され得る領域を含む第１の領域は上記シート基材の画像形成領域に対応する領域である請求項１の画像形成方法。
4. 上記第２の領域を露光することにより、該第２の領域の電位を上記バイアス電圧に近づける請求項１から３のいずれかの画像形成方法。
5. 回転移動する感光体と、上記感光体を帯電する帯電装置と、上記感光体の帯電部を露光して静電潜像を作成する露光装置と、バイアス電圧が印加されている現像材保持部材を有し上記静電潜像の電位減衰部に現像材を付着させて可視像を作成する現像装置と、上記可視像をシート基材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置において、
   上記感光体の移動方向に関して上記現像装置の上流側に、上記感光体上の領域であって上記静電潜像が作成され得る領域を含む第１の領域を除く第２の領域の電位を上記第１の領域の非電位減衰部の電位よりも低くし、且つ上記バイアス電圧に近づける電圧制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
6. 上記静電潜像が作成され得る第１の領域は上記シート基材に対応する領域である請求項５の画像形成装置。

Images