JP3990810B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9に、従来の画像形成装置として、電子写真方式の複写機の概略構成を示す。
【0003】
同図中の1は像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(以下「感光ドラム」という。)であり、矢印R1方向に所定の周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。感光ドラム1はその回転過程において、前露光ランプ2による除電露光を受け、帯電手段としてのコロナ帯電器3による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、不図示の画像露光手段(原稿画像の投影結像露光手段、レーザー光走査露光手段等)による画像露光Lを受けることにより露光像パターンに対応して一様帯電面が選択的に除電(又は電位減衰)されて静電潜像が形成される。そしてその静電潜像が現像手段としての現像装置4によりトナー像として現像される。
【0004】
一方、給紙機構(不図示)から被転写部材としての転写材Pが感光ドラム1と転写手段としてのコロナ帯電器7との間に所定の制御タイミングで給紙され、該転写材Pの裏面がトナーと逆極性に帯電されることで、感光ドラム1上のトナー像が転写材Pの表面に静電転写されていく。
【0005】
次いで、転写材Pは、分離帯電器8によって感光ドラム1表面から静電分離され、定着手段6に導入されてトナー像の定着処理を受けてコピー又はプリントとして出力される。
【0006】
転写材Pに対するトナー像転写後の感光ドラム1は、転写材Pに転写されないで表面に残ったトナー(以下「残留トナー」という。)がクリーニング手段(クリーナ)5によって除去され、次の画像形成に供される。
【0007】
上述の画像形成装置において、感光ドラム1を一応に帯電処理する帯電手段3はコロナ帯電器ではなく、接触帯電方式の帯電器(磁気ブラシ帯電、ファーブラシ帯電、ローラ帯電等)とすることもできる。接触帯電方式の帯電器はオゾン等の発生が軽減できる利点がある。また、転写帯電器7も転写ローラとすることもできる。基本的には上述したように帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの一連の画像形成プロセスを経て画像が形成される。
【0008】
近時、このような画像形成装置においては小型化が進んできたが、前述したような帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各画像形成プロセスを行なう各機器をそれぞれ小型化するだけでは全体としての小型化に限界があった。また、上述の残留トナーは廃トナーとしてクリーナ5によって回収されるが、この廃トナーは環境保護の面からも発生しないことが好ましい。
【0009】
そこで、上述のクリーナ5を取り外し、現像装置4によって現像同時クリーニング(残留トナー回収)を行う、いわゆるクリーナレスシステムの画像形成装置も出現している。
【0010】
現像同時クリーニングとは、転写材Pに対するトナー像の転写後に感光ドラム1上に若干残留した残留トナーを、次工程以後の現像時に現像装置4に印加する直流電圧と感光ドラム1の表面電位との電位差である、かぶり取り電位差Vbackによって回収する方法である。
【0011】
この方法によれば、残留トナーは回収されて次工程以後にも再利用されるため、廃トナーをなくすことができる。またクリーニング専用のクリーナ5を設ける必要がないので、スペースの面での利点も大きく、全体を大幅に小型化できるようになる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の画像形成装置において、クリーナ5を取り外し、現像装置4による現像同時クリーニングを試みたところ、画像のない部分に感光ドラム周期で前画像のポジゴーストが発生してしまった。
【0013】
このポジゴーストは、前画像の残留トナーが現像領域において回収できなかったために、又は回収不十分のために、その残留トナーが転写部Tに至り、転写材P表面のうちの本来ならば白地部であるところに転写されて発生する現象である。
【0014】
このポジゴーストを防止する方策の一つとして、次のようなものがある。
【0015】
帯電手段として、コロナ帯電器3に代えて接触帯電装置を使用し、感光ドラム1に接触させた接触帯電部材に直流電圧を印加し、感光ドラム1を所定の極性、所定の電位に一次帯電させるとともに、この接触帯電部材を通る感光ドラム1上の残留トナーを正規帯電極性に揃えて現像装置4に至らせることにより、残留トナーは現像装置4の現像時のトナー回収性において有利となり、上述の画像欠陥(ポジゴースト)が防止できるようになる。
【0016】
しかしこの場合も、接触帯電部材に対して直流電圧を印加して画像出力を行ったところ、数枚の通紙を行っただけで、接触帯電部材のトナー汚染による帯電不良が発生してしまい、出力画像の品位が低下した。
【0017】
また、転写手段として、感光ドラム1表面に接触配置させる接触転写部材(例えば転写ローラ)を使用した場合において、上述のポジゴーストやクリーニング不良、また、転写材Pのジャムが発生したときに、接触転写部材がトナーによって汚染され、画像不良の原因となることがあった。従来、このような場合、クリーニングバイアスにより汚染トナーを感光ドラム1に転移させて接触帯電部材を清掃する方法が一般に行われるが、上述のように、現像同時クリーニングの能力が十分でないため、現像装置4で回収できないトナーが再び接触帯電部材を汚染するという不具合も生じた。
【0018】
そこで、本発明は、現像同時クリーニングを行なう画像形成装置において、接触帯電部材のトナー汚染を防止して長期にわたって良好な帯電を行ない、出力画像品位の低下を防止するようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【0019】
また、他の目的は、現像同時クリーニングを行なう画像形成装置において、接触転写部材のトナー汚染を防止して長期にわたって良好な転写を行ない、出力画像品位の低下を防止するようにした画像形成装置を提供することにある。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項1に係る発明は、像担持体表面を接触帯電部材によって放電帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する情報書込み手段と、前記静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤によってトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体との間に電界を形成して該像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、前記現像手段が、前記像担持体上に残った残留トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、前記接触帯電部材に対し、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と非対称の交番電圧とを重畳印加する電源を備え、前記現像手段の現像方式は、前記像担持体の帯電極性と同一極性のトナーを用いた反転現像方式であり、前記交番電圧の前記像担持体の帯電極性と同一極性側バイアスをオンする割合を前記交番電圧のデューティ比とすると、該デューティ比を60〜90%の範囲とし、前記像担持体の電位を、前記帯電バイアス電圧の最大値と最小値のほぼ中間値に帯電することを特徴とする。
【0021】
請求項2に係る発明は、像担持体表面を接触帯電部材によって放電帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する情報書込み手段と、前記静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤によってトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体との間に電界を形成して該像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、前記現像手段が、前記像担持体上に残った残留トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、前記接触帯電部材に対し、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と非対称の交番電圧とを重畳印加する電源を備え、前記現像手段の現像方式は、前記像担持体の帯電極性と逆極性のトナーを用いた正規現像方式であり、前記交番電圧の前記像担持体の帯電極性と同一極性側バイアスをオンする割合を前記交番電圧のデューティ比とすると、該デューティ比を10〜40%の範囲とすることを特徴とする
【0022】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の画像形成装置において、前記現像手段に収容されるトナー粒子は、重合法により生成されたトナーであることを特徴とする。
【0023】
請求項4に係る発明は、像担持体表面を接触帯電部材によって放電帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する情報書込み手段と、前記静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤によってトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体に接触転写部材を圧接させるとともに前記像担持体と前記接触転写部材との間に電界を形成して前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、前記現像手段が、前記像担持体上に残った残留トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、前記現像手段の現像方式は、前記像担持体の帯電極性と同一極性のトナーを用いた反転現像方式であり、非画像形成時の所定タイミングにおいて、前記接触転写部材に残留する残留トナーを、前記接触転写部材と前記像担持体との間に電界を形成することで、前記像担持体側に転移させる第1の工程と、前記接触帯電部材に対し、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と非対称の交番電圧とを重畳印加する電源を備え、前記交番電圧の前記像担持体の帯電極性と同一極性側バイアスをオンする割合を前記交番電圧のデューティ比とすると、該デューティ比が60〜90%の範囲となる前記交番電圧を前記接触帯電部材に印加し、前記像担持体の電位を、前記帯電バイアス電圧の最大値と最小値のほぼ中間値に帯電し、当該残留トナーを前記現像手段にて回収する第2の工程とを有することを特徴とする。
【0024】
請求項5に係る発明は、像担持体表面を接触帯電部材によって放電帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する情報書込み手段と、前記静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤によってトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体に接触転写部材を圧接させるとともに前記像担持体と前記接触転写部材との間に電界を形成して前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、前記現像手段が、前記像担持体上に残った残留トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、前記現像手段の現像方式は、前記像担持体の帯電極性と逆極性のトナーを用いた正規現像方式であり、非画像形成時の所定タイミングにおいて、前記接触転写部材に残留する残留トナーを、前記接触転写部材と前記像担持体との間に電界を形成することで、前記像担持体側に転移させる第1の工程と、前記接触帯電部材に対し、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と非対称の交番電圧とを重畳印加する電源を備え、前記交番電圧の前記像担持体の帯電極性と同一極性側バイアスをオンする割合を前記交番電圧のデューティ比とすると、該デューティ比が10〜40%の範囲となる前記交番電圧を前記接触帯電部材に印加して前記残留トナーを帯電し、当該残留トナーを前記現像手段にて回収する第2の工程とを有することを特徴とする
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【0026】
〈実施の形態1〉
(1) 画像形成装置全体の概略構成及び動作
図1に、本発明に係る画像形成装置の一例を示す。同図は、電子写真方式のレーザービームプリンタの概略構成を示す縦断面図である。同図に示すレーザービームプリンタ(以下「画像形成装置」という。)においては、像担持体表面を帯電する帯電手段として接触帯電装置を使用し、また、現像手段として現像同時クリーニングを行なうクリーナレスシステムを採用している。
【0027】
同図中のAはプリンタ部を、また、Bは画像読取部(イメージスキャナ)を示す。
【0028】
画像読取部Bにおいて、13は画像読取部Bの上部に固定配設された原稿台ガラスである。原稿Gは、その複写すべき画像面を下方に向けた状態で原稿台ガラス13上面に載置し、その上に原稿圧着板(不図示)を被せてセットする。14は原稿照射用ランプ14a、短焦点レンズアレイ14b、CCDセンサ14c等を配設した画像読取ユニットである。この画像読取ユニット14は、コピーボタン(不図示)が押されることで、原稿台ガラス13の下側において、同図中の右端側に実線で示すホームポジションから矢印K1方向に移動し、左辺側の破線で示す所定の往動終点に達すると復動駆動されて矢印K2方向に移動し、はじめのホームポジションに復帰する。
【0029】
画像読取ユニット14は、その往動駆動過程において、原稿台ガラス13上の原稿Gの下向きの画像面が画像読取ユニット14の原稿照射用ランプ14aにより矢印K1方向に順次に照明走査され、その照明走査光の原稿面反射光が短焦点レンズアイ14bによってCCDセンサ14cに結像入射する。
【0030】
CCDセンサ14cは受光部、転送部、出力部より構成されている。CCD受光部において光信号が電荷信号に変えられ、転送部でクロックパルスに同期して順次出力部へ転送され、出力部において電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られたアナログ信号を周知の画像処理を行ってデジタル信号に変換してプリンタ部Aに送る。
【0031】
すなわち、画像読取部Bにより原稿Gの画像情報が時系列電気デジタル画素信号(画像信号)として光電読み取りされる。
【0032】
プリンタ部Aは、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(感光ドラム)1を備えている。感光ドラム1は、中心支軸を中心に所定の周速度、本実施の形態では回転速度150mm/sをもって矢示R1方向に回転駆動され、その回転過程において、まず、帯電手段を構成する帯電ローラ(接触帯電部材)2によって負極性の一様な帯電処理を受ける。帯電ローラ2は、感光ドラム1に接触配置されて、感光ドラム1との間に帯電ニップ部Nを構成するとともに、感光ドラム1の矢印R1方向に伴って矢印R2方向に従動回転する。さらに、帯電ローラ2には、帯電バイアス印加電源S1により所定の帯電バイアスが印加され、これにより、感光ドラム1表面は、所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。
【0033】
そして感光ドラム1の一様帯電面に対して、情報書込み手段としてのレーザー走査部(レーザースキャナ)3から出力されるレーザ−光、すなわち画像読取部B側からプリンタ部A側に送られた画像信号に対応して変調されたレーザー光による走査露光Lがなされることで、レーザ−光照射部分の電荷を除去する。こうして、感光ドラム1表面には画像読取部Bによって光電読み取りされた原稿Gの画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
【0034】
感光ドラム1表面に形成された静電潜像は、現像装置(現像手段)4により現像される。現像装置4は、感光ドラム1表面に対向配置された回転自在な現像スリーブ42を有しており、この現像スリーブ42に現像バイアス印加電源S2によって現像バイアスを印加することで、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する。本実施の形態における現像は、上述の露光によって電荷を除去した部分にトナーを付着させるいわゆる反転現像である。
【0035】
一方、給紙カセット6内に収納された転写材Pが給紙ローラ7により一枚ずつ給紙されてプリンタ部A内に給送され、レジストローラ8により所定のタイミングで、感光ドラム1と転写ローラ(転写手段)5との間の転写ニップ部Tに供給される。転写ローラ5には転写バイアス印加電源S3から感光ドラム1上のトナーと逆極性の転写バイアスが所定のタイミングで印加され、転写ニップ部Tに供給された転写材P表面に対して、感光ドラム1表面のトナー像が静電転写される。
【0036】
転写ニップ部Tを通りトナー像の転写を受けた転写材Pは、感光ドラム1表面から順次に分離されて搬送装置9によって定着装置10へ搬送され、ここでトナー像が加熱、加圧されて表面に定着され、その後、排出ローラ11によって排紙トレイ12上にコピー又はプリントとして出力される。
【0037】
一方、トナー像転写後の感光ドラム1は、転写材Pに転写されないで表面に残ったトナー(残留トナー)が後述のように現像装置4によって除去され、次の画像形成に供される。
【0038】
以上で、画像形成装置全体の概略構成及び動作の説明を終え、つづいて各部材ごとに詳述する。
【0039】
(2) 感光ドラム(像担持体)
本実施の形態においては、上述のように、像担持体として感光ドラム1を使用している。感光ドラム1の表面層としては、有機感光体等を用いることができる。一例として、本実施の形態では、機能分離型OPC感光ドラムを用い、その組成として、電荷発生層は厚さ0.2μmのフタロシアニン系化合物を用い、表層側の電荷輸送層として、厚さ22μm程度のヒドラゾン化合物を分散させたポリカーボネートを用いた。
【0040】
(3) レーザー走査部
図2に、レーザー走査部3の概略構成を示す。このレーザー走査部3により被走査面としての感光ドラム1表面をレーザー走査露光する場合には、まず、入力された画像信号に基づき発光信号発生器31により、固体レーザー素子32を所定タイミングで明滅(ON/OFF)させる。そして固体レーザー素子32から放射されたレーザー光は、コリメーターレンズ系33によりほぼ平行な光束に変換され、さらに、矢印R34方向に高速回転する回転多面鏡34により矢印K3方向に主走査されるとともにfθレンズ群35a、35b、35cにより感光ドラム1表面にスポット状に結像される。このようなレーザー光走査により感光ドラム1表面には、画像一走査分の露光分布が形成され、さらに各走査毎に感光ドラム1表面を上述の主走査方向とは垂直に所定量だけスクロールさせれば、この感光ドラム1表面に画像信号に応じた露光分布が得られる。
【0041】
(4) 帯電ローラ
接触帯電部材としての帯電ローラ2は、周知の接触帯電方式によるもので一例として厚さ3mmの弾性導電ゴム上に、100〜200μm、体積抵抗率106 Ω・cm程度の中抵抗層を設け、さらにその上に数10μmの固着防止層(ナイロン系樹脂等)を設けたものを用いた。このとき、芯材としてはステンレス(SUS)等の金属棒を用い、帯電ローラ自体の外径は合計で12mmとなるように構成した。感光ドラム1に対しては、この帯電ローラ2を20〜50g/cm程度の線圧力で当接させ、ほぼ1〜2mmの帯電ニップ部Nが形成されるようにした。帯電ローラ2は、感光ドラム1が矢印R1方向に回転するに伴って矢印R2方向に従動回転するように構成されている。また、帯電ローラ2には、帯電バイアス電源S1により、−600Vの直流電圧に非対称の交番電圧を重畳させた帯電バイアスを印加する。
【0042】
ここで、非対称の交番電圧とは、図3(a)に示すような、矩形波のデューティを変えた波形、(b)に示すように電圧のプラス側とマイナス側とで周波数が異なる2つの正弦波を組み合わせた波形、(c)に示すような三角波のパルス波形、(d)に示すような台形波のパルス波形等の非対称の交番電圧をいう。これらの図中、マイナスを上方に取った場合、Vmax は電圧の負の最大値、Vmin は負の最小値、Vcenterは上述の最大値Vmax と最小値Vmin との平均値、Vrms は実効値を示し、非対称の交番電圧を印加することによって、実効値Vrms が平均値Vcenterからずれる(これらの図ではマイナス側にずれる)ようになっている。なお、これら図3(a)〜(b)では、いずれもマイナス側にずれている。また、(a)〜(d)のいずれかの波形においても、1周期Tに対して、電圧が実効値に対してマイナスである時間T- の割合をデューディ比とすると、このデューティ比が50%を超えるように設定されている。
【0043】
上述のような帯電バイアスを印加することで、以下のことが達成される。
▲1▼感光ドラム1表面が、ほぼ−600Vに均一帯電される。このとき、帯電前の電位履歴も均一にならされるので、前露光を省略することができる。
▲2▼残留トナーが若干量存在している場合、その帯電電荷(トリボ)極性、及びその電荷量を所定の値に制御することができ、しかも、残留トナーが帯電ローラ2に付着してこれを汚したり、周囲に飛散したりすることがない。
【0044】
上述の▲1▼の理由としては、帯電ローラ2による感光ドラム1への帯電が、図4に示すように、帯電ニップ部N近傍の微少ギャップ部Gにおいて発生するpaschen の法則に従った気中放電に依存している割合が多いことが考えられる。すなわち、気中放電によれば、一旦放電が生じて感光ドラム1が帯電されると、ある幅を持った被帯電エリアが形成されるため、仮に帯電ローラ2に交番電圧を印加せずに直流電圧のみを印加した場合、感光ドラム1の回転により、上述の被帯電エリアが帯電ニップ部N近傍の気中放電域を通過するまで帯電ニップ部N近傍の電界が弱められて次の放電が発生しない時間、いわゆる放電緩和時間が生じる。一方、帯電ローラ2に交番電圧を重畳すると、電圧が交番する度に帯電ニップ部N近傍での放電しきい値を超えるので、交番の周期を前述の放電緩和時間より短く設定すれば、感光ドラム1への帯電ローラ2による帯電量は交番の回数と交番電圧の上・下ピーク(Vmax 、Vmin )の中間値(=Vcenter)のみに依存し、TとT- の比(デューティ比)には依存しなくなる。ここで、Vmax とVmin の交番回数は等しいため、結果的に感光ドラム1の表面電位は、ほぼVcenter値、つまり−600Vに収束するものと思われる。
【0045】
一方、上述の▲2▼の理由としては、感光ドラム1上に残留する残留トナーtの電荷付与が、▲1▼のような気中放電ではなくもっぱら図4における帯電ニップ部Nの中での電荷注入により生じるためと考えられる。すなわち、この場合、電荷注入量は帯電ローラ2に印加するバイアス電圧の実効値であるVrms に依存することになり、残留トナーtのトリボは交番電圧の印加時間である、TとT- の比(デューティ比)により制御可能となる。なお、残留トナーtによる帯電ローラ2の汚染や飛散が生じない理由は十分に解明されていないが、比較例として、交番電界のデューティ比を50%(すなわち、プラスとマイナス同量)とすると、帯電ローラ2に残留トナーtが付着して汚染が生じるとともに、周囲にトナーが雲状に飛散するという現象が発生する。この点から、帯電ニップ部Nで帯電ローラ2から残留トナーtを引き離し、感光ドラム1上に留められておくという電界的な作用が、T- を長く取ることにより生じているものと思われる。なお、具体的な帯電バイアス条件については、後に詳述する。
【0046】
(5) 現像装置
一般的に静電潜像の現像方法は、非磁性トナーについてはブレード等で現像スリーブ上にコーティングし、磁性トナーは磁気力によってコーティングして搬送して感光ドラムに対して非接触状態で現像する方法(一成分非接触現像)と、上述のようにしてコーティングしたトナーを感光ドラムに対して接触状態で現像する方法(一成分接触現像)と、トナー粒子に対して磁性のキャリヤを混合したものを現像剤として用いて磁気力によって搬送して感光ドラムに対して接触状態で現像する方法(二成分接触現像)と、上述の二成分現像剤を非接触状態にして現像する方法(二成分非接触現像)との4種類に大別される。
【0047】
本実施の形態においては、非磁性のトナー粒子と磁性のキャリヤ粒子を混合したものを現像剤として用い、この現像剤を現像担持体としての現像スリーブ4aに磁気力によって磁気ブラシ等として保持させて現像部に搬送し、感光ドラム1表面に接触させて静電潜像をトナー像として現像する、二成分接触現像方式を用いている。
【0048】
これは、画像の高画質化や高安定性の面と、感光ドラム1上の残留トナーを回収する際の磁気ブラシによる機械的回収性の面から有利であるからである。
【0049】
図5は、本実施の形態で用いた二成分接触現像方式(二成分磁気ブラシ現像)の現像装置4の概略構成を示す縦断面図である。
【0050】
同図中の41は現像容器、42は現像剤担持体としての現像スリーブ、43はこの現像スリーブ42内に固定配置された磁界発生手段としてのマグネットローラ、44は現像スリーブ42表面に担持される現像剤の層厚を規制するための規制ブレード、45は現像剤撹拌搬送スクリュー、46は現像容器41内に収容した二成分現像剤であり、非磁性のトナー粒子tと磁性のキャリヤ粒子cとを混合したものである。47はトナー補給部である。
【0051】
現像スリーブ42は少なくとも現像時においては、感光ドラム1に対し最近接距離(隙間)が約500μmになるように配置され、この現像スリーブ42の外面に担持させた現像剤磁気ブラシ薄層46aが感光ドラム1表面に接触するように設定されている。この現像剤磁気ブラシ薄層46aと感光ドラム1との接触部が現像部(現像領域)Dである。
【0052】
現像スリーブ42は固定配設のマグネットローラ43の外回りを矢印R4方向に所定の回転速度で回転駆動され、現像容器41内において現像スリーブ42外面にマグネットローラ43の磁力により現像剤46の磁気ブラシが形成される。その磁気ブラシは現像スリーブ42の矢印R4方向の回転とともに搬送され、規制ブレード44により層厚規制を受けて所定層厚の現像剤磁気ブラシ薄層46aとして現像容器41外に持ち出されて現像部Dへ搬送されて感光ドラム1表面に接触し、引き続く現像スリーブ42の回転で再び現像容器41内に戻し搬送される。
【0053】
現像スリーブ42と感光ドラム1の導電性ドラム基体1aとの間には現像バイアス印加電源S2により直流電圧と交番電圧とが重畳された現像バイアスが印加される。本実施の形態では、感光ドラム1の電位設定を暗部−600V、明部−150Vとして、これに対する現像バイアスを、
直流電圧;−450V、
交番電圧;振幅VPP=1500V、周波数Vf =2000Hz
の現像バイアスが印加され、現像部Dにおいて現像スリーブ42側の現像剤磁気ブラシ薄層46a中のトナー粒子tが感光ドラム1側の静電潜像に選択的に付着されて静電潜像がトナー像として現像されていく。
【0054】
一般に、二成分現像法においては交番電圧を印加すると現像効率が増し、画像は高品位になるが、逆にカブリが発生しやすくなるという危険も生じる。このため、通常、現像装置4に印加する直流電圧と感光ドラム1の表面電位との間に電位差を設けることによって、カブリを防止するようにしている。
【0055】
現像容器41内の現像剤46のトナー濃度(キャリヤに対するトナーの混合割合)はトナーが静電潜像の現像に消費されて逐次減少していく。現像容器41内の現像剤46のトナー濃度は検知手段(不図示)により検知されて所定の許容下限濃度まで低下するとトナー補給部47から現像容器41内の現像剤46にトナー補給がなされて現像容器41内の現像剤46のトナー濃度を常に所定の許容範囲内に保つようにトナー補給制御される。
【0056】
本実施の形態に用いた二成分現像剤46は、
トナー粒子t;粉砕法によって製造された平均体積粒径6μmのネガ帯電トナーに対して酸化チタンを重量比1%外添したもの
キャリヤ c;飽和磁化が205emu /cm3 の平均粒径35μmの磁性キャリヤ
を重量比6対94に混合したものである。
【0057】
ここで、本発明におけるトナー粒度分布の測定方法を説明する。
【0058】
測定装置としては、コールターカウンターTA−2型(コールター社製)を用い、個数平均分布、体積平均分布を出力するインターフェイス(日科機製)及びCX−1パーソナルコンピュータ(キヤノン製)を接続し、電解液は一級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調整する。
【0059】
測定法としては、上述の電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤、好ましくは、アルキルベンゼンスルホン酸塩を、0.1〜5ml加え、さらに、測定試料を0.5〜50mg加える。
【0060】
試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行い、上述のコールターカウンターTA−2型により、アパーチャーとして100μアパーチャーを用いて2〜40μmの粒子の粒度分布を測定して、体積平均分布を求める。これらの求めた体積平均分布より体積平均粒径を得る。
【0061】
上述の現像装置4における現像剤の循環系について説明する。まず、現像スリーブ42の回転に伴いマグネットローラ43のN3 極で汲み上げられた現像剤46はS2 極→N1 極と搬送される過程において、現像スリーブ42に対して垂直に配置された規制ブレード44によって規制されて、現像スリーブ42上に現像剤磁気ブラシ薄層46aが形成される。薄層形成された現像剤磁気ブラシ薄層46aが現像部Dの現像主極S1 に搬送されてくると磁気力によって穂立ちが形成される。この穂状に形成された現像剤磁気ブラシ薄層46aによって感光ドラム1の静電潜像がトナー像として現像されるとともに、前述の画像形成工程で残留トナーとして感光ドラム1上に残留して帯電ローラ2によって正規帯電化(ネガ化)されたトナーが現像スリーブ42上の現像剤磁気ブラシ薄層46aに回収される。その後、N2 極とN3 極の反発磁界によって、現像スリーブ42上の現像剤は現像容器41内に戻される。
【0062】
(6) 転写ローラ(転写手段)
本実施の形態において、転写手段としては転写ローラ5を使用している。転写ローラ5は、感光ドラム1に所定に接触されて転写部としての転写ニップ部Tを構成している。本実施の形態における転写ローラ5は、外径8mmの金属等の導電性剛性材料からなる芯金と、その外周面を囲繞する導電性弾性層、すなわちウレタン、EPDM(エチレンプロピレンジメチルゴム)等にカーボン等の導電性材料を分散させて、抵抗値を105 〜1010Ω・cm、アスカーC硬度にて20〜50度程度に調整した発泡弾性体で形成された導電性弾性層とによって構成され、外径は16mmである。転写ローラ5は、感光ドラム1の矢印R1方向に回転に伴って矢印R5方向に等速で従動回転する。転写時には転写ローラ5の芯金に対して転写バイアス印加電源S3から転写バイアスとして直流電圧で約+4kV程度印加され、感光ドラム1と転写ローラ5との間に、トナー像を形成するネガ極性のトナー粒子が転写材Pに転写される方向の転写電界が形成されることによって静電転写される。
【0063】
(7) 現像装置4による現像同時クリーニング(残留トナー回収)
転写材Pに対するトナー像転写後の感光ドラム1表面には残留トナーが残留している。この残留トナーは、転写時の剥離放電や転写電荷の注入等により、帯電極性が反転してしまうばかりではなく、転写後の感光ドラム1表面をわずかにプラスに(約+数10V)帯電してしまうことが多い。
【0064】
このように極性反転した状態のトナーは、現像装置4において現像同時回収を行うことが困難である。また、このように電位が反転した感光ドラム1を帯電しようとするため、転写ローラ5への印加電圧と感光ドラム1の帯電電位との差が大きくなり帯電能が低下してしまう。
【0065】
これに対し、本発明によれば、帯電ローラ2のところで上述したように、交番電界のデューティ比、すなわち感光ドラム帯電極性と同一極性側のバイアスをオンする割合であるデューティ比を調整することで、良好な均一帯電性を維持しながら、かつ、残留トナーのトリボを最適な状態に制御することが可能となり、上述の現像同時回収を良好に行うことができる。一例として、図3(a)のような矩形の帯電バイアスを用い、周波数を2kHz、Vcenterを前述のように−600Vとし、振幅電圧VPP(Vmax 、Vmin の電位差)を2000V、すなわち、Vmax を−1600V、Vmin を+400V、デューティ比(Tに対するT- の比率)を70%としたところ、感光ドラム1上の表面電位はほぼ−600Vに均一帯電され、また、帯電ローラ2を通過後の残留トナーのトリボ(吸引法により、感光ドラム1表面から直接吸引して測定)は−10〜−70μC/g程度に制御されて、現像装置4で容易に現像同時回収を行うことができた。また、この状態で、約5000枚のプリントを繰り返し行ったが、帯電ローラ2へのトナー付着による汚染もほとんど無く、周囲へのトナー飛散も生じることがなかった。
【0066】
なお、前述のデューティ比については、本実施の形態においては60〜90%にて良好な結果が得られた。これに対し、デューティ比60%以下では現像装置4へのトナー回収が良好に行われず、ゴースト画像や帯電部(帯電ローラ2近傍)でのトナー飛散が発生した。一方、デューティ比90%以上では、感光ドラム1の帯電電位がマイナス側にシフトし、電位収束効果も悪化するという不具合が生じた。
【0067】
〈実施の形態2〉
上述の実施の形態1においては、感光ドラム1上の静電潜像における画像露光部(光照射部分)を現像するいわゆる反転現像方式について述べたが、本実施の形態2では、非露光部を現像するいわゆる正規現像法に関して、本発明を適用する場合を説明する。
【0068】
この正規現像方式は、原稿Gを露光した際の原稿Gの画像面からの反射光により、直接画像を形成するいわゆるアナログ複写機において一般に用いられる方式であり、一部のレーザビームプリンタでも用いられているが、実施の形態1との構成上の主な相異点は、実施の形態1では同極性であった感光ドラム1の帯電極性とトナーの帯電極性とが、実施の形態2では逆極性になる点である。
【0069】
したがって、本実施の形態においては、この点についてのみ詳述し、他の部分については説明を省略する。
【0070】
上述の正規現像方式を実施するには、実施の形態1における感光ドラム1の極性とトナーの極性とのうちの、いずれか一方の極性のみを逆にすればよい。ここでは、感光ドラム1の極性を逆(プラス)とする場合について説明を行う。
【0071】
具体的には、感光ドラム1として、帯電極性が正極性であるアモルファスシリコンドラムを用い、層構成として、アモルファスシリコン層の表面にSi−Cの保護層を設けた2層構成のものを用いた。
【0072】
トナーは実施の形態1と同様のものを用い、感光ドラムの帯電電位はほぼ+450Vとした。また、露光部である明部電位(背景電位となる)は+50Vとした。
【0073】
なお、トナーの極性が実施の形態1と同様であるため、転写バイアスについては実施の形態1と同極性を用いることができるが、現像バイアスは、直流電圧の極性を反転させ、+150Vとした。また、転写バイアスの値は、約300V増加させて、約+4.3kVの直流バイアス電圧とした。
【0074】
次に、帯電ローラ2に印加するバイアスであるが、直流バイアス電圧については、極性を反転させ、+500Vとした。これは、アモルファスシリコンの帯電後、現像位置に至るまでの暗減衰を考慮したものである。
【0075】
一方、非対称の交番電圧については、図6(a)〜(d)に示すように、プラスを縦軸の上方にとり、電圧の正の最大値をVmax 、最小値をVmin とし、Vcenter、Vrms (実効値)、1周期Tに対して電圧がプラスである時間をT+ とする等を、実施の形態1に倣って定義した。
【0076】
ここで、正規現像においては、本実施の形態ではトナーの極性がマイナスであるから、Tに対する時間T+ の割合(デューティ)が50%よりも小さくなるように設定する。これにより、実施の形態1において説明したのと同じ原理により、帯電性能としてはデューティ比によらず、常にVcenterの値に従って均一な暗電位が感光ドラム1表面に形成され、一方、残留トナーのトリボは、デューティ比に従って、マイナスの所定値に揃えられ、現像部において良好な現像同時回収を行うことができる。
【0077】
一例として、図6(a)の矩形波バイアスを用い、周波数2kHz、VPP=Vmax −Vmin を2000V、Vmax を+1500V、Vmin を−500V、デューティ比を30%とすることにより、良好な現像同時回収を行うことができ、かつ、このとき帯電ローラ2の汚染や帯電部での耐久によるトナー飛散も発止しなかった。
【0078】
なお、上述のデューティ比は、本実施の形態例においては10〜40%にて良好な結果が得られた。これに対し、デューティ比40%以上では現像装置4へのトナー回収が良好に行われず、ゴースト画像や帯電部でのトナー飛散が発生した。また、10%以下では、感光ドラム1の帯電電位がマイナス側にシフトし、電位収束効果も悪化するという不具合が生じた。
【0079】
〈実施の形態3〉
以下に実施の形態3を示す。本実施の形態は、前述の実施の形態1、及び実施の形態2の画像形成装置において、使用する現像剤のトナーを重合法で生成したトナーにしたもので、それ以外の装置構成、制御は同様である。同様な個所については、再度の説明は省略する。
【0080】
実施の形態1、2の画像形成装置においては、現像剤46のトナー粒子tとして粉砕法で生成されたトナーを用いたが、本例においては、懸濁重合法によって生成された平均粒径6μm球形トナーに対して平均粒径20mmの酸化チタンを重量比1%外添としたものを用いた。
【0081】
また磁性キャリヤcとしては飽和磁化が205emu /cm3 の平均粒径35μmの磁性キャリヤを用いた。
【0082】
上述のトナー粒子tとキャリヤ粒子cとを重量比6:94で混合したものを現像剤46として用いた。重合法で生成されたトナーは球形に近い形状であるため外添剤が均一にコートされる。このため、感光ドラム1に対する離型性が極めてよい。また、帯電ローラ2による再帯電も、より安定・均一に行うことができる。したがって、例えば、粉砕トナーと重合トナーとで転写効率(転写材P上に転写された単位面積あたりのトナー量/感光ドラム1上の単位面積あたりのトナー量)を比べた場合、粉砕トナーが90%であったのに対して、重合トナーを用いた場合には97%と高効率であった。また、かぶりも粉砕トナーと比べると良好であり、重合トナーを用いた場合においてはVback=50Vでもかぶりが防止できた。
【0083】
このような重合トナーを用いて、実施形態例1、2と同様の検討を行ったところ、本実施の形態においては、残留トナーが極めて微量であることに加え、高離型性であるため、クリーナレスシステム・現像同時クリーニングの構成をとった場合、残留トナーの回収性がより向上し、画像不良はまったく発生しなくなる。
【0084】
なお、重合法によって製造されるものをはじめとする球形のトナーを用いることで、トナーへの外添剤のコートが均一化され、電界によるトナー移動がより容易となる効果もある。このため、本実施の形態で用いた、磁性キャリヤ粒子cによる二成分現像方式以外でも、本発明を有効に実施できる。例えば、導電弾性体を表面に設けて構成した現像スリーブ上にトナーをコートし、これを感光ドラム1に当接させることで現像を行う、キャリヤを用いない一成分現像方式においても、重合法その他の方式で製造される球形のトナーを用いることで、本発明を用いた現像同時回収方式を有効に作用させることができる。
【0085】
〈実施の形態4〉
実施の形態1においては、ローラ方式の接触帯電部材である、帯電ローラ2を用いた場合の実施の形態を示したが、図7に示すように、接触帯電部材として固定ブレード方式の帯電部材を用いることができる。帯電ブレード20は、自由長(感光ドラム1の回転方向)20mm、厚さ120μmのりん青銅板を背板21とし、その上に厚さ1mm程度の弾性導電ゴム層、さらにその上に100〜200μm厚、体積抵抗率106 Ω・cm程度の中抵抗層、最表層に数10μmの固着防止層(ナイロン系樹脂等)からなる帯電層22を設けたものを用いた。なお、当接方向は感光ドラム1の回転方向(矢印R1方向)に対して順方向とし、線圧を数g/cmとして背板21の腰(弾性)により感光ドラム1に当接させた。この方式においても、帯電ニップ部N、及び帯電ニップ部近傍の放電域G1 、G2 を形成することができる。
【0086】
したがって、感光ドラム1への帯電を放電域G1 、G2 で、また、残留トナーへの電荷付与を帯電ニップ部Nにおいて行うことができる。
【0087】
本実施の形態においては、帯電ニップ部Nの幅(感光ドラム1の回転方向に沿った方向の長さ)がほぼ1〜2mm程度形成され、転写バイアス印加電源S1による帯電バイアスの印加条件は、実施の形態1と同条件で良好な結果が得られた。
【0088】
なお、本実施の形態の構成によれば、帯電ローラ2の場合と比較して、画像形成装置全体をコンパクトに構成することが可能となり、また、背板21のばね力や当接方法によって帯電ニップ部N、放電域G1 、G2 をある程度自由に調整できるという利点がある。なお、本実施の形態の図7には、帯電ブレード20を順方向に当接させた例を示したが、帯電ニップ部Nと当接端部との距離をある程度(数mm程度)確保する場合には、カウンター方向に当接させても、トナーが蓄積せずに擦り抜けることができ、当接圧も安定化できる。
【0089】
また、本実施の形態4は、特に実施の形態3の重合(球形)トナーと組み合わせて用いることで、帯電ニップ部Nでのトナーの擦り抜けが容易に行われ、良好な結果を得ることができる。
【0090】
〈実施の形態5〉
本実施の形態は、ジャム時等において、転写ローラ5が残留トナーにより汚染された場合の、転写ローラ5の清掃方法に関するものである。ここでは、基本的構成は実施の形態1に準じて説明する。
【0091】
図1において、例えば給紙ジャム等により、転写材Pが介在せずに転写ローラ5が直接、トナー汚染を受ける場合がある。この場合、転写ローラ5上には、正規極性の残留トナーと、一部転写電界等により極性が反転した残留トナーとが混在して付着することになる。
【0092】
したがって、ジャム処理後の電源再投入時において、図8に示すように、まず、感光ドラム1の回転状態にて転写ローラ5に転写バイアス印加電源S3を用いて正、負の転写バイアスをそれぞれ転写ローラ5の1回転以上に渡り交互に印加する第1の工程を設けることで、それぞれ正、負の電荷を有する汚染トナーが、転写ローラ5から感光ドラム1に転移する。ここで、感光ドラム1表面をあらかじめ帯電ローラ2により通常の暗電位(反転現像における、地肌電位)に帯電しておくことで、実施の形態1において説明した非対称交番電圧の作用により、正、負の電荷を持った汚染トナーは、均一に負極性に再帯電される。次に、現像装置4を、通常の画像形成条件にて動作させる第2の工程を設けることで、再帯電された汚染トナーは、感光ドラム1の電位と現像スリーブ42の電位の電位差により、現像装置4内に回収される。
【0093】
最後に、帯電ローラ2のバイアス電圧として、直流バイアス電圧をオフし、交番バイアスによりほぼ0Vに感光ドラム1表面を除電して清掃工程を終了する。
【0094】
本実施の形態では、実施の形態1に基づき、感光ドラム1の帯電電位は、清掃中においてはほぼ−600V、現像バイアスの直流電圧は−450Vとしてこれに交流バイアスを印加し、また、転写ローラ5に印加するクリーニングバイアスとしては、転写(−)バイアスとして−2kV、転写(+)バイアスとして+2kVを用いることで、転写ローラ5上の汚染トナーを、感光ドラム1を介して現像装置4に回収することができた。
【0095】
なお、上述の上記バイアス値については、これ以外にも様々な組み合わせを用いることが可能であり、例えば、帯電ローラ2への直流バイアス電圧を−150V、現像の直流バイアス電圧を0Vなどとしたり、帯電ローラ2への直流バイアス電圧を0V、現像の直流バイアス電圧を+150Vなどとしてもよい。
【0096】
また、本実施の形態は、反転現像法の場合について述べたが、前述の実施の形態2のような正規現像法の場合においても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【0097】
さらに、この清掃工程は、ジャム処理時や電源投入時以外にも、例えばプリント時のプリント前工程又はプリント後工程における空回転時等、その他転写材間等の非画像形成時に実行することができる。
【0098】
なお、上述の実施の形態においては、残留トナーの極性を帯電ローラ2により正規の極性である負極性に制御する場合を説明したが、上述の第1の工程、第2の工程は、非画像形成状態において実施するものであるため、現像装置4による回収時に同時現像を行う必要がない。したがって、例えば、帯電ローラ2に印加する交番バイアスのデューティ比を10〜40%とし、残留トナーを正極性に帯電させ、現像直流バイアス電圧と、帯電直流バイアス電圧の値を適宜に調整することにより、現像直流バイアス電圧を感光ドラム電位よりマイナス方向に大きくシフトさせることで、現像装置4への残留トナーの回収を行ってもよい。
【0099】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、像担持体に対して接触配置した接触帯電部材に、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と、デューティ比の異なる非対称の交番バイアス電圧とを重畳印加するという簡易な構成より、像担持体表面の均一帯電と、残留トナーに対する所定極性の安定なトリボ付与とを行うことが可能となり、良好な現像同時クリーニングを行うことができる。これにより、接触帯電部材が残留トナーによって汚染されることに起因する帯電不良を防止して、良好な画像を長期にわたって形成することができる。
【0100】
また、接触転写部材が残留トナーにより汚染された場合においても、接触転写部材上の残留トナーを像担持体に転移させた後、接触帯電部材に、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と、デューティ比の異なる非対称の交番バイアス電圧とを重畳印加するという簡易な構成より、像担持体表面の均一帯電と、残留トナーに対する所定極性の安定なトリボ付与とを行うことが可能となり、良好な現像同時クリーニングを行うことができる。これにより、接触転写部材が残留トナーによって汚染されることに起因する画像欠陥や転写材裏汚れを長期にわたって有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【図2】実施の形態1における光学系の構成を示す図。
【図3】(a)、(b)、(c)、(d)は、実施の形態1における非対称の帯電バイアスを示す図。
【図4】実施の形態1における、残留トナーに対する電荷の付与を説明する図。
【図5】実施の形態1における現像装置の概略構成を示す縦断面図。
【図6】 (a)、(b)、(c)、(d)は、実施の形態2における非対称の電帯バイアスを示す図。
【図7】実施の形態4における、残留トナーに対する電荷の付与を説明する図。
【図8】実施の形態5における動作を説明する図。
【図9】 従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
1 像担持体(感光ドラム)
2 帯電手段(接触帯電部材、帯電ローラ)
3 情報書込み手段(レーザー操作部)
4 現像手段(現像装置)
5 転写手段(接触転写部材、転写ローラ)
20 帯電手段(接触帯電部材、帯電ブレード)
46 現像剤
P 転写材
S1 電源(帯電バイアス印加電源)
S2 現像バイアス印加電源
S3 転写バイアス印加電源
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 shows a schematic configuration of an electrophotographic copying machine as a conventional image forming apparatus.
[0003]
In the figure, reference numeral 1 denotes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive drum”) as an image carrier, which is rotationally driven in the direction of arrow R1 with a predetermined peripheral speed (process speed). In the rotation process, the photosensitive drum 1 is subjected to static elimination exposure by a pre-exposure lamp 2, and is subjected to uniform charging processing of a predetermined polarity and potential by a corona charger 3 as a charging means, and an image exposure means (not shown) (original document). By receiving image exposure L by an image projection imaging exposure means, a laser beam scanning exposure means, etc., the uniformly charged surface is selectively neutralized (or potential attenuated) corresponding to the exposure image pattern, and the electrostatic latent image Is formed. The electrostatic latent image is developed as a toner image by the developing device 4 as a developing means.
[0004]
On the other hand, a transfer material P as a transfer member is fed from a sheet feeding mechanism (not shown) between the photosensitive drum 1 and a corona charger 7 as a transfer unit at a predetermined control timing, and the back surface of the transfer material P The toner image on the photosensitive drum 1 is electrostatically transferred onto the surface of the transfer material P by being charged with a polarity opposite to that of the toner.
[0005]
Next, the transfer material P is electrostatically separated from the surface of the photosensitive drum 1 by the separation charger 8, introduced into the fixing unit 6, subjected to toner image fixing processing, and output as a copy or print.
[0006]
After the toner image has been transferred to the transfer material P, the toner remaining on the surface without being transferred to the transfer material P (hereinafter referred to as “residual toner”) is removed by a cleaning unit (cleaner) 5 to form the next image. To be served.
[0007]
In the above-described image forming apparatus, the charging unit 3 for temporarily charging the photosensitive drum 1 may be a contact charging type charger (magnetic brush charging, fur brush charging, roller charging, etc.) instead of a corona charger. . The contact charging type charger has an advantage that generation of ozone or the like can be reduced. The transfer charger 7 can also be a transfer roller. Basically, as described above, an image is formed through a series of image forming processes of charging, exposure, development, transfer, fixing, and cleaning.
[0008]
Recently, such image forming apparatuses have been downsized. However, it is only necessary to downsize each device that performs the image forming processes such as charging, exposure, development, transfer, fixing, and cleaning as described above. There was a limit to downsizing as a whole. The residual toner is collected as waste toner by the cleaner 5, but it is preferable that the waste toner does not occur from the viewpoint of environmental protection.
[0009]
Therefore, an image forming apparatus of a so-called cleanerless system in which the above-described cleaner 5 is removed and simultaneous development cleaning (residual toner recovery) is performed by the developing device 4 has appeared.
[0010]
The simultaneous development cleaning is the difference between the direct current voltage applied to the developing device 4 and the surface potential of the photosensitive drum 1 for the residual toner slightly remaining on the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image onto the transfer material P. The potential difference V is the fog removal potential difference VbackIt is a method to collect by.
[0011]
According to this method, since the residual toner is collected and reused after the next step, waste toner can be eliminated. In addition, since there is no need to provide a cleaner 5 dedicated to cleaning, there is a great advantage in terms of space, and the overall size can be greatly reduced.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described image forming apparatus, when the cleaner 5 was removed and simultaneous development cleaning by the developing device 4 was attempted, a positive ghost of the previous image occurred in the photosensitive drum cycle in a portion where there was no image.
[0013]
This positive ghost is because the residual toner of the previous image could not be collected in the development area or was insufficiently collected, so that the residual toner reached the transfer portion T, and originally the white background portion of the surface of the transfer material P. It is a phenomenon that occurs by being transferred to the place.
[0014]
One of the measures for preventing this positive ghost is as follows.
[0015]
As a charging means, a contact charging device is used in place of the corona charger 3, and a DC voltage is applied to the contact charging member brought into contact with the photosensitive drum 1, so that the photosensitive drum 1 is primarily charged to a predetermined polarity and a predetermined potential. At the same time, the residual toner on the photosensitive drum 1 passing through the contact charging member is aligned with the normal charging polarity to reach the developing device 4, whereby the residual toner is advantageous in the toner recoverability during development of the developing device 4. Image defects (positive ghost) can be prevented.
[0016]
However, also in this case, when a DC voltage was applied to the contact charging member and image output was performed, charging failure due to toner contamination of the contact charging member occurred just by passing several sheets. The quality of the output image has deteriorated.
[0017]
Further, when a contact transfer member (for example, a transfer roller) disposed in contact with the surface of the photosensitive drum 1 is used as a transfer unit, the contact occurs when the above-described positive ghost, cleaning failure, or jam of the transfer material P occurs. The transfer member may be contaminated with toner and cause image defects. Conventionally, in such a case, a method of transferring the contaminated toner to the photosensitive drum 1 by the cleaning bias and cleaning the contact charging member is generally performed. However, as described above, since the capability of the simultaneous development cleaning is not sufficient, the developing device There was also a problem that the toner that could not be collected in No. 4 contaminated the contact charging member again.
[0018]
In view of this, the present invention provides an image forming apparatus that performs cleaning simultaneously with development, and prevents toner contamination of the contact charging member so that it can be charged satisfactorily over a long period of time, thereby preventing deterioration in output image quality. It is intended to do.
[0019]
Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus for performing simultaneous development cleaning, which prevents toner contamination of the contact transfer member and performs good transfer over a long period of time, thereby preventing deterioration in output image quality. It is to provide.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 includes a charging means for discharging and charging the surface of the image carrier with a contact charging member, and information writing for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier after charging. A toner image on the image carrier by forming an electric field between the image carrier and the developing means for developing the electrostatic latent image as a toner image with a developer carried on the developer carrier. A transfer means for transferring the toner to a transfer material, wherein the developing means serves as a cleaning means for collecting residual toner remaining on the image carrier. A power supply for applying a DC bias voltage and an asymmetrical alternating voltage in a superimposed manner, and the developing method of the developing means is a reversal developing method using toner having the same polarity as the charged polarity of the image carrier, and the alternating voltage When the ratio of turning on the charging polarity identical to the polarity side bias of the image bearing member to the duty ratio of the alternating voltage, and scope the duty ratio of 60% to 90%Then, the electric potential of the image carrier is charged to an almost intermediate value between the maximum value and the minimum value of the charging bias voltage.It is characterized by that.
[0021]
  The invention according to claim 2A charging means for discharging and charging the surface of the image carrier by a contact charging member; an information writing means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier after charging; and the electrostatic latent image is carried on the developer carrier. Developing means for developing a toner image with the developer, and transfer means for forming an electric field between the image carrier and transferring the toner image on the image carrier to a transfer material. In the image forming apparatus that also serves as a cleaning unit that collects residual toner remaining on the image carrier, a power source that applies a DC bias voltage and an asymmetrical alternating voltage as a charging bias voltage to the contact charging member is superimposed. The developing means is a normal developing system using toner having a polarity opposite to the charging polarity of the image carrier, and the bias having the same polarity as the charging polarity of the image carrier of the alternating voltage is turned on. When the that ratio and the duty ratio of the alternating voltage, characterized in that the range of the duty ratio of 10-40%.
[0022]
  The invention according to claim 33. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner particles stored in the developing unit are toner generated by a polymerization method.
[0023]
  According to a fourth aspect of the present invention, there is provided charging means for discharging and charging the surface of the image carrier with a contact charging member, information writing means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier after charging, and the electrostatic latent image. A developing means for developing a toner image with a developer carried on the developer carrying member, a contact transfer member is pressed against the image carrier, and an electric field is formed between the image carrying member and the contact transfer member. A transfer unit that transfers the toner image on the image carrier to a transfer material, and the developing unit also serves as a cleaning unit that collects residual toner remaining on the image carrier.SaidThe developing method of the developing unit is a reversal developing method using toner having the same polarity as the charged polarity of the image carrier, and the residual toner remaining on the contact transfer member is removed from the contact at a predetermined timing during non-image formation. A first step of transferring to the image carrier side by forming an electric field between the transfer member and the image carrier, and a DC bias voltage and an asymmetrical alternating current as a charging bias voltage for the contact charging member When the ratio of turning on the same polarity side bias as the charging polarity of the image carrier of the alternating voltage is a duty ratio of the alternating voltage, the duty ratio is in the range of 60 to 90%. Applying the alternating voltage to the contact charging member, And charging the potential of the image carrier to an intermediate value between the maximum value and the minimum value of the charging bias voltage,And a second step of collecting the residual toner by the developing unit.
[0024]
  The invention according to claim 5A charging means for discharging and charging the surface of the image carrier by a contact charging member; an information writing means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier after charging; and the electrostatic latent image is carried on the developer carrier. A developing unit that develops a toner image with the developer, and a contact transfer member is pressed against the image carrier and an electric field is formed between the image carrier and the contact transfer member to form a toner on the image carrier. A transfer unit that transfers an image to a transfer material, wherein the developing unit also serves as a cleaning unit that collects residual toner remaining on the image carrier. This is a normal development method using toner having a polarity opposite to the charged polarity of the carrier, and the residual toner remaining on the contact transfer member at a predetermined timing during non-image formation is transferred to the contact transfer member and the image carrier. And a power source for applying a DC bias voltage and an asymmetrical alternating voltage as a charging bias voltage to the contact charging member in a superimposed manner by forming an electric field between the first charging step and the contact charging member. When the ratio of turning on the same polarity side bias as the charged polarity of the image carrier of the alternating voltage is the duty ratio of the alternating voltage, the alternating voltage with the duty ratio in the range of 10 to 40% is And a second step of charging the residual toner by applying it to a contact charging member and collecting the residual toner by the developing means..
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0026]
<Embodiment 1>
(1) Schematic configuration and operation of the entire image forming apparatus
FIG. 1 shows an example of an image forming apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an electrophotographic laser beam printer. In the laser beam printer (hereinafter referred to as "image forming apparatus") shown in the same figure, a contact charging device is used as a charging means for charging the surface of an image carrier, and a cleanerless system that performs simultaneous development cleaning as a developing means. Is adopted.
[0027]
In the figure, A indicates a printer unit, and B indicates an image reading unit (image scanner).
[0028]
In the image reading unit B, reference numeral 13 denotes a platen glass fixedly disposed on the upper part of the image reading unit B. The original G is placed on the upper surface of the original platen glass 13 with the image surface to be copied facing downward, and is set by covering an original pressing plate (not shown) thereon. An image reading unit 14 is provided with a document irradiation lamp 14a, a short focus lens array 14b, a CCD sensor 14c, and the like. When the copy button (not shown) is pressed, the image reading unit 14 moves in the direction of the arrow K1 from the home position indicated by a solid line on the right end side in FIG. When the predetermined forward end point indicated by the broken line is reached, it is driven backward to move in the direction of the arrow K2 and return to the initial home position.
[0029]
In the forward drive process of the image reading unit 14, the downward image surface of the original G on the original platen glass 13 is sequentially illuminated and scanned in the direction of the arrow K1 by the original irradiation lamp 14a of the image reading unit 14. The document surface reflected light of the scanning light is imaged and incident on the CCD sensor 14c by the short focus lens eye 14b.
[0030]
The CCD sensor 14c includes a light receiving unit, a transfer unit, and an output unit. The optical signal is converted into a charge signal in the CCD light receiving unit, and sequentially transferred to the output unit in synchronization with the clock pulse in the transfer unit. The charge signal is converted into a voltage signal in the output unit, amplified and reduced in impedance, and output. The analog signal thus obtained is subjected to known image processing to be converted into a digital signal and sent to the printer unit A.
[0031]
That is, the image information of the original G is photoelectrically read as a time-series electric digital pixel signal (image signal) by the image reading unit B.
[0032]
The printer unit A includes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) 1 as an image carrier. The photosensitive drum 1 is rotationally driven in the direction indicated by the arrow R1 at a predetermined peripheral speed around the central support shaft, in this embodiment at a rotational speed of 150 mm / s, and in the rotational process, first, a charging roller that constitutes a charging means. (Contact charging member) 2 is subjected to a uniform negative charging process. The charging roller 2 is disposed in contact with the photosensitive drum 1, forms a charging nip portion N between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1, and rotates following the direction of the arrow R <b> 1 of the photosensitive drum 1 in the direction of arrow R <b> 2. Further, a predetermined charging bias is applied to the charging roller 2 from the charging bias application power source S1, whereby the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined polarity and a predetermined potential.
[0033]
Then, a laser beam output from a laser scanning unit (laser scanner) 3 serving as information writing means on the uniformly charged surface of the photosensitive drum 1, that is, an image sent from the image reading unit B side to the printer unit A side. By performing scanning exposure L with a laser beam modulated in accordance with the signal, the charge at the laser-light irradiated portion is removed. Thus, electrostatic latent images corresponding to the image information of the original G photoelectrically read by the image reading unit B are sequentially formed on the surface of the photosensitive drum 1.
[0034]
The electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 1 is developed by a developing device (developing unit) 4. The developing device 4 has a rotatable developing sleeve 42 disposed opposite to the surface of the photosensitive drum 1, and a developing bias is applied to the developing sleeve 42 by a developing bias applying power source S 2, thereby generating an electrostatic latent image. The toner is attached and developed as a toner image. The development in the present embodiment is so-called reversal development in which toner is attached to a portion from which charges have been removed by the above-described exposure.
[0035]
On the other hand, the transfer material P stored in the paper feed cassette 6 is fed one by one by the paper feed roller 7 and fed into the printer unit A, and transferred to the photosensitive drum 1 by the registration roller 8 at a predetermined timing. It is supplied to a transfer nip T between the roller (transfer means) 5. A transfer bias having a polarity opposite to that of the toner on the photosensitive drum 1 is applied to the transfer roller 5 from a transfer bias application power source S3 at a predetermined timing, and the photosensitive drum 1 is applied to the surface of the transfer material P supplied to the transfer nip T. The toner image on the surface is electrostatically transferred.
[0036]
The transfer material P that has received the transfer of the toner image through the transfer nip T is sequentially separated from the surface of the photosensitive drum 1 and conveyed to the fixing device 10 by the conveying device 9, where the toner image is heated and pressurized. After being fixed on the surface, the paper is output as a copy or print on the paper discharge tray 12 by the discharge roller 11.
[0037]
On the other hand, the toner (transferred toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the toner image transfer without being transferred to the transfer material P is removed by the developing device 4 as described later, and is used for the next image formation.
[0038]
Above, description of the schematic structure and operation | movement of the whole image forming apparatus is finished, and it explains in full detail for every member next.
[0039]
(2) Photosensitive drum (image carrier)
In the present embodiment, as described above, the photosensitive drum 1 is used as the image carrier. As the surface layer of the photosensitive drum 1, an organic photoreceptor or the like can be used. As an example, in the present embodiment, a function-separated OPC photosensitive drum is used, the charge generation layer uses a phthalocyanine compound having a thickness of 0.2 μm, and the charge transport layer on the surface layer side has a thickness of about 22 μm. A polycarbonate in which the hydrazone compound was dispersed was used.
[0040]
(3) Laser scanning section
FIG. 2 shows a schematic configuration of the laser scanning unit 3. When the laser scanning unit 3 performs laser scanning exposure on the surface of the photosensitive drum 1 as a surface to be scanned, first, the solid-state laser element 32 is blinked at a predetermined timing by the light emission signal generator 31 based on the input image signal ( ON / OFF). The laser light emitted from the solid-state laser element 32 is converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens system 33, and further main-scanned in the arrow K3 direction by the rotating polygon mirror 34 that rotates at high speed in the arrow R34 direction. An image is formed in a spot shape on the surface of the photosensitive drum 1 by the fθ lens groups 35a, 35b, and 35c. By such laser beam scanning, an exposure distribution for one image scan is formed on the surface of the photosensitive drum 1, and the surface of the photosensitive drum 1 can be scrolled by a predetermined amount perpendicular to the main scanning direction for each scan. For example, an exposure distribution corresponding to the image signal is obtained on the surface of the photosensitive drum 1.
[0041]
(4) Charging roller
The charging roller 2 as a contact charging member is based on a well-known contact charging method. As an example, an elastic conductive rubber having a thickness of 3 mm has a volume resistivity of 10 to 200 mm.6 A medium resistance layer of about Ω · cm was provided, and an anti-adhesion layer (nylon resin or the like) of several tens of μm was further provided thereon. At this time, a metal rod such as stainless steel (SUS) was used as the core material, and the outer diameter of the charging roller itself was configured to be 12 mm in total. The charging roller 2 is brought into contact with the photosensitive drum 1 with a linear pressure of about 20 to 50 g / cm so that a charging nip portion N of about 1 to 2 mm is formed. The charging roller 2 is configured to be driven to rotate in the direction of arrow R2 as the photosensitive drum 1 rotates in the direction of arrow R1. Further, a charging bias obtained by superimposing an asymmetrical alternating voltage on a −600 V DC voltage is applied to the charging roller 2 by a charging bias power source S1.
[0042]
Here, the asymmetrical alternating voltage is a waveform in which the duty of the rectangular wave is changed as shown in FIG. 3A, and two voltages having different frequencies on the positive side and the negative side of the voltage as shown in FIG. An asymmetrical alternating voltage such as a waveform combining sine waves, a triangular pulse waveform as shown in (c), or a trapezoidal pulse waveform as shown in (d). In these figures, when minus is taken upward, Vmax Is the negative maximum voltage, Vmin Is the minimum negative value, VcenterIs the above-mentioned maximum value Vmax And the minimum value Vmin And the average value, Vrms Indicates an effective value, and by applying an asymmetrical alternating voltage, the effective value Vrms Is the average value VcenterIt is deviated (shifted to the minus side in these figures). In FIGS. 3A to 3B, all are shifted to the minus side. In any of the waveforms (a) to (d), the time T during which the voltage is negative with respect to the effective value with respect to one period T.- The duty ratio is set so as to exceed 50%, where the duty ratio is the duty ratio.
[0043]
By applying the charging bias as described above, the following can be achieved.
(1) The surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to approximately -600V. At this time, since the potential history before charging is made uniform, pre-exposure can be omitted.
(2) When a small amount of residual toner is present, the charged charge (tribo) polarity and the charge amount can be controlled to predetermined values, and the residual toner adheres to the charging roller 2 Will not get dirty or splash around.
[0044]
The reason for the above (1) is that the charging to the photosensitive drum 1 by the charging roller 2 is in the air in accordance with Paschen's law, which occurs in the minute gap G near the charging nip N as shown in FIG. It is conceivable that the ratio depending on the discharge is large. That is, according to the air discharge, once the discharge is generated and the photosensitive drum 1 is charged, a charged area having a certain width is formed. Therefore, the DC voltage is not applied to the charging roller 2 without applying an alternating voltage. When only voltage is applied, rotation of the photosensitive drum 1 weakens the electric field near the charging nip N until the charged area passes through the air discharge area near the charging nip N, and the next discharge occurs. A so-called discharge relaxation time occurs. On the other hand, when the alternating voltage is superimposed on the charging roller 2, the discharge threshold value in the vicinity of the charging nip N is exceeded every time the voltage alternates. Therefore, if the alternating cycle is set shorter than the discharge relaxation time, the photosensitive drum The amount of charge by the charging roller 2 to 1 is the number of alternating times and the upper and lower peaks of the alternating voltage (Vmax , Vmin ) Intermediate value (= Vcenter) Only depends on T and T- No longer depends on the ratio (duty ratio). Where Vmax And Vmin As a result, the surface potential of the photosensitive drum 1 is approximately V.centerIt seems to converge to the value, that is, -600V.
[0045]
On the other hand, the reason for the above-mentioned (2) is that the charge imparted to the residual toner t remaining on the photosensitive drum 1 is not the air discharge as in (1) but exclusively in the charging nip portion N in FIG. This is considered to be caused by charge injection. That is, in this case, the charge injection amount is V which is an effective value of the bias voltage applied to the charging roller 2.rms The tribo of the residual toner t is the application time of the alternating voltage, T and T- Can be controlled by the ratio (duty ratio). Although the reason why the charging roller 2 is not contaminated or scattered by the residual toner t has not been fully clarified, as a comparative example, when the duty ratio of the alternating electric field is 50% (that is, plus and minus the same amount), The residual toner t adheres to the charging roller 2 to cause contamination, and a phenomenon occurs in which the toner is scattered like a cloud around the charging roller 2. From this point, the electric field action of pulling the residual toner t away from the charging roller 2 at the charging nip N and keeping it on the photosensitive drum 1 is T- This seems to be caused by taking a long time. Specific charging bias conditions will be described in detail later.
[0046]
(5) Developer
In general, the electrostatic latent image is developed by coating non-magnetic toner on a developing sleeve with a blade or the like, and magnetic toner is coated by magnetic force and conveyed to be developed in a non-contact state with respect to the photosensitive drum. A method (one-component non-contact development), a method in which the toner coated as described above is developed in contact with a photosensitive drum (one-component contact development), and a magnetic carrier mixed with toner particles. Is used as a developer and conveyed by magnetic force and developed in contact with the photosensitive drum (two-component contact development), and the above-mentioned two-component developer is developed in a non-contact state (two-component non-development). And contact development).
[0047]
In the present embodiment, a mixture of non-magnetic toner particles and magnetic carrier particles is used as a developer, and this developer is held as a magnetic brush or the like by a magnetic force on a developing sleeve 4a as a developing carrier. A two-component contact development method is used in which the electrostatic latent image is developed as a toner image by being conveyed to the developing unit and brought into contact with the surface of the photosensitive drum 1.
[0048]
This is because it is advantageous in terms of improving the image quality and stability of the image and in terms of mechanical recovery by the magnetic brush when recovering the residual toner on the photosensitive drum 1.
[0049]
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the developing device 4 of the two-component contact development method (two-component magnetic brush development) used in the present embodiment.
[0050]
In the figure, 41 is a developing container, 42 is a developing sleeve as a developer carrying member, 43 is a magnet roller as magnetic field generating means fixedly arranged in the developing sleeve 42, and 44 is carried on the surface of the developing sleeve 42. A regulating blade for regulating the layer thickness of the developer, 45 is a developer agitating and conveying screw, 46 is a two-component developer accommodated in the developing container 41, and includes nonmagnetic toner particles t, magnetic carrier particles c, Are mixed. Reference numeral 47 denotes a toner replenishing unit.
[0051]
At least during development, the developing sleeve 42 is disposed so that the closest distance (gap) to the photosensitive drum 1 is about 500 μm, and the developer magnetic brush thin layer 46 a carried on the outer surface of the developing sleeve 42 is photosensitive. It is set so as to contact the surface of the drum 1. A contact portion between the developer magnetic brush thin layer 46 a and the photosensitive drum 1 is a developing portion (developing region) D.
[0052]
The developing sleeve 42 is rotationally driven around the fixedly arranged magnet roller 43 in the direction of arrow R4 at a predetermined rotational speed, and the magnetic brush of the developer 46 is applied to the outer surface of the developing sleeve 42 in the developing container 41 by the magnetic force of the magnet roller 43. It is formed. The magnetic brush is conveyed along with the rotation of the developing sleeve 42 in the direction of the arrow R4, is subjected to the layer thickness regulation by the regulating blade 44, and is taken out of the developing container 41 as a developer magnetic brush thin layer 46a having a predetermined layer thickness to be developed D To the surface of the photosensitive drum 1, and subsequently returned to the developing container 41 by the rotation of the developing sleeve 42.
[0053]
A developing bias in which a DC voltage and an alternating voltage are superimposed is applied between the developing sleeve 42 and the conductive drum base 1a of the photosensitive drum 1 by a developing bias applying power source S2. In the present embodiment, the potential setting of the photosensitive drum 1 is set to a dark portion of −600 V and a light portion of −150 V, and a developing bias for the dark portion is set to
DC voltage; -450V,
Alternating voltage; amplitude VPP= 1500V, frequency Vf = 2000Hz
In the developing portion D, the toner particles t in the developer magnetic thin layer 46a on the developing sleeve 42 side are selectively attached to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 in the developing portion D, and the electrostatic latent image is formed. It is developed as a toner image.
[0054]
In general, in the two-component development method, when an alternating voltage is applied, the development efficiency increases and the image becomes high-quality, but conversely, there is a risk that fog is likely to occur. For this reason, normally, a fog is prevented by providing a potential difference between the DC voltage applied to the developing device 4 and the surface potential of the photosensitive drum 1.
[0055]
The toner concentration (mixing ratio of the toner to the carrier) of the developer 46 in the developing container 41 is gradually decreased as the toner is consumed for developing the electrostatic latent image. When the toner concentration of the developer 46 in the developing container 41 is detected by a detecting means (not shown) and falls to a predetermined allowable lower limit concentration, the toner is replenished from the toner replenishing unit 47 to the developer 46 in the developing container 41 and developed. The toner supply control is performed so that the toner concentration of the developer 46 in the container 41 is always kept within a predetermined allowable range.
[0056]
The two-component developer 46 used in this embodiment is
Toner particles t; a negatively charged toner having an average volume particle diameter of 6 μm manufactured by a pulverization method and titanium oxide added externally at a weight ratio of 1%.
Carrier c; saturation magnetization is 205 emu / cmThree Magnetic carrier with an average particle size of 35 μm
In a weight ratio of 6:94.
[0057]
Here, a method for measuring the toner particle size distribution in the present invention will be described.
[0058]
As a measuring device, a Coulter counter TA-2 type (manufactured by Coulter Co.) was used, and an interface (manufactured by Nikkiki) and CX-1 personal computer (manufactured by Canon) for outputting the number average distribution and volume average distribution were connected, and The solution is adjusted to a 1% NaCl aqueous solution using primary sodium chloride.
[0059]
As a measuring method, 0.1 to 5 ml of a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate, is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the above-mentioned electrolytic aqueous solution, and 0.5 to 50 mg of a measurement sample is further added.
[0060]
The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes, and the particle size distribution of particles of 2 to 40 μm is obtained by using the above-mentioned Coulter counter TA-2 type using a 100 μ aperture as the aperture. Measure to obtain a volume average distribution. The volume average particle diameter is obtained from the obtained volume average distribution.
[0061]
The developer circulation system in the developing device 4 will be described. First, as the developing sleeve 42 rotates, the N of the magnet roller 43 is increased.Three The developer 46 pumped up at the pole is S2 Pole → N1 In the process of being conveyed to the pole, the developer magnetic brush thin layer 46 a is formed on the developing sleeve 42 by being regulated by the regulating blade 44 arranged perpendicular to the developing sleeve 42. The thin developer magnetic brush thin layer 46a is formed into the developing main pole S of the developing section D.1 When it is transported to the head, the head is formed by the magnetic force. The electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is developed as a toner image by the developer magnetic brush thin layer 46a formed in the shape of a spike, and also remains on the photosensitive drum 1 as a residual toner in the image forming process described above. The toner that is normally charged (negative) by 2 is collected in the developer magnetic brush thin layer 46 a on the developing sleeve 42. Then N2 Pole and NThree The developer on the developing sleeve 42 is returned into the developing container 41 by the repulsive magnetic field of the pole.
[0062]
(6) Transfer roller (transfer means)
In the present embodiment, the transfer roller 5 is used as the transfer means. The transfer roller 5 is in predetermined contact with the photosensitive drum 1 to form a transfer nip portion T as a transfer portion. The transfer roller 5 in the present embodiment is composed of a cored bar made of a conductive rigid material such as a metal having an outer diameter of 8 mm, and a conductive elastic layer surrounding its outer peripheral surface, that is, urethane, EPDM (ethylene propylene dimethyl rubber), or the like. Disperse a conductive material such as carbon to make the resistance value 10Five -10TenThe outer diameter of the conductive elastic layer is 16 mm. The conductive elastic layer is formed of a foamed elastic body adjusted to about 20 to 50 degrees in Ω · cm and Asker C hardness. The transfer roller 5 is driven to rotate at a constant speed in the direction of the arrow R5 as the photosensitive drum 1 rotates in the direction of the arrow R1. At the time of transfer, a negative polarity toner that forms a toner image between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 5 by applying a DC voltage of about +4 kV as a transfer bias to the core of the transfer roller 5 from the transfer bias application power source S3. Electrostatic transfer is performed by forming a transfer electric field in the direction in which the particles are transferred to the transfer material P.
[0063]
(7) Simultaneous development cleaning by developing device 4 (residual toner recovery)
Residual toner remains on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image to the transfer material P. This residual toner not only reverses the charging polarity due to peeling discharge or transfer charge injection during transfer, but also charges the surface of the photosensitive drum 1 after transfer slightly positively (about + several tens of volts). It often ends up.
[0064]
It is difficult for the developing device 4 to simultaneously collect the development of the toner whose polarity is reversed in this way. Further, since the photosensitive drum 1 whose potential is reversed in this way is to be charged, the difference between the voltage applied to the transfer roller 5 and the charging potential of the photosensitive drum 1 becomes large, and the charging ability is lowered.
[0065]
On the other hand, according to the present invention, as described above in the charging roller 2, the duty ratio of the alternating electric field, that is, the duty ratio that is the ratio of turning on the bias on the same polarity side as the photosensitive drum charging polarity is adjusted. In addition, while maintaining good uniform chargeability, it is possible to control the residual toner tribo to an optimum state, and the above-described simultaneous development and recovery can be performed satisfactorily. As an example, a rectangular charging bias as shown in FIG. 3A is used, the frequency is 2 kHz, and VcenterIs set to −600 V as described above, and the amplitude voltage VPP(Vmax , Vmin Potential difference) is 2000V, that is, Vmax -1600V, Vmin + 400V, duty ratio (T to T- ) Is 70%, the surface potential on the photosensitive drum 1 is uniformly charged to approximately −600 V, and the residual toner tribo after passing through the charging roller 2 (directly from the surface of the photosensitive drum 1 by the suction method). (Measured by suction) was controlled to about −10 to −70 μC / g, and the development device 4 could easily collect the development simultaneously. In this state, about 5000 prints were repeatedly performed, but there was almost no contamination due to the toner adhering to the charging roller 2, and toner scattering to the surroundings did not occur.
[0066]
As for the aforementioned duty ratio, good results were obtained at 60 to 90% in the present embodiment. On the other hand, when the duty ratio is 60% or less, the toner recovery to the developing device 4 is not performed satisfactorily, and the ghost image and the toner scattering in the charging unit (near the charging roller 2) occur. On the other hand, when the duty ratio is 90% or more, the charging potential of the photosensitive drum 1 is shifted to the minus side, and the potential convergence effect is deteriorated.
[0067]
<Embodiment 2>
In the above-described first embodiment, a so-called reversal development method for developing the image exposure portion (light irradiation portion) in the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 has been described. In the second embodiment, the non-exposure portion is used. A case where the present invention is applied to a so-called regular development method for development will be described.
[0068]
This regular development method is a method generally used in a so-called analog copying machine that directly forms an image by reflected light from the image surface of the original G when the original G is exposed, and is also used in some laser beam printers. However, the main difference in configuration with the first embodiment is that the charging polarity of the photosensitive drum 1 and the charging polarity of the toner, which were the same polarity in the first embodiment, are opposite in the second embodiment. It is a point that becomes polar.
[0069]
Therefore, in the present embodiment, only this point will be described in detail, and description of other parts will be omitted.
[0070]
In order to carry out the regular development method described above, only one of the polarity of the photosensitive drum 1 and the polarity of the toner in the first embodiment should be reversed. Here, a case where the polarity of the photosensitive drum 1 is reversed (plus) will be described.
[0071]
Specifically, an amorphous silicon drum having a positive charge polarity was used as the photosensitive drum 1, and a layer structure having a Si—C protective layer provided on the surface of the amorphous silicon layer was used. .
[0072]
The same toner as in Embodiment 1 was used, and the charging potential of the photosensitive drum was set to about + 450V. Further, the bright portion potential (which becomes the background potential) which is the exposed portion was set to + 50V.
[0073]
Since the polarity of the toner is the same as that of the first embodiment, the same polarity as that of the first embodiment can be used as the transfer bias, but the developing bias is set to +150 V by reversing the polarity of the DC voltage. Further, the value of the transfer bias was increased by about 300 V to a DC bias voltage of about +4.3 kV.
[0074]
Next, regarding the bias applied to the charging roller 2, the polarity of the DC bias voltage was reversed to + 500V. This takes into account dark decay until the development position is reached after the amorphous silicon is charged.
[0075]
On the other hand, for the asymmetrical alternating voltage, as shown in FIGS. 6A to 6D, plus is taken above the vertical axis, and the positive maximum value of the voltage is Vmax , The minimum value is Vmin And Vcenter, Vrms (Effective value) The time during which the voltage is positive for one period T is T+ And the like are defined following the first embodiment.
[0076]
Here, in regular development, since the polarity of the toner is negative in this embodiment, the time T with respect to T+ Is set to be smaller than 50%. Thus, according to the same principle as described in the first embodiment, the charging performance is always V.centerAccording to this value, a uniform dark potential is formed on the surface of the photosensitive drum 1, while the residual toner tribos are aligned to a predetermined negative value according to the duty ratio, and good simultaneous development recovery can be performed in the developing unit.
[0077]
As an example, the rectangular wave bias shown in FIG.PP= Vmax -Vmin 2000V, Vmax + 1500V, Vmin By setting the voltage to −500 V and the duty ratio to 30%, good simultaneous recovery of development can be performed, and at this time, contamination of the charging roller 2 and toner scattering due to durability at the charged portion did not occur.
[0078]
The above-described duty ratio was 10% to 40% in the present embodiment, and good results were obtained. On the other hand, when the duty ratio is 40% or more, the toner recovery to the developing device 4 is not performed satisfactorily, and the ghost image and the toner scattering in the charging portion occur. Further, if it is 10% or less, the charged potential of the photosensitive drum 1 is shifted to the negative side, and the potential convergence effect is deteriorated.
[0079]
<Embodiment 3>
Embodiment 3 is shown below. In the present embodiment, in the image forming apparatuses of the first and second embodiments described above, the toner of the developer to be used is a toner generated by a polymerization method. It is the same. The repetitive description of similar parts is omitted.
[0080]
In the image forming apparatuses according to the first and second embodiments, the toner produced by the pulverization method is used as the toner particles t of the developer 46. In this example, the average particle size produced by the suspension polymerization method is 6 μm. Titanium oxide having an average particle diameter of 20 mm and 1% by weight added to the spherical toner was used.
[0081]
The magnetic carrier c has a saturation magnetization of 205 emu / cm.Three A magnetic carrier having an average particle size of 35 μm was used.
[0082]
A mixture of the above toner particles t and carrier particles c in a weight ratio of 6:94 was used as the developer 46. Since the toner produced by the polymerization method has a nearly spherical shape, the external additive is uniformly coated. For this reason, the releasability from the photosensitive drum 1 is very good. Further, recharging by the charging roller 2 can be performed more stably and uniformly. Therefore, for example, when the transfer efficiency (the amount of toner per unit area transferred onto the transfer material P / the amount of toner per unit area on the photosensitive drum 1) is compared between the pulverized toner and the polymerized toner, the pulverized toner is 90%. When the polymerized toner was used, the efficiency was as high as 97%. Further, the fog is also better than the pulverized toner.backThe fogging could be prevented even at 50V.
[0083]
Using such a polymerized toner, the same examination as in Embodiments 1 and 2 was conducted. In this embodiment, in addition to the extremely small amount of residual toner, it is highly releasable. When the cleanerless system / development simultaneous cleaning configuration is adopted, the residual toner recoverability is further improved, and image defects do not occur at all.
[0084]
Note that the use of spherical toners including those produced by the polymerization method has an effect of making the coating of the external additive uniform on the toner and facilitating toner movement by an electric field. For this reason, the present invention can be effectively carried out other than the two-component development method using the magnetic carrier particles c used in the present embodiment. For example, even in a one-component development method that does not use a carrier, a toner is coated on a developing sleeve having a conductive elastic body provided on the surface, and this is brought into contact with the photosensitive drum 1. By using the spherical toner manufactured by this method, the simultaneous development and recovery system using the present invention can be effectively operated.
[0085]
<Embodiment 4>
In the first embodiment, an embodiment in which the charging roller 2 that is a roller-type contact charging member is used has been described. However, as shown in FIG. 7, a fixed blade-type charging member is used as the contact charging member. Can be used. The charging blade 20 is a phosphor bronze plate having a free length (rotating direction of the photosensitive drum 1) of 20 mm and a thickness of 120 μm as a back plate 21, an elastic conductive rubber layer having a thickness of about 1 mm thereon, and a further 100 to 200 μm thereon. Thickness, volume resistivity 106 A medium resistance layer of about Ω · cm and a surface layer provided with a charging layer 22 made of an anti-adhesion layer (nylon-based resin or the like) of several tens of μm were used. The contact direction was the forward direction with respect to the rotation direction of the photosensitive drum 1 (the direction of the arrow R1), and the linear pressure was set to several g / cm. Also in this method, the charging nip N and the discharge region G in the vicinity of the charging nip1 , G2 Can be formed.
[0086]
Therefore, charging of the photosensitive drum 1 is performed in the discharge region G.1 , G2 In addition, the charge application to the residual toner can be performed in the charging nip portion N.
[0087]
In the present embodiment, the width of the charging nip portion N (the length in the direction along the rotation direction of the photosensitive drum 1) is formed approximately 1 to 2 mm, and the charging bias application condition by the transfer bias application power source S1 is as follows. Good results were obtained under the same conditions as in the first embodiment.
[0088]
According to the configuration of the present embodiment, the entire image forming apparatus can be configured more compactly than in the case of the charging roller 2, and charging can be performed by the spring force of the back plate 21 and the contact method. Nip part N, discharge area G1 , G2 There is an advantage that can be freely adjusted to some extent. Although FIG. 7 of the present embodiment shows an example in which the charging blade 20 is contacted in the forward direction, the distance between the charging nip portion N and the contact end is ensured to some extent (about several mm). In this case, even if the contact is made in the counter direction, the toner can be scraped without accumulating, and the contact pressure can be stabilized.
[0089]
Further, in the fourth embodiment, particularly when used in combination with the polymerized (spherical) toner of the third embodiment, the toner can be easily rubbed off at the charging nip portion N, and good results can be obtained. it can.
[0090]
<Embodiment 5>
The present embodiment relates to a method for cleaning the transfer roller 5 when the transfer roller 5 is contaminated with residual toner in the event of a jam or the like. Here, the basic configuration will be described according to the first embodiment.
[0091]
In FIG. 1, the transfer roller 5 may be directly subjected to toner contamination without the transfer material P due to, for example, a paper feed jam. In this case, the residual toner of normal polarity and the residual toner whose polarity is reversed by a partial transfer electric field or the like are mixedly attached on the transfer roller 5.
[0092]
Therefore, when the power is turned on again after the jam processing, as shown in FIG. 8, first, the positive and negative transfer biases are transferred to the transfer roller 5 using the transfer bias application power source S3 in the rotation state of the photosensitive drum 1, respectively. By providing the first step of alternately applying the roller 5 over one rotation, the contaminated toner having positive and negative charges is transferred from the transfer roller 5 to the photosensitive drum 1. Here, the surface of the photosensitive drum 1 is charged to a normal dark potential (background potential in reversal development) by the charging roller 2 in advance, so that the asymmetrical alternating voltage described in the first embodiment causes the positive and negative. The contaminated toner having the electric charge is uniformly recharged to the negative polarity. Next, by providing a second step in which the developing device 4 is operated under normal image forming conditions, the recharged contaminated toner is developed by the potential difference between the potential of the photosensitive drum 1 and the potential of the developing sleeve 42. It is collected in the device 4.
[0093]
Finally, the DC bias voltage is turned off as the bias voltage of the charging roller 2, the surface of the photosensitive drum 1 is neutralized to about 0 V by an alternating bias, and the cleaning process is completed.
[0094]
In this embodiment, based on the first embodiment, the charging potential of the photosensitive drum 1 is approximately −600 V during cleaning, the DC voltage of the developing bias is −450 V, and an AC bias is applied thereto. As the cleaning bias applied to 5, −2 kV is used as the transfer (−) bias and +2 kV is used as the transfer (+) bias, so that the contaminated toner on the transfer roller 5 is collected in the developing device 4 via the photosensitive drum 1. We were able to.
[0095]
Note that various combinations other than the above can be used for the above-described bias value. For example, the DC bias voltage to the charging roller 2 is set to -150 V, the development DC bias voltage is set to 0 V, or the like. The DC bias voltage to the charging roller 2 may be 0V, the development DC bias voltage may be + 150V, or the like.
[0096]
In the present embodiment, the case of the reversal development method has been described, but it goes without saying that the present embodiment can be similarly applied to the case of the regular development method as in the second embodiment.
[0097]
Further, this cleaning process can be executed at the time of non-image formation such as between the transfer materials, for example, at the time of jamming and when the power is turned on, for example, during the pre-printing process at the time of printing or at the time of idling in the post-printing process .
[0098]
In the above-described embodiment, the case where the polarity of the residual toner is controlled to the negative polarity that is the normal polarity by the charging roller 2 has been described. However, the first process and the second process described above are non-images. Since it is performed in the formed state, it is not necessary to perform simultaneous development at the time of collection by the developing device 4. Therefore, for example, by setting the duty ratio of the alternating bias applied to the charging roller 2 to 10 to 40%, charging the residual toner to the positive polarity, and appropriately adjusting the values of the development DC bias voltage and the charging DC bias voltage. The residual toner in the developing device 4 may be collected by shifting the developing DC bias voltage largely in the minus direction from the photosensitive drum potential.
[0099]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a DC bias voltage and an asymmetrical alternating bias voltage with different duty ratios are applied as a charging bias voltage to a contact charging member disposed in contact with the image carrier. With a simple configuration, it is possible to uniformly charge the surface of the image carrier and to apply a stable tribo with a predetermined polarity to the residual toner, so that good simultaneous development cleaning can be performed. As a result, it is possible to prevent a charging failure caused by the contact charging member being contaminated by the residual toner, and to form a good image over a long period of time.
[0100]
Even when the contact transfer member is contaminated with residual toner, after transferring the residual toner on the contact transfer member to the image carrier, the contact charging member is charged with a DC bias voltage and a duty ratio as a charging bias voltage. A simple configuration in which asymmetrical alternating bias voltages having different voltages are applied in a superimposed manner makes it possible to uniformly charge the surface of the image carrier and to apply a stable tribo with a predetermined polarity to the residual toner, thus providing good simultaneous development cleaning. It can be performed. As a result, it is possible to effectively prevent image defects and stains on the back side of the transfer material due to the contact transfer member being contaminated by residual toner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment.
2 shows a configuration of an optical system in Embodiment 1. FIG.
3A, 3B, 3C, and 3D are diagrams showing asymmetric charging biases in Embodiment 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the application of electric charge to residual toner in the first embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a developing device according to the first embodiment.
6A, 6B, 6C, and 6D are diagrams showing asymmetrical electric band biases in Embodiment 2. FIGS.
FIG. 7 is a diagram for explaining the application of electric charge to residual toner in Embodiment 4.
FIG. 8 illustrates an operation in Embodiment Mode 5;
FIG. 9ConventionalFIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Image carrier (photosensitive drum)
2 Charging means (contact charging member, charging roller)
3 Information writing means (laser operation part)
4 Development means (developing device)
5 Transfer means (contact transfer member, transfer roller)
20 Charging means (contact charging member, charging blade)
46 Developer
P transfer material
S1 power supply (charging bias application power supply)
S2 Development bias application power supply
S3 Transfer bias application power supply

Claims (5)

像担持体表面を接触帯電部材によって放電帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する情報書込み手段と、前記静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤によってトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体との間に電界を形成して該像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、前記現像手段が、前記像担持体上に残った残留トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、
前記接触帯電部材に対し、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と非対称の交番電圧とを重畳印加する電源を備え、
前記現像手段の現像方式は、前記像担持体の帯電極性と同一極性のトナーを用いた反転現像方式であり、
前記交番電圧の前記像担持体の帯電極性と同一極性側バイアスをオンする割合を前記交番電圧のデューティ比とすると、該デューティ比を60〜90%の範囲とし、前記像担持体の電位を、前記帯電バイアス電圧の最大値と最小値のほぼ中間値に帯電することを特徴とする画像形成装置。
A charging means for discharging and charging the surface of the image carrier by a contact charging member; an information writing means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier after charging; and the electrostatic latent image is carried on the developer carrier. Developing means for developing a toner image with the developer, and transfer means for forming an electric field between the image carrier and transferring the toner image on the image carrier to a transfer material. In the image forming apparatus that also serves as a cleaning unit that collects residual toner remaining on the image carrier,
A power supply that superimposes and applies a DC bias voltage and an asymmetrical alternating voltage as a charging bias voltage to the contact charging member,
The developing method of the developing means is a reversal developing method using a toner having the same polarity as the charged polarity of the image carrier,
When the ratio of turning on the same polarity side bias as the charging polarity of the image carrier of the alternating voltage is the duty ratio of the alternating voltage, the duty ratio is in the range of 60 to 90%, and the potential of the image carrier is An image forming apparatus , wherein the charging bias voltage is charged to an intermediate value between a maximum value and a minimum value .
像担持体表面を接触帯電部材によって放電帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する情報書込み手段と、前記静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤によってトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体との間に電界を形成して該像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、前記現像手段が、前記像担持体上に残った残留トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、
前記接触帯電部材に対し、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と非対称の交番電圧とを重畳印加する電源を備え、
前記現像手段の現像方式は、前記像担持体の帯電極性と逆極性のトナーを用いた正規現像方式であり、
前記交番電圧の前記像担持体の帯電極性と同一極性側バイアスをオンする割合を前記交番電圧のデューティ比とすると、該デューティ比を10〜40%の範囲とすることを特徴とする画像形成装置。
A charging means for discharging and charging the surface of the image carrier by a contact charging member; an information writing means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier after charging; and the electrostatic latent image is carried on the developer carrier. Developing means for developing a toner image with the developer, and transfer means for forming an electric field between the image carrier and transferring the toner image on the image carrier to a transfer material. In the image forming apparatus that also serves as a cleaning unit that collects residual toner remaining on the image carrier,
A power supply that superimposes and applies a DC bias voltage and an asymmetrical alternating voltage as a charging bias voltage to the contact charging member,
The developing method of the developing means is a regular developing method using a toner having a polarity opposite to the charged polarity of the image carrier.
An image forming apparatus characterized in that the duty ratio is in the range of 10 to 40%, where the duty ratio of the alternating voltage is the ratio of turning on the same polarity side bias as the charging polarity of the image carrier of the alternating voltage. .
前記現像手段に収容されるトナー粒子は、重合法により生成されたトナーである、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。  The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner particles contained in the developing unit are toner generated by a polymerization method. 像担持体表面を接触帯電部材によって放電帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する情報書込み手段と、前記静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤によってトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体に接触転写部材を圧接させるとともに前記像担持体と前記接触転写部材との間に電界を形成して前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、前記現像手段が、前記像担持体上に残った残留トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、
前記現像手段の現像方式は、前記像担持体の帯電極性と同一極性のトナーを用いた反転現像方式であり、
非画像形成時の所定タイミングにおいて、前記接触転写部材に残留する残留トナーを、前記接触転写部材と前記像担持体との間に電界を形成することで、前記像担持体側に転移させる第1の工程と、
前記接触帯電部材に対し、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と非対称の交番電圧とを重畳印加する電源を備え、
前記交番電圧の前記像担持体の帯電極性と同一極性側バイアスをオンする割合を前記交番電圧のデューティ比とすると、該デューティ比が60〜90%の範囲となる前記交番電圧を前記接触帯電部材に印加し、前記像担持体の電位を、前記帯電バイアス電圧の最大値と最小値のほぼ中間値に帯電し、当該残留トナーを前記現像手段にて回収する第2の工程とを有する、ことを特徴とする画像形成装置。
A charging means for discharging and charging the surface of the image carrier by a contact charging member; an information writing means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier after charging; and the electrostatic latent image is carried on the developer carrier. A developing unit that develops a toner image with the developer, and a contact transfer member is pressed against the image carrier and an electric field is formed between the image carrier and the contact transfer member to form a toner on the image carrier. An image forming apparatus including a transfer unit that transfers an image to a transfer material, and the developing unit also serves as a cleaning unit that collects residual toner remaining on the image carrier.
The developing system of developing means is a reverse developing method using the toner charging polarity and same polarity of the image bearing member,
A first toner is transferred to the image carrier side by forming an electric field between the contact transfer member and the image carrier at a predetermined timing during non-image formation by forming an electric field between the contact transfer member and the image carrier. Process,
A power supply that superimposes and applies a DC bias voltage and an asymmetrical alternating voltage as a charging bias voltage to the contact charging member,
When the ratio of turning on the same polarity side bias as the charging polarity of the image carrier of the alternating voltage is the duty ratio of the alternating voltage, the alternating voltage having the duty ratio in the range of 60 to 90% is set to the contact charging member. And a second step of charging the potential of the image carrier to an approximately intermediate value between the maximum value and the minimum value of the charging bias voltage, and collecting the residual toner by the developing unit. An image forming apparatus.
像担持体表面を接触帯電部材によって放電帯電する帯電手段と、帯電後の前記像担持体表面に静電潜像を形成する情報書込み手段と、前記静電潜像を現像剤担持体に担持させた現像剤によってトナー像として現像する現像手段と、前記像担持体に接触転写部材を圧接させるとともに前記像担持体と前記接触転写部材との間に電界を形成して前記像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備え、前記現像手段が、前記像担持体上に残った残留トナーを回収するクリーニング手段を兼ねる画像形成装置において、
前記現像手段の現像方式は、前記像担持体の帯電極性と逆極性のトナーを用いた正規現像方式であり、
非画像形成時の所定タイミングにおいて、前記接触転写部材に残留する残留トナーを、前記接触転写部材と前記像担持体との間に電界を形成することで、前記像担持体側に転移させる第1の工程と、
前記接触帯電部材に対し、帯電バイアス電圧として、直流バイアス電圧と非対称の交番電圧とを重畳印加する電源を備え、
前記交番電圧の前記像担持体の帯電極性と同一極性側バイアスをオンする割合を前記交番電圧のデューティ比とすると、該デューティ比が10〜40%の範囲となる前記交番電圧を前記接触帯電部材に印加して前記残留トナーを帯電し、当該残留トナーを前記現像手段にて回収する第2の工程とを有する、ことを特徴とする画像形成装置。
A charging means for discharging and charging the surface of the image carrier by a contact charging member; an information writing means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier after charging; and the electrostatic latent image is carried on the developer carrier. A developing unit that develops a toner image with the developer, and a contact transfer member is pressed against the image carrier and an electric field is formed between the image carrier and the contact transfer member to form a toner on the image carrier. An image forming apparatus including a transfer unit that transfers an image to a transfer material, and the developing unit also serves as a cleaning unit that collects residual toner remaining on the image carrier.
The developing method of the developing means is a regular developing method using a toner having a polarity opposite to the charged polarity of the image carrier.
A first toner is transferred to the image carrier side by forming an electric field between the contact transfer member and the image carrier at a predetermined timing during non-image formation by forming an electric field between the contact transfer member and the image carrier. Process,
A power supply that superimposes and applies a DC bias voltage and an asymmetrical alternating voltage as a charging bias voltage to the contact charging member,
When the ratio of turning on the same polarity side bias as the charging polarity of the image carrier of the alternating voltage is the duty ratio of the alternating voltage, the alternating voltage having the duty ratio in the range of 10 to 40% is used as the contact charging member. And a second step of charging the residual toner by the developing means and collecting the residual toner by the developing means.
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