JP5150110B2 - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents
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Description
一成分現像方式は、キャリアを含まないため、キャリアおよびトナーから形成される磁気ブラシによって感光体の静電潜像が乱されることがなく、高画質化に適している。しかし、一成分現像方式は、トナーの帯電量を安定して維持することが難しい。また、カラートナーの場合、透過性が求められるため、非磁性トナーである必要がある。そのため、フルカラー画像形成装置においては、トナーを帯電および搬送する媒体としてキャリアを用いる二成分現像方式を採用する場合が多い。
更にタッチダウン現像方式において、ドラム線速が180mm/sec以上であるような高速機では飛散トナーの回収が一層困難となる。ちなみに、目安としてドラム線速180mm/secはA4横で約40枚/分、250mm/secで約50枚/分、340mm/secで約60枚/分である。
本発明の課題は、タッチダウン現像方式の現像装置を用いた画像形成方法において、トナー飛散を抑制し、回収トナーのストレスを低減することで、トナーの劣化を抑制し、長期に亘って安定した現像特性を維持し、安定した画像を得ることのできる画像形成方法を提供することにある。
(2)ハウジング内に備えた、内部に磁性部材を配置しキャリアおよびトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とを用いて、前記トナー担持体および/または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成方法であって、前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラを、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体と前記ハウジング壁の間に配置し、前記トナー回収ローラに前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加すると共に、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppを前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppより小さくし、前記トナーの正規の帯電極性が負帯電極性である場合、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最大値を前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最大値に合わせることを特徴とする画像形成方法。
(3)前記二成分現像剤担持体と前記トナー回収ローラ間は、前記二成分現像剤担持体上に形成された磁気ブラシが少なくとも互いの最近接位置で接触する距離であることを特徴とする(1)または(2)に記載の画像形成方法。
(4)前記トナー回収ローラは、前記二成分現像剤担持体より小さな周速で回転することを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載の画像形成方法。
(5)前記静電潜像担持体の周速が180mm/sec以上であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載の画像形成方法。
(6)内部に磁性部材を配置しキャリアとトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とをハウジング内に少なくとも備え、前記トナー担持体および/または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成装置であって、前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラが、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体と前記ハウジング壁の間に配置され、さらに、前記トナー回収ローラに飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加するバイアス手段とを備え、このバイアス手段は、前記トナー回収ローラに前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加すると共に、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppを前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppより小さくし、前記トナーの正規の帯電極性が正帯電極性である場合、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最小値を前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最小値に合わせることを特徴とする画像形成装置。
(7)内部に磁性部材を配置しキャリアとトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とをハウジング内に少なくとも備え、前記トナー担持体および/または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成装置であって、前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラが、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体と前記ハウジング壁の間に配置され、さらに、前記トナー回収ローラに飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加するバイアス手段とを備え、このバイアス手段は、前記トナー回収ローラに前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加すると共に、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppを前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppより小さくし、前記トナーの正規の帯電極性が負帯電極性である場合、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最大値を前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最大値に合わせることを特徴とする画像形成装置。
(8)前記静電潜像担持体の周速が、180mm/sec以上であることを特徴とする(6)または(7)に記載の画像形成装置。
本発明の画像形成装置は、磁性キャリア4とトナー5からなる二成分現像剤を用いて磁気ローラ1上に担持された二成分現像剤により現像ローラ2上にトナー薄層9を形成し、感光体3(静電潜像担持体)上に形成された静電潜像を現像する、所謂タッチダウン現像方式による画像形成装置である。図1に示すように、該画像形成装置は、前記感光体3を備え、この感光体3の周囲には帯電手段8、露光手段16、現像手段18、一次転写手段22、二次転写手段25、定着手段26およびクリーニング手段24等が配置されている。
本発明に係るトナー回収ローラ14は、前記飛散トナーを捕集し、それを磁気ローラ1に戻すためのものであり、図1に示すように、感光体3、現像ローラ2、磁気ローラ1、および撹拌スクリュー40並びに撹拌スクリュー44の配置構成において、前記磁気ローラ1と前記現像ローラ2の最近接位置よりも前記磁気ローラ1の回転方向下流側で、且つ前記磁気ローラ1とハウジング46壁との隙間を塞ぐようにして磁気ローラ1に対向して配設される。
また、前記回収ローラ14の直流バイアス電圧Vdc3を現像ローラ2および磁気ローラ1の直流バイアス電圧Vdc2およびVdc1よりも低く設定する。これにより飛散トナーを回収ローラ14に静電的に付着させ、捕集することができる。
以下に、図2に基づいて現像方法について説明する。
磁気ローラ1に内包されている固定マグネットで磁気的に拘束されているキャリア4(磁性体粒子)と、その表面と帯電保持しているトナー5とからなる磁気ブラシ6が、磁気ローラ1表面を回動し現像ローラ2へ搬送される。磁気ローラ1の表面はブラスト処理や溝加工を施したものを用いることで磁気ブラシ6の搬送をよりスムーズに行える。
なお、前記トナー5は、正および負の帯電極性を有したトナーのいずれも用いることができるが、以下では正帯電極性のトナーを用いた。
また、磁気ローラ1とトナー回収ローラ14のギャップは、磁気ブラシ6が回収ローラ14に接触する程度の間隔であり、磁気ローラ1と現像ローラ2のギャップと略同間隔とするのがよく、200〜600μm、好ましくは300〜400μmである。
以下に示す仕様により、図1に示す本発明の画像形成装置を作製した。感光体3、現像ローラ2、磁気ローラ1および回収ローラ14の各スリーブの径は、それぞれ30mm、20mm、25mmおよび10mmで、それぞれアルミニウムを使用した。
また、各ドラムの周速は下記の通りである。
感光体3:300mm/sec
現像ローラ2:450mm/sec
磁気ローラ1:675mm/sec
回収ローラ14:30mm/sec
感光体表面電位:+310V
現像剤中のトナーのQ/m:20μC/g
トナー粒径(体積平均粒子径:D50):6.7μm
キャリア粒径(重量平均粒子径:D50):45μm
磁気ローラと現像ローラ間距離:350μm
現像ローラと回収ローラ間距離:1000μm
磁気ローラと回収ローラ間距離:350μm
現像ローラ印加電圧:Vdc2=100V、Vpp2=1.6kV,周波数f=2.7kHz、Duty比=30%(Vpp2(min)=−0.7kV)
磁気ローラ印加電圧:Vdc1=300V、現像ローラと同周期で逆位相のVpp1=1.6kV,周波数f=2.7kHz、Duty比=70%(Vpp1(min)=−0.5kV)
回収ローラ印加電圧:Vdc3=200V、磁気ローラと同周期で逆位相の(現像ローラと同周期で同位相)Vpp3=1.0kV,周波数f=2.7kHz、Duty比=30%、(Vpp3(min)=−0.5kV)
回収ローラ14、現像ローラ2および磁気ローラ1のそれぞれに印加するVppを、表1に示す組合せとした以外は、実施例1と同様にして、実施例2、比較例1、2を作製した。
上記で作製した画像形成装置を用いて、トナー飛散を評価した。評価は、図1に示す部材47(ハウジングと同じABS樹脂製)を現像装置18から脱着可能に改造し、印字率6%の原稿を1000枚出力した時の、前記部材47の内壁部に付着した単位面積あたりの飛散トナー量を比較した。
なお、TREK社製のQMメータ(MODEL 210PS)を用い、前記部材47に付着したトナーを吸引してその重量を測定した。評価基準は以下に示すとおりである。
0.05mg/cm2未満を◎、0.05〜0.1mg/cm2未満を○、0.1〜0.15mg/cm2未満を△、それ以上を×と評価した。
評価結果を表1に示した。
これに対して、回収ローラ14のVppを磁気ローラおよび現像ローラのVppと同じかあるいは大きくした比較例1,2では、回収ローラ14による飛散トナーの回収性が不良となった。
2 トナー担持体(現像ローラ)
3 静電潜像担持体(感光体)
4 キャリア
5 トナー
6 磁気ブラシ
7 規制ブレード
8 帯電手段
9 トナー層
11 11a;交流電源、11b;直流電源
12 12a;交流電源、12b;直流電源
13 13a;交流電源、13b;直流電源
14 トナー回収ローラ
16 露光手段
22 一次転写手段
24 クリーニング手段
25 二次転写手段
26 定着手段
Claims (8)
- ハウジング内に備えた、内部に磁性部材を配置しキャリアおよびトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とを用いて、前記トナー担持体および/または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成方法であって、
前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラを、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体と前記ハウジング壁の間に配置し、
前記トナー回収ローラに前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加すると共に、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppを前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppより小さくし、
前記トナーの正規の帯電極性が正帯電極性である場合、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最小値を前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最小値に合わせることを特徴とする画像形成方法。 - ハウジング内に備えた、内部に磁性部材を配置しキャリアおよびトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とを用いて、前記トナー担持体および/または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成方法であって、
前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラを、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体と前記ハウジング壁の間に配置し、
前記トナー回収ローラに前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加すると共に、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppを前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppより小さくし、
前記トナーの正規の帯電極性が負帯電極性である場合、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最大値を前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最大値に合わせることを特徴とする画像形成方法。 - 前記二成分現像剤担持体と前記トナー回収ローラ間は、前記二成分現像剤担持体上に形成された磁気ブラシが少なくとも互いの最近接位置で接触する距離であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成方法。
- 前記トナー回収ローラは、前記二成分現像剤担持体より小さな周速で回転することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成方法。
- 前記静電潜像担持体の周速が180mm/sec以上であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成方法。
- 内部に磁性部材を配置しキャリアとトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とをハウジング内に少なくとも備え、前記トナー担持体および/または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成装置であって、
前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラが、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体と前記ハウジング壁の間に配置され、
さらに、前記トナー回収ローラに飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加するバイアス手段とを備え、
このバイアス手段は、前記トナー回収ローラに前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加すると共に、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppを前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppより小さくし、
前記トナーの正規の帯電極性が正帯電極性である場合、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最小値を前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最小値に合わせることを特徴とする画像形成装置。 - 内部に磁性部材を配置しキャリアとトナーからなる現像剤を磁気的に保持する二成分現像剤担持体と、該二成分現像剤担持体よりトナーを移送してその表面にトナー薄層を担持するトナー担持体とをハウジング内に少なくとも備え、前記トナー担持体および/または前記二成分現像剤担持体に現像バイアスを印加して、静電潜像担持体表面に形成された静電潜像の現像を行う画像形成装置であって、
前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体の近傍に浮遊する飛散トナーを回収するトナー回収ローラが、前記二成分現像剤担持体と前記トナー担持体の最近接位置よりも前記二成分現像剤担持体の回転方向下流側で、且つ前記二成分現像剤担持体と前記ハウジング壁の間に配置され、
さらに、前記トナー回収ローラに飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加するバイアス手段とを備え、
このバイアス手段は、前記トナー回収ローラに前記飛散トナーを回収するためのバイアス電圧を印加すると共に、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppを前記トナー担持体および前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppより小さくし、
前記トナーの正規の帯電極性が負帯電極性である場合、前記トナー回収ローラに印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最大値を前記二成分現像剤担持体に印加するピーク交流バイアス電圧Vppの最大値に合わせることを特徴とする画像形成装置。 - 前記静電潜像担持体の周速が、180mm/sec以上であることを特徴とする請求項6または7に記載の画像形成装置。
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