JPH06332301A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微粒子トナー使用の現像装置を備えた画像形
成装置において、非印字部の多い画像が続いたとして
も、現像ロール上にチャージアップした微粉が蓄積する
ことを防止し、画像を高濃度に保ち、良好な画像を得
る。 【構成】 画像形成時に、地カブリ電界を２．２×１０
⁶ Ｖ／ｍ以下に設定し、非画像形成時に、画像形成時よ
り大きい地カブリ電界が形成するように、所定タイミン
グで現像ロール１１に印加する現像バイアスを切り替え
る。これにより、画像域において非印字部のカブリを少
なくしながら、非画像域において現像ロール１１上に残
った微粉を感光ドラム１に現像する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザプリンタ
や複写機等とされる電子写真式或は静電記録式の画像形
成装置に関し、特に現像装置に特徴を有する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電子写真式画像形成装置の現像装
置では、像担持体である感光体上の静電潜像を忠実に再
現させるために、現像剤であるトナー粒子を微粒子化す
ることが行われている。微粒子トナーを用いることによ
り、細線、ドットの再現性を向上させ、且つ飛散を減少
させることができ、高画質化を図ることができる。

【０００３】現像法には大別して湿式現像法および乾式
現像法がある。また乾式現像法の一つには、感光体に現
像剤担持体である現像ロールを一定の間隔を保って対向
配置し、現像ロールに交流バイアスを印加してトナー粒
子を往復させる電界を形成し、感光体上の非印字部に付
着したトナーを引き戻しながら現像を行うジャンピング
現像法がある。これにおいても、微粒子トナーを用いる
ことにより高画質化を図ることが行われ、トナーの粒径
（コールターカウンターで測定した体積平均粒径）が従
来１２μｍだったものを約６．５μｍ、あるいはそれ以
下に微粒子化することで高画質化が図られている。

【０００４】ところが、トナーを微粒子化するに従って
トナー粒子の分子間力が増大するので、感光体上に付着
したトナーを電界の力で現像ロールに側に引き戻すのが
難しくなり、その結果画像上にカブリとして顕在化して
しまうという問題が生じた。このカブリを防ぐためには
感光体上の非印字部にカブリトナーを現像させないよう
にする必要がある。そこで、現像ロールに印加する交流
バイアスのピーク間電圧Ｖｐ−ｐを小さくする、あるい
は周波数ｆを大きくする等の対策をとることによりカブ
リトナーが非印字部に到達しないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記対
策がとられたとしても、トナー消費の少ない画像、即ち
非印字部の多い画像が続いた場合には、トナーは消費さ
れずに現像ロールとともに繰り返し回転することにな
り、更に現像域では交流電界により感光体方向への往復
運動をすることになる。そのため、トナーの帯電電荷量
が大きくなりすぎて現像ロール表面に強い鏡映力で付着
することになり、現像時に電界で現像されにくくなり、
画像濃度が低下するという欠点があった。

【０００６】この現象は、特に低湿環境で起きやすく、
また現像容器内でのトナーの入れ替わりが十分に行われ
ない場合に生じやすかった。

【０００７】従って、本発明の目的は、非印字部の多い
画像が続いたとしても、現像ロール上にチャージアップ
した微粉が蓄積することのない、微粒子トナー使用の現
像装置を備えた画像形成装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と現像剤担持体を一定間隔を保って対向配置
し、現像剤担持体に直流を重畳した交流電圧を印加し
て、像担持体上に形成された静電潜像を平均粒径６．５
μｍ以下の微粒子を用いて現像して可視像とする画像形
成装置において、画像形成時には、地カブリトナーを前
記像担持体の非印字部に飛翔させる地カブリ電界が少な
くとも２．２×１０⁶ Ｖ／ｍ以下になるように設定し、
非画像形成時には、所定タイミングで画像形成時より大
きい地カブリ電界が形成するように、前記現像剤担持体
に印加する現像バイアスを切り替えることを特徴とする
画像形成装置である。

【０００９】また、前記可視像を転写材に転写する転写
ローラを備え、非画像形成時に前記現像剤担持体に現像
バイアスを印加するタイミングを転写ローラに印加する
転写ローラのクリーニングのための逆バイアスの終了前
とし、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する時間
を転写ローラ１周分以下とするのが好ましい。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則
して更に詳しく説明する。

【００１１】実施例１ 図１ないし３を参照して、本発明による画像形成装置の
第１の実施例について説明する。尚、本実施例において
は、像担持体である感光体上のネガ潜像をネガトナーを
用いて現像する反転現像の現像装置を例として説明す
る。

【００１２】図１に示すように、画像形成装置は、矢印
方向に４７．０ｍｍ／ｓの速度で回転する感光ドラム１
（直径３０ｍｍ）を有し、更にその周囲に帯電器２、露
光装置３、現像装置４、転写帯電器５、及びクリーナ６
等を備えている。感光ドラム１は帯電器２により一様に
帯電され（暗部電位Ｖｄ＝−６００Ｖ）、次に露光装置
３により画像部に露光が行われ（明部電位Ｖ１＝−１５
０Ｖ）、静電潜像が形成される。静電潜像は現像装置４
により画像部にネガトナーが現像され、ネガトナーは転
写帯電器５によって転写材上に転移される。感光ドラム
１上に残ったトナーはクリーナ６により除去される。以
上の工程を繰り返すことにより画像形成が行なわれてい
る。

【００１３】次に、同図により現像装置４について詳し
く説明する。現像装置４は、トナーＴを収容する現像容
器１５、トナーＴを感光ドラム１側に支持搬送する現像
剤担持体である現像ロール１１、支持搬送されるトナー
Ｔの層厚を規制する弾性ブレード１４を備えている。現
像ロール１１の内部には複数のＮ極及びＳ極が交互に配
置されたマグネットロール１２が挿嵌され、又、現像ロ
ール１１には交流バイアスを印加するための交流バイア
ス電源１３が接続されている。

【００１４】トナーＴは、マグネットロール１２の磁力
により現像ロール１１に引きつけられ、その回転に従っ
て搬送される。尚、トナーＴは平均粒径６．０μｍの負
帯電性一成分磁性トナーである。又、現像ロール１１は
１６ｍｍの直径を有し、アルミニウムの素管にカーボ
ン、グラファイトを分散したフェノール樹脂がコーティ
ングされて形成され、これによりチャージアップを小さ
くしている。

【００１５】現像ロール１１上に支持されたトナーＴ
は、弾性ブレード１４により所定の均一な層に形成され
ると共に現像ロールから電荷を付与され、感光ドラム１
との対向位置（現像領域領）へ搬送される。尚。感光ド
ラム１と現像ロール１１とは最も接近した位置で３００
μｍの間隔（以下ＳＤギャップと云う）を保って対向配
置されている。

【００１６】画像形成時の画像域において、現像ロール
１１には交流バイアス電源１３から、Ｖｄｃ＝−４５０
Ｖを重畳したＶｐｐ＝１４００Ｖ、ｆ＝２０００Ｈｚの
現像バイアスを印加することにより現像を行う。この
時、感光体の電位と現像ロールの電位との関係は図２に
示す通りであり、現像ロール上の地カブリトナーが感光
体の非印字部に向かう電界Ｅ１は次のようになる。

【００１７】Ｅ１＝｜Ｖｄｃ−Ｖｐｐ／２−Ｖｄ｜／Ｓ
Ｄ＝１．８３×１０⁶ Ｖ／ｍ この時、ベタ黒の反射濃度は１．４０Ｄ、また非印字部
の感光ドラム上の地カブリ率８％、転写材上では３％に
なる。

【００１８】また、画像形成の前回転あるいは後回転時
の非画像域において、感光ドラムの電位がＶｄ＝−６０
０Ｖの時、現像ロール１１に交流バイアス電源１３から
Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ、Ｖｐｐ＝１６００Ｖ、ｆ＝１６０
０Ｈｚの現像バイアスを印加する。この時、地カブリ電
界Ｅ２は図３に示すように、Ｅ２＝２．１７×１０⁶Ｖ
／ｍと大きくなり、感光ドラム上の地カブリ率は１４％
になる。

【００１９】なお、上記の現像バイアスを現像ロールに
印加するタイミングは、図４の通りである。即ち、先
ず、画像形成の前回転時に上記現像バイアスがＴ１時間
印加されて地カブリ電界Ｅ２が形成され、次の画像形成
時のＴ２時間に、地カブリ電界Ｅ１が形成されるように
現像バイアスが切り替えられて印加され、次の後回転時
に再度現像バイアスが切り替えられて、Ｔ３時間印加さ
れ、前回転時Ｔ１と同様な地カブリ電界Ｅ２が形成され
る。

【００２０】このようなタイミングで現像ロールに印加
する現像バイアスを切り替えることによって、画像域に
おいては非印字部のカブリを少なくしながら、非画像域
において現像ロール上に残った微粉をカブリとして感光
ドラム上に現像させることができる。従って、非印字部
が多い画像が続いた場合においても、現像ロール上にチ
ャージアップした微粉が蓄積することがなく、良好な画
像を得ることができる。

【００２１】また、地カブリトナーを非印字部に転移さ
せる方向の電界を大きくするか、または周波数を小さく
して地カブリトナーが感光ドラムに到達する時間を稼ぐ
ことにより、チャージアップした微粉を地カブリとして
消費させることもできる。尚、転写材との間でこの電界
を印加するタイミングは、１回の画像形成で現像ロール
１周分の時間がよいが、例えば１／４周分の時間だけバ
イアスを印加して数回の画像形成で現像ロール１周分を
カバーするようにしてもよい。

【００２２】以上、本実施例では反転現像の現像装置を
例にとり説明したが、本発明は非接触の現像装置ならば
正規現像系、または非磁性トナーについても適用でき
る。

【００２３】実施例２ 次に、本発明による画像形成装置の第２の実施例につい
て説明する。本実施例は、感光ドラムの回転速度に比し
て現像ロールの回転速度が大きい構成とすることによ
り、現像時に、印字部を現像可能なトナーが、大量に現
像域を通過するようにしたことに特徴がある。これによ
り、画像形成時に現像ロールに印加する交流バイアスの
ピーク間電圧Ｖｐ−ｐを更に小さくするか、あるいは周
波数ｆを大きくしても、十分な画像濃度を保ちつつ、カ
ブリを低減することができる。

【００２４】図５は本実施例を適用した現像カートリッ
ジの断面図であり、直径２４ｍｍの感光ドラム１、及び
直径１２ｍｍの現像ロール１１を用い、小型化を図った
ものである。又、感光ドラム１の回転速度は２４ｍｍ／
ｓ、現像ロール１１は感光ドラム１の１．５倍の速度３
６ｍｍ／ｓで回転する。

【００２５】感光ドラムの潜像の電位は実施例１と同様
に設定し、現像ロールに印加するバイアスはＶｄｃ＝−
４５０Ｖ、Ｖｐｐ＝１２００Ｖ、ｆ＝１８００Ｈｚとし
て現像を行った。この時、地カブリ電界はＥ３＝１．５
×１０⁶ Ｖ／ｍである。こうすることで、ベタ黒の反射
濃度は１．４５Ｄ、また非印字部の感光ドラム上カブリ
率５％、転写材上１％にすることができる。

【００２６】また、非画像域（画像形成の前回転あるい
は後回転時）において、感光ドラムの電位ＶｄがＶｄ＝
−６００Ｖの時に、現像ロールにＶｄｃ＝−４５０Ｖ、
Ｖｐｐ＝１６００Ｖ、ｆ＝１６００Ｈｚを印加する。こ
の時、感光ドラム上のカブリ率は１５％になる。尚、転
写材間でこの電界を１秒間印加することにより１回の画
像形成で現像ローラ１周分をカバーすることができる。

【００２７】このような構成にすることにより、第１の
実施例に比べて、画像濃度が高く、非印字部のカブリを
少なくして、安定した画像形成を行うことができる。

【００２８】実施例３ 次に、本発明による画像形成装置の第３の実施例につい
て説明する。本実施例における画像形成装置は、現像剤
として迅速溶融トナーを用い、更に定着器として低温軽
圧定着装置を用いたもので、スタンバイ時に定着器の温
調を行わずにクイックスタートを行える特長があり、低
消費電力を実現している。

【００２９】しかしながら、迅速溶融の微粒子トナーは
更に流動性が悪く、凝集しやすい性質があり、特に高温
高湿環境下において弾性ブレードなどによる力が加わっ
た場合に、このトナーが現像ロール表面を汚染し、更に
は融着するという問題が発生した。融着が生じると、ト
ナーは現像ロール表面との摩擦で帯電できなくなり、顕
著な濃度薄が生じ回復しなくなる。

【００３０】上記問題に対応して、実施例２と同様の構
成の現像カートリッジを用いることにより、ベタ黒の反
射濃度は１．４５Ｄ、非印字部の感光ドラム上カブリ率
５％、転写材上では１％にすることができる。

【００３１】また、非画像域（画像形成の前回転あるい
は後回転時）において、感光ドラムの電位がＶｄ＝−６
００Ｖの時に、現像ロールにＶｄｃ＝−４５０Ｖ、Ｖｐ
ｐ＝１６００Ｖ、ｆ＝１８００Ｈｚを印加する。この
時、感光ドラム上のカブリ率は１６％になる。転写材間
にこの電界を印加することによりチャージアップした微
粉を消費することができる。現像ロール上に強い力で付
着しているトナーを消費することにより、現像容器内で
現像ロール上のトナーを消費し、現像容器内で現像ロー
ル上のトナーを入れ替わりやすくできるので、問題とな
っていた現像ロール表面の汚染、融着を防止することが
できる。

【００３２】上記実施例と同様なタイミングで現像ロー
ルに印加する現像バイアスを切り替えることによって、
画像域においては非印字部のカブリを少なくしながら、
非画像域において現像ロール上に残った微粉をカブリと
して感光ドラム上に現像させることができる。従って、
非印字部の多い画像が続いた場合でも、現像ロール上に
チャージアップした微粉が蓄積することがなく、現像ロ
ールの汚染、融着を防止することができ、安定して良好
な画像が得られる。

【００３３】実施例４ 次に、本発明による画像形成装置の第４の実施例につい
て説明する。尚、本実施例における画像形成装置は転写
装置として転写ローラを用いたことに特徴がある。

【００３４】図６に示すように、転写ローラ１５は感光
ドラム１に常時接触しており、転写材間で感光ドラム１
上にカブリトナーがある場合、カブリトナーが転写ロー
ラ１５に転移することがある。このため、カブリトナー
により転写材の裏が汚されることになる。更には定着装
置の下ローラを汚すことになり、又ペーパージャムの原
因になることもある。

【００３５】これらの問題に対処するため、図７に示す
ように、転写ローラには前回転時にクリーニングバイア
ス（逆バイアス）をｔ₄ においてＴ４時間印加し感光体
にトナーを転移させている。この場合、本実施例では、
転写ローラに逆バイアスを印加する前に現像ロールに現
像バイアスをｔ₂ −ｔ₃ においてＴ１時間印加し現像ロ
ール上に残った微粉をカブリとして感光ドラム上に現像
させる。この時、現像ロールに現像バイアスを印加する
時間は転写ローラ１周分以下とする。これにより、１回
の画像形成で転写ローラに付着するトナーを少量に抑え
ることができるので、クリーニング効果を大きくするこ
とができ、転写材裏の汚れを防止することができる。

【００３６】本実施例による現像装置では、直径２４ｍ
ｍの感光ドラム、直径１２ｍｍの現像ロール、直径１４
ｍｍの転写ロールを用いている。感光ドラムの回転速度
は２４ｍｍ／ｓ、現像ロールは感光ドラムの１．５倍の
速度３６ｍｍ／ｓで回転する。感光ドラムの潜像の電位
は実施例１と同様に設定し、現像ロールに印加するバイ
アスはＶｄｃ＝−４５０Ｖ、Ｖｐｐ＝１２００Ｖ、ｆ＝
１８００Ｈｚとして現像を行った。これにより、ベタ黒
の反射濃度は１．４５Ｄ、また、非印字部の感光ドラム
上カブリ率を５％、転写材上カブリ率を１％とすること
ができた。

【００３７】また、画像形成の後回転時の非画像域にお
いて、感光ドラムの電位がＶｄ＝−６００Ｖの時に、現
像ロールにＶｄｃ＝−４５０Ｖ、Ｖｐｐ＝１６００Ｖ、
ｆ＝１６００Ｈｚを印加する。この時、感光ドラム上の
カブリ率は１５％になる。転写材間で図７に示すような
タイミングで、電界Ｅ１を１秒間印加すれば１回の画像
形成で現像ローラ１周分をカバーできる。そして、これ
は転写ローラ１周分以下の時間なので、転写ローラのク
リーニングにとっても都合がよい。

【００３８】上記のようなタイミングで現像ロールに印
加する現像バイアスを切り替えることによって、転写材
裏の汚れを防止しながら、上記実施例と同様に、現像ロ
ール上にチャージアップした微粉が蓄積することがな
く、良好な画像が得られた。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による画像形成装置を、画像形成時には、地カブリトナ
ーを感光ドラムの非印字部に飛翔させる地カブリ電界が
少なくとも２．２×１０⁶ Ｖ／ｍ以下になるように設定
し、非画像形成時には、所定タイミングで画像形成時よ
り大きい地カブリ電界が形成するように、現像ロールに
印加する現像バイアスを切り替える構成としたことによ
り、画像域においては非印字部のカブリを少なくしなが
ら、非画像域において現像ロール上に残った微粉をカブ
リとして感光ドラム上に現像させることができる。従っ
て、非印字部が多い画像が続いた場合においても、現像
ロール上にチャージアップした微粉が蓄積することがな
く、良好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１実施例の画像形成装置の現像
装置を示す概略構成図である。

【図２】図１の現像装置の画像域における感光ドラムと
現像ロールとの電位の関係を示すグラフである。

【図３】図１の現像装置の非画像域における感光ドラム
と現像ロールとの電位の関係を示すグラフである。

【図４】図１の現像装置の現像工程を示すタイムチャー
トである。

【図５】本発明による第２実施例の現像カートリッジを
示す概略構成図である。

【図６】本発明による第４実施例の現像カートリッジを
示す概略構成図である。

【図７】図６の現像装置の現像工程を示すタイムチャー
トである。

【符号の説明】

１ 像担持体（感光ドラム） ２ 帯電器 ３ 露光装置 ４ 現像装置 ５ 転写帯電器 ６ クリーナ １１ 現像剤担持体（現像ロール） １２ マグネットロール １３ 交流バイアス電源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と現像剤担持体を一定間隔を保
   って対向配置し、現像剤担持体に直流を重畳した交流電
   圧を印加して、像担持体上に形成された静電潜像を平均
   粒径６．５μｍ以下の微粒子を用いて現像して可視像と
   する画像形成装置において、 画像形成時には、地カブリトナーを前記像担持体の非印
   字部に飛翔させる地カブリ電界が少なくとも２．２×１
   ０⁶ Ｖ／ｍ以下になるように設定し、非画像形成時に
   は、所定タイミングで画像形成時より大きい地カブリ電
   界が形成するように、前記現像剤担持体に印加する現像
   バイアスを切り替えることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記可視像を転写材に転写する転写ロー
   ラを備え、非画像形成時に前記現像剤担持体に現像バイ
   アスを印加するタイミングを転写ローラに印加する転写
   ローラのクリーニングのための逆バイアスの終了前と
   し、前記現像剤担持体に現像バイアスを印加する時間を
   転写ローラ１周分以下とすることを特徴とする請求項１
   の画像形成装置。