JPH09106175A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 駆動トルクの増大を最小限に抑え、且つ、簡
単な構成でスリーブゴーストを軽減することができる画
像形成装置を提供すること。 【構成】 少なくとも静電潜像を担持する感光ドラム
（像担持体）２と、トナー（現像剤）８を担持する現像
スリーブ（現像剤担持体）６とトナー８の層厚を規制す
る弾性ゴムブレード（層厚規制部材）５を含んで構成さ
れる現像装置１７とを備える画像形成装置において、前
記感光ドラム２と現像スリーブ６の対向位置と前記弾性
ゴムブレード５と現像スリーブ６の当接部の間の現像ス
リーブ６の対向する部分に電極板３１を現像スリーブ６
の回転方向に沿って設け、該電極板３１と現像スリーブ
６との間に振動電界を形成する。本発明によれば、現像
工程終了後、電極板３１と現像スリーブ６との間に形成
される振動電界がトナー層に作用してトナー８の再配列
がなされるため、非現像部と現像部のトリボを従来より
も小さく抑えることができ、前記目的を達成することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式を採
用するレーザビームプリンタや複写機等の画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を採用する画像形成装置
は、電子写真プロセス的には、帯電装置、現像装置、現
像剤、潜像担持体である感光ドラム、転写装置、クリー
ニング装置及び定着装置を含んで構成される。

【０００３】上記現像装置は、感光ドラム上に形成され
た潜像を可視化するための一成分磁性現像剤（以下、ト
ナーと称す）と、内部にマグネットローラを有する中空
円筒状の現像スリーブと、該現像スリーブ上に担持され
たトナーを所定の厚さに規制してトナーに所望の極性の
電荷を付与するためのトナー総厚規制部材を含んで構成
されている。

【０００４】而して、斯かる画像形成装置の一例として
の例えばレーザビームプリンタでユーザーが文字の下に
ハーフトーン画像をレイアウトした原稿を出力した場
合、ハーフトーン画像に文字の残像が現れることがあ
る。この残像を一般にゴーストと称するが、特に現像ス
リーブ周期で現れるものをスリーブゴーストと呼んでい
る。

【０００５】ここで、スリーブゴーストの発生メカニズ
ムを説明する。

【０００６】トナーは現像スリーブ上に担持され、トナ
ー総厚規制部材により所定の厚さに規制され、摩擦帯電
により電荷を付与される。

【０００７】而して、回転自在な現像スリーブに担持さ
れたトナーは、感光ドラムに対向する位置近傍で、感光
ドラムと現像スリーブ間に形成された交番電界により、
感光ドラム上に形成された潜像に飛翔して該潜像を現像
してこれを可視化する。このとき、現像スリーブの長手
方向において現像スリーブ上には現像が行われた部分
（現像部）と現像が行われなかった部分（非現像部）が
存在する。現像工程終了後、現像スリーブは感光ドラム
対向位置を通過し、該現像スリーブ近傍に存在するトナ
ーを担持し、現像スリーブに担持されたトナーはトナー
総厚規制部材によって電荷が付与される。

【０００８】しかしながら、次回のトナーの総厚規制後
の現像スリーブ上の現像部と非現像部ではトナーの総厚
は等しいが、得られるトリボ（単位質量当たりの電荷
量）が異なってしまう。具体的には、非現像部表面のト
ナーは現像工程において感光ドラムに対して飛翔しない
ため、感光ドラムにトナーが飛翔した現像部の表層近傍
のトナーに比べてトナー総厚規制部材との摺擦回数が多
くなり、トリボが高くなる。

【０００９】トナーに付与されるトリボは現像性と密接
な関係があるため、現像スリーブの長手方向でトリボに
差が生ずると、特にハーフトーン画像において濃度ムラ
を生じてしまう。従って、前述のように文字の下にハー
フトーン画像をレイアウトした場合、ハーフトーン画像
に文字の残像が現れる。

【００１０】ところで、スリーブゴーストの問題を解決
するの提案が今まで多くなされている。特に、回転自在
な円筒状弾性体を現像スリーブに当接させ、該円筒状弾
性体を現像スリーブに対して所定の周速差をもって回転
させる方法が一般的に広く用いられている。この方法に
よれば、現像を行った後の現像スリーブ上のトナーを円
筒状弾性体によって掻き落とすことができ、現像部、非
現像部に拘らず次回のトナー総厚規制においては新たな
トナー層が現像スリーブ上に形成されるため、現像スリ
ーブの長手方向でトリボの差を非常に小さく抑えること
ができ、スリーブゴーストを低減することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円筒状
弾性体を現像スリーブに接触させる従来の方法では、ゴ
ースト軽減の効果を得るために円筒状弾性体を現像スリ
ーブに対して押圧し、更に円筒状弾性体と現像スリーブ
の回転に周速差を設けなければならないため、駆動トル
クが非常に大きくなる。このために、機械的及び電気的
な負荷が大きくなるという問題があった。

【００１２】又、円筒状弾性体の表層の発泡部にトナー
が詰まり、この詰まったトナーが再び現像スリーブに付
着してしまい、これが繰り返されることによって現像ス
リーブ上のトナーが過剰に帯電され、画質が不安定にな
ってしまう。この問題を解決するためには、円筒状弾性
体の長手方向ほぼ全域に亘ってスクレーパを当接させて
円筒状弾性体の表面に付着したトナーを除去すれば良い
が、部品点数が増えてコストアップを招き、又、画像形
成を繰り返していくと円筒状他弾性体の表面が摩耗し、
現像スリーブ上のトナーを掻き取る効果が低減し、画質
の安定性が損なわれるという問題も発生する。

【００１３】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、駆動トルクの増大を最小限に
抑え、且つ、簡単な構成でスリーブゴーストを軽減する
ことができる画像形成装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、少なくとも静電潜像を担持する像担持体
と、現像剤を担持する現像剤担持体と該現像剤担持体上
に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を含
んで構成される現像装置とを備える画像形成装置におい
て、前記像担持体と前記現像剤担持体の対向位置と前記
層厚規制部材と現像剤担持体の当接部の間の現像剤担持
体の対向する部分に電極板を現像剤担持体の回転方向に
沿って設け、該電極板と現像剤担持体との間に振動電界
を形成することを特徴とする。

【００１５】従って、本発明によれば、現像工程終了
後、電極板と現像剤担持体との間に形成される振動電界
が現像剤層に作用して現像剤の再配列がなされるため、
非現像部と現像部のトリボを従来よりも小さく抑えるこ
とができ、この結果、駆動トルクの増大を最小限に抑
え、簡単な構成でスリーブゴーストを軽減することがで
きる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１７】＜実施の形態１＞図１は本発明に係る画像
形成装置の概略構成図、図２は現像スリーブ等に印加さ
れるバイアス波形及び現像スリーブと電極版の間に形成
される振動電界を示す図、図３は現像スリーブ部の拡大
断面図、図４は現像スリーブと電極版の間のトナーの挙
動を示す図である。

【００１８】本実施の形態に係る画像形成装置は、少な
くとも帯電部材と潜像担持体及び現像剤を含んで構成さ
れるプロセスカートリッジを使用するものであって、電
子写真プロセス的に大別すると、帯電装置、潜像担持
体、露光手段、現像装置、転写装置、クリーニング装置
及び定着装置で構成されている。

【００１９】ところで、プロセスカートリッジは、帯電
手段である帯電ローラ１、潜像担持体である感光ドラム
２、現像装置１７及びクリーニング装置１９をコンパク
トに一体化して構成されており、該プロセスカートリッ
ジの帯電ローラ１と現像装置１７の間には、感光ドラム
２に露光手段２０によって像露光するための開口部が設
けられている。

【００２０】上記露光手段２０は半導体レーザを光源と
するレーザスキャナであって、該レーザスキャナには、
目的の画像情報を時系列的な電気デジタル画像信号に変
換するためのビデオコントローラ２１が接続されてい
る。

【００２１】又、前記感光ドラム２は、中空円筒状のア
ルミニウム基体の上に少なくとも感光層を形成した外径
２４ｍｍの有機感光体であり、画像形成装置本体側に設
けられた不図示の駆動系によって図示矢印ａ方向に周速
３６ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。尚、感光ドラム２
は不図示の金属製アース板を介して接地されている。

【００２２】更に、前記帯電ローラ１は、感光ドラム２
に所定の当接幅をもって加圧され、感光ドラム２の図示
矢印ａ方向の回転に従動して図示矢印ｃ方向に回転す
る。そして、この帯電ローラ１には帯電バイアス電源２
３によって所定のバイアスが印加される。

【００２３】又、前記現像装置１７は、現像剤担持体で
ある現像スリーブ６と、内部に複数の磁極を有する円筒
状のマグネットローラ４と、現像スリーブ６に当接して
該現像スリーブ６上の一成分磁性現像剤（以下、トナー
と称す）８のコート層厚さを規制する現像剤規制部材で
ある弾性ゴムブレード５と、該弾性ゴムブレード５を支
持する金属部材７と、トナー８を収容する現像剤収容室
１３とで構成されている。

【００２４】尚、現像スリーブ６は外径１６ｍｍの中空
円筒状に成形され、感光ドラム２と一定間隔を保って配
置されて図示矢印ｂ方向に感光ドラム２と同じ３６ｍｍ
／ｓｅｃの周速度で回転し、これの内部には固定の前記
マグネットローラ４が内蔵されている。又、現像スリー
ブ６には、現像バイアス電源２４より所定のＡＣ電圧と
ＤＣ電圧が印加される。更に、前記現像剤収容室１３に
は、トナー８を撹拌してこれを現像スリーブ６に搬送す
るための撹拌手段１２が設けられている。

【００２５】ところで、現像スリーブ６の下方には、ト
ナー８がプロセスカートリッジ外に漏れ出るのを防ぐた
めに、少なくとも現像スリーブ６のトナー８で覆われた
長手方向幅全域に亘って厚さ３０μｍのＰＥＴシート３
０を極軽圧で現像スリーブ６に当接させている。そし
て、ＰＥＴシート３０の現像スリーブ６と接触していな
い側には該ＰＥＴシート３０と同じ長手方向幅を有する
電極版３１が設けられており、この電極板３１はバイア
ス電源３２に接続され、所定のバイアスが印加される。

【００２６】又、前記クリーニング装置１９は、転写工
程終了後に感光ドラム２の表面上に残留するトナー８を
掻き取るためのクリーニングブレード９と、掻き取られ
たトナー８（以下、廃トナーと呼ぶ）を収容する廃トナ
ー収容室１４とで構成されている。

【００２７】次に、本実施の形態に係る画像形成装置に
おける画像形成方法を図２及び図３に基づいて説明す
る。

【００２８】帯電ローラ１には、所望の暗部電位−７０
０Ｖと等しい負のＤＣ電圧に周波数４００Ｈｚ、振幅２
ｋＶの正弦波のＡＣ電圧を重畳した帯電バイアスが印加
される。これにより、感光ドラム２の表面を所望の電位
に均一に帯電させることができる。

【００２９】次に、所望の電位−７００Ｖに帯電した感
光ドラム２表面を、ビデオコントローラ２１から送られ
る目的の画像情報の時系列電気デジタル画像信号に対応
したレーザ光１０により露光する。尚、露光部の電位は
約−１００Ｖである。

【００３０】トナー８は撹拌手段１２によって現像スリ
ーブ６へと搬送され、マグネットローラ４の搬送極の磁
気力により現像スリーブ６表面に担持される。そして、
トナー８は現像スリーブ６の回転により現像スリーブ６
と弾性ブレード５の当接面に搬送され、現像スリーブ６
と弾性ブレード５によって摺擦されて所望の負電荷を付
与される。

【００３１】現像スリーブ６には、図２（Ａ）に実線に
て示すように、−４００ＶのＤＣ電圧に周波数２０００
Ｈｚ・振幅１８００Ｖの矩形波のＡＣ電圧を重畳して印
加する。これにより、現像スリーブ６と感光ドラム２間
に交番電界が形成される。所望の電荷を付与されたトナ
ー８は、感光ドラム２に対応する位置（図３のＸ部）に
到達し、現像スリーブ６と感光ドラム２の間に形成され
る前記交番電界によって、感光ドラム２上の像露光部
（明電位部）部に飛翔し、反転現像により潜像を可視化
し、感光ドラム２上にトナー像を形成する。

【００３２】現像工程の終了した現像スリーブ６の表面
はＰＥＴシート３０との当接部（図３のＹ部）に到達す
る。ＰＥＴシート３０の現像スリーブ６に面しない側に
は電極板３１が設けられ、該電極板３１には、図２
（Ａ）に破線にて示すように電極バイアス電源３２によ
って現像スリーブ６と同様に周波数２０００Ｈｚ・振幅
１８００Ｖの矩形波のＡＣ電圧に−４００ＶのＤＣ電圧
を重畳した電圧が印加され、この電圧は現像スリーブ６
に印加されるバイアスとは位相が１８０°ずれている。
これにより、現像スリーブ６と電極板３１との間には、
図２（Ｂ）に示す周波数２０００Ｈｚ・振幅３６００Ｖ
の矩形波の振動電界が形成される。

【００３３】可視化されたトナー像を担持した感光ドラ
ム２の部分は、転写材Ｐを介して転写ローラ１６に当接
する。このとき、転写ローラ１６にトナー８と極極性の
正のＤＣ電圧が印加されることによって、感光ドラム２
上のトナー像は転写材Ｐ上に転写される。

【００３４】転写材Ｐ上のトナー像は、定着装置２５に
よって加圧及び加熱されて転写材Ｐに定着され、トナー
像の定着を受けた転写材Ｐは画像形成装置外に出力画像
として排出される。尚、転写後に感光ドラム２の表面上
に残留するトナー８はクリーニング装置１９のクリーニ
ングブレード９により掻き取られ、廃トナー収容室１４
に収容される。

【００３５】次に、本画像形成装置の作用を図２乃至図
４に基づいて説明する。

【００３６】以下、特に現像スリーブ６上の任意の部分
が感光ドラム２に対して現像を行う過程（現像工程；図
３のＸ部）から現像スリーブ６と電極板３１の間（図３
のＹ部）及び層厚規制部（図３のＺ部）を経て次回の現
像工程に到達するまでの作用を詳細に説明する。

【００３７】現像工程終了後の現像スリーブ６上には露
光部に面してトナー８が飛翔した部分（以下、現像部と
称する）が存在する。現像工程を終了した現像スリーブ
６上の部分は、図３のＹ部を通過する際、従来（即ち、
ＰＥＴシート３０に電極板３１を設けず、現像スリーブ
６とＰＥＴシート３０の間に振動電界が形成されない場
合）は、ＰＥＴシート３０がトナー層に対して極軽圧で
当接しているため、現像部、非現像部を問わず図３のＹ
部の通過前後で現像スリーブ６表面のトナー層の厚さと
トリボは殆ど変化しなかった。従って、図３のＹ部を通
過する直前の現像工程における現像部と非現像部のトナ
ー層の層厚とトリボに差が存在したまま、図３のＺ部に
て次の層厚規制が行われる。このとき、現像部のトナー
表層には新たなトナーが供給され、弾性ブレード５で規
制するため、現像部と非現像部の層厚はほぼ一様となる
が、非現像部のトナーの表層近傍のトリボは現像部のそ
れよりも高くなる。これは、層厚規制後の現像部の表層
近傍のトナーの多くが被る摩擦帯電機会が非現像部の表
層近傍のそれに比べて少ないことによる。

【００３８】現像スリーブ６上のトナーの内、実際に現
像に寄与する（即ち、感光ドラム２へと飛翔する）のは
表層近傍のトナーである。又、現像能力はトナーの得る
トリボによって異なる。従って、現像スリーブ６の長手
方向においてトナー表層近傍のトリボに差が生じると現
像効率が異なるため、特にハーフトーン画像においてス
リーブゴーストが顕在化する。

【００３９】然るに、本実施の形態においては、以下の
作用でスリーブゴーストを軽減することができる。

【００４０】図３のＸ部で現像工程を終了した部分が図
３のＹ部を通過する際、図２（Ｂ）に示すように現像ス
リーブ６と電極板３１との間に形成された振動電界によ
り、トナー層内でトナー８の配列が変化する。即ち、図
２（Ｂ）に示す＋の領域の電界が形成された場合、即
ち、現像スリーブ６表面の電位がプラスのピークにある
場合、電極板３１近傍にある正規帯電トナー８が図４に
矢印Ｂにて示すように現像スリーブ６に向かい、且つ、
現像スリーブ６近傍にある反転トナー８は図４に矢印Ａ
に示すように電極板３１へと向かう。尚、図２（Ｂ）に
示す−の領域の電界が形成された場合（即ち、現像スリ
ーブ６表面の電位がマイナスのピークにある場合）に
は、前記とは逆の挙動を示す。

【００４１】このようにトナー層内の配列が変化するこ
とにより、常時表層近傍に存在するトナー８が減り、従
来に比べて非現像部の表層近傍のトリボを低くすること
が可能となる。現像部においても同様なトナー層の配列
の変化が見られるが、現像部には層厚規制直前に新たに
トナーが供給され、このトナーは弾性ゴムブレード５に
より摩擦帯電されてトリボを得、次回の現像に主に供さ
れる。

【００４２】従って、本実施の形態によれば、非現像部
と現像部が次回の層厚規制を経た後において前回の現像
部と非現像部のトリボの差を従来よりも小さく抑えるこ
とができるため、スリーブゴーストを軽減することがで
きる。

【００４３】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、簡易な構成でスリーブゴーストを軽減可能な現像装
置を提供することができる。しかも、従来発明されてい
る円筒状弾性体を現像スリーブに当接させて回転させる
現像装置よりも駆動トルクが遥かに小さくて済むため、
機械的及び電気的な負荷を最小限に抑えることが可能と
なる。

【００４４】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図５及び図６に基づいて説明する。尚、図５は本
実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図、図６は現
像スリーブと電極板の間に形成される振動電界を示す図
である。

【００４５】本実施の形態に係る画像形成装置の構成及
び画像形成方法は実施の形態１のそれと概ね同様である
ため、以下、重複する部分の説明は省略し、異なる部分
についてのみ説明する。

【００４６】本実施の形態では、ＰＥＴシート３０上に
設けられた電極板３１に所定のバイアスを印加した実施
の形態１とは異なり、図５に示すように電極板３１を接
地することに特徴がある。

【００４７】現像スリーブ６には、実施の形態１と同様
に、図６（Ａ）に示すように−４００ＶのＤＣ電圧に周
波数２０００Ｈｚ・振幅１８００Ｖの矩形波のＡＣ電圧
を重畳して印加する。そして、電極板３１は前述のよう
に接地する。これによって現像スリーブ６と電極板３１
の間には、現像スリーブ６から見ると図６（Ｂ）に示す
ような周波数２０００Ｈｚ・振幅１８００Ｖの振動電界
が形成されることになる。

【００４８】従って、本実施の形態によれば、実施の形
態１と同様の作用によってスリーブゴーストを軽減で
き、且つ、実施の形態１よりも電源が１つ少なくて済む
ため、実施の形態１よりコストを低く抑えることが可能
になる。

【００４９】以上のように、本実施の形態によれば、従
来に比べて駆動トルクの増大を抑え、且つ、より簡易な
構成でスリーブゴーストを軽減できる画像形成装置を得
ることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、少なくとも静電潜像を担持する像担持体と、現
像剤を担持する現像剤担持体と該現像剤担持体上に担持
された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を含んで構
成される現像装置とを備える画像形成装置において、前
記像担持体と前記現像剤担持体の対向位置と前記層厚規
制部材と現像剤担持体の当接部の間の現像剤担持体の対
向する部分に電極板を現像剤担持体の回転方向に沿って
設け、該電極板と現像剤担持体との間に振動電界を形成
する用にしたため、駆動トルクの増大を最小限に抑え、
且つ、簡単な構成でスリーブゴーストを軽減することが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の概
略構成図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置にお
ける現像スリーブ等に印加されるバイアス波形及び現像
スリーブと電極版の間に形成される振動電界を示す図で
ある。

【図３】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の現
像スリーブ部の拡大断面図である。

【図４】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の現
像スリーブと電極版の間のトナーの挙動を示す図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の概
略構成図である。

【図６】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置にお
ける現像スリーブと電極板の間に形成される振動電界を
示す図である。

【符号の説明】

２ 感光ドラム（像担持体） ５ 弾性ゴムブレード（層厚規制部材） ６ 現像スリーブ（現像剤担持体） ８ トナー（現像剤） １７ 現像装置 ３１ 電極板 ３２ 電極バイアス電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも静電潜像を担持する像担持体
   と、現像剤を担持する現像剤担持体と該現像剤担持体上
   に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材を含
   んで構成される現像装置とを備える画像形成装置におい
   て、 前記像担持体と前記現像剤担持体の対向位置と前記層厚
   規制部材と現像剤担持体の当接部の間の現像剤担持体の
   対向する部分に電極板を現像剤担持体の回転方向に沿っ
   て設け、該電極板と現像剤担持体との間に振動電界を形
   成することを特徴とする画像形成装置。