JP2000081760A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
正常に保持できるクリーナレス方式の画像形成装置を提
供する。 【解決手段】 現像容器5dに現像剤tと帯電促進粒子
mを混合した帯電前混合剤tm1を収納し、現像容器5
dと連結されたホッパー容器5gに補給用混合剤tm2
を収納し、現像前混合剤tm1から感光ドラム1に移行
する帯電促進粒子mの速度を一定に保ち、供給過剰或い
は供給不足に陥ることなく安定した帯電促進粒子mの供
給と、帯電特性の維持を行う。
Description
いはプリンタ等とされる電子写真方式あるいは静電記録
方式の画像形成装置に関し、特に、クリーナレス構成の
画像形成装置に関するものであり、被帯電体表面を帯電
する接触タイプの帯電装置及び現像装置等の作像プロセ
スに特徴を有する。
置において、電子写真感光体、静電記録誘電体等の像担
持体(被帯電体)を所要の極性・電位に一様に帯電処理
(除電処理も含む)する帯電装置として、コロナ帯電器
(コロナ放電器)がよく利用されてきた。
り、ワイヤ電極等の放電電極と放電電極を囲むシールド
電極とを備え、放電開口部を被帯電体である像担持体に
対向させて非接触に配設し、放電電極とシールド電極に
高圧を印加することにより生じる放電電流(コロナシャ
ワー)に像担持体面をさらすことで像担持体面を所定の
極性・電位に帯電させるものである。
装置にあっては、像担持体等の被帯電体の帯電装置とし
て、コロナ帯電器に比べて低オゾン・低電力等の利点が
あることから、接触帯電装置が多く提案され、且つ実用
化されている。
に、ローラ型(帯電ローラ)、ファーブラシ型、磁気ブ
ラシ型、ブレード型等の導電性の帯電部材(接触帯電部
材・接触帯電器)を接触させ、この接触帯電部材に所定
の帯電バイアスを印加して被帯電体面を所定の極性・電
位に帯電させるものである。
帯電原理)には、放電帯電機構と、直接注入帯電機
構の2種類の帯電機構が混在しており、どちらが支配的
であるかにより、各々の特性が現れる。
放電現象による放電生成物で被帯電体表面が帯電する系
である。
定の放電しきい値を有するため、帯電電位より大きな電
圧を接触帯電部材に印加する必要がある。又、コロナ帯
電器に比べて発生量は格段に少ないけれども放電生成物
を生じることが原理的に避けられないため、オゾン等の
活性イオンによる弊害は避けられない。
注入されることで被帯電体表面が帯電する系である。直
接帯電あるいは注入帯電と称される。
帯電体表面に接触して、放電現象を介さずに、つまり放
電を基本的に用いないで被帯電体表面に直接電荷注入を
行うものである。よって、接触帯電部材への印加電圧が
放電しきい値以下の印加電圧であっても、被帯電体を印
加電圧相当の電位に帯電することができる。
ため、放電生成物による弊害は生じない。しかし、直接
帯電であるため、接触帯電部材の被帯電体への接触性が
帯電性に大きな影響を与える。そのため、接触帯電部材
はより密に構成し、且つ被帯電体との速度差を大きくと
り、より高い頻度で被帯電体に接触する機会を付与する
構成をとる必要がある。
の特徴について記述する。
ローラ)を用いたローラ帯電方式が帯電の安定性という
点で好ましく、広く用いられている。
放電帯電機構が支配的である。
ム材料あるいは発泡体を用いて作製される。更にこれら
を積層して所望の特性を得たものもある。
という)との一定の接触状態を得るために弾性をもたせ
ているが、そのため摩擦抵抗が大きく、多くの場合、感
光体に対して従動あるいは若干の速度差をもって駆動さ
れる。従って、直接帯電しようとしても、絶対的帯電能
力の低下や接触性の不足やローラ上のムラや感光体の付
着物による帯電ムラは避けられないため、従来のローラ
帯電ではその帯電機構は放電帯電機構が支配的である。
したグラフである。横軸に接触帯電部材に印加したバイ
アス(印加DC電圧(−V))を、縦軸にはその時に得
られた感光体帯電電位(−V)を表している。
る。即ち凡そ−500Vの放電しきい値を過ぎてから帯
電が始まっている。従って、−500Vに帯電する場合
は−1000Vの直流電圧を印加するか、あるいは、−
500V直流の帯電電圧に加えて、放電しきい値以上の
電位差を常に持つようにピーク間電圧1200Vを印加
して感光体電位を帯電電位に収束させる方法が一般的で
ある。
OPC感光体に対し帯電ローラを加圧当接させた場合に
は、約640V以上の電圧を印加すれば感光体の表面電
位が上昇し始め、それ以降は印加電圧に対して傾き1で
線形に感光体表面電位が増加する。このしきい値電圧を
帯電開始電圧Vthと定義する。
面電位Vdを得るためには帯電ローラにはVd+Vth
という必要とされる以上のDC電圧が必要となる。この
ようにして、DC電圧のみを接触帯電部材に印加して帯
電を行う方法を「DC帯電方式」と称する。
よっては接触帯電部材の抵抗値が変動するため、又、感
光体が削れることによって膜厚が変化するとVthが変
動するため、感光体の電位を所望の値にすることが難し
かった。
開昭63−149669号公報に開示されるように、所
望のVdに相当するDC電圧に2×Vth以上のピーク
間電圧を持つAC成分を重畳した電圧を接触帯電部材に
印加する「AC帯電方式」が用いられる。これは、AC
による電位のならし効果を目的としたものであり、感光
体の電位はAC電圧のピークの中央であるVdに収束
し、環境等の外乱には影響されることはない。
ても、その本質的な帯電機構は、接触帯電部材から感光
体への放電現象を用いているため、先に述べたように接
触帯電部材に印加する電圧は感光体表面電位以上の値が
必要とされ、微量のオゾンは発生する。
た場合には更なるオゾンの発生、AC電圧の電界による
接触帯電部材と感光体の振動騒音(AC帯電音)の発
生、又、放電による感光体表面の劣化等が顕著になり、
新たな問題点となっていた。
ブラシ部を有する部材(ファーブラシ帯電器)を用い、
その導電性繊維ブラシを感光体に接触させ、所定の帯電
バイアスを印加して感光体面を所定の極性・電位に帯電
させるものである。
記放電帯電機構が支配的である。
タイプが実用化されている。固定タイプは中抵抗の繊維
を基布に折り込みパイル状に形成したものを電極に接着
したもので、ロールタイプはパイルを芯金に巻き付けて
形成したものである。繊維密度としては100本/mm
2 程度のものが比較的容易に得られるが、直接帯電によ
り十分均一な帯電を行うにはそれでも接触性は不十分で
あり、直接帯電により十分な帯電を行うには感光体に対
し機械構成としては困難なほどに速度差を持たせる必要
があり、現実的ではない。
帯電特性は図6のBに示される特性をとる。従って、フ
ァーブラシ帯電の場合も、固定タイプとロールタイプの
どちらも多くは、高い帯電バイアスを印加し、放電現象
を用いて帯電を行っている。
子をマグネットロール等で磁気拘束してブラシ状に形成
した磁気ブラシ部を有する部材(磁気ブラシ帯電器)を
用い、その磁気ブラシ部を感光体に接触させ、所定の帯
電バイアスを印加して感光体面を所定の極性・電位に帯
電させるものである。
は上記直接注入帯電機構が支配的である。
として粒径5〜50μmのものを用い、感光体と十分速
度差を設けることで、均一に直接帯電を可能にする。
印加バイアスとほぼ比例した逓伝電位を得ることが可能
にある。
や、磁気ブラシ部を構成している導電性磁性粒子が脱落
して感光体に付着する等、他の弊害もある。
面にあるトラップ準位又は電荷注入層の導電粒子等の電
荷保持部材に電荷を注入して直接注入帯電を行う方法が
提案されている。この方法は、放電現象を用いないた
め、帯電に必要とされる電圧は所望の感光体表面電位分
のみであり、オゾンの発生もない。更に、AC電圧を印
加しないので、帯電音の発生もなく、ローラ帯電方式と
比べると、オゾンレス、低電力の優れた帯電方式であ
る。
ナレスシステム) 転写方式の画像形成装置においては、転写後の感光体
(像担持体)に残存する転写残りの現像剤(トナー)は
クリーナ(クリーニング装置)によって感光体面から除
去されて廃トナーとなるが、この廃トナーは環境保護の
面からも出ないことが望ましい。そこでクリーナをなく
し、転写後の感光体上の転写残トナーを現像装置によっ
て「現像同時クリーニング」で感光体から除去し現像装
置に回収して、再利用する装置構成にしたトナーリサイ
クルシステム(又は、トナーリサイクルプロセス)の画
像形成装置も出現している。
体上に残留したトナーを次工程以降の現像時にかぶり取
りバイアス(現像装置に印加する直流電圧と感光体の表
面電位間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。
置に回収されて次工程以後に再利用されるため、廃トナ
ーをなくし、メンテナンスに手を煩わせることも少なく
することができる。又、クリーナレスであることで、ス
ペース面での利点も大きく、画像形成装置を大幅に小型
化できるようになる。
転写残トナーを専用のクリーナによって感光体から除去
するのではなく、帯電手段を経由させて現像装置に至ら
せて再度現像プロセスに利用するものであるため、感光
体の帯電手段として接触帯電を用いた場合においては、
感光体と接触帯電部材との接触部に絶縁性であるトナー
が介在した状態で如何にして感光体を帯電するかが問題
となっている。
帯電においては、感光体上の転写残トナーを拡散し非パ
ターン化するとともに、大きなバイアスを印加し、放電
による帯電を用いることが多い。他方、磁気ブラシ帯電
においては接触帯電部材として粉体を用いるためその粉
体である導電性磁性粒子の磁気ブラシ部が感光体に柔軟
に接触し感光体を帯電できる利点があるが、機器構成が
複雑であること、磁気ブラシ部を構成している導電性磁
性粒子の脱落による弊害が大きい。
帯電を行うために、接触帯電部材の被帯電体面との接触
面に粉末を塗布する構成が特公平7−99442号公報
に開示されているが、接触帯電部材が被帯電体に対する
従動帯電であり、スコロトロン等のコロナ帯電器と比べ
るとオゾン生成物の発生は格段に少なくなっているもの
の、帯電機構は前述のローラ帯電の場合と同様に依然と
して放電帯電機構を主としている。特に、より安定した
帯電均一性を得るためにはDC電圧にAC電圧を重畳し
た電圧を印加するために、放電によるオゾン生成物の発
生はより多くなってしまう。よって、装置を長期に使用
した場合や、クリーナレスの画像形成装置を長期に使用
した場合において、オゾン生成物による画像流れ等の弊
害が現れやすい。
粒子を用いた帯電装置を創案し、特願平10−7352
8号にて出願中である。これは、帯電部材と被帯電体と
の間に帯電促進粒子と称する1012Ω・cm以下の微粒
子を介して直接注入帯電を行うものである。帯電促進粒
子の役割の一つは帯電部材と被帯電体表面の摩擦力の低
減にある。前述した帯電ローラ等、被帯電体との摩擦力
が大きな帯電部材は帯電部材との被帯電体の周速差を設
けることができず十分な接触機会を得ることができなか
った。しかしながら、帯電促進粒子を介在させることに
より、前述した帯電ローラと被帯電体の摩擦力を下げ、
周速差をもたせることが可能になる。第二に、帯電促進
粒子は帯電部材の凹凸を埋め被帯電体に対する接触性を
向上させることができる。
に付着し帯電部材に存在する帯電促進粒子量は減少しい
ずれはなくなっていく。従って、帯電促進粒子は何らか
の方法によって帯電器周辺に供給する必要がある。
子を塗布供給する方法、感光体に塗布して帯電促進粒子
に供給する方法などであるが、中でも、上記クリーナレ
スシステムとの適合を考慮して、現像工程を通してトナ
ーとともに帯電促進粒子を感光体上に現像し、感光体か
ら帯電部材に帯電促進粒子を供給することにより、ドラ
ムクリーナを排除し、トナーの循環と帯電促進粒子の供
給を行える利点を有する。
用が進むにつれて帯電器の帯電能力の低下から画像不良
を生じる問題がある。反転現像系における画像記録にお
いては帯電電位の低下からかぶりが生じ、さらに転写残
りトナーを増加させる。その結果、帯電部材に転写残り
トナーが付着し、帯電能力を更に低下させるという悪循
環が生じ、帯電器を含めた画像記録システムが破綻して
しまうという問題がある。
ても、帯電装置の帯電能力を適正に保持できるクリーナ
レス方式の画像形成装置を提供することである。
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、その回りに配置された帯電装置、現像装
置、転写装置、及び被記録体上の画像を定着する定着装
置とを有し、転写工程後の前記像担持体表面に残留した
現像剤を少なくとも前記帯電装置に一時担持し、前記像
担持体を通して再度前記現像装置に回収する画像形成装
置において、前記帯電装置は、前記像担持体に速度差を
もって接触して前記像担持体の表面を帯電し、その帯電
部材と前記像担持体とのニップに体積抵抗1012Ω・c
m以下の帯電促進粒子を介在させ、前記現像装置内には
前記帯電促進粒子と現像剤とを含む混合剤が蓄えられ、
前記帯電促進粒子と前記現像剤であるトナーとは摩擦帯
電極性が互いに逆極性であり、前記現像装置内の前記混
合剤は、前記現像装置の開口部に回転可能に支持された
現像剤担持体に接触して循環する現像前混合剤と、前記
現像剤担持体に接触せずに蓄えられた補給用混合剤とを
含むことを特徴とする画像形成装置である。
混合剤と前記補給用混合剤は各々隔離されて収容されて
おり、前記補給用混合剤の収容室から前記補給用混合剤
を一方的に前記現像前混合剤の収容室に補給するもので
ある。
収容室である現像室内に、前記補給用混合剤は前記補給
用混合剤収容室であるホッパー容器内に収容され、前記
ホッパー容器内の前記補給用混合剤は一方的に前記現像
室に補給される。別の態様によれば、前記現像装置は、
少なくとも現像室と、トナー補給室との2つの領域に分
けられ、前記現像前混合剤は前記現像室に、前記補給用
混合剤は前記トナー補給室にそれぞれ備えられ、前記ト
ナー補給室内の前記補給用混合剤を一方的に前記現像室
に補給する。
を図面に則して更に詳しく説明する。
される。本実施例の画像形成装置は、転写式電子写真プ
ロセス、直接注入帯電方式、及びトナーリサイクルプロ
セス(クリーナレスシステム)を利用したレーザプリン
タである。
の負極性OPC感光体(ネガ感光体、以下「感光ドラ
ム」という)であり、図中矢印の時計方向に周速度50
mm/sec(=プロセススピードPS、印字速度)の
一定速度で回転駆動される。
1に所定の押圧力をもって接触させて当接した接触帯電
部材としての導電性弾性ローラである。感光ドラム1と
帯電ローラ2との当接部には帯電ニップ部nが形成され
ている。
を目的とした導電性粒子である帯電促進粒子mを保持し
ており、上記の帯電ニップ部nには帯電促進粒子mが介
在している。
て感光ドラム1の回転方向と逆方向(カウンター方向)
に回転駆動され、感光ドラム1面に対して速度差をもっ
て接触する。又、プリンタの画像記録時には帯電ローラ
2に帯電バイアス印加電源S1から所定の帯電バイアス
が印加される。これにより、感光ドラム1の周面が直接
注入帯電方式で所定の極性・電位に一様に接触帯電処理
される。本実施例では印加電源S1による印加バイアス
をDC電圧−700Vとした。
直接注入帯電については下記にて詳しく説明する。
むレーザビームスキャナ(露光装置)4は、目的の画像
情報の時系列ディジタル画像信号に対応して強度変調さ
れたレーザ光Lを出力し、レーザ光Lで回転感光ドラム
1の一様帯電面を走査露光する。この走査露光により回
転感光ドラム1の面に目的の画像情報に対応した静電潜
像が形成される。
5により現像部位aにてトナー画像として現像される。
mを添加した混合剤tmが収容されている。更に、混合
剤tmは現像容器5d内の現像前混合剤tm1と、現像
容器5dに連結されたホッパー容器5g内に蓄えられた
補給用混合剤tm2とからなり、印字を繰り返すととも
にホッパー容器5g内の混合剤tm2が現像容器5d内
に補給される。現像装置5については下記にて詳述す
る。
は感光ドラム1に所定の圧で当接され、転写ニップ部b
を形成している。この転写ニップ部bに不図示の給紙部
から所定のタイミングで被記録体としての転写材Pが給
紙され、且つ転写ローラ6に転写バイアス印加電源S3
から所定の転写バイアス電圧が印加されることにより、
感光ドラム1側のトナー像が転写ニップ部bに給紙され
た転写材Pの面に順次転写されていく。
抵抗発泡層6bを形成したローラ抵抗値5×108 Ωの
ものであり、+2.0kVの電圧を芯金6aに印加して
転写を行った。転写ニップ部bに導入された転写材Pは
この転写ニップ部bを挟持搬送されて、その表面側に回
転感光ドラム1の表面に形成担持されているトナー画像
が順次に静電気力と押圧力にて転写されていく。
側のトナー画像の転写を受けた転写材Pは回転感光ドラ
ム1の面から分離されて、熱定着方式の定着装置7に導
入され、トナー画像の定着を受けて画像形成物(プリン
トコピー)として装置外へ排出される。
り、転写材Pに対するトナー画像転写後の回転感光ドラ
ム1面に残留した転写残トナーは専用のクリーナ(クリ
ーニング装置)で除去されることなく、感光ドラム1の
回転に伴い、帯電ニップ部nを経由して現像部位aに至
り、現像装置4において現像同時クリーニングにて回収
・再利用される。
芯金2aと、芯金2a上に形成されたゴムあるいは発泡
体の中抵抗層2bとから構成される。中抵抗層2bは樹
脂(例えばウレタン)、導電性粒子(例えばカーボンブ
ラック)、硫化剤、発泡剤等により処方され、ローラ状
に形成される。その後、必要に応じてその表面を研磨し
て直径12mm、長さ200mmの導電性弾性ローラで
ある帯電ローラを作製した。
定したところ100kΩであった。このローラ抵抗は、
帯電ローラ2の芯金2aに総圧1kgの荷重がかかるよ
うに外径30mmのアルミドラムに帯電ローラ2を圧着
した状態で、芯金2aとアルミドラムとの間に100V
を印加し、計測した。
は電極として機能することが重要である。つまり、弾性
をもたせて被帯電体との十分な接触状態を得ると同時
に、移動する被帯電体を充電するに十分低い抵抗を有す
ることが必要である。一方では被帯電体にピンホール等
の耐圧欠陥部位が存在した場合に電圧のリークを防止す
る必要がある。被帯電体として電子写真感光体を用いた
場合、十分な帯電性と対リーク性を得るには104 〜1
07 Ωの抵抗が望ましい。
持できるようにミクロの凹凸があるものが望ましい。
形状が安定しないために被帯電体との接触性が悪くな
り、高すぎると被帯電体との間に帯電ニップ部nを確保
できないだけでなく、被帯電体表面への緻密な接触性が
得られなくなるので、アスカーC硬度で25度〜50度
が好ましい範囲である。
に限定するものではなく、弾性体の材料として、EPD
M、ウレタン、NBR、シリコーンゴムや、IR等に抵
抗調整のためのカーボンブラックや金属酸化物等の導電
性物質を分散したゴム材や、これらを発泡させたものが
挙げられる。又、特に導電性物質を分散せずにイオン導
電性の材料を用いて抵抗調整することも可能である。
に抗して所定の押圧力で圧接させて配設し、本実施例で
は幅数mmの帯電ニップ部nを形成させてある。
電ニップ部nにおいて帯電ローラ表面と感光ドラム表面
とが互いに逆方向に等速で移動するように凡そ80rp
mで矢印の時計方向に回転駆動させた。即ち、接触帯電
部材としての帯電ローラ2の表面は被帯電体としての感
光ドラム1の面に対して速度差を持たせるようにした。
ー(ネガトナー)を用いた反転現像器である。現像装置
5内には現像剤(トナー)tと帯電促進粒子mの混合剤
tmを備えている。
光ドラム1に対向して、マグネットロール5bを内包さ
せた現像剤担持体としての非磁性回転現像スリーブ5a
を備えている。現像容器5d内に備える現像前混合剤t
m1内のトナーtは回転現像スリーブ5a上を搬送され
る過程において、規制ブレード5cで層厚規制及び電荷
付与を受ける。
ーtは現像スリーブ5aの回転により、感光ドラム1と
現像スリーブ5aの対向部である現像部位(現像領域
部)aに搬送される。又、現像スリーブ5aには現像バ
イアス印加電源S2より現像バイアス電圧が印加され
る。
C電圧−500VにAC電圧=ピーク間電圧1600
V、周波数1.8kHz、矩形波の重畳電圧とした。
トナーtにより反転現像される。
tm1の量は減少するが、その減少に応じてホッパー容
器5gからスクリュー5fを回転させることにより、ホ
ッパー容器5g内の補給用混合剤tm2を現像容器5d
内に供給することで、現像容器5d内の現像前混合剤t
m1の量をある一定範囲内に調整する。
容器5gに全て蓄えられており、印字前に現像容器5d
内へスクリュー5fにより供給され、それぞれtm1、
tm2となる。
ナーtは、結着樹脂、磁性体粒子、電荷制御剤を混合
し、混練、粉砕、分級の各工程を経て作製し、更に帯電
促進粒子mや流動化剤等を外添剤として添加して作製さ
れたものである。トナーの平均粒径(D4)は7μmで
あった。
促進粒子として、比抵抗が106 Ω・cm、平均粒径3
μmの導電性酸化亜鉛を用いた。そして、帯電促進粒子
mとしての酸化亜鉛分を、分級後のトナーt100重量
部に対して3重量部添加し、混合機により均一に分散さ
せて現像装置5内に収容した。
化物等の導電性無機粒子や有機物との混合物、あるい
は、これらに表面処理を施したものなど各種導電性粒子
が使用可能である。
ため比抵抗としては1012Ω・cm以下であることが必
要であり、1010Ω・cm以下が望ましい。
て求めた。即ち、底面積2.26cm2 の円筒内に促進
粒子試料を0.5g入れ、上下電極に15kgの加圧を
行うと同時に100Vの電圧を印加して、抵抗値を計測
し、その後、正規化して比抵抗を算出した。
μm以下が望ましい。本実施例において、粒子が凝集体
を構成している場合の粒径は、その凝集体としての平均
粒径として定義した。粒径の測定には、電子顕微鏡によ
る観察から100個以上抽出し、水平方向最大弦長をも
って体積粒径分布を算出し、その50%平均粒径をもっ
て決定した。
るばかりでなく二次粒子の凝集した状態で存在すること
もなんら問題はない。どのような凝集状態であれ、凝集
体として帯電促進粒子mの機能が実現できればその形態
は重要ではない。
る場合に潜像露光の妨げにならないように白色又は透明
に近いことが望ましい。更に、帯電促進粒子mが感光体
上から記録材Pに一部転写されてしまうことを考える
と、カラー記録では無色あるいは白色のものが望まし
く、又、画像露光時に粒子による光散乱を防止するため
にもその粒径は構成画素サイズ以下であることが望まし
い。粒径の下限値としては粒子として安定に得られるも
のとして10nmが限界と考えられる。
進粒子の介在量は、少なすぎると、粒子による潤滑効果
が十分に得られず、帯電ローラ2と感光体1との摩擦が
大きく帯電ローラ2を感光体1に速度差をもって回転駆
動させることが困難である。つまり、駆動トルクが過大
となり、無理に回転させると帯電ローラ2や感光体1の
表面が削れてしまう。更に、帯電促進粒子による接触機
会増加の効果が得られないこともあり、十分な帯電性能
が得られない。一方、この介在量が多すぎると、帯電促
進粒子mの帯電ローラ2からの脱落が著しく増加し、作
像上に悪影響が出る。
進粒子mの量を調整して存在量を調整した。
の介在量は1×103 個/mm2 以上が望ましい。1×
103 個/mm2 より少ないと十分な潤滑効果と接触機
会増加の効果が得られず帯電性能の低下が生じる。より
望ましくは1×103 〜5×105 個/mm2 の介在量
が好ましい。5×105 個/mm2 を超えると、帯電促
粒子mの感光体1へ脱落が著しく増加し、帯電促進粒子
自体の光透過性を問わず、感光体への露光量不足が生じ
る。5×105 個/mm2 以下では脱落する粒子量も低
く抑えられ、この悪影響を改善できる。一方、帯電促進
粒子供給手段通過後の感光体上には1×102 〜1×1
05 個/mm2 の帯電促進粒子を塗布した。より好まし
くは1×103 〜1×104 個/mm2 の帯電促進粒子
を供給することが望ましい。
量を測ると1×102 〜1×105個/mm2 であった
ことから、作像上弊害がない存在量としては1×105
個/mm2 以下が望まれる。
ついて述べる。介在量は帯電ローラ2と感光体1の接触
面部を直接測ることが望ましいが、帯電ローラ2に接触
する前に感光体1上に存在した粒子の多くは逆方向に移
動しながら接触する帯電ローラ2に剥ぎ取られることか
ら、本実施例では、接触面部に到達する直前の帯電ロー
ラ表面の粒子量をもって介在量とした。
態で感光体1及び帯電ローラ2の回転を停止し、感光体
1及び帯電ローラ2の表面をビデオマイクロスコープ
(OLYMPUS製OVM1000N)及びデジタルス
チルレコーダ(DELTIS製SR−3100)で撮影
した。得られたデジタル画像から個々の粒子を領域分離
するため、あるしきい値をもって2値化処理し、粒子の
存在する領域の数を所望の画像処理ソフトを用いて計測
した。又、感光体上の存在量についても感光体上を同様
のビデオマイクロスコープにて撮影し同様の処理を行い
計測した。
合剤tmは感光体1の静電潜像のトナー現像時にトナー
とともに適当量が感光体1に移行する。
において転写バイアスの影響で転写材P側に引かれて積
極的に移行するが、他方、感光体1上の帯電促進粒子m
は導電性であることにより転写材P側には積極的に移行
するものの、感光体1上に実質的に付着保持されて残留
する。又、感光体1面に実質的に付着保持される帯電促
進粒子mの存在によりトナー画像の感光体1側から転写
材P側への転写効率が向上する効果が得られる。
成装置はクリーナを用いないため、転写後の感光体1面
に残存する転写残トナー及び残存帯電促進粒子は感光体
1と帯電ローラ2の帯電ニップ部nに感光体1の回転で
そのまま持ち運ばれて帯電ローラ2に付着混入する。
プ部nにこの帯電促進粒子mが存在した状態で感光体1
の接触帯電が行われる。尚、印字初期においては帯電ロ
ーラ表面に接触促進粒子mが供給されず帯電が行えない
ので帯電ローラ表面には予め帯電促進粒子mを塗布して
おくことを可とする。
ラ2にトナーが付着混入した場合でも、帯電ローラ2の
感光体1への緻密な接触性と接触抵抗を維持できるた
め、接触帯電部材が帯電ローラのような簡易な部材であ
り、しかも帯電ローラの転写残トナーによる汚染に関わ
らず帯電ローラ2による感光体1への直接注入帯電を行
わせることができる。
介して密に感光体1に接触して、帯電ローラ2と感光体
1のニップ部nに存在する帯電促進粒子mが感光体1表
面を隙間なく摺擦することで、帯電ローラ2による感光
体1の帯電は帯電促進粒子mの存在により放電現象を用
いない安定かつ安全な直接注入帯電が支配的であり、一
般的に用いられているローラ帯電などでは得られなかっ
た高い帯電効率が得られ、帯電ローラ2に印加した電圧
とほぼ同等の電位を感光体1に与えることができる。
トナーは帯電ローラ2から徐々に感光体1上に吐き出さ
れて感光体1面の移動とともに現像部位aに至り、現像
装置5において現像同時クリーニング(回収)される
(トナーリサイクルプロセス)。
転写後に感光体1上に残留したトナーを引き続く画像形
成工程の現像時、即ち引き続き感光体1を帯電し、露光
して潜像を形成し、その潜像の形成時において現像装置
のカブリ取りバイアス、即ち現像装置に印加する直流電
圧と感光体表面電位間の電位差であるカブリ取り電位差
Vbackによって回収するものである。本実施例にお
けるプリンタのように反転現像の場合では、この現像同
時クリーニングは、感光体の暗部電位から現像スリーブ
にトナーを回収する電界と、現像スリーブから感光体の
明部電位へトナーを付着させる電界の作用でなされる。
落しても、画像形成装置が稼働されることで、現像装置
5の現像前混合剤tm1に含有する帯電促進粒子mが現
像部aで感光体1面に移行し、感光体1の回転により転
写ニップ部bを経て帯電ニップ部nに持ち運ばれて帯電
ローラ2に逐次に供給され続けるため、帯電促進粒子m
の存在による良好な帯電性が安定して維持される。
トナーリサイクルプロセスの画像形成装置において、接
触帯電部材としての帯電ローラを使って、しかも帯電ロ
ーラ2の転写残トナーによる汚染にも拘わらず、低印加
電圧でオゾンレスの直接注入帯電を長期に渡り安定に維
持させることができ、均一な帯電性を与えることがで
き、オゾン生成物による障害、帯電不良による障害等の
ない、簡易な構成、低コストの画像形成装置を得ること
ができる。
nに帯電促進粒子mを介在させることにより、帯電促進
粒子mの潤滑効果(摩擦低減効果)により帯電ローラ2
と感光体1との間に容易に効果的に速度差を設けること
が可能となる。
設けることにより帯電ローラ2と感光体1のニップ部n
において帯電促進粒子mが感光体1に接触する機会を格
段に増加させ、高い接触性を得ることができ、容易に直
接注入帯電を可能にする。
くは帯電部材に持ち運ばれる感光体1上の転写残トナー
を帯電ローラ2に一時的に回収させるために、帯電ロー
ラ2を回転駆動し、更に、その回転方向は感光体1表面
の移動方向とは逆方向に回転するように構成することが
望ましい。即ち、逆方向回転で感光体1上の転写残トナ
ーを一旦引き離し、帯電を行うことにより優位に直接注
入帯電を行うことができる。
る。本実施例のプリンタは、上記第1実施例の構成と概
略同様の構成を備えているが、現像装置のみ、下記に説
明するように第1実施例の現像装置と異なっている。
aはマグネットロール5bを内包し、現像装置5A内の
現像剤t及び帯電促進粒子mは回転現像スリーブ5a上
を搬送される過程において規制ブレード5cで層厚規制
及び電荷付与を受ける。
進粒子mの処方は第1実施例の通りである。
子mを混合した混合剤tmを収容している。混合剤tm
は現像装置5A内で二つの状態に分けられる。一つは現
像容器5dの現像室R1内にあり、現像スリーブ5aと
接触しながら順次現像されていく現像前混合剤tm1の
状態、そして、他方はトナー室R2内において攪拌さ
れ、順次現像室R1に供給されていく補給用混合剤tm
2である。
現像スリーブ5aから感光体1に移行するとともに現像
室R1内の混合剤tm1は減少する。現像前混合剤tm
1の量が減少するとトナー室R2に収容・攪拌されてい
る補給用混合剤tm2が現像室R1に搬送される。
第1〜第3比較例について説明する。
光ドラム1、帯電ローラ2、レーザビームスキャナ4、
現像装置105、転写ローラ6、及び定着器7を備えた
クリーナレス方式のプリンタであり、第1実施例と同様
の構成及び機能を備えている。
口部に感光ドラム1に対向して、マグネットロール10
5bを内包させた非磁性回転現像スリーブ5aを備えた
反転現像器である。現像容器5d内には帯電促進粒子を
含まない一成分磁性トナーtのみを収容している。トナ
ーtは回転現像スリーブ105a上を搬送される過程に
おいて、規制ブレード105cで層厚規制及び電荷付与
を受ける。
トナーtは現像スリーブ105aの回転により、感光ド
ラム1と現像スリーブ105aの対向部である現像部位
(現像領域部)aに搬送される。又、現像スリーブ10
5aには現像バイアス印加電源S2から現像バイアス電
圧が印加され、感光ドラム1上の静電潜像がトナーtに
よりトナー像として現像される。転写後、感光ドラム1
上に残存したトナーtは、 引き続く画像形成工程の現
像時、即ち引き続き感光ドラム1を帯電し、露光して潜
像を形成し、その潜像の形成時において現像装置のカブ
リ取りバイアス、即ち現像装置に印加する直流電圧と感
光体表面電位間の電位差であるカブリ取り電位差Vba
ckによって一部が回収される。
05d内に現像剤tに加え帯電促進粒子mを現像剤であ
るトナーtに対して3重量部添加し、混合体tmを構成
し、現像容器105d内に収容した。
子mの混合量を10重量部に処方した。
例、及び第1〜第3比較例の評価結果を示すと共に、第
1、第2実施例の有効性について説明する。
プリンタは反転現像系で画像記録を行っているので、こ
こで意味するゴースト画像とは、感光体1の1周目にお
ける画像露光下部分(トナー画像部)が、感光体2周目
で帯電不足を起こすため、感光体上の前回の画像パター
ンのところがより強く現像され、ゴースト画像が発生す
ることをいう。
った。
見られる。
見られないが、中間調部において若干ゴーストパターン
が見られる。
れにおいてもゴーストが見られない。
で行った。
印字率に差がないパターンを用いて印字テストを行っ
た。
評価を行った。
ザスキャナを使用し画像記録を行った。
の1ラインを記録し、その後2ラインを非記録とする縞
模様を意味し、全体として中間調の濃度を再現してい
る。
行っているので画像露光が阻害された場合、或いは現像
時にリークが生じた場合、いずれも、白点として画像に
現れる。これらの欠陥部位の数を以下の基準で評価し
た。
視し、0.3mm以上の欠陥を評価した。
白点が50個以上存在する。
白点が5〜50個以上存在する。
白点が5個以下しか存在しない。
評価した。
る。
像容器内に帯電促進粒子を有していないため、帯電促進
粒子の現像装置からの供給を得られず、帯電ローラがト
ナーで汚染されるとともに帯電不足による画像不良が印
字枚数初期から発生し評価不能であった。
添加してあるものの、印字を続けるとともに帯電促進粒
子を現像装置から供給する供給量が低下し、帯電特性が
低下した。
おいて、現像剤であるトナーは負に摩擦帯電しやすく、
一方、帯電促進粒子mは正に摩擦帯電しやすい。正摩擦
帯電した帯電促進粒子mは、現像バイアスと感光体の非
画像部電位(つまり、帯電電位)との間に設定したカブ
リ取りバイアスで現像スリーブから感光体に移行する。
このとき、帯電促進粒子が現像スリーブから感光体に移
行する割合が、トナーが現像されていく割合より多くな
り、現像容器内の帯電促進粒子は長期使用とともに減少
する。従って、印字を繰り返すにつれて現像容器内の帯
電促進粒子とトナーとの混合比が変わり、帯電促進粒子
のドラム供給量が減少し、その結果、帯電ニップ部に供
給される帯電促進粒子が減少することから帯電特性の低
下が生じる。
量を増加させ帯電促進粒子を多く供給することにより帯
電特性は持続したものの帯電促進粒子量が印字初期にお
いて多すぎるために画像欠陥が生じた。又、印字枚数を
延ばすことができるがいずれ現像容器内の帯電促進粒子
の混合比の低下から帯電特性の低下が生じることとな
る。
欠陥もなく、又帯電特性も4000枚まで問題なく持続
することが可能であった。本実施例の現像装置は現像容
器内の現像前混合剤の消費とともに、新たにホッパー容
器に蓄えた補給用混合剤を適宜加えていく混合剤補給方
法を採用している。従って、現像容器内に収容した現像
前混合剤tm1に含まれる帯電促進粒子が、感光ドラム
を介して帯電ローラに供給される。供給される帯電促進
粒子は現像容器内に収容した現像前混合剤に含まれる粒
子に限られるため過剰に帯電促進粒子が供給されること
がなく、且つ、印字と共にホッパー容器から帯電促進粒
子を一定量含んだ補給用混合剤が供給され、帯電促進粒
子の含有量を一定に保つことが可能になる。
て一つの容器を構成するが、内部で現像室と補給用混合
剤を蓄えるトナー室とに分けて構成することで、帯電促
進粒子の安定供給を可能にしたものである。現像室内に
ある現像前混合剤に含まれる帯電促進粒子が供給され、
その後印字に応じてトナー室から供給される補給用混合
剤を現像室に供給することにより、一定量の帯電促進粒
子を現像室、更には帯電ローラに供給することが可能と
なる。その結果、帯電促進粒子の安定供給を可能とし、
帯電特性を長期に亘り良好に維持することが可能にな
る。
X3000)による混合剤中の酸化亜鉛の定量による
と、印字初期から4000枚印字にかけて、トナー室内
の酸化亜鉛量は第1実施例はもちろん、第2実施例にお
いてもほぼ一定に保たれており、現像室内の混合剤につ
いても初期の3重量部相当が2部相当に低下するにとど
まっていた。
は、いずれも1重量部相当以下にまで減少し、混合剤全
体の帯電促進粒子が消費されていた。
する。
のプリンタ等において、感光体1の表面に電荷注入層を
設けて感光体表面の抵抗を調節した方が好ましい。
合で説明する。図3は、表面に電荷注入層を設けた感光
体1’の層構成の模式図である。
ラム基体)11上に下引き層12、正電荷注入防止層1
3、電荷発生層14、電荷輸送層15、の順に重ねて塗
工された一般的な有機感光体に電荷注入層16を塗布す
ることにより、帯電性能を向上したものである。
化型のアクリル樹脂に、導電性樹脂(導電フィラー)と
してのSnO2 超微粒子16a(径が約0.03μ
m)、重合開始剤等を混合分散し、塗工後、光硬化法に
より膜形成したものである。又、加えて4フッ化エチレ
ン樹脂(商品名テフロン)等の滑剤も内包させることに
より、ドラム表面エネルギーを抑えて、帯電促進粒子の
付着を全般的に抑える効果がある。
抵抗にある。電荷の直接注入による帯電方式において
は、被帯電体側の抵抗を下げることでより効率良く電荷
の授受を行えるようになる。一方、感光体として用いる
場合には静電潜像を一定時間保持する必要があるため、
電荷注入層16の体積抵抗値として1×109 〜1×1
014(Ω・cm)の範囲が適当である。
いていない場合でも、例えば電荷輸送層15が上記抵抗
範囲にある場合は同等の効果が得られる。
であるアモルファスシリコン感光体等を用いても同様な
効果が得られる。
る。
Bは、現像スリーブ5bに対し、トナー補給室R2を上
方に配置している。このような構成においても、トナー
補給室R2と現像室R1とに分けて構成し、順次トナー
補給室R2内の補給用混合剤tm2が現像室R1に供給
される構成をとることにより、現像装置5B内全体に混
合剤tm1が循環し、混合剤全体の帯電促進粒子量が減
少することを防止し、印字耐久を通して安定した帯電促
進粒子の供給が可能になる。
内の現像剤と帯電促進粒子の混合剤tmを、現像スリー
ブに隣接し循環する帯電前混合剤の状態と、現像スリー
ブに接触することなく蓄えられた補給用混合剤の状態に
おくことにより、現像前混合剤から感光ドラムに移行す
る帯電促進粒子の速度を一定に保ち、供給過剰或いは供
給不足に陥ることなく安定した帯電促進粒子の供給と、
帯電特性の維持を可能にできる。
によれば、帯電装置が、像担持体に速度差をもって接触
して前記像担持体の表面を帯電し、その帯電部材と前記
像担持体とのニップに体積抵抗1012Ω・cm以下の帯
電促進粒子を介在させ、現像装置内には前記帯電促進粒
子と現像剤とを含む混合剤が蓄えられ、前記帯電促進粒
子と前記現像剤であるトナーとは摩擦帯電極性が互いに
逆極性であり、前記現像装置内の前記混合剤は、前記現
像装置の開口部に回転可能に支持された現像剤担持体に
接触して循環する現像前混合剤と、前記現像剤担持体に
接触せずに蓄えられた補給用混合剤とを含むことによ
り、長期使用においても、帯電装置の帯電能力を適正に
保持でき、高品質画像を得ることのできるクリーナレス
方式の画像形成装置を提供することができる。
構成図である。
構成図である。
す断面図である。
構成図である。
(B)、及び磁気ブラシ帯電器(C)における印加電圧
とドラム電位の関係を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 像担持体と、その回りに配置された帯電
装置、現像装置、転写装置、及び被記録体上の画像を定
着する定着装置とを有し、転写工程後の前記像担持体表
面に残留した現像剤を少なくとも前記帯電装置に一時担
持し、前記像担持体を通して再度前記現像装置に回収す
る画像形成装置において、 前記帯電装置は、前記像担持体に速度差をもって接触し
て前記像担持体の表面を帯電し、その帯電部材と前記像
担持体とのニップに体積抵抗1012Ω・cm以下の帯電
促進粒子を介在させ、前記現像装置内には前記帯電促進
粒子と現像剤とを含む混合剤が蓄えられ、前記帯電促進
粒子と前記現像剤であるトナーとは摩擦帯電極性が互い
に逆極性であり、前記現像装置内の前記混合剤は、前記
現像装置の開口部に回転可能に支持された現像剤担持体
に接触して循環する現像前混合剤と、前記現像剤担持体
に接触せずに蓄えられた補給用混合剤とを含むことを特
徴とする画像形成装置。 - 【請求項2】 前記現像前混合剤と前記補給用混合剤は
各々隔離されて収容されており、前記補給用混合剤の収
容室から前記補給用混合剤を一方的に前記現像前混合剤
の収容室に補給する請求項1の画像形成装置。 - 【請求項3】 前記現像前混合剤は前記現像前混合剤収
容室である現像室内に、前記補給用混合剤は前記補給用
混合剤収容室であるホッパー容器内に収容され、前記ホ
ッパー容器内の前記補給用混合剤は一方的に前記現像室
に補給される請求項1又は2の画像形成装置。 - 【請求項4】 前記現像装置は、少なくとも現像室と、
トナー補給室との2つの領域に分けられ、前記現像前混
合剤は前記現像室に、前記補給用混合剤は前記トナー補
給室にそれぞれ収容され、前記トナー補給室内の前記補
給用混合剤を一方的に前記現像室に補給する請求項1又
は2の画像形成装置。
Priority Applications (1)
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JP26569498A JP3703314B2 (ja) | 1998-09-03 | 1998-09-03 | 画像形成装置 |
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JP3703314B2 JP3703314B2 (ja) | 2005-10-05 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002207346A (ja) * | 2001-01-09 | 2002-07-26 | Canon Inc | 画像形成装置 |
US6741824B2 (en) | 2002-04-23 | 2004-05-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Charging system, process cartridge and image forming apparatus |
EP1256852A3 (en) * | 2001-05-07 | 2009-11-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus, control method thereof, and process cartridge |
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- 1998-09-03 JP JP26569498A patent/JP3703314B2/ja not_active Expired - Fee Related
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