JP2008164944A - 現像装置、画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、感光体に対するトナーの付着具合を好適な範囲に調節して、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる現像装置、それを含む画像形成装置、及びそれを用いた画像形成方法を提供する。
【解決手段】現像装置において、感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率をθ(−)としトナーの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、下記関係式(1)等を満足する。
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1)
【選択図】図3
【解決手段】現像装置において、感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率をθ(−)としトナーの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、下記関係式(1)等を満足する。
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1)
【選択図】図3
Description
本発明は、現像装置、画像形成装置及び画像形成方法に関する。特に、非磁性一成分トナーを非接触方式で現像するための現像装置、それを含む画像形成装置、及びそれを用いた画像形成方法に関する。
従来、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成方法においては、潜像担持体として電子写真感光体(感光体ドラム)が広く用いられている。かかる電子写真感光体を用いた一般的な画像形成方法は、以下のように実施されている。
すなわち、電子写真感光体の表面を、帯電手段により所定電位に帯電し、そこに露光手段によってLED光源から光を照射することにより、露光部における電位を光減衰させ、画像に対応した静電潜像を形成する。次いで、トナー担持体を含む現像装置に対して現像バイアスを印加することにより、トナーを電子写真感光体上に移動させ、それによって静電潜像を現像し、電子写真感光体表面にトナー像を形成する。最後に、形成されたトナー像を、電子写真感光体と、転写手段とを接触、あるいは近接させて、中間転写体や、紙に対して転写する。
すなわち、電子写真感光体の表面を、帯電手段により所定電位に帯電し、そこに露光手段によってLED光源から光を照射することにより、露光部における電位を光減衰させ、画像に対応した静電潜像を形成する。次いで、トナー担持体を含む現像装置に対して現像バイアスを印加することにより、トナーを電子写真感光体上に移動させ、それによって静電潜像を現像し、電子写真感光体表面にトナー像を形成する。最後に、形成されたトナー像を、電子写真感光体と、転写手段とを接触、あるいは近接させて、中間転写体や、紙に対して転写する。
ここで、上述した電子写真感光体は、感光層がアモルファスシリコン等の無機材料からなる無機感光体と、感光層が有機材料からなる有機感光体と、に大別することができる。
これらのうち、無機感光体、特に、アモルファスシリコン感光体は、機械的強度に優れ、繰り返し使用した場合であっても感光層の摩耗が少なく、良質な画像を安定的に供給することができるという利点を有することから、広く用いられている。
しかしながら、かかるアモルファスシリコン感光体は、有機感光体と比較して、その感光層における誘電率が高いため、感光層表面に対してトナーが強固に付着しやすく、現像工程におけるトナーの離脱が不十分となって、画像濃度ムラが発生しやすいという問題が見られた。
特に、非磁性一成分トナーを非接触方式で現像する場合には、トナー担持体と電子写真感光体との間に付された現像バイアスによってトナーを飛翔させ、トナーをトナー担持体から電子写真感光体へと移動させることとなる。この場合、感光層表面に対するトナーの付着を抑制しようとすると、トナーの飛翔自体が不十分になるといった問題が生じやすく、好適な現像条件を見出すことが、非常に困難であった。
これらのうち、無機感光体、特に、アモルファスシリコン感光体は、機械的強度に優れ、繰り返し使用した場合であっても感光層の摩耗が少なく、良質な画像を安定的に供給することができるという利点を有することから、広く用いられている。
しかしながら、かかるアモルファスシリコン感光体は、有機感光体と比較して、その感光層における誘電率が高いため、感光層表面に対してトナーが強固に付着しやすく、現像工程におけるトナーの離脱が不十分となって、画像濃度ムラが発生しやすいという問題が見られた。
特に、非磁性一成分トナーを非接触方式で現像する場合には、トナー担持体と電子写真感光体との間に付された現像バイアスによってトナーを飛翔させ、トナーをトナー担持体から電子写真感光体へと移動させることとなる。この場合、感光層表面に対するトナーの付着を抑制しようとすると、トナーの飛翔自体が不十分になるといった問題が生じやすく、好適な現像条件を見出すことが、非常に困難であった。
そこで、特に、アモルファスシリコン感光体に限定してはいないものの、感光層表面に対してトナーが強固に付着することを防ぐために、トナー担持体に対してACバイアスを印加して現像する方法が開示されている(例えば、特許文献1)。
より具体的に説明すると、特許文献1においては、上述したACバイアスを、ピークトゥピークの電界強度で3×106〜1×107V/m、周波数を100〜5000Hzに規定した画像形成方法が開示されている。
さらに、特許文献1では、電子写真感光体とトナー担持体との間隙を100〜500μmとするとともに、電子写真感光体とトナー担持体との速度比を1.02〜3.0倍に規定している。
特開2003−122047号公報(特許請求の範囲)
より具体的に説明すると、特許文献1においては、上述したACバイアスを、ピークトゥピークの電界強度で3×106〜1×107V/m、周波数を100〜5000Hzに規定した画像形成方法が開示されている。
さらに、特許文献1では、電子写真感光体とトナー担持体との間隙を100〜500μmとするとともに、電子写真感光体とトナー担持体との速度比を1.02〜3.0倍に規定している。
しかしながら、特許文献1に記載の画像形成方法は、使用される電子写真感光体における誘電率の違いについて何ら考慮していないだけでなく、使用されるトナーについても、磁性・非磁性及び一成分・二成分といったトナータイプを明確に限定していないため、非常に大雑把な画像形成方法であると言える。
したがって、電子写真感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いるとともに、トナーとして非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合には、現像条件の最適化が困難であった。つまり、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着力を制御することが困難となって、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができないという問題が見られた。
したがって、電子写真感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いるとともに、トナーとして非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合には、現像条件の最適化が困難であった。つまり、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着力を制御することが困難となって、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができないという問題が見られた。
そこで、本発明の発明者らは、鋭意検討した結果、トナー担持体への印加バイアスの周波数及び振幅と、アモルファスシリコン感光体とトナー担持体との間の距離及びそれらの周速比と、トナーの単位質量あたりの帯電量と、をそれぞれ所定の関係式を満足するように調節することにより、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着具合を好適な範囲とすることができることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明の目的は、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着具合を好適な範囲に調節して、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる現像装置、それを含む画像形成装置、及びそれを用いた画像形成方法を提供することである。
すなわち、本発明の目的は、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着具合を好適な範囲に調節して、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる現像装置、それを含む画像形成装置、及びそれを用いた画像形成方法を提供することである。
本発明の現像装置によれば、静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体に、非磁性一成分トナー用のトナー担持体を近接させることにより、静電潜像を可視化する現像装置において、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率をθ(−)とし、トナーの単位質量あたりの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、Dsを50〜100μmの範囲内の値とし、かつ、fを10kHz以下の値とするとともに、下記関係式(1)を満足することを特徴とする現像装置が提供され、上述した問題点を解決することができる。
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1)
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1)
すなわち、上述したDs及びfを、それぞれ所定の範囲とすることによって、トナーを、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へと確実に飛翔させることができる。
さらに、Ds、f、Vpp、θ及びq/mが、関係式(1)を満足することによって、所定量のトナーをアモルファスシリコン感光体に対して飛翔させつつ、アモルファスシリコン感光体上に飛翔したトナーを振動させて、アモルファスシリコン感光体とトナーとの付着力を好適な範囲に調節することができる。
したがって、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる。
さらに、Ds、f、Vpp、θ及びq/mが、関係式(1)を満足することによって、所定量のトナーをアモルファスシリコン感光体に対して飛翔させつつ、アモルファスシリコン感光体上に飛翔したトナーを振動させて、アモルファスシリコン感光体とトナーとの付着力を好適な範囲に調節することができる。
したがって、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる。
また、本発明の現像装置を構成するにあたり、トナー担持体の周速を90〜300mm/secの範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、トナー担持体上に担持されたトナーを、過不足無くアモルファスシリコン感光体に対して飛翔させることができる。
また、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数をより好適な範囲に調節することが容易となる。
このように構成することにより、トナー担持体上に担持されたトナーを、過不足無くアモルファスシリコン感光体に対して飛翔させることができる。
また、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数をより好適な範囲に調節することが容易となる。
また、本発明の現像装置を構成するにあたり、アモルファスシリコン感光体の周速を80〜200mm/secの範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、トナー担持体から飛翔して来たトナーによって、過不足無く静電潜像を現像することができる。
また、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数をより好適な範囲に調節することが容易となる。
このように構成することにより、トナー担持体から飛翔して来たトナーによって、過不足無く静電潜像を現像することができる。
また、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数をより好適な範囲に調節することが容易となる。
また、本発明の現像装置を構成するにあたり、非磁性一成分トナーの単位質量あたりの帯電量q/m(μC/g)を5〜30μC/gの範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へのトナーの飛翔及びアモルファスシリコン感光体上でのトナーの振動において、トナーが電界により受ける力の大きさを、より好適な範囲に調節することができる。
このように構成することにより、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へのトナーの飛翔及びアモルファスシリコン感光体上でのトナーの振動において、トナーが電界により受ける力の大きさを、より好適な範囲に調節することができる。
また、本発明の現像装置を構成するにあたり、トナー担持体の表面におけるJIS B0601に準拠して測定される十点平均粗さを3.5〜5.0μmの範囲内の値とすることが好ましい。
このように構成することにより、トナー担持体上に形成されるトナー薄層を、より均一にすることができる。
したがって、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へのトナーの飛翔を、より均一にすることができる。
このように構成することにより、トナー担持体上に形成されるトナー薄層を、より均一にすることができる。
したがって、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へのトナーの飛翔を、より均一にすることができる。
また、本発明の別の態様は、上述したいずれかの現像装置を含むことを特徴とする画像形成装置である。
すなわち、上述した所定の現像装置を含むことから、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる。
したがって、トナーの着色の面から、磁性トナーを用いることが困難であるカラー画像形成装置の高画質化及び省コスト化を実現することができる。
すなわち、上述した所定の現像装置を含むことから、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる。
したがって、トナーの着色の面から、磁性トナーを用いることが困難であるカラー画像形成装置の高画質化及び省コスト化を実現することができる。
また、本発明のさらに別の態様は、静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体に、非磁性一成分トナー用のトナー担持体を近接させることにより、静電潜像を可視化する現像装置を用いた画像形成方法において、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速比をθ(−)とし、非磁性一成分トナーの単位質量あたりの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、Dsを50〜100μmの範囲内の値とし、かつ、fを10kHz以下の値とするとともに、下記関係式(1)を満足することを特徴とする画像形成方法である。
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1)
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1)
すなわち、Ds、f、Vpp、θ及びq/mが、所定の関係を満足するように画像形成を実施することによって、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる。
[第1の実施形態]
第1の実施形態は、静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体に、非磁性一成分トナー用のトナー担持体を近接させることにより、静電潜像を可視化する現像装置において、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率をθ(−)とし、トナーの単位質量あたりの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、Dsを50〜100μmの範囲内の値とし、かつ、fを10kHz以下の値とするとともに、関係式(1)を満足することを特徴とする現像装置である。
以下、本発明としての現像装置を含む画像形成装置をもとに、第1の実施形態の現像装置にについて、具体的に説明する。
第1の実施形態は、静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体に、非磁性一成分トナー用のトナー担持体を近接させることにより、静電潜像を可視化する現像装置において、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率をθ(−)とし、トナーの単位質量あたりの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、Dsを50〜100μmの範囲内の値とし、かつ、fを10kHz以下の値とするとともに、関係式(1)を満足することを特徴とする現像装置である。
以下、本発明としての現像装置を含む画像形成装置をもとに、第1の実施形態の現像装置にについて、具体的に説明する。
1.画像形成装置
(1)基本構成
画像形成装置は、後述する感光体ドラムと、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、クリーニング手段(クリーニングブレード及びローラ等)と、から構成してあることが好ましい。
すなわち、図1に示すように、カラー画像形成装置100のほぼ中央に画像形成部10が設けられている。この画像形成部10は、感光体ドラム1を備えるとともに、感光体ドラム1の周囲には、その移動方向に沿って順に、帯電手段2、露光手段3、現像手段4、転写手段5、ローラ8、クリーニングブレード6が配設されていることが好ましい。
また、感光体ドラム1の用紙搬送方向の下流側には、定着手段7が配設されていることが好ましい。さらに、画像形成装置100の下部には、給紙部20が設けられており、給紙部20の給紙方向の下流側には、給紙ローラ9が配設されていることが好ましい。
(1)基本構成
画像形成装置は、後述する感光体ドラムと、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、クリーニング手段(クリーニングブレード及びローラ等)と、から構成してあることが好ましい。
すなわち、図1に示すように、カラー画像形成装置100のほぼ中央に画像形成部10が設けられている。この画像形成部10は、感光体ドラム1を備えるとともに、感光体ドラム1の周囲には、その移動方向に沿って順に、帯電手段2、露光手段3、現像手段4、転写手段5、ローラ8、クリーニングブレード6が配設されていることが好ましい。
また、感光体ドラム1の用紙搬送方向の下流側には、定着手段7が配設されていることが好ましい。さらに、画像形成装置100の下部には、給紙部20が設けられており、給紙部20の給紙方向の下流側には、給紙ローラ9が配設されていることが好ましい。
(2)感光体ドラム
また、図1に示す感光体ドラム1は、表面に静電潜像が形成されるものである。
本発明においては、かかる感光体ドラム1として、アモルファスシリコン感光体を用いることを特徴とする。
この理由は、アモルファスシリコン感光体であれば、機械的強度に優れ、繰り返し使用した場合であっても感光層の摩耗が少なく、良質な画像を安定的に供給することができるという利点を有するためである。
また、その構成は導電性基体上にSi:H:B:Oなどからなるキャリア注入阻止層、Si:Hなどからなるキャリア励起・輸送層(光導電層)、SiC:Hなどからなる表面保護層が順次積層された構成とすることができる。
また、図1に示す感光体ドラム1は、表面に静電潜像が形成されるものである。
本発明においては、かかる感光体ドラム1として、アモルファスシリコン感光体を用いることを特徴とする。
この理由は、アモルファスシリコン感光体であれば、機械的強度に優れ、繰り返し使用した場合であっても感光層の摩耗が少なく、良質な画像を安定的に供給することができるという利点を有するためである。
また、その構成は導電性基体上にSi:H:B:Oなどからなるキャリア注入阻止層、Si:Hなどからなるキャリア励起・輸送層(光導電層)、SiC:Hなどからなる表面保護層が順次積層された構成とすることができる。
また、アモルファスシリコン感光体の周速を80〜200mm/secの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、アモルファスシリコン感光体の周速をかかる範囲内の値とすることによって、トナー担持体から飛翔して来たトナーによって、過不足無く静電潜像を現像することができるためである。
また、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数を好適な範囲に調節することが容易となるためである。
すなわち、アモルファスシリコン感光体の周速が80mm/sec未満の値となると、画像形成速度が著しく低下して、実用性が低下したり、静電潜像に対するトナーの供給量が過剰となって、静電潜像の背景部に対するトナー飛翔が生じやすくなる場合があるためである。一方、アモルファスシリコン感光体の周速が200mm/secを超えた値となると、静電潜像を十分に現像することが困難となったり、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数が過度に減少する場合があるためである。その結果、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着力を、好適な範囲まで低下させることが困難となる場合があるためである。
したがって、アモルファスシリコン感光体の周速を100〜180mm/secの範囲内の値とすることがより好ましく、120〜160mm/secの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、アモルファスシリコン感光体の周速をかかる範囲内の値とすることによって、トナー担持体から飛翔して来たトナーによって、過不足無く静電潜像を現像することができるためである。
また、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数を好適な範囲に調節することが容易となるためである。
すなわち、アモルファスシリコン感光体の周速が80mm/sec未満の値となると、画像形成速度が著しく低下して、実用性が低下したり、静電潜像に対するトナーの供給量が過剰となって、静電潜像の背景部に対するトナー飛翔が生じやすくなる場合があるためである。一方、アモルファスシリコン感光体の周速が200mm/secを超えた値となると、静電潜像を十分に現像することが困難となったり、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数が過度に減少する場合があるためである。その結果、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着力を、好適な範囲まで低下させることが困難となる場合があるためである。
したがって、アモルファスシリコン感光体の周速を100〜180mm/secの範囲内の値とすることがより好ましく、120〜160mm/secの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
(3)帯電手段
また、図1に示す帯電手段2は、感光体ドラム1の上方に設置されており、感光体ドラム1を一様に帯電させるための装置である。
かかる帯電手段2の種類として、スコロトロン等の非接触型の帯電手段を用いることも好ましいが、帯電ローラを用いることがより好ましい。
この理由は、このような帯電ローラであれば、非接触帯電方式において生じやすいオゾン等の放電生成物の発生を効果的に抑制することができるためである。
また、図1に示す帯電手段2は、感光体ドラム1の上方に設置されており、感光体ドラム1を一様に帯電させるための装置である。
かかる帯電手段2の種類として、スコロトロン等の非接触型の帯電手段を用いることも好ましいが、帯電ローラを用いることがより好ましい。
この理由は、このような帯電ローラであれば、非接触帯電方式において生じやすいオゾン等の放電生成物の発生を効果的に抑制することができるためである。
(4)露光手段
また、図1に示す露光手段3は、図示しない画像データ入力部から読み取った原稿画像に基づいて、感光体ドラム1上に静電潜像を形成させるための装置である。
また、図1に示す露光手段3は、図示しない画像データ入力部から読み取った原稿画像に基づいて、感光体ドラム1上に静電潜像を形成させるための装置である。
(5)現像手段
また、図1に示す現像手段4は、静電潜像が形成された感光体ドラム1表面にトナーを供給してトナー像を形成させる装置である。
かかる現像手段4は、ロータリラック41と、複数の現像装置4Y、4M、4C、4Kとを備えていることが好ましい。
ここで、ロータリラック41は、図示しない回転手段により回転軸40を中心に回転しながら複数の現像装置4Y、4M、4C、4Kを感光体ドラムに対向する現像位置に順に移動させて現像を行わせるものである。
また、複数の現像装置のうち、イエロー現像装置4Y、マゼンタ現像装置4M、シアン現像装置4C、ブラック現像装置4Kは、4Y、4M、4C、4Kの順にロータリラック41の円周方向に並べて保持され、隣接する現像装置は円周方向に約90度の間隔で配置されている。
なお、現像装置についての詳細は、後の項において、関係式(1)の説明とともに記載する。
また、本発明として使用される現像手段は、特にロータリー型の現像手段に限定されるものではなく、タンデム型の現像手段を使用してもよい。
また、図1に示す現像手段4は、静電潜像が形成された感光体ドラム1表面にトナーを供給してトナー像を形成させる装置である。
かかる現像手段4は、ロータリラック41と、複数の現像装置4Y、4M、4C、4Kとを備えていることが好ましい。
ここで、ロータリラック41は、図示しない回転手段により回転軸40を中心に回転しながら複数の現像装置4Y、4M、4C、4Kを感光体ドラムに対向する現像位置に順に移動させて現像を行わせるものである。
また、複数の現像装置のうち、イエロー現像装置4Y、マゼンタ現像装置4M、シアン現像装置4C、ブラック現像装置4Kは、4Y、4M、4C、4Kの順にロータリラック41の円周方向に並べて保持され、隣接する現像装置は円周方向に約90度の間隔で配置されている。
なお、現像装置についての詳細は、後の項において、関係式(1)の説明とともに記載する。
また、本発明として使用される現像手段は、特にロータリー型の現像手段に限定されるものではなく、タンデム型の現像手段を使用してもよい。
(6)転写手段
また、図1に示す転写手段5は、感光体ドラム1のトナー像を用紙に転写するための装置であって、中間転写ベルト51、一次転写ローラ52、テンションローラ53、駆動ローラ55、二次転写対向ローラ54、二次転写ローラ56を備えていることが好ましい。そして、一次転写ローラ52は、感光体ドラム1に対してオフセット配置されており、いわゆるシロ抜け防止のために、これらの一次転写ローラ52の間で、中間転写ベルト51に対してカラートナーが転写するように構成されていることが好ましい。
なお、オフセット配置の程度としては、一次転写ローラ52の最大加圧点と、感光体ドラム1から中間転写ベルト51にカラートナーが転写される位置とがずれていれば良いが、例えば、1〜30mmの範囲内の値であることが好ましく、2〜20mmの範囲内の値であることがより好ましく、3〜18mmの範囲内の値であることがさらに好ましい。
また、中間転写ベルト51は、一次転写ローラ52、テンションローラ53、駆動ローラ55、二次転写対向ローラ54にエンドレス状に巻きかけられ、駆動ローラ55によって駆動されており、感光体ドラム1に形成されたトナー像が転写され、一時的に保持される転写体の役割を果たしている。
一方、二次転写ローラ56は、中間転写ベルト51の外周面において二次転写対向ローラ54に対向する位置に配置され、転写材にトナー像を二次転写する役割を果たしている。
また、図1に示す転写手段5は、感光体ドラム1のトナー像を用紙に転写するための装置であって、中間転写ベルト51、一次転写ローラ52、テンションローラ53、駆動ローラ55、二次転写対向ローラ54、二次転写ローラ56を備えていることが好ましい。そして、一次転写ローラ52は、感光体ドラム1に対してオフセット配置されており、いわゆるシロ抜け防止のために、これらの一次転写ローラ52の間で、中間転写ベルト51に対してカラートナーが転写するように構成されていることが好ましい。
なお、オフセット配置の程度としては、一次転写ローラ52の最大加圧点と、感光体ドラム1から中間転写ベルト51にカラートナーが転写される位置とがずれていれば良いが、例えば、1〜30mmの範囲内の値であることが好ましく、2〜20mmの範囲内の値であることがより好ましく、3〜18mmの範囲内の値であることがさらに好ましい。
また、中間転写ベルト51は、一次転写ローラ52、テンションローラ53、駆動ローラ55、二次転写対向ローラ54にエンドレス状に巻きかけられ、駆動ローラ55によって駆動されており、感光体ドラム1に形成されたトナー像が転写され、一時的に保持される転写体の役割を果たしている。
一方、二次転写ローラ56は、中間転写ベルト51の外周面において二次転写対向ローラ54に対向する位置に配置され、転写材にトナー像を二次転写する役割を果たしている。
(7)クリーニングブレード
また、図1に示すクリーニングブレード6は、感光体ドラム1に残留した残留現像剤などの付着物をクリーニングするための装置であって、硬度60〜80度のゴム(例えば、ウレタンゴムなど)からなるブレードが線圧10〜40N/mで感光体ドラムに圧接していることが好ましい。
また、図1に示すクリーニングブレード6は、感光体ドラム1に残留した残留現像剤などの付着物をクリーニングするための装置であって、硬度60〜80度のゴム(例えば、ウレタンゴムなど)からなるブレードが線圧10〜40N/mで感光体ドラムに圧接していることが好ましい。
(8)ローラ
また、ローラ8は、感光体ドラム1の表面に当接して、トナーを回収したり吐き出したりするバッファの機能を有している。ここでローラ8は、金属シャフトの周面を硬度40〜70度のゴム層(例えば、発泡ゴム層など)で被覆した構成となっており、軸受けの両端にあるバネ(図示しない)により感光体ドラム1に500〜2000gf(バネ片側250〜1000gf)で付勢されていることが好ましい。
また、ローラ8の回転方向は、感光体ドラムに対して、カウンター方向であるが、図示しないクラッチによってクリーニング動作を行わない時には、駆動伝達を停止できるように構成してあることが好ましい。
したがって、順次クリーナ部にやってくるトナーをブレードエッジ近傍に滞留させるために、ローラ8をカウンター方向に回転させているが、ローラ8へのトナー吸着・吐き出しを、ローラ8に印加するバイアス極性で制御する場合は、ウィズ方向に回転させてもよい。
また、駆動伝達クラッチは感光体ドラムを必要以上に研磨させないために設けてあるが、ドラムの積層厚みが十分ある場合は、オフ状態とするために、駆動を止める必要は無い。
また、ローラ8は、感光体ドラム1の表面に当接して、トナーを回収したり吐き出したりするバッファの機能を有している。ここでローラ8は、金属シャフトの周面を硬度40〜70度のゴム層(例えば、発泡ゴム層など)で被覆した構成となっており、軸受けの両端にあるバネ(図示しない)により感光体ドラム1に500〜2000gf(バネ片側250〜1000gf)で付勢されていることが好ましい。
また、ローラ8の回転方向は、感光体ドラムに対して、カウンター方向であるが、図示しないクラッチによってクリーニング動作を行わない時には、駆動伝達を停止できるように構成してあることが好ましい。
したがって、順次クリーナ部にやってくるトナーをブレードエッジ近傍に滞留させるために、ローラ8をカウンター方向に回転させているが、ローラ8へのトナー吸着・吐き出しを、ローラ8に印加するバイアス極性で制御する場合は、ウィズ方向に回転させてもよい。
また、駆動伝達クラッチは感光体ドラムを必要以上に研磨させないために設けてあるが、ドラムの積層厚みが十分ある場合は、オフ状態とするために、駆動を止める必要は無い。
また、ローラ8の回転速度は、接触部における表面速度がドラムのそれより速く、1〜1.5倍に設定してあることが好ましい。また、定着手段7は、転写されたトナー像を用紙に定着させるための装置である。
また、ローラに付着しているトナーの剥離を行うためのスクレーパ11が設けてあり、ローラに付着したトナー、またはブレードによって掻き落とされてローラ上に落下したトナーを回収するための回収スクリュー12も設けてあることが好ましい。したがって、回収スクリュー12によれば、回収した残留トナーを図示しない廃棄トナーボックスに排出することとなる。
また、ローラに付着しているトナーの剥離を行うためのスクレーパ11が設けてあり、ローラに付着したトナー、またはブレードによって掻き落とされてローラ上に落下したトナーを回収するための回収スクリュー12も設けてあることが好ましい。したがって、回収スクリュー12によれば、回収した残留トナーを図示しない廃棄トナーボックスに排出することとなる。
(9)トナー
(9)−1 種類
また、本発明において使用されるトナーは、非磁性一成分トナーであることを特徴とする。
この理由は、非磁性トナーであれば、トナーに対して磁性粉を含有させる必要がないことから、顔料を含有させて、カラートナーとして用いた場合であっても、顔料の色彩が損なわれることを効果的に防止することができるためである。また、トナー担持体にマグネットを使用しないため、装置の軽量化、低コスト化が可能となるためである。
また、一成分トナーであれば、キャリアを使用しないため、トナー粒子がキャリア表面に付着することによるトナーの劣化が起こらない上、トナー粒子とキャリアとを均一に混合する必要がないことから、現像装置が大型化することを防ぐことができるためである。
(9)−1 種類
また、本発明において使用されるトナーは、非磁性一成分トナーであることを特徴とする。
この理由は、非磁性トナーであれば、トナーに対して磁性粉を含有させる必要がないことから、顔料を含有させて、カラートナーとして用いた場合であっても、顔料の色彩が損なわれることを効果的に防止することができるためである。また、トナー担持体にマグネットを使用しないため、装置の軽量化、低コスト化が可能となるためである。
また、一成分トナーであれば、キャリアを使用しないため、トナー粒子がキャリア表面に付着することによるトナーの劣化が起こらない上、トナー粒子とキャリアとを均一に混合する必要がないことから、現像装置が大型化することを防ぐことができるためである。
(9)−2 帯電量
また、非磁性一成分トナーの単位質量あたりの帯電量q/m(μC/g)を5〜30μC/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナーの帯電量をかかる範囲内の値とすることにより、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へのトナーの飛翔及びアモルファスシリコン感光体上でのトナーの振動において、トナーが電界により受ける力の大きさを、好適な範囲に調節することができるためである。
すなわち、トナーの帯電量が5μC/g未満の値となると、トナーの帯電量が過度に不足して、トナーがバイアスにしたがって飛翔したり、アモルファスシリコン感光体上で振動することが困難となる場合があるためである。一方、トナーの帯電量が30μC/gを超えた値となると、トナーの帯電量が過剰となって、アモルファスシリコン感光体上に強固に付着したり、トナー同士が過度に反発するといった問題が生じやすくなるためである。
したがって、非磁性一成分トナーの単位質量あたりの帯電量q/m(μC/g)を7〜27μC/gの範囲内の値とすることがより好ましく、10〜25μC/gの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかる帯電量の測定方法は、後の実施例において詳述する。
また、非磁性一成分トナーの単位質量あたりの帯電量q/m(μC/g)を5〜30μC/gの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナーの帯電量をかかる範囲内の値とすることにより、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へのトナーの飛翔及びアモルファスシリコン感光体上でのトナーの振動において、トナーが電界により受ける力の大きさを、好適な範囲に調節することができるためである。
すなわち、トナーの帯電量が5μC/g未満の値となると、トナーの帯電量が過度に不足して、トナーがバイアスにしたがって飛翔したり、アモルファスシリコン感光体上で振動することが困難となる場合があるためである。一方、トナーの帯電量が30μC/gを超えた値となると、トナーの帯電量が過剰となって、アモルファスシリコン感光体上に強固に付着したり、トナー同士が過度に反発するといった問題が生じやすくなるためである。
したがって、非磁性一成分トナーの単位質量あたりの帯電量q/m(μC/g)を7〜27μC/gの範囲内の値とすることがより好ましく、10〜25μC/gの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかる帯電量の測定方法は、後の実施例において詳述する。
(9)−3 平均粒径
また、トナー粒子の平均粒径を5〜20μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の平均粒径が5μm未満の値となると、安定的に製造することが困難となったり、残留トナーのクリーニング効率が低下する場合があるためである。一方、トナー粒子の平均粒径が20μmを超えた値となると、トナーの流動性が低下して、トナー担持体上に、均一なトナー薄層を形成することが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー粒子の平均粒子径を6〜15μmの範囲内の値とすることがより好ましく、7〜12μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかるトナー粒子の平均粒径は、例えば、ベックマンコールター社製のコールターマルチサイザー3を用いて測定することができる。
また、トナー粒子の平均粒径を5〜20μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の平均粒径が5μm未満の値となると、安定的に製造することが困難となったり、残留トナーのクリーニング効率が低下する場合があるためである。一方、トナー粒子の平均粒径が20μmを超えた値となると、トナーの流動性が低下して、トナー担持体上に、均一なトナー薄層を形成することが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー粒子の平均粒子径を6〜15μmの範囲内の値とすることがより好ましく、7〜12μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、かかるトナー粒子の平均粒径は、例えば、ベックマンコールター社製のコールターマルチサイザー3を用いて測定することができる。
(9)−4 平均円形度
また、トナー粒子の平均円形度を0.9〜0.99の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の平均円形度をかかる範囲内の値とすることで、アモルファスシリコン感光体に対するトナー粒子の付着力を、より効果的に抑制することができるためである。
すなわち、トナー粒子の平均円形度が0.9未満の値となると、その比表面積が過度に増大してしまい、アモルファスシリコン感光体に対するトナー粒子の付着力を制御することが困難となる場合があるためである。一方、トナー粒子の平均円形度が0.99を超えた値となると、トナー粒子における摩擦帯電特性が低下する場合があるためである。
したがって、トナー粒子の平均円形度を0.92〜0.97の範囲内の値とすることがより好ましく、0.93〜0.96の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、本発明における平均円形度とは、下記式(2)によって定義される値の算術平均である。
なお、トナー粒子の平均円形度は、トナー粒子をイオン交換水等に分散させて、測定用分散液を調製し、かかる分散液を、例えば、シスメックス社製のFPIA−1000等のフロー式粒子像測定装置を用いて測定することができる。
また、トナー粒子の平均円形度を0.9〜0.99の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー粒子の平均円形度をかかる範囲内の値とすることで、アモルファスシリコン感光体に対するトナー粒子の付着力を、より効果的に抑制することができるためである。
すなわち、トナー粒子の平均円形度が0.9未満の値となると、その比表面積が過度に増大してしまい、アモルファスシリコン感光体に対するトナー粒子の付着力を制御することが困難となる場合があるためである。一方、トナー粒子の平均円形度が0.99を超えた値となると、トナー粒子における摩擦帯電特性が低下する場合があるためである。
したがって、トナー粒子の平均円形度を0.92〜0.97の範囲内の値とすることがより好ましく、0.93〜0.96の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、本発明における平均円形度とは、下記式(2)によって定義される値の算術平均である。
なお、トナー粒子の平均円形度は、トナー粒子をイオン交換水等に分散させて、測定用分散液を調製し、かかる分散液を、例えば、シスメックス社製のFPIA−1000等のフロー式粒子像測定装置を用いて測定することができる。
(9)−5 製造方法
また、トナー粒子の製造方法としては、懸濁重合法を用いることが好ましい。
この理由は、懸濁重合法によって製造される電子写真用トナーは粒度分布が狭く、均一なトナー粒子を安定的に得ることができるためである。
また、懸濁条件を変更することでより小粒径化が可能であるため、帯電特性に優れたトナー粒子を得ることができるためである。
また、トナー粒子の製造方法としては、懸濁重合法を用いることが好ましい。
この理由は、懸濁重合法によって製造される電子写真用トナーは粒度分布が狭く、均一なトナー粒子を安定的に得ることができるためである。
また、懸濁条件を変更することでより小粒径化が可能であるため、帯電特性に優れたトナー粒子を得ることができるためである。
ここで、懸濁重合法の概要を説明する。
すなわち、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルホン酸、ジメチルアミノエチルアクリレート等のラジカル重合性モノマー中に、重合開始剤と顔料、離型剤及び電荷制御剤等を分散含有させて、分散液を得る。次いで、得られた分散液を水中に加え、所定の粒径を有する液滴に分散させた後に、加熱により重合させる。最後に、得られた粒子を濾過及び乾燥させて、トナー粒子とすることができる。
なお、解砕法等の、他の製造方法を用いることも可能である。
すなわち、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルホン酸、ジメチルアミノエチルアクリレート等のラジカル重合性モノマー中に、重合開始剤と顔料、離型剤及び電荷制御剤等を分散含有させて、分散液を得る。次いで、得られた分散液を水中に加え、所定の粒径を有する液滴に分散させた後に、加熱により重合させる。最後に、得られた粒子を濾過及び乾燥させて、トナー粒子とすることができる。
なお、解砕法等の、他の製造方法を用いることも可能である。
また、トナー粒子に対して、外添剤を添加することも好ましい。
この理由は、外添剤を添加することにより、トナーの流動性、付着性及び帯電性等の諸特性を容易に調節することができるためである。
かかる外添剤としては、例えば、酸化チタン粒子や、シリカ粒子等の無機微粒子が好適に用いられる。
なお、かかる無機微粒子の平均粒径としては2〜100nmの範囲内の値とすることが好ましく、5〜80nmの範囲内の値とすることがより好ましい。
また、これらの外添剤とトナー粒子との混合は、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機等の公知の混合装置を用いて実施することができる。
この理由は、外添剤を添加することにより、トナーの流動性、付着性及び帯電性等の諸特性を容易に調節することができるためである。
かかる外添剤としては、例えば、酸化チタン粒子や、シリカ粒子等の無機微粒子が好適に用いられる。
なお、かかる無機微粒子の平均粒径としては2〜100nmの範囲内の値とすることが好ましく、5〜80nmの範囲内の値とすることがより好ましい。
また、これらの外添剤とトナー粒子との混合は、タービュラーミキサー、ヘンシェルミキサー、ナウターミキサー、V型混合機等の公知の混合装置を用いて実施することができる。
2.現像条件
(1)現像装置の概要
本発明としての現像装置は、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へと、トナーを飛翔させて現像する非接触方式の現像装置であることを特徴とする。
この理由は、既に、トナーの項において記載したように、本発明においては、トナーとして、非磁性一成分トナーを用いることを必須としているためである。
また、かかる非接触方式の現像装置であれば、形成画像における背景部の汚れを効果的に抑制することができるばかりか、高速現像への適用が容易である等の利点があるためである。
(1)現像装置の概要
本発明としての現像装置は、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へと、トナーを飛翔させて現像する非接触方式の現像装置であることを特徴とする。
この理由は、既に、トナーの項において記載したように、本発明においては、トナーとして、非磁性一成分トナーを用いることを必須としているためである。
また、かかる非接触方式の現像装置であれば、形成画像における背景部の汚れを効果的に抑制することができるばかりか、高速現像への適用が容易である等の利点があるためである。
ここで、本発明としての現像装置の基本構成を、図2を用いて説明する。
なお、図2に示す現像装置4´は、上述した図1における現像手段4に含まれる4つの現像装置(4Y、4M、4C及び4K)のうちの一つである。
すなわち、図2に示すように、トナーは、トナー撹拌部102に充填されており、トナー撹拌部材107が回転することで、トナー撹拌部102内のトナーを均一に撹拌している。
また、トナー撹拌部102には、トナー供給ローラ104が配置されており、トナーはこのトナー供給ローラ104によって、トナー担持体103に供給される。このとき、トナー供給ローラ104とトナー担持体103とは、図中矢印で示すように、当接部分で逆方向に運動するように、それぞれ同方向に回転している。そして、トナー供給ローラ104とトナー担持体103との間には、トナーがトナー供給ローラ104からトナー担持体103へと移動する極性で、電圧が印加されている。そして、トナー担持体103へと移動したトナーは、規制ブレード105を通過し、現像領域Zへと送り込まれる。
次いで、現像領域Zにおいて、トナー担持体103とアモルファスシリコン感光体1とは、図中矢印で示すように、現像領域Zにおいて同方向に運動するように、それぞれ逆方向に回転している。そして、トナー担持体103に対してAC+DCバイアスを印加し、トナーをトナー担持体103からアモルファスシリコン感光体1へと飛翔させることで現像を行うことを特徴としている。
また、現像領域Zにおいて使用されずに、トナー担持体104上に残留したトナーは、シール部材106を通過し、トナー供給ローラ104で掻きとられ、再び使用されることとなる。
なお、図2に示す現像装置4´は、上述した図1における現像手段4に含まれる4つの現像装置(4Y、4M、4C及び4K)のうちの一つである。
すなわち、図2に示すように、トナーは、トナー撹拌部102に充填されており、トナー撹拌部材107が回転することで、トナー撹拌部102内のトナーを均一に撹拌している。
また、トナー撹拌部102には、トナー供給ローラ104が配置されており、トナーはこのトナー供給ローラ104によって、トナー担持体103に供給される。このとき、トナー供給ローラ104とトナー担持体103とは、図中矢印で示すように、当接部分で逆方向に運動するように、それぞれ同方向に回転している。そして、トナー供給ローラ104とトナー担持体103との間には、トナーがトナー供給ローラ104からトナー担持体103へと移動する極性で、電圧が印加されている。そして、トナー担持体103へと移動したトナーは、規制ブレード105を通過し、現像領域Zへと送り込まれる。
次いで、現像領域Zにおいて、トナー担持体103とアモルファスシリコン感光体1とは、図中矢印で示すように、現像領域Zにおいて同方向に運動するように、それぞれ逆方向に回転している。そして、トナー担持体103に対してAC+DCバイアスを印加し、トナーをトナー担持体103からアモルファスシリコン感光体1へと飛翔させることで現像を行うことを特徴としている。
また、現像領域Zにおいて使用されずに、トナー担持体104上に残留したトナーは、シール部材106を通過し、トナー供給ローラ104で掻きとられ、再び使用されることとなる。
また、現像領域Zにおけるアモルファスシリコン感光体1と、トナー担持体103との間の距離Ds(μm)を50〜100μmの範囲内の値とするとともに、トナー担持体103に印加されるACバイアスの周波数f(kHz)を10kHz以下の値とすることを特徴とする。
この理由は、かかる距離Ds及び周波数fを、それぞれ所定の範囲内の値とすることによって、トナーを、トナー担持体103からアモルファスシリコン感光体1へと確実に飛翔させることができるためである。
すなわち、周波数fが10kHzを超える値となると、その分トナーの飛翔距離が小さくなり、画像濃度が低下する場合があるためである。
また、周波数fを所定以上の範囲とするとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離Dsを所定の範囲に規定する必要がある。
すなわち、距離Dsが50μm未満の値となると、距離Dsが過度に小さくなって、現像バイアスのリークが発生したり、静電潜像の背景部に対するトナー飛翔が生じやすくなる場合があるためである。一方、距離Dsが100μmを超えた値となると、周波数fとの関係で、トナーを、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へと確実に飛翔させることが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数f(kHz)を2〜8kHzの範囲内の値とすることがより好ましく、3.5〜7kHzの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離Ds(μm)を55〜90μmの範囲内の値とすることがより好ましく、60〜80μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる距離Ds及び周波数fを、それぞれ所定の範囲内の値とすることによって、トナーを、トナー担持体103からアモルファスシリコン感光体1へと確実に飛翔させることができるためである。
すなわち、周波数fが10kHzを超える値となると、その分トナーの飛翔距離が小さくなり、画像濃度が低下する場合があるためである。
また、周波数fを所定以上の範囲とするとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離Dsを所定の範囲に規定する必要がある。
すなわち、距離Dsが50μm未満の値となると、距離Dsが過度に小さくなって、現像バイアスのリークが発生したり、静電潜像の背景部に対するトナー飛翔が生じやすくなる場合があるためである。一方、距離Dsが100μmを超えた値となると、周波数fとの関係で、トナーを、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へと確実に飛翔させることが困難となる場合があるためである。
したがって、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数f(kHz)を2〜8kHzの範囲内の値とすることがより好ましく、3.5〜7kHzの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離Ds(μm)を55〜90μmの範囲内の値とすることがより好ましく、60〜80μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、トナー担持体103に印加されるACバイアスの振幅Vpp(V)を500〜1500Vの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる振幅Vppが500V未満の値となると、アモルファスシリコン感光体上において、トナーを振動させる効果が不十分となる場合があるためである。
一方、振幅Vppが1500Vを超えた値となると、現像電界が大きくなるとともに、回収電界も大きくなるため、アモルファスシリコン感光体に飛翔したトナーが、トナー担持体の側に過度に回収されてしまったり、リークの発生が起こりやすくなる場合があるためである。
したがって、トナー担持体に印加されるACバイアスの振幅Vpp(V)を600〜1300Vの範囲内の値とすることがより好ましく、700〜1200Vの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる振幅Vppが500V未満の値となると、アモルファスシリコン感光体上において、トナーを振動させる効果が不十分となる場合があるためである。
一方、振幅Vppが1500Vを超えた値となると、現像電界が大きくなるとともに、回収電界も大きくなるため、アモルファスシリコン感光体に飛翔したトナーが、トナー担持体の側に過度に回収されてしまったり、リークの発生が起こりやすくなる場合があるためである。
したがって、トナー担持体に印加されるACバイアスの振幅Vpp(V)を600〜1300Vの範囲内の値とすることがより好ましく、700〜1200Vの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、トナー担持体103に印加されるDCバイアス(V)を10〜150Vの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかるDCバイアスが10V未満の値となると、トナーを、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へと十分に飛翔させることが困難となる場合があるためである。一方、DCバイアスが150Vを超えた値となると、重畳されるACバイアスによって、アモルファスシリコン感光体上でトナーを振動させる効果が、過度に抑制される場合があるためである。
したがって、トナー担持体に印加されるDCバイアス(V)を30〜130Vの範囲内の値とすることがより好ましく、60〜90Vの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかるDCバイアスが10V未満の値となると、トナーを、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へと十分に飛翔させることが困難となる場合があるためである。一方、DCバイアスが150Vを超えた値となると、重畳されるACバイアスによって、アモルファスシリコン感光体上でトナーを振動させる効果が、過度に抑制される場合があるためである。
したがって、トナー担持体に印加されるDCバイアス(V)を30〜130Vの範囲内の値とすることがより好ましく、60〜90Vの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、DCバイアスと、それに重畳されたACバイアスと、によって生じるアモルファスシリコン感光体1と、トナー担持体103との間の電界強度のピーク−ピーク値を3×106〜2.5×107V/mの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、電界強度のピーク−ピーク値(V/m)をかかる範囲内の値とすることにより、現像電界と回収電界とのバランスを向上させることができるためである。
その結果、アモルファスシリコン感光体とトナーとの付着力を、より好適な範囲に調節することができるためである。
したがって、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の電界強度のピーク−ピーク値を5×106〜2.3×107V/mの範囲内の値とすることがより好ましく、9×106〜2.0×107V/mの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、詳細については、上述したACバイアスの振幅Vpp(V)における内容と重複するため、省略する。
この理由は、電界強度のピーク−ピーク値(V/m)をかかる範囲内の値とすることにより、現像電界と回収電界とのバランスを向上させることができるためである。
その結果、アモルファスシリコン感光体とトナーとの付着力を、より好適な範囲に調節することができるためである。
したがって、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の電界強度のピーク−ピーク値を5×106〜2.3×107V/mの範囲内の値とすることがより好ましく、9×106〜2.0×107V/mの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
なお、詳細については、上述したACバイアスの振幅Vpp(V)における内容と重複するため、省略する。
また、トナー担持体103の周速を90〜300mm/secの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、トナー担持体の周速をかかる範囲内の値とすることによって、トナー担持体上に担持されたトナーを、過不足無くアモルファスシリコン感光体に対して飛翔させることができるためである。
また、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数を調節することが容易となるためである。
すなわち、トナー担持体の周速が90mm/sec未満の値となると、アモルファスシリコン感光体上に形成された静電潜像に対するトナーの供給量が過度に少なくなる場合があるためである。一方、トナー担持体の周速が300mm/secを超えた値となると、静電潜像に対するトナーの供給量が過剰となって、静電潜像の背景部に対するトナー飛翔が生じやすくなる場合があるためである。
したがって、トナー担持体の周速を110〜270mm/secの範囲内の値とすることがより好ましく、130〜250mm/secの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、トナー担持体の周速をかかる範囲内の値とすることによって、トナー担持体上に担持されたトナーを、過不足無くアモルファスシリコン感光体に対して飛翔させることができるためである。
また、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間におけるトナーの振動回数を調節することが容易となるためである。
すなわち、トナー担持体の周速が90mm/sec未満の値となると、アモルファスシリコン感光体上に形成された静電潜像に対するトナーの供給量が過度に少なくなる場合があるためである。一方、トナー担持体の周速が300mm/secを超えた値となると、静電潜像に対するトナーの供給量が過剰となって、静電潜像の背景部に対するトナー飛翔が生じやすくなる場合があるためである。
したがって、トナー担持体の周速を110〜270mm/secの範囲内の値とすることがより好ましく、130〜250mm/secの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、トナー担持体103の周速/アモルファスシリコン感光体1の周速の比率θ(−)を0.5〜2の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、周速の比率θが0.5未満の値となると、アモルファスシリコン感光体に対するトナー担持体の相対的な移動速度が過度に小さくなって、アモルファスシリコン感光体上に形成された静電潜像に対して供給されるトナーが不足する場合があるためである。一方、周速の比率θが2を超えた値となると、アモルファスシリコン感光体に対するトナー担持体の相対的な移動速度が、過度に大きくなって、ACバイアスによって生じるアモルファスシリコン感光体とトナー担持体間におけるトナーの振動が不十分となる場合があるためである。
したがって、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率θ(−)を0.8〜1.8の範囲内の値とすることがより好ましく、0.9〜1.5の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、周速の比率θが0.5未満の値となると、アモルファスシリコン感光体に対するトナー担持体の相対的な移動速度が過度に小さくなって、アモルファスシリコン感光体上に形成された静電潜像に対して供給されるトナーが不足する場合があるためである。一方、周速の比率θが2を超えた値となると、アモルファスシリコン感光体に対するトナー担持体の相対的な移動速度が、過度に大きくなって、ACバイアスによって生じるアモルファスシリコン感光体とトナー担持体間におけるトナーの振動が不十分となる場合があるためである。
したがって、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率θ(−)を0.8〜1.8の範囲内の値とすることがより好ましく、0.9〜1.5の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、トナー担持体103の表面におけるJIS B0601に準拠して測定される十点平均粗さを3.5〜5.0μmの範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、十点平均粗さをかかる範囲内の値とすることによって、トナー担持体上に形成されるトナー薄層を、より均一にすることができるためである。
すなわち、かかる十点平均粗さが3.5μmより小さくなっても、5.0μmより大きくなっても、経時変化や環境変化が生じた場合に、トナー担持体上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することが困難となる場合があるためである。
したがって、現像スリーブのJIS B0601に準拠して測定される十点平均粗さを3.8〜4.8μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
この理由は、十点平均粗さをかかる範囲内の値とすることによって、トナー担持体上に形成されるトナー薄層を、より均一にすることができるためである。
すなわち、かかる十点平均粗さが3.5μmより小さくなっても、5.0μmより大きくなっても、経時変化や環境変化が生じた場合に、トナー担持体上のトナー薄層をさらに均一に保持形成することが困難となる場合があるためである。
したがって、現像スリーブのJIS B0601に準拠して測定される十点平均粗さを3.8〜4.8μmの範囲内の値とすることがより好ましい。
(2)関係式(1)
また、上述したアモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離Ds(μm)と、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数f(kHz)と、当該ACバイアスの振幅Vpp(V)と、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率θ(−)と、トナーの単位質量あたりの帯電量q/m(μC/g)とが、下記関係式(1)を満足することを特徴とする。
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1)
また、上述したアモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離Ds(μm)と、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数f(kHz)と、当該ACバイアスの振幅Vpp(V)と、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率θ(−)と、トナーの単位質量あたりの帯電量q/m(μC/g)とが、下記関係式(1)を満足することを特徴とする。
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1)
この理由は、Ds、f、Vpp、θ及びq/mが、関係式(1)を満足することによって、所定量のトナーをアモルファスシリコン感光体に対して飛翔させつつ、アモルファスシリコン感光体上に飛翔したトナーを振動させて、アモルファスシリコン感光体とトナーとの付着力を、好適な範囲に調節することができるためである。
したがって、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像した場合であっても、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができるためである。
したがって、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像した場合であっても、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができるためである。
ここで、従来の問題点を具体的に説明すると、アモルファスシリコン感光体は、有機感光体と比較して、その感光層における誘電率が高いため、感光層表面に対してトナーが強固に付着しやすく、現像工程におけるトナーの離脱が不十分となって、画像濃度ムラが発生しやすいという問題が見られた。
特に、非磁性一成分トナーを非接触方式で現像する場合には、トナー担持体と電子写真感光体との間に付された現像バイアスによってトナーを飛翔させ、トナーをトナー担持体から電子写真感光体へと移動させることとなる。したがって、感光層表面に対するトナーの付着を抑制しようとすると、トナーの飛翔自体が不十分になるといった問題が生じやすく、好適な現像条件を見出すことが、非常に困難であった。
そこで、本発明者らは、これらの問題を解決できる現像条件として、以下に示す過程を経て、関係式(1)を導出したものである。
特に、非磁性一成分トナーを非接触方式で現像する場合には、トナー担持体と電子写真感光体との間に付された現像バイアスによってトナーを飛翔させ、トナーをトナー担持体から電子写真感光体へと移動させることとなる。したがって、感光層表面に対するトナーの付着を抑制しようとすると、トナーの飛翔自体が不十分になるといった問題が生じやすく、好適な現像条件を見出すことが、非常に困難であった。
そこで、本発明者らは、これらの問題を解決できる現像条件として、以下に示す過程を経て、関係式(1)を導出したものである。
すなわち、現像特性は、現像領域におけるトナーの移動距離との関係が深いことが知られている。より具体的には、トナーの移動距離が、上述したDsに対して十分であると、画像濃度が向上し、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる。
したがって、以下に示すように、まず、トナーの運動方程式に着目した。
したがって、以下に示すように、まず、トナーの運動方程式に着目した。
トナーの移動距離 ∝ 0.5×at2・・・運動方程式
(a:加速度、t:時間)
∝ qE/m×t2
(q:トナーの電荷、m:トナーの質量、E:現像電界)
∝ q/m×V/Ds×(1/2f)2
(V:現像バイアス)
(a:加速度、t:時間)
∝ qE/m×t2
(q:トナーの電荷、m:トナーの質量、E:現像電界)
∝ q/m×V/Ds×(1/2f)2
(V:現像バイアス)
また、トナーの移動距離を「n×Ds」(nは、正の定数)とすると、
n×Ds ∝ q/m×V/Ds×(1/2f)2
(2f)2 ∝ q/m×V/(Ds×n×Ds)
f2 ∝ 1/n×{(q/m)×(V/Ds)}/Ds
n×Ds ∝ q/m×V/Ds×(1/2f)2
(2f)2 ∝ q/m×V/(Ds×n×Ds)
f2 ∝ 1/n×{(q/m)×(V/Ds)}/Ds
この式で、左辺は、ACバイアスにおける振動数の2乗なので、トナーの振動回数を表している(左辺の値が大きい程、トナーの振動回数が多くなることを示す)。また、右辺は、「現像電界/Ds」に比例するので、トナーの移動性能、つまり、トナー担持体とアモルファスシリコン感光体間での移動のしやすさを表している(右辺の値が大きい程、トナーの移動性が向上することを示す)。
一方、実際は、アモルファスシリコン感光体及びトナー担持体は、それぞれ回転している。したがって、トナーの振動回数は、θ(トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率)の影響を受けることとなる。
ここで、θ=1.5の場合を基準として、θ=1.05とした場合におけるトナーの振動回数の違いを考えてみると、θ=1.05の場合の方が、基準であるθ=1.5の場合と比較して、1.5/1.05=1.43(倍)となり、振動回数が1.43倍に増加することがわかる。
なお、上述したθについての記載は、アモルファスシリコン感光体の周速を一定とし、トナー担持体の周速を変化させた場合を主に想定した場合の記載である。
一方、実際は、アモルファスシリコン感光体及びトナー担持体は、それぞれ回転している。したがって、トナーの振動回数は、θ(トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率)の影響を受けることとなる。
ここで、θ=1.5の場合を基準として、θ=1.05とした場合におけるトナーの振動回数の違いを考えてみると、θ=1.05の場合の方が、基準であるθ=1.5の場合と比較して、1.5/1.05=1.43(倍)となり、振動回数が1.43倍に増加することがわかる。
なお、上述したθについての記載は、アモルファスシリコン感光体の周速を一定とし、トナー担持体の周速を変化させた場合を主に想定した場合の記載である。
そこで、トナーの振動回数を示す上述した式の左辺に対して、θの影響を加味すると、
(f×1.5/θ)2 ∝ 1/n×{(q/m)×(V/Ds)}/Ds
という関係式が導出される。
最後に、かかる関係式に対して、実際の現像条件を代入するとともに、その際の画像濃度ムラの発生との相関を調べることにより、関係式(1)を得ることができる。
なお、関係式(1)とする段階で、現像バイアスVを、ACバイアスの振幅Vppとする理由としては、ACバイアスは、トナーの飛翔を制御するものである一方、DCバイアスは、感光体へのトナーの付着量を制御するものであるためである。
(f×1.5/θ)2 ∝ 1/n×{(q/m)×(V/Ds)}/Ds
という関係式が導出される。
最後に、かかる関係式に対して、実際の現像条件を代入するとともに、その際の画像濃度ムラの発生との相関を調べることにより、関係式(1)を得ることができる。
なお、関係式(1)とする段階で、現像バイアスVを、ACバイアスの振幅Vppとする理由としては、ACバイアスは、トナーの飛翔を制御するものである一方、DCバイアスは、感光体へのトナーの付着量を制御するものであるためである。
また、関係式(1)における左辺((f×1.5/θ)2)の値を95(1×10-6/sec2)以下の値とすることが好ましい。
この理由は、関係式(1)における左辺の値が95(1×10-6/sec2)を超えた値となると、トナーの振動回数が過度に増加して、画像濃度が不足する場合があるためである。一方、関係式(1)における左辺の値が過度の小さな値となると、トナーの振動回数が不足して、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着力を十分に低下させることが困難となる場合がある。
したがって、関係式(1)における左辺((f×1.5/θ)2)の値を3〜90(1×10-6/sec2)の範囲内の値とすることがより好ましく、5〜85(1×10-6/sec2)の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、関係式(1)における左辺の値が95(1×10-6/sec2)を超えた値となると、トナーの振動回数が過度に増加して、画像濃度が不足する場合があるためである。一方、関係式(1)における左辺の値が過度の小さな値となると、トナーの振動回数が不足して、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着力を十分に低下させることが困難となる場合がある。
したがって、関係式(1)における左辺((f×1.5/θ)2)の値を3〜90(1×10-6/sec2)の範囲内の値とすることがより好ましく、5〜85(1×10-6/sec2)の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、関係式(1)における右辺の変数部分(q/m×(Vpp/Ds2))の値を7(1×10-6/sec2)以下の値とすることが好ましい。
この理由は、関係式(1)における右辺の変数部分の値が7(1×10-6/sec2)を超えた値となると、トナーの移動性能が過度に増加して、アモルファスシリコン感光体とトナー担持体間において、リークが発生しやすくなる場合があるためである。一方、関係式(1)における右辺の変数部分の値が過度に小さな値となると、トナーの移動性が過度に低下して、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へと、十分にトナーを飛翔させることが困難となる場合がある。
したがって、関係式(1)における右辺の変数部分(q/m×(Vpp/Ds2))の値を1〜6.5(1×10-6/sec2)の範囲内の値とすることがより好ましく、2〜6(1×10-6/sec2)の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、関係式(1)における右辺の変数部分の値が7(1×10-6/sec2)を超えた値となると、トナーの移動性能が過度に増加して、アモルファスシリコン感光体とトナー担持体間において、リークが発生しやすくなる場合があるためである。一方、関係式(1)における右辺の変数部分の値が過度に小さな値となると、トナーの移動性が過度に低下して、トナー担持体からアモルファスシリコン感光体へと、十分にトナーを飛翔させることが困難となる場合がある。
したがって、関係式(1)における右辺の変数部分(q/m×(Vpp/Ds2))の値を1〜6.5(1×10-6/sec2)の範囲内の値とすることがより好ましく、2〜6(1×10-6/sec2)の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
次いで、図3を用いて、関係式(1)と、画像濃度ムラの発生と、の関係について説明する。
図3には、横軸に、関係式(1)における右辺の変数部分(q/m×(Vpp/Ds2))(1×10-6/sec2)を採り、縦軸に、関係式(1)における左辺((f×1.5/θ)2)(1×10-6/sec2)を採った散布図が示してある。
また、散布図中のプロットの位置は、それぞれの現像条件によって決定され、それぞれのプロットにおけるマーカーの違いは、以下に示すように、形成画像における画像濃度ムラの発生の有無、及び、θの値の違いによって決定されている。
◆:画像濃度ムラの発生が確認されない(θ=1.5)。
◇:画像濃度ムラの発生が確認される(θ=1.5)。
▲:画像濃度ムラの発生が確認されない(θ=1.05)。
△:画像濃度ムラの発生が確認される(θ=1.05)。
なお、散布図中の直線Aは下記関係式(3)をグラフ化したものである。
(f×1.5/θ)2=−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (3)
図3には、横軸に、関係式(1)における右辺の変数部分(q/m×(Vpp/Ds2))(1×10-6/sec2)を採り、縦軸に、関係式(1)における左辺((f×1.5/θ)2)(1×10-6/sec2)を採った散布図が示してある。
また、散布図中のプロットの位置は、それぞれの現像条件によって決定され、それぞれのプロットにおけるマーカーの違いは、以下に示すように、形成画像における画像濃度ムラの発生の有無、及び、θの値の違いによって決定されている。
◆:画像濃度ムラの発生が確認されない(θ=1.5)。
◇:画像濃度ムラの発生が確認される(θ=1.5)。
▲:画像濃度ムラの発生が確認されない(θ=1.05)。
△:画像濃度ムラの発生が確認される(θ=1.05)。
なお、散布図中の直線Aは下記関係式(3)をグラフ化したものである。
(f×1.5/θ)2=−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (3)
かかる散布図から理解されるように、直線Aより上方の領域においては、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制でき、逆に、直線Aより下方の領域においては、画像濃度ムラの発生を抑制することが困難となっている。
したがって、現像条件が、関係式(1)を満足することによって、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制できることが理解される。
したがって、現像条件が、関係式(1)を満足することによって、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制できることが理解される。
[第2の実施形態]
第2の実施形態は、静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体に、非磁性一成分トナー用のトナー担持体を近接させることにより、静電潜像を可視化する現像装置を用いた画像形成方法において、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速比をθ(−)とし、非磁性一成分トナーの単質量あたりの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、Dsを50〜100μmの範囲内の値とし、かつ、fを10kHz以下の値とするとともに、関係式(1)を満足することを特徴とする画像形成方法である。
以下、第1の実施形態における記載内容との重複を避けるため、主に第1の実施形態と異なる内容について記載する。
第2の実施形態は、静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体に、非磁性一成分トナー用のトナー担持体を近接させることにより、静電潜像を可視化する現像装置を用いた画像形成方法において、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速比をθ(−)とし、非磁性一成分トナーの単質量あたりの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、Dsを50〜100μmの範囲内の値とし、かつ、fを10kHz以下の値とするとともに、関係式(1)を満足することを特徴とする画像形成方法である。
以下、第1の実施形態における記載内容との重複を避けるため、主に第1の実施形態と異なる内容について記載する。
上述した画像形成装置を用いた画像形成方法について図1を参照しつつ、その動作について順を追って説明する。
まず、画像形成装置100の感光体ドラム1を、矢印で示す方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転させた後、その表面を帯電手段2によって所定電位に帯電させる。
次いで、露光手段3により、画像情報に応じて光変調されながら反射ミラー等を介して、感光体ドラム1の表面を露光する。この露光により、感光体ドラム1の表面に静電潜像が形成される。
次いで、この静電潜像に基づいて、現像手段4により潜像現像が行われる。この現像手段4の内部にはトナーが収納されており、このトナーが感光体ドラム1表面の静電潜像に対応して付着することで、トナー像が形成される。
なお、現像工程についての詳細は、既に第1の実施形態において記載したので、省略する。
また、記録紙20は、所定の転写搬送経路に沿って、2次転写ローラ56と中間転写ベルト51のニップ位置まで搬送される。このとき、2次転写ローラ52に転写バイアスを印加することにより、記録材20上にトナー像を転写することができる。
まず、画像形成装置100の感光体ドラム1を、矢印で示す方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転させた後、その表面を帯電手段2によって所定電位に帯電させる。
次いで、露光手段3により、画像情報に応じて光変調されながら反射ミラー等を介して、感光体ドラム1の表面を露光する。この露光により、感光体ドラム1の表面に静電潜像が形成される。
次いで、この静電潜像に基づいて、現像手段4により潜像現像が行われる。この現像手段4の内部にはトナーが収納されており、このトナーが感光体ドラム1表面の静電潜像に対応して付着することで、トナー像が形成される。
なお、現像工程についての詳細は、既に第1の実施形態において記載したので、省略する。
また、記録紙20は、所定の転写搬送経路に沿って、2次転写ローラ56と中間転写ベルト51のニップ位置まで搬送される。このとき、2次転写ローラ52に転写バイアスを印加することにより、記録材20上にトナー像を転写することができる。
次いで、トナー像が転写された後の記録紙20は、定着器に搬送される。次いで、この定着器によって、加熱、加圧処理されて表面にトナー像が定着された後、排出ローラによって画像形成装置100の外部に排出される。
一方、トナー像転写後の感光体ドラム1はそのまま回転を続け、転写時に記録紙20に転写されなかった残留トナー(付着物)が感光体1の表面から、ローラ8及びクリーニングブレード6によって除去される。
なお、本発明の画像形成方法は、Ds、f、Vpp、θ及びq/mが、所定の関係を満足するように画像形成を実施することを特徴とする。
したがって、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる。
一方、トナー像転写後の感光体ドラム1はそのまま回転を続け、転写時に記録紙20に転写されなかった残留トナー(付着物)が感光体1の表面から、ローラ8及びクリーニングブレード6によって除去される。
なお、本発明の画像形成方法は、Ds、f、Vpp、θ及びq/mが、所定の関係を満足するように画像形成を実施することを特徴とする。
したがって、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができる。
[実施例1]
図2に示す現像装置4´を搭載した図1に示す画像形成装置100を用いて、通常環境(温度:20℃、湿度65%RH)にて1000枚画像パターンを印字して、画像濃度ムラ及びリークの発生を目視にて確認し、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表1に示す。なお、現像条件は、以下に示す。
図2に示す現像装置4´を搭載した図1に示す画像形成装置100を用いて、通常環境(温度:20℃、湿度65%RH)にて1000枚画像パターンを印字して、画像濃度ムラ及びリークの発生を目視にて確認し、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表1に示す。なお、現像条件は、以下に示す。
画像濃度ムラの評価基準は、以下の通りである。
○:画像濃度ムラが確認されない。
×:画像濃度ムラが確認される。
○:画像濃度ムラが確認されない。
×:画像濃度ムラが確認される。
また、リークの発生の評価基準は、以下の通りである。
○:リークの発生が確認されない。
△:微小なリークが確認されるが許容レベルである。
×:明確なリークが確認される。
○:リークの発生が確認されない。
△:微小なリークが確認されるが許容レベルである。
×:明確なリークが確認される。
また、同様の画像形成装置を用いて画像形成を実施し、画像濃度の評価を行った。
すなわち、画像濃度ムラ及びリークの発生の評価と同様に画像形成を実施した後、印字された画像評価パターンであるソリッド画像濃度を、マクベス反射濃度計(マクベス社製)を用いて測定した。より具体的には、ソリッド画像パターンの黒ベタ部における、任意の9箇所での濃度測定を行い、その平均値を算出して画像濃度とした。次いで、かかる画像濃度を、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表1に示す。
○:画像濃度が1.4以上の値であるである。
△:画像濃度が1.2〜1.4未満の値である。
×:画像濃度が1.2未満の値である。
すなわち、画像濃度ムラ及びリークの発生の評価と同様に画像形成を実施した後、印字された画像評価パターンであるソリッド画像濃度を、マクベス反射濃度計(マクベス社製)を用いて測定した。より具体的には、ソリッド画像パターンの黒ベタ部における、任意の9箇所での濃度測定を行い、その平均値を算出して画像濃度とした。次いで、かかる画像濃度を、下記基準に沿って評価した。得られた結果を表1に示す。
○:画像濃度が1.4以上の値であるである。
△:画像濃度が1.2〜1.4未満の値である。
×:画像濃度が1.2未満の値である。
また、上述した画像形成における現像条件は、以下に示す通りである。
プリント速度: 6枚/min
感光体周速: 150mm/sec
トナー供給ローラ周速:トナー担持体に対して周速比0.7 (カウンター回転)
感光体電位(V0)=+300V
感光体明電位(VL)=+20V
トナー担持体バイアス(AC成分):矩形波
トナー供給ローラバイアス:規制ブレードバイアスと同電位
トナー(懸濁重合トナー):平均粒径8μm、正帯電特性、円形度0.97以上
トナー担持体:シリコンゴム、ゴム硬度:アスカーA57度
感光体:アモルファスシリコン感光体
アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds):100μm
トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f):5kHz
トナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp):1000V
トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ):1.5
トナー帯電量(q/m):14.5μC/g
プリント速度: 6枚/min
感光体周速: 150mm/sec
トナー供給ローラ周速:トナー担持体に対して周速比0.7 (カウンター回転)
感光体電位(V0)=+300V
感光体明電位(VL)=+20V
トナー担持体バイアス(AC成分):矩形波
トナー供給ローラバイアス:規制ブレードバイアスと同電位
トナー(懸濁重合トナー):平均粒径8μm、正帯電特性、円形度0.97以上
トナー担持体:シリコンゴム、ゴム硬度:アスカーA57度
感光体:アモルファスシリコン感光体
アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds):100μm
トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f):5kHz
トナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp):1000V
トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ):1.5
トナー帯電量(q/m):14.5μC/g
また、その他の条件として、トナー供給ローラは、発泡ウレタンの半導電性材料からなり、抵抗値が3×108Ωのものを用いた。
また、トナー担持体へのトナー供給ローラの押し込み量を0.9mmとし、トナー供給ローラのバイアスは、トナー担持体に対して+100Vに設定した。
なお、トナー帯電量(q/m)の測定は、トレック社製のQ/M Meter:MODEL 210HS−2Aを用いて実施した。
すなわち、トナー担持体上のトナーを吸引し、そのときにQ/Mメーターにて測定された帯電量の値と、回収したトナーの重量から、トナー帯電量(q/m)を算出した。
また、トナー担持体へのトナー供給ローラの押し込み量を0.9mmとし、トナー供給ローラのバイアスは、トナー担持体に対して+100Vに設定した。
なお、トナー帯電量(q/m)の測定は、トレック社製のQ/M Meter:MODEL 210HS−2Aを用いて実施した。
すなわち、トナー担持体上のトナーを吸引し、そのときにQ/Mメーターにて測定された帯電量の値と、回収したトナーの重量から、トナー帯電量(q/m)を算出した。
[実施例2]
実施例2においては、現像条件におけるアモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例2においては、現像条件におけるアモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例3]
実施例3においては、現像条件におけるアモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例3においては、現像条件におけるアモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例4]
実施例4においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を800Vに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を4kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例4においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を800Vに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を4kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例5]
実施例5においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を850Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を4kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例5においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を850Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を4kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例6]
実施例6においては、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例6においては、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例7]
実施例7においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を800Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例7においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を800Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例8]
実施例8においては、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例8においては、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例9]
実施例9においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を800Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例9においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を800Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例10]
実施例10においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例10においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例11]
実施例11においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例11においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例12]
実施例12においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、さらに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例12においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、さらに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例13]
実施例13においては、現像条件におけるアモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変えるとともに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.8kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例13においては、現像条件におけるアモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変えるとともに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.8kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例14]
実施例14においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、さらに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.1kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例14においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、さらに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.1kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例15]
実施例15においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を1250Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例15においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を1250Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例16]
実施例16においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を1250Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例16においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を1250Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例17]
実施例17においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を1200Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例17においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を1200Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例18]
実施例18においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を1200Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例18においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を1200Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例19]
実施例19においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を7.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例19においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を7.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例20]
実施例20においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を7.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例20においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を7.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例21]
実施例21においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を10kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例21においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を75μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を10kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[実施例22]
実施例22においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を10kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
実施例22においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を900Vに変えるとともに、アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離(Ds)を50μmに変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を10kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例1]
比較例1においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を300Vに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例1においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を300Vに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例2]
比較例2においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を4kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例2においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を4kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例3]
比較例3においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例3においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例4]
比較例4においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例4においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を3kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例5]
比較例5においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例5においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例6]
比較例6においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例6においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を650Vに変えるとともに、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.5kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
[比較例7]
比較例7においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を800Vに変えるとともに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.1kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
比較例7においては、現像条件におけるトナー担持体に印加されるACバイアスの振幅(Vpp)を800Vに変えるとともに、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率(θ)を1.05に変え、かつ、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数(f)を2.1kHzに変えたほかは、実施例1と同様に画像形成を実施するとともに、画像濃度ムラ、画像濃度の不足及びリークの発生を目視にて評価した。得られた結果を表1に示す。
本発明にかかる現像装置、それを含む画像形成装置、及びそれを用いた画像形成方法によれば、トナー担持体への印加電圧の周波数及び振幅と、アモルファスシリコン感光体とトナー担持体との間の距離及びそれらの周速比と、トナーの単位質量あたりの帯電量と、をそれぞれ所定の関係式を満足するように調節することにより、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着具合を好適な範囲とすることができるようになった。
したがって、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着具合を好適な範囲に調節して、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができるようになった。
よって、本発明の現像装置、それを含む画像形成装置、及びそれを用いた画像形成方法は、カラー画像形成装置の高画質化、省コスト化等に寄与することが期待される。
したがって、アモルファスシリコン感光体を用いるとともに、非磁性一成分トナーを用い、かつ、非接触方式で現像を実施した場合であっても、アモルファスシリコン感光体に対するトナーの付着具合を好適な範囲に調節して、画像濃度ムラの発生を効果的に抑制することができるようになった。
よって、本発明の現像装置、それを含む画像形成装置、及びそれを用いた画像形成方法は、カラー画像形成装置の高画質化、省コスト化等に寄与することが期待される。
1:感光体ドラム、2:帯電手段、3:露光手段、4:現像手段、4Y、4M、4C、4K:複数の現像装置、5:転写手段、6:クリーニングブレード7:定着手段、8:ローラ、9:給紙ローラ、10:画像形成部、11:スクレーパ、12:回収スクリュー、20:給紙部、30:排紙部、40:回転軸、41:ロータリラック、51:中間転写ベルト、52、53:一次転写ローラ、54:二次転写対向ローラ、55:駆動ローラ、56:二次転写ローラ、100:画像形成装置(カラー画像形成装置)、101:トナー供給部、102:トナー撹拌部、103:トナー担持体、104:トナー供給ローラ、105:規制ブレード、106:シール部材、107:撹拌部材
Claims (7)
- 静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体に、非磁性一成分トナー用のトナー担持体を近接させることにより、静電潜像を可視化する現像装置において、
前記アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速の比率をθ(−)とし、非磁性一成分トナーの単位質量あたりの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、
前記Dsを50〜100μmの範囲内の値とし、かつ、fを10kHz以下の値とするとともに、下記関係式(1)を満足することを特徴とする現像装置。
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1) - 前記トナー担持体の周速を90〜300mm/secの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
- 前記アモルファスシリコン感光体の周速を80〜200mm/secの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。
- 前記非磁性一成分トナーの単位質量あたりの帯電量q/m(μC/g)を5〜30μC/gの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の現像装置。
- 前記トナー担持体の表面におけるJIS B0601に準拠して測定される十点平均粗さを3.5〜5.0μmの範囲内の値とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の現像装置。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の現像装置を含む画像形成装置。
- 静電潜像が形成されたアモルファスシリコン感光体に、非磁性一成分トナー用のトナー担持体を近接させることにより、静電潜像を可視化する現像装置を用いた画像形成方法において、
前記アモルファスシリコン感光体と、トナー担持体との間の距離をDs(μm)とし、トナー担持体に印加されるACバイアスの周波数をf(kHz)とし、当該ACバイアスの振幅をVpp(V)とし、トナー担持体の周速/アモルファスシリコン感光体の周速比をθ(−)とし、非磁性一成分トナーの単位質量あたりの帯電量をq/m(μC/g)としたときに、
前記Dsを50〜100μmの範囲内の値とし、かつ、fを10kHz以下の値とするとともに、下記関係式(1)を満足することを特徴とする画像形成方法。
(f×1.5/θ)2>−15.76×q/m×(Vpp/Ds2)+31.9 (1)
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