JP3508413B2 - 画像形成装置 - Google Patents

画像形成装置

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JP3508413B2
JP3508413B2 JP22343196A JP22343196A JP3508413B2 JP 3508413 B2 JP3508413 B2 JP 3508413B2 JP 22343196 A JP22343196 A JP 22343196A JP 22343196 A JP22343196 A JP 22343196A JP 3508413 B2 JP3508413 B2 JP 3508413B2
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大充 島崎
博規 田口
和彦 野田
幸範 原
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置や静
電記録装置において、現像と同時にクリーニングを行う
クリーナレス方式を用いた画像形成装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来から、電子写真装置は乾式トナーを
使用する機器が主流を占め、多くの複写機、レーザプリ
ンタ、普通紙ファクシミリ等の画像形成装置として実用
化されめざましい発展をとげている。この電子写真装置
は電子写真プロセス技術を応用した機器であり、感光体
上に形成された静電潜像をトナー粒子により顕像化する
ものである。
【0003】この画像形成装置において、最近では装置
の小型化、低コスト化や環境保護の点から、転写後に感
光体上に残留したトナーを除去するためのクリーニング
装置を廃止して現像と同時に残留トナーのクリーニング
を行う、いわゆるクリーナレス方式を用いたものが普及
しつつある。
【0004】以下に図面を参照しながら従来の画像形成
装置の構成及び動作について説明する。図1はクリーナ
レス方式を用いた従来の画像形成装置の構成図である。
図1において、1は感光体であり、アルミニウム等の金
属ドラムを基材とし、その外周面上にセレン(Se)あ
るいは有機光導電体(以下、OPCという)等の感光受
容層を薄膜状に塗布して形成されている。静電潜像担持
体である感光体1に近接して配設された帯電器2は、タ
ングステンワイヤ等の帯電線2aと金属製のシールド板
2bおよびグリッド板2cによって構成されている。帯
電線2aがコロナ放電を起こしグリッド板2cを介して
感光体1を一様に帯電する。露光光学系3から照射され
る露光光線4は、画像信号をレーザ駆動回路(図示せ
ず)により光強度変調やパルス幅変調して得られ、感光
体1上に静電潜像を形成する。
【0005】6は現像ホッパー9に両端を回転自在に軸
支されたトナー攪拌部材11により攪拌、搬送されたト
ナー10をトナー担持体である現像ローラ5の表面に供
給するトナー供給ローラで、トナー供給バイアス電源2
5によりトナー供給バイアス電圧が印加されている。現
像ローラ5とトナー供給ローラ6は、ステンレス等の金
属を基材としてその外周面上にウレタン、シリコン等の
弾性部材が層状に形成され、現像ホッパー9の両端に回
転軸支されている。5a,6aはシャフトである。
【0006】トナー供給ローラ6により供給されてきた
トナー10は、トナー規制ブレード7により摩擦帯電さ
れて、現像ローラ5の外周面上に薄層状態を形成する。
現像ローラ5は感光体1と接触状態であり、現像バイア
ス電源12より印加されるバイアス電圧により感光体1
上の静電潜像が形成された部分にトナー10を転移付着
させて静電潜像を顕像化すると同時に転写後の残留トナ
ーを現像装置内に回収する。
【0007】トナー規制ブレード7は、金属ばね板部材
7aと現像ローラ5上に接触するトナー規制部材7bか
ら成り、トナー規制部材7bは金属ばね板部材7aの一
端にシリコンまたはウレタン等の弾性部材を一体形成し
たものである。8はトナー規制ブレード7を固定するブ
レードホルダであり、ねじ止めにて取り付けられる。ト
ナー攪拌部材11はトナー供給ローラ6の回転とともに
円の軌跡を描き、現像ホッパー9内に収容されたトナー
10の凝集を防ぐとともに、トナー10をトナー供給ロ
ーラ6の方へ搬送する。
【0008】用紙カセット14に収納されている用紙1
5は用紙カセット14から半月形をした給紙ローラ16
によって1枚ずつ搬送ローラ17へ送り出される。送り
出された記録シートである用紙15は搬送ローラ17に
よって矢印Aで示した方向へ搬送される。18は用紙1
5と感光体1上に形成されたトナー像とを一致させるた
め、一時的に用紙15を停止待機させるためのレジスト
ローラであり、従動ローラ19に当接されている。転写
ローラ20は、ステンレス等の金属を基材としてその外
周面上に弾性部材が層状に形成され、感光体1と当接し
て回転軸支されている。感光体1の回転にともなってト
ナー像が転写ローラ20と感光体1の当接部に到達する
と、トナー像とタイミングを合わせて用紙15もこの当
接部に到達し、このとき転写ローラ20の金属シャフト
20aへ転写バイアス電源24からの高電圧を印加する
ことによって用紙15の裏面にトナー10と逆極性の電
荷を付与し、感光体1上のトナー像を用紙15上に転写
する。次に、用紙15は図中の左方へ送られ、内部に熱
源を有するヒートローラ22と加圧ローラ23で構成さ
れた定着器21によって、用紙15上に転写されたトナ
ー像をヒートローラ22と加圧ローラ23の挟持回転に
伴い、加圧と熱によって定着する。一方、トナー像が用
紙15上に転写された後の感光体1は、除電器13によ
り光が照射されて除電され次のプロセスに備える。
【0009】このようなクリーナレス方式を用いた画像
形成装置は、装置の小型化、低コスト化や環境保護の面
で有利である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記構成のような画像
形成装置の場合、一般的に転写後の残留トナーを除去す
るために感光体1に接触配置されるクリーニングブレー
ドが存在しないため感光体1の表面が磨耗しにくく、主
に帯電や転写手段で発生するオゾンやNOXなどによる
感光体1の化学的な変化や感光体1の表面のフィルミン
グ等による画像劣化が発生しやすくなるという問題点を
有していた。
【0011】この問題点を解決する手段として、非現像
時に現像ローラ5の周速度を大きくしかつ現像ローラ上
のトナー付着量を小さくする手段がある。しかしなが
ら、現像ローラ5の周速度を大きくすると現像ローラ
5、トナー10等に対するストレスが増大し、現像ユニ
ットの寿命が短くなるという弊害が発生する。
【0012】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、現像ユニットの寿命低下がなく経時的にも高品質の
画像を形成することが可能なクリーナレス方式を用いた
画像形成装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、非現像時の感光体と現像ローラとの周速度
差を現像時よりも大きく、かつ現像ローラの周速度を現
像時の周速度より小さくするようにしたもので、クリー
ナレス方式を用いた画像形成装置においてオゾンやNO
Xなどによる感光体の化学的な変化や感光体表面のフィ
ルミングを防止することができる。
【0014】また、非現像時に現像ローラに印加する現
像バイアス電圧をVB、非現像時にトナー供給ローラに
印加するトナー供給バイアス電圧をVSRとすると、VB
はトナーの帯電極性と同極性であって、|VSR|<|V
B|またはVSRがトナーの帯電極性とは逆極性の関係を
満たすようにしたもので、クリーナレス方式を用いた画
像形成装置において現像ユニットの寿命低下をまねくこ
となくオゾンやNOXなどによる感光体の化学的な変化
や感光体表面のフィルミングを防止することができる。
【0015】また、非現像時に現像ローラに印加する現
像バイアス電圧をVB、非現像時にトナー供給ローラに
印加するトナー供給バイアス電圧をVSRとすると、VB
はトナーの帯電極性と逆極性であって、|VSR|>|V
B|の関係を満たすようにしたもので、クリーナレス方
式を用いた画像形成装置において現像ユニットの寿命低
下をまねくことなくオゾンやNOXなどによる感光体の
化学的な変化や感光体表面のフィルミングを防止するこ
とができる。
【0016】また、非現像時に現像ローラに印加する現
像バイアス電圧をVB、非現像時にトナー供給ローラに
印加するトナー供給バイアス電圧をVSRとすると、VB
=0であって、VSRはトナーの帯電極性と逆極性とした
もので、クリーナレス方式を用いた画像形成装置におい
て現像ユニットの寿命低下をまねくことなくオゾンやN
Xなどによる感光体の化学的な変化や感光体表面のフ
ィルミングを防止することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、感光体を帯電する帯電手段と、感光体に静電潜像を
形成する露光手段と、感光体に形成された静電潜像をト
ナー像化するトナーの層を表面に形成する現像ローラと
現像ローラに接触配置しトナーを供給するトナー供給ロ
ーラと現像ローラ上のトナーを規制し薄層を形成するト
ナー規制ブレードと現像ローラに現像バイアス電圧を印
加する手段とトナー供給ローラにトナー供給バイアス電
圧を印加する手段とを備えた現像手段と、感光体に形成
されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段とを有
し、転写手段による転写後に感光体上に残ったトナーを
現像手段による現像と同時にクリーニングするようにし
た画像形成装置であって、非現像時の感光体と現像ロー
ラの周速度差を現像時よりも大きく、かつ現像ローラの
周速度を現像時よりも小さくしたものであり、現像ロー
ラやトナーに対するストレスを増大させることなく感光
体表面が磨耗しやすくなりオゾンやNOXなどによる感
光体の化学的な変化や感光体表面のフィルミングを防止
することができる。
【0018】請求項2に記載の発明は、非現像時に現像
ローラに印加する現像バイアス電圧をVB、非現像時に
トナー供給ローラに印加するトナー供給バイアス電圧を
SRとすると、VBはトナーの帯電極性と同極性であっ
て、|VSR|<|VB|またはVSRがトナーの帯電極性
とは逆極性の関係を満たすようにしたものであり、請求
項1と同様の作用を有する。
【0019】請求項3に記載の発明は、非現像時に現像
ローラに印加する現像バイアス電圧をVB、非現像時に
トナー供給ローラに印加するトナー供給バイアス電圧を
SRとすると、VBはトナーの帯電極性と逆極性であっ
て、|VSR|>|VB|の関係を満たすようにしたもの
であり、請求項1と同様の作用を有する。
【0020】請求項4に記載の発明は、非現像時に現像
ローラに印加する現像バイアス電圧をVB、非現像時に
トナー供給ローラに印加するトナー供給バイアス電圧を
SRとすると、VB=0であって、VSRはトナーの帯電
極性と逆極性とするようにしたものであり、請求項1と
同様の作用を有する。
【0021】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。ここで画像形成装置の基本構成は図1に示す従来の
ものと同様なので説明を省略する。感光体1、現像ロー
ラ5及びトナー供給ローラ6の回転方向は図1に示す矢
印方向となっており、各接触部において摩擦接触の状態
になっている。
【0022】感光体1は、負帯電型OPCであり、帯電
器2により−700Vに均一帯電される。
【0023】現像ローラ5は、金属製のシャフト5aを
基材としてその外周面上に導電性弾性部材であるシリコ
ンゴムを形成した単層構成で抵抗値106Ωである。現
像ローラ5のシャフト5aには、定電圧電源である現像
バイアス電源12が接続されている。この現像ローラ5
のゴム硬度は30〜60度の範囲が好ましく、また表面
粗さは表面の平滑性が高い方がトナー薄層形成において
均一化が図れるため、7μmRz以下が好ましい。本実
施の形態において現像ローラ5は、ゴム硬度40度、表
面粗さ3μmRzとした。
【0024】トナー供給ローラ6は、金属製のシャフト
6aの周囲に導電性発泡体を形成したもので抵抗値10
6Ωであり、シャフト6aには定電圧電源であるトナー
供給バイアス電源25が接続されている。トナー供給ロ
ーラ6は、現像ホッパー9から供給されたトナー10を
現像ローラ5に供給すると共に、現像されずに残存した
現像ローラ5上のトナー10を掻き落とす機能も有して
いる。トナー供給ローラ6と現像ローラ5とのニップ幅
は2mmである。
【0025】トナー規制ブレード7は、ステンレス板、
リン青銅板等の弾性を有する金属ばね板部材7aと、そ
の一端にトナー規制部材7bとして弾性部材であるゴム
硬度60度のウレタンゴムを一体成形したもので、ブレ
ードホルダ8にねじ止めされている。トナー規制部材7
bは現像ローラ5を線圧80g/cmで押圧し、現像ロ
ーラ5の表面に0.5mg/cm2のトナー層を形成す
る。本実施の形態のように非磁性一成分接触現像方式に
おいては、現像ローラ5上のトナー層は0.3〜0.6
mg/cm2の範囲が好ましい。
【0026】トナー10は非磁性一成分系トナーであ
り、ポリエステル樹脂にカーボン、ワックス、帯電制御
剤等を均一分散させたもので負帯電性トナーを使用し
た。
【0027】転写ローラ20は、金属製のシャフト20
aの周囲に導電性発泡体を形成したもので抵抗値107
Ωであり、シャフト20aには転写バイアス電源24が
接続されている。転写バイアス電源24は4μAの定電
流電源である。
【0028】プロセス速度は76mm/sec、現像時
の現像ローラ5の周速度は106mm/sec、トナー
供給ローラ6の周速度は75mm/secとした。
【0029】以上のように構成されたクリーナレス方式
を用いた画像形成装置について、以下の印字動作を行っ
た。まず、感光体1を−700Vに均一帯電した後、露
光光学系3により露光し露光後の感光体1の表面電位を
−100Vまで減衰させ、現像ローラ5に現像バイアス
−300Vを印加して感光体1上にトナー像を形成し、
転写ローラ20から用紙15に4μAの電流を流してト
ナー像を転写し、電子写真プロセスとして一般に知られ
ている定着工程をへて用紙15にトナー像を得た。
【0030】経時的にオゾンやNOXなどによる感光体
1の化学的な変化や感光体1の表面のフィルミング等が
発生すると感光体1の帯電電位が低下する傾向にあるた
め、非現像時の現像バイアスVBを−300V,0V,
300Vとし、非現像時の現像ローラ5の周速度vd
26mm/sec,46mm/sec,106mm/s
ecとして、非現像時のトナー供給バイアスVSRを変化
させて上記印字動作により500枚印字後の感光体1の
帯電電位を測定した結果を(表1)に示す。
【0031】
【表1】
【0032】(表1)から明らかなように、非現像時の
感光体1と現像ローラ5との周速度差を現像時よりも大
きく、かつ現像ローラ5の周速度を現像時よりも小さく
し、非現像時に現像ローラ5に印加する現像バイアス電
圧をVB、非現像時にトナー供給ローラ6に印加するト
ナー供給バイアス電圧をVSRとすると、VBをトナー1
0の帯電極性と同極性として|VSR|<|VB|または
SRがトナー10の帯電極性とは逆極性の関係を満たす
こと、若しくはVBをトナー10の帯電極性と逆極性と
して|VSR|>|VB|の関係を満たすこと、若しくは
B=0としてV SRはトナー10の帯電極性と逆極性と
することによって、オゾンやNOXなどによる感光体1
の化学的な変化や感光体1の表面のフィルミングを防止
し、初期帯電値−700Vからほとんど変化のない感光
体1の帯電電位を得ることができた。
【0033】また、この場合に現像ローラ5の表面の変
化は見られず、画質の変化もなかったためトナー10へ
のストレスが増大することはなかったと考えられ、現像
ユニットの寿命低下はないものと考えられる。
【0034】
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、非現像時
に感光体と現像ローラとの周速度差を現像時よりも大き
く、かつ現像ローラの周速度を現像時よりも小さくし、
トナーがトナー供給ローラ側へ移動し現像ローラ上のト
ナー付着量が小さくなる電界を発生させることにより、
現像ローラやトナーに対するストレスを増大させること
なくオゾンやNOXなどによる感光体の化学的な変化や
感光体表面のフィルミングを防止し高品質の画像を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】クリーナレス方式を用いた従来の画像形成装置
の構成図
【符号の説明】
1 感光体 5 現像ローラ 6 トナー供給ローラ 10 トナー 12 現像バイアス電源 25 トナー供給バイアス電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野田 和彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 原 幸範 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/08 501 G03G 15/08 507 G03G 15/06 101

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】感光体を帯電する帯電手段と、前記感光体
    に静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体に形成さ
    れた静電潜像をトナー像化するトナーの層を表面に形成
    する現像ローラと前記現像ローラに接触配置しトナーを
    供給するトナー供給ローラと前記現像ローラ上のトナー
    を規制し薄層を形成するトナー規制ブレードと前記現像
    ローラに現像バイアス電圧を印加する手段と前記トナー
    供給ローラにトナー供給バイアス電圧を印加する手段と
    を備えた現像手段と、前記感光体上に形成されたトナー
    像を記録媒体に転写する転写手段とを有し、前記転写手
    段による転写後に前記感光体上に残ったトナーを前記現
    像手段による現像と同時にクリーニングするようにした
    画像形成装置であって、非現像時の前記感光体と前記現
    像ローラの周速度差を現像時よりも大きく、かつ現像ロ
    ーラの周速度を現像時よりも小さくすることを特徴とす
    る画像形成装置。
  2. 【請求項2】非現像時に前記現像ローラに印加する現像
    バイアス電圧をVB、非現像時に前記トナー供給ローラ
    に印加するトナー供給バイアス電圧をVSRとすると、V
    Bはトナーの帯電極性と同極性であって、|VSR|<|
    B|またVSRがトナーの帯電極性とは逆極性の関係を
    満たすことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 【請求項3】非現像時に前記現像ローラに印加する現像
    バイアス電圧をVB、非現像時に前記トナー供給ローラ
    に印加するトナー供給バイアス電圧をVSRとすると、V
    Bはトナーの帯電極性と逆極性であって、|VSR|>|
    B|の関係を満たすことを特徴とする請求項1記載の
    画像形成装置。
  4. 【請求項4】非現像時に前記現像ローラに印加する現像
    バイアス電圧をVB、非現像時に前記トナー供給ローラ
    に印加するトナー供給バイアス電圧をVSRとすると、V
    B=0であって、VSRはトナーの帯電極性と逆極性とす
    ることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
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