JP3530724B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真複
写機、電子写真プリンター等の画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】レーザービームプリンターや複写機とい
った電子写真方式による画像形成装置では粉体状の現像
剤（以下「トナー」という）を使用している。

【０００３】トナーは、現像容器内に収容され、トナー
搬送手段によりトナー担持体へ搬送されて、その上に保
持される。そしてトナーは、トナー層厚規制部材（以下
「ドクターブレード」という）により所定の電荷を付与
され、像を担持する像担持体（以下「感光体」という）
上の静電潜像形成部へ移動し、感光体上の静電潜像を可
視像化する。その後この可視像は転写手段により紙等の
転写材へ転写され、定着装置により定着される。転写材
に転写されずに感光体上に残ったトナーは感光体上に当
接されたクリーニング部材により剥ぎ取られクリーニン
グ容器に送られる。以上で一連の画像形成プロセスが終
了し、ユーザーは所望の画像を得ることができる。

【０００４】ところで現像法の一つとして、画像形成装
置のトナー担持体を感光体と非接触に保持しながら、感
光体上の潜像の現像を行なうジャンピング現像法が知ら
れている。ジャンピング現像法を採用した現像装置を具
備した従来の画像形成装置の一例について、図６により
概略的に説明する。

【０００５】図６の画像形成装置では、現像容器１０３
内に収容されたトナー１０８を現像剤担持体（以下「現
像スリーブ」という）１１０上に保持し、現像スリーブ
１１０が図中矢印ｂ方向に回転することにより、保持さ
れたトナー１０８が感光体１０１と対向した現像領域へ
向けて搬送される。その搬送途上でトナー１０８は、現
像スリーブ１１０と当接されたドクターブレード１０９
により規制されて、現像スリーブ１１０上に薄層状に塗
布される。

【０００６】現像領域において現像スリーブ１１０と感
光体１０１とは、５０〜５００μｍの間隙を隔てて保持
されており、現像バイアス電源１１２から現像スリーブ
１１０に直流に交流を重畳した現像バイアスを印加する
ことにより、現像スリーブ１１０上に薄層状に塗布され
たトナー１０８が感光体１０１上の静電潜像に飛翔、付
着して、潜像が反転現像されトナー像として可視化され
る。

【０００７】また、上記現像バイアスは、紙間などの非
印字領域にも同様に印加されている。

【０００８】上記トナー像は、転写ローラ１１３の作用
により転写材Ｐに転写され、図に示さない定着装置にお
いて転写材Ｐに転写されたトナー像が定着固定される。

【０００９】一方、感光体１０１は、その上の残留トナ
ーがクリーニング・ブレード１１４により除去され、更
なる画像形成に供される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の画像形成装置では、トナーに付与される帯電量が
安定しないために寿命初期、即ち装置としての使用初期
において画像濃度の立ち上がりが悪く、所望の濃度を得
ることが困難であった。

【００１１】また、高温高湿環境下においては、感光体
上の微小な傷の部分においてトナーが融着してしまう問
題があった。さらに、感光体上に発生するオゾン生成物
により、感光体上の潜像部が欠落する画像流れが発生し
た。また、画像流れが発生することにより耐久性に問題
があった。

【００１２】従って、本発明の主な目的は、初期立ち上
がりを良化させつつ、融着、画像流れの弊害を抑え安定
して高品位な画像形成が可能な画像形成装置を提供する
ことである。

【００１３】本発明の他の目的は、初期立ち上がりを良
化させつつ、融着、画像流れの弊害を抑え、更には非印
字領域でのかぶりを制御し、安定して高品位な画像形成
が可能な画像形成装置を提供することである。

【００１４】

【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、
少なくとも現像剤と逆極性の粒子が外添された現像剤を
担持し現像領域へと搬送する現像剤担持体と、該現像剤
担持体上に当接し前記現像剤の塗布量を規制する規制部
材とを有し、前記現像剤担持体が現像剤を担持して前記
現像領域へ搬送し、像担持体上に形成された静電潜像を
前記現像剤担持体に現像バイアスを印加して現像、可視
化する現像装置を具備する画像形成装置において、前記
現像バイアスは、直流成分のバイアスと、前記現像領域
において前記現像剤に対し、前記現像剤担持体から前記
像担持体に向かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ１の第１
ピーク値Ｖ１、及び、前記像担持体から前記現像剤担持
体に向かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ２の第２ピーク
値Ｖ２が交互に現れる振動バイアスとが重畳されるバイ
アスであって、前記像担持体の非印字領域において前記
像担持体の印字領域よりも前記振動バイアスの第２ピー
ク値Ｖ２を前記像担持体の非画像部電位ＶＤに近づける
ことを特徴とする画像形成装置である。

【００１５】本発明による他の態様によれば、少なくと
も現像剤と逆極性の粒子が外添された現像剤を担持し現
像領域へと搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体上
に当接し前記現像剤の塗布量を規制する規制部材とを有
し、前記現像剤担持体が現像剤を担持して前記現像領域
へ搬送し、像担持体上に形成された静電潜像を前記現像
剤担持体に現像バイアスを印加して現像、可視化する現
像装置を具備する画像形成装置において、前記現像バイ
アスは、直流成分のバイアスと、前記現像領域において
前記現像剤に対し、前記現像剤担持体から像担持体に向
かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ１の第１ピーク値Ｖ
１、及び、前記像担持体から現像剤担持体に向かう力を
及ぼす電位の印加時間Ｔ２の第２ピーク値Ｖ２が交互に
現れる振動バイアスとが重畳されるバイアスであって、
前記像担持体の非印字領域において前記像担持体の印字
領域よりも前記振動バイアスの印加時間Ｔ２を短くする
ことを特徴とする画像形成装置が提供される。

【００１６】少なくとも、前記像担持体と現像装置とを
含むプロセスカートリッジを装置本体に着脱自在とする
ことが好ましい。好ましくは、現像剤に外添される現像
剤と逆極性の前記粒子は、チタン酸ストロンチウムであ
る。 好ましくは、前記非印字領域は、紙間、前回転、
又は後回転である。

【００１７】

【発明の実施の形態】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。

【００１８】実施例１ 以下に、本発明の実施例１を図１及び図２に基づいて説
明する。図１には、本実施例の画像形成装置が示され
る。

【００１９】この画像形成装置は、感光体１、帯電ロー
ラ２、現像装置７、及びクリーニング装置１４を含むプ
ロセス装置が組込まれているプロセスカートリッジ４
３、転写ローラ１３、及び光学系としてレーザースキャ
ナ４、ミラー６等を具備している。

【００２０】像担持体である感光体１は、アルミニウム
製の導電性基体の表面に光導電性の感光層を積層して構
成し、図示矢印ａ方向に回転駆動される。また、感光体
１は回転過程において帯電手段である帯電ローラ２によ
り負極性の均一帯電を受け、次いで、ビデオコントロー
ラ（不図示）から送られる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ー光５がレーザースキャナ
４により出力され、画像形成装置本体に設置されている
ミラー６を介して、表面に静電潜像が形成される。

【００２１】感光体１の静電潜像は、現像装置７内の現
像剤担持体である現像スリーブ１０上に担持されたトナ
ー８により反転現像され、顕像化される。

【００２２】上記トナー像は転写手段である転写ローラ
１３の作用によって転写紙Ｐ上に転写される。トナー像
の転写を受けた転写紙Ｐは、感光体１から分離されて定
着装置３０へ導入され、そこでトナー像の定着を受けた
後、画像形成装置本体から排出される。

【００２３】尚、トナー像転写後の感光体１上に残った
転写残りトナーは、クリーニング装置１４により除去さ
れ、次の像形成プロセスが行なわれる。

【００２４】帯電ローラ２は、芯金２ａとその外周のロ
ーラ状に被覆された中抵抗弾性ゴム層２ｂで構成されて
いて、芯金２ａの両端を軸受で回転可能に、且つ帯電ロ
ーラ２が常時感光体１に当接するように支持されてい
る。また、帯電ローラ２は感光体１に対して従動回転し
ている。

【００２５】帯電ローラ２の芯金２ａは、ＤＣバイアス
とＡＣバイアスを重畳できる帯電バイアス印加電源１７
と電気的に接続しており、この芯金２ａを介して帯電ロ
ーラ２にバイアス印加することで感光体１表面を所定の
電位に帯電処理する。

【００２６】現像装置７は、非接触現像方式を採用した
ものでトナー８を担持してこれを感光体１へと搬送する
現像スリーブ１０と現像容器３とを有し、現像容器３に
は、矢印ｅ方向に回転して、トナー８を現像スリーブ１
０側に供給するための撹拌搬送手段２２が設けられてい
る。

【００２７】現像スリーブ１０は、素管上にカーボンを
分散させた塗料をコートしたものであり、非磁性であっ
て、その素管はアルミニウム、ステンレス鋼等で構成さ
れている。また塗料コートによって現像スリーブ１０の
表面上は粗さをもっており、その粗さは現像スリーブ１
０のトナー搬送に寄与する。

【００２８】さらに、現像スリーブ１０は、不図示の軸
受によって回転自在に支持されており、感光体１からギ
ヤ（不図示）を介して、図示矢印ｂ方向に回転してい
る。また、現像スリーブ１０はＤＣバイアスにＡＣバイ
アスが重畳できる電源１２に接続されており、電源１２
によるバイアス印加で感光体１上の潜像がトナー像とし
て可視化される。また、現像スリーブ１０は、感光体１
に対して所定の現像間隔をもって対向支持されている。

【００２９】本実施例における現像スリーブ１０上のト
ナー８の層厚規制を行なうトナー層厚規制部材であるド
クターブレード９は、摩擦帯電によりトナー８に適正な
トリボを与えている。トナー８は、磁性一成分ネガトナ
ーである。

【００３０】またトナー８には画像流れ対策として外添
剤（不図示）が外添されている。画像流れは感光体上に
トナーの乗らない非印字面で発生しやすい。そこで非印
字面からの画像流れの発生を防止するためには外添剤と
して正規現像するポジ性の粒子が好ましい。ポジ性の粒
子にはチタン酸ストロンチウム粒子やメラミン樹脂粒子
などがあるが本実施例においてはチタン酸ストロンチウ
ム粒子を用いた。チタン酸ストロンチウム粒子はトナー
に対して０．８重量％外添した。

【００３１】ドクターブレード９は、ウレタン製ゴムブ
レードであって、現像装置７の内壁に固定された板金２
０により支持されている。

【００３２】現像スリーブ１０の内部にはマグネットロ
ーラ１１が固定配設されており、マグネットローラ１１
は４つの磁極を持っている。４つの磁極のうち、感光体
１に対向してＳ１極が配設され、トナー８が感光体１上
に飛翔し現像されるときに、カブリの要因となるトナー
を現像スリーブ１０上に付着させておくために必要であ
る。

【００３３】Ｓ１極の反対側にはＳ２極が配設されてお
り、現像容器３のトナー８を現像スリーブ１０に吸着さ
せ、現像スリーブ１０の回転に伴いその近傍でトナー８
を循環させる（図中矢印Ｆ方向）機能を備えている。こ
の循環はトナー８のトリボ付与に寄与する。Ｎ１、Ｎ２
極は共に現像スリーブ１０上にコートされているトナー
８の搬送及びトリボ付与に寄与する。本実施例では、４
極構成のマグネットローラを用いたが、上記機能を果た
す極が存在すれば、４極に限ることはない。

【００３４】また、現像スリーブ１０の下部にあたる現
像容器３の内側にはトナー吹出し防止シート１８が設け
られており、現像スリーブ下部からのトナー漏れを防い
でいる。

【００３５】なお、本実施例におけるプロセスカートリ
ッジ４３の寿命は、１ページ当たりの平均ドット比４％
印字で３５００枚である。

【００３６】ここで本発明の特徴部分である現像バイア
スについて詳述する。

【００３７】本実施例では、一成分現像剤を用いた現像
により、該現像剤に外添された外添剤の感光体の紙間や
非印字面での大量の転移を抑制するために、現像スリー
ブ１０に印加する現像バイアスとして、以下に示すよう
な振動バイアス電圧を使用することが大きな特徴であ
る。これについて説明する。

【００３８】現像スリーブ１０に印加する現像バイアス
として、従来のように、印加時間のデューティー比が
１：１の振動バイアス電圧を用いた場合、正極性である
外添剤が非印字部で感光体上に大量に転移してしまう。

【００３９】そこで、本実施例では、現像バイアスとし
て特別に工夫した振動バイアスを用いることにより良好
な現像性を実現し、感光体への外添剤の不均一な転移を
防止しつつ、高温高湿環境下で起こる画像流れを耐久寿
命全般を通して防止し、高精細画像を得ることを達成す
る。

【００４０】本実施例における現像バイアスの１つの特
徴は、紙間や前回転、あるいは後回転などの非印字部に
おいて、現像スリーブから感光体側に向かう力をトナー
に及ぼす電位を高めたままで、現像スリーブから感光体
側に向かう力を外添剤に及ぼす電位を抑えた振動バイア
スとすることにより、外添剤の大量の転移を防止するこ
とである。

【００４１】詳しく説明すると、図２において、現像ス
リーブに例えば２４００Ｈｚの周波数を有する振動バイ
アスが印加されている。Ｖｄｃは振動バイアス電圧Ｅの
時間的平均値、即ち、振動バイアス電圧の最小値、最大
値の印加時間をＴ１、Ｔ２とすると、１周期（Ｔ１＋Ｔ
２）における時間的積分値を表し、本実施例では、これ
を単に振動バイアス電圧の平均値或いは積分値というこ
とにする。この積分値により画像領域における画像濃度
を制御できる。ＶＬは感光体上の潜像の画像部電位、Ｖ
Ｄは潜像の非画像部電位、Ｖ１、Ｖ２はバイアス電圧Ｅ
の最小値、最大値を示す。

【００４２】図２に示した例では、印字領域において
は、負極性の潜像を負極性に帯電したトナーで反転現像
するので、時間Ｔ１では、トナー８に電界が、トナー移
動方向が現像スリーブ１０から感光体１へ向かう方向
（感光体上の潜像を現像する方向）となる向きに大きさ
｜ＶＬ−Ｖ１｜で作用して、トナーにはその移動方向に
｜ＶＬ−Ｖ１｜に比例した力が働き、時間Ｔ２では、正
極性に帯電した外添剤に電界が、外添剤移動方向が現像
スリーブ１０から感光体１へ向かう方向（感光体上に付
着したトナーを引き剥す方向でもある）となる向きに大
きさ｜Ｖ２−ＶＬ｜で作用して、外添剤にはその移動方
向に｜Ｖ２−ＶＬ｜に比例した力が働く。

【００４３】非印字領域においては、時間Ｔ１では、ト
ナー８に電界がトナー移動方向が現像スリーブから感光
体１へ向かう方向（感光体上ＶＤ部を現像する方向）と
なる向きに大きさ｜ＶＤ−Ｖ１｜で作用して、トナーに
はその移動方向に｜ＶＤ−Ｖ１｜に比例した力が働き、
時間Ｔ２では、外添剤に電界が、外添剤移動方向が現像
スリーブ１０から感光体１へ向かう方向（感光体上に付
着したトナーを引き剥す方向でもある）となる向きに大
きさ｜Ｖ３−ＶＤ｜で作用して、外添剤にはその移動方
向に｜Ｖ３−ＶＤ｜に比例した力が働く。ここでＶ３と
は、非印字領域でのバイアス電圧の最大値である。

【００４４】そこで以上述べたように、外添剤によるク
リーニング装置部での擦り抜け、耐久後半での画像流れ
を引き起こすことがない現像バイアスにするにはどのよ
うにすればよいのか、以下の条件において実験を行なっ
た。

【００４５】まず印字領域においては、現像バイアスと
して、印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ２＝１：１、
Ｖｐｐ＝１６００Ｖ（Ｖ１＝−１２５０Ｖ、Ｖ２＝＋３
５０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ、周波数２４００Ｈｚと
なり、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖに収束する振動バイアスを印
加する。

【００４６】次に、紙間、前回転、後回転などの非印字
領域での現像バイアスとして、 （１）印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ２＝１：１、
Ｖｐｐ＝１６００Ｖ（Ｖ１＝−１２５０Ｖ、Ｖ３＝＋３
５０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ、周波数２４００Ｈｚと
なる振動バイアスを印加する。 （２）印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ２＝１：１、
Ｖｐｐ＝１４００Ｖ（Ｖ１＝−１１５０Ｖ、Ｖ３＝＋２
５０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ、周波数２４００Ｈｚと
なる振動バイアスを印加する。 （３）印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ２＝１：１、
Ｖｐｐ＝１４００Ｖ（Ｖ１＝−１２５０Ｖ、Ｖ３＝＋１
５０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−５５０Ｖ、周波数２４００Ｈｚと
なる振動バイアスを印加する。 （４）印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ２＝１：１、
Ｖｐｐ＝１２００Ｖ（Ｖ１＝−１０５０Ｖ、Ｖ３＝＋１
５０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ、周波数２４００Ｈｚと
なる振動バイアスを印加する。 （５）印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ２＝１：１、
Ｖｐｐ＝１２００Ｖ（Ｖ１＝−１１５０Ｖ、Ｖ３＝＋５
０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−５５０Ｖ、周波数２４００Ｈｚとな
る振動バイアスを印加する。

【００４７】以上の５通りとした。（１）は印字領域と
同じバイアス、（２）〜（５）は外添剤に現像スリーブ
から感光体側に向かう力を及ぼす電位Ｖ３を押さえたバ
イアスである。

【００４８】それぞれの現像バイアスの波形は図２に示
した通りである。

【００４９】まず上記の現像バイアスを用いて２３℃、
６０％環境下で耐久試験を行なったときのクリーナー容
器に溜った廃トナー内に含まれる外添剤の重量比を５０
０枚ごとに測定した。その結果を図３に示す。

【００５０】紙間、前回転、後回転時に（１）のような
印字部と同じバイアスを印加した場合は耐久初期から２
０００枚ぐらいまでは非常に多くの外添剤が感光体上に
転移していることがわかる。

【００５１】（２）は（１）よりＶ３を１００Ｖ小さく
したバイアスであるが（１）と比較すると初期から２０
００枚ぐらいまでの外添剤の感光体への転移量は減少し
ていることがわかる。

【００５２】（３）は（２）よりＶ３を１００Ｖ小さく
したバイアスであるが（２）と比較すると初期から２０
００枚ぐらいまでの外添剤の感光体への転移量は減少し
ていることがわかる。

【００５３】（４）は（３）とＶ３の大きさは同じバイ
アスである。このときの外添剤の感光体への転移量は
（３）とほぼ同じである。

【００５４】（５）は（４）よりＶ３を１００Ｖ小さく
したバイアスであるが（４）と比較すると初期から２０
００枚ぐらいまでの外添剤の感光体への転移量は減少し
ていることがわかる。

【００５５】つまりＶ３の大きさを小さくしていけば初
期に感光体に転移する外添剤の量を抑制できることが分
る。

【００５６】今回のこの検討によって、現像バイアスの
電位Ｖ３を変化させることで外添剤の感光体への転移量
が制御でき、さらに耐久試験を通しての外添剤の転移を
制御できることを本出願人等は発明した。

【００５７】次に上記の現像バイアスを用いたときの画
像耐久試験を行なった。

【００５８】検討方法としては、Ａ４、１ページ当たり
の平均ドット比が４％格子パターンで３５００枚まで耐
久試験を行ない、５００枚ごとにベタ黒画像とベタ白画
像をプリントするものである。

【００５９】表１は、２３℃、６０％環境下で耐久試験
を行なったときの外添剤のクリーニング装置部でのすり
抜け、ベタ白画像上のかぶりの結果と、３２．５℃、８
０％の高温高湿環境下で耐久試験を行なったときの画像
流れ、ドラム上の融着結果とをまとめたものである。

【００６０】

【表１】

【００６１】表１の結果はいずれも３５００枚までの耐
久試験の結果である。

【００６２】（１）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
しっかり立ち上がっている。但し、すり抜け、融着、画
像流れに関しては全く改善されていない。

【００６３】（２）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
しっかり立ち上がっている。すり抜けは改善されていな
いが、融着、画像流れに関して（１）と比較すれば良く
なっているがまだ不十分である。

【００６４】（３）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
しっかり立ち上がっている。すり抜けは初期に軽微に発
生するが実用上問題ないレベルである。融着、画像流れ
に関しても耐久枚数後半に軽微に発生するだけでが実用
上問題なく、レベルは上がっている。

【００６５】（４）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
しっかり立ち上がっている。すり抜けは初期に軽微に発
生するが実用上問題ないレベルである。融着、画像流れ
に関しても（３）とほぼ同じレベルである。

【００６６】（５）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
しっかり立ち上がっている。すり抜け、融着、画像流れ
に関してもＯＫレベルである。

【００６７】表１の結果から、画像濃度の立ち上がりは
紙間、前回転、後回転のバイアスを上記のように変化さ
せてもいずれの場合においても良くなった。これはトナ
ーに逆極性の外添剤が外添されていることにより、現像
容器内、及び現像スリーブ上で擦り合わされ、外添剤が
逆極性であるがゆえにトナーの帯電量が増え、現像性が
向上したからである。

【００６８】すり抜けは紙間、前回転、後回転のバイア
スを（１）→（５）のようにＶ３を小さくしていけば徐
々にレベルが向上する。これは耐久初期に多い外添剤の
感光体への転移量が（１）→（５）になるに従って減少
しているからである。つまりＶ３の値が小さくなれば外
添剤が感光体に向かう力が小さくなるからである。
（５）になれば外添剤の感光体への転移量は耐久試験を
通してほぼ一定になり、この量を保てばすり抜けは発生
しないことを示している。（３）、（４）でも実用上問
題ない。

【００６９】融着に関してもすり抜けと同様紙間、前回
転、後回転のバイアスを（１）→（５）のようにＶ３を
小さくしていけば発生が抑制される。これは初期に感光
体上に転移する外添剤の量が他の（１）→（５）で少量
になっていくため、外添剤により感光体が削られる部分
が減少していくからである。（５）まで外添剤の転移量
が減少し、転移量の耐久推移が一定になれば融着は発生
しない。（３）、（４）でも実用上問題ない。

【００７０】画像流れに関しては紙間、前回転、後回転
のバイアスを（１）→（５）のようにＶ３を小さくして
いけば発生が抑制される。これは初期に外添剤の感光体
への転移量が多いと耐久後半で外添剤が不足し、画像流
れを防止できないからである。（５）のように外添剤の
感光体への転移量が耐久を通して一定であれば、耐久後
半に外添剤が不足することがないために画像流れは発生
しない。（３）、（４）でも実用上問題ない。

【００７１】また紙間、前回転、後回転時において外添
剤に現像スリーブから感光体側に向かう｜Ｖ３−ＶＤ｜
に比例する力を及ぼす電位Ｖ３を小さくすれば、耐久初
期の外添剤の感光体への転移量を減少させることが可能
である。つまり、紙間、前回転、後回転時において外添
剤に現像スリーブから感光体側に向かう｜Ｖ３−ＶＤ｜
に比例する力を及ぼす電位Ｖ３を変化させれば、耐久初
期の外添剤の感光体への転移量を制御することが可能で
ある。

【００７２】ここで、この制御は紙間、前回転、後回転
などの非印字領域で行なっているため、画像濃度を考慮
する必要がなく、従って積分値Ｖｄｃの値はＶＤを超え
ない範囲であればよい。つまりＶＤの大きさは決まって
いるため、デューティー比などを考慮せずに、Ｖ３の値
だけを制御すれば外添剤の感光体への転移量を制御する
ことが可能である。またそれとは逆にデューティー比を
考慮してバイアスを採用することはもちろん可能であ
る。

【００７３】以上の検討結果から、初期濃度の立ち上が
り、クリーニング装置部における外添剤のすり抜け、高
温高湿環境下で発生する画像流れ、融着を完全に抑える
ことができ、良好で高品位な画像を得ることができた。

【００７４】本実施例においては紙間、前回転、後回転
時のみの制御を行なったが、非印字領域であれば濃度を
考慮する必要がないため、ベタ白画像時にも同様の制御
が可能である。

【００７５】また、外添剤をチタン酸ストロンチウムと
したが同様の機能を果たせばこれに限定されるものでは
ない。

【００７６】さらには現像バイアスを上記のように設定
したが、同様の機能を果たせばこれに限定されるもので
はない。

【００７７】実施例２ 次に、本発明の実施例２について、図４及び５により説
明する。

【００７８】本実施例２は実施例１を基本として現像バ
イアスの波形を変更することを特徴とする。従って本実
施例の画像形成装置の図、及びその説明は省略する。

【００７９】本実施例においては、現像バイアスの波形
を現像スリーブから感光体に向かう力を及ぼす電位の印
加時間Ｔ１の第１ピーク値と、感光体から現像スリーブ
に向かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ２の第２ピーク値
とが交互に現われ、印加時間ｎ（Ｔ１＋Ｔ２）（ｎ：整
数）とし、Ｔ２の印加時間を変化させるものである。

【００８０】ここで実施例１と同様に初期濃度立ち上が
り、クリーニング装置部での外添剤のすり抜け、高温高
湿環境下における画像流れ、感光体上の融着を見ながら
第２ピーク値であるＶ２を印加する時間Ｔ２を変化した
場合どれほどの効果があるか、以下の条件で実験を行な
った。

【００８１】今回の実験においては第２ピーク値Ｖ２の
値と現像周波数を変えずに行なった。

【００８２】まず印字領域においては、現像バイアスと
して印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ２＝１：１、Ｖ
ｐｐ＝１６００Ｖ（Ｖ１＝−１２５０Ｖ、Ｖ２＝＋３５
０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖ、周波数２４００Ｈｚとな
り、Ｖｄｃ＝−４５０Ｖに収束する振動バイアスであ
る。

【００８３】次に、紙間、前回転、後回転などの非印字
領域での現像バイアスとして、（１）は実施例１の実験
条件と同じである。

【００８４】（６）印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ
２＝５１：４９、Ｖｐｐ＝１６１６Ｖ（Ｖ１＝−１２６
６Ｖ、Ｖ３＝＋３５０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−４６６Ｖ、周波
数２４００Ｈｚとなる振動バイアスを印加する。

【００８５】（７）印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ
２＝５３：４７、Ｖｐｐ＝１６５１Ｖ（Ｖ１＝−１３０
１Ｖ、Ｖ３＝＋３５０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−５０１Ｖ、周波
数２４００Ｈｚとなる振動バイアスを印加する。

【００８６】（８）印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ
２＝５５：４５、Ｖｐｐ＝１６８８Ｖ（Ｖ１＝−１３３
８Ｖ、Ｖ３＝＋３５０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−５３８Ｖ、周波
数２４００Ｈｚとなる振動バイアスを印加する。

【００８７】（９）印加時間Ｔ１、Ｔ２の比はＴ１：Ｔ
２＝５７：４３、Ｖｐｐ＝１７３０Ｖ（Ｖ１＝−１３８
０Ｖ、Ｖ３＝＋３５０Ｖ）、Ｖｄｃ＝−５８０Ｖ、周波
数２４００Ｈｚとなる振動バイアスを印加する。

【００８８】以上の５通りとした。（１）は印字領域と
同じバイアス、（６）〜（９）は外添剤に現像スリーブ
から感光体側に向かう力を及ぼす電位Ｖ２が印加される
時間Ｔ２を抑えたバイアスである。

【００８９】それぞれの現像バイアスの波形は図４に示
す通りである。

【００９０】まず上記のバイアスを用いて２３℃、６０
％環境下で耐久試験をしたときのクリーナー容器に溜っ
た廃トナー内に含まれる外添剤の重量比を５００枚ごと
に測定した。その結果を図５のグラフに示す。

【００９１】紙間、前回転、後回転時に（１）のような
印字部と同じバイアスを印加した場合は耐久初期から２
０００枚ぐらいまでは非常に多くの外添剤が感光体上に
転移していることがわかる。

【００９２】（６）（１）よりＶ２が印加される時間Ｔ
２を短くしたバイアスであるが（１）と比較すると初期
から２０００枚ぐらいまでの外添剤の感光体への転移量
は減少していることがわかる。

【００９３】（７）は（６）よりＶ２が印加される時間
Ｔ２を短くしたバイアスであるが（６）と比較すると初
期から２０００枚ぐらいまでの外添剤の感光体への転移
量は減少していることがわかる。

【００９４】（８）は（７）よりＶ２が印加される時間
Ｔ２を短くしたバイアスであるが（７）と比較すると初
期から２０００枚ぐらいまでの外添剤の感光体への転移
量は減少していることがわかる。

【００９５】（９）は（８）よりＶ２が印加される時間
Ｔ２を短くしたバイアスであるが（８）と比較すると初
期から２０００枚ぐらいまでの外添剤の感光体への転移
量は減少していることがわかる。

【００９６】つまりＶ２が印加される時間Ｔ２を短くし
ていけば初期に感光体に転移する外添剤の量を抑制する
ことが可能である。

【００９７】今回のこの検討によって、現像バイアスの
電位Ｖ２が印加される時間Ｔ２を変化させることで外添
剤の感光体への転移量が制御でき、さらには耐久試験を
通しての外添剤の転移量を制御できることを本出願人等
は発明した。

【００９８】次に上記のバイアスを用いたときの画像耐
久試験を行なった。

【００９９】検討方法としては、Ａ４、１ページ当たり
の平均ドット比が４％格子パターンで３５００枚まで耐
久試験を行ない、５００枚ごとにベタ黒画像とベタ白画
像をプリントするものである。

【０１００】下記の表２は、温湿度２３℃、６０％環境
下で耐久試験をしたときの濃度の初期立ち上がり、１５
℃、１０％の低温低湿環境下で耐久試験を行なったとき
の外添剤のクリーニング装置部でのすり抜け、３２．５
℃、８０％の高温高湿環境下で耐久試験を行なったとき
の画像流れ、ドラム上の融着の結果をまとめたものであ
る。

【０１０１】

【表２】

【０１０２】表２の結果はいずれも３５００枚まで耐久
した結果である。

【０１０３】（１）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
しっかり立ち上がっている。但し、すり抜け、融着、画
像流れに関しては全く改善されていない。

【０１０４】（６）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
しっかり立ち上がっている。すり抜け、融着、画像流れ
に関しては改善されていないが、融着、画像流れの発生
枚数は（１）と比較すれば遅くなっている。

【０１０５】（７）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
しっかり立ち上がっている。すり抜けは初期に出るだけ
で実用上ＯＫレベルである。融着、画像流れに関しても
耐久後半に軽微に発生するだけで実用上ＯＫレベルであ
る。

【０１０６】（８）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
立ち上がっている。すり抜けは初期に出るだけで実用上
ＯＫレベルである。融着、画像流れに関しても耐久後半
に軽微に発生するだけで実用上ＯＫレベルである。

【０１０７】（９）は初期の濃度立ち上がりは問題なく
しっかり立ち上がっている。すり抜け、融着、画像流れ
に関してもＯＫレベルである。

【０１０８】表２の結果より画像濃度の立ち上がりは紙
間、前回転、後回転のバイアスを上記のように変化させ
たことによりいずれの場合においても良くなった。これ
はトナーに逆極性の外添剤が外添されていることによ
り、現像容器内、及び現像スリーブ上で擦り合わされ、
外添剤が逆極性であるがゆえにトナーの帯電量が増え、
現像性が向上したからである。

【０１０９】すり抜けは紙間、前回転、後回転のバイア
スを（１）→（９）のようにＶ２が印加される時間Ｔ２
を短くしていけば徐々にレベルが向上する。これは耐久
初期に多い外添剤の感光体への転移量が（１）→（９）
になるに従って減少しているからである。つまりＶ２が
印加される時間Ｔ２が短くなれば外添剤が感光体に向か
う力が小さくなるからである。

【０１１０】（９）になれば外添剤の感光体への転移量
は耐久を通してほぼ一定になり、この量を保てばすり抜
けは発生しないことを示している。

【０１１１】融着に関してもすり抜けと同様紙間、前回
転、後回転のバイアスを（１）→（９）のようにＶ２が
印加される時間Ｔ２を短くしていけば発生が抑制され
る。これは初期に感光体上に転移する外添剤の量が他の
（１）→（９）で少量になっていくため、外添剤により
感光体が削られる部分が減少していくからである。
（９）までの外添剤の転移量が減少し、転移量の耐久推
移が一定になれば融着は発生しない。

【０１１２】画像流れに関しては紙間、前回転、後回転
のバイアスを（１）→（９）のようにＶ２が印加される
時間Ｔ２を短くしていけば発生が抑制される。これは初
期に外添剤の感光体への転移量が多いと耐久後半で外添
剤が不足し、画像流れを防止できないからである。
（９）のように外添剤の感光体への転移量が耐久を通し
て一定であれば、耐久後半の外添剤が不足することがな
いために画像流れは発生しない。

【０１１３】図５と表２の結果より、初期の濃度立ち上
がりはトナーに外添剤が外添されていることにより良化
することが分かる。

【０１１４】また紙間、前回転、後回転時において外添
剤に現像スリーブから感光体側に向かう｜Ｖ２−ＶＤ｜
に比例する力を及ぼす電位Ｖ２が印加される時間Ｔ２を
短くすれば、耐久初期の外添剤の感光体への転移量を減
少させることが可能である。つまり、紙間、前回転、後
回転時において外添剤に現像スリーブから感光体側に向
かう｜Ｖ２−ＶＤ｜に比例する力を及ぼす電位Ｖ２が印
加される時間Ｔ２を変化させれば、耐久初期の外添剤の
感光体への転移量を制御することが可能である。

【０１１５】また、この制御は非印字領域で行なってい
るため、画像濃度を考慮する必要がないため積分値Ｖｄ
ｃの値はＶＤを超えない範囲であればよい。つまりデュ
ーティー比などを考慮せずに、Ｖ２がかかる時間Ｔ２だ
けを制御すれば外添剤の感光体への転移量を制御するこ
とが可能である。

【０１１６】以上の検討結果より初期濃度の立ち上が
り、クリーニング装置部における外添剤のすり抜け、高
温高湿環境下で発生する画像流れ、融着を完全に抑える
ことができる。また非印字領域ではデューティー比など
を考慮しなくてもよいため、周波数なども変更可能とな
り周波数に依存性が大きいかぶりの制御も可能となる。
更には非印字領域においてデューティー比を考慮したバ
イアスで周波数制御を行ないかぶりの制御を行なうこと
ももちろん可能である。これらの制御により良好で高品
位な画像を得ることができた。

【０１１７】本実施例においては紙間、前回転、後回転
時のみの制御を行なったが、非印字領域であれば濃度を
考慮する必要がないため、ベタ白画像時にも同様の制御
が可能である。

【０１１８】また、外添剤をチタン酸ストロンチウムと
したが同様の機能を果たせばこれに限定されるものでは
ない。

【０１１９】更には現像バイアスを上記のように設定し
たが、同様の機能を果たせばこれに限定されるものでは
ない。

【０１２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像形成装置によれば、現像バイアスが、直流成分の
バイアスと、現像領域において現像剤に対し、現像剤担
持体から像担持体に向かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ
１の第１ピーク値Ｖ１、及び、前記像担持体から前記現
像剤担持体に向かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ２の第
２ピーク値Ｖ２が交互に現れる振動バイアスとが重畳さ
れるバイアスであって、像担持体の非印字領域において
像担持体の印字領域よりも前記振動バイアスの第２ピー
ク値Ｖ２を像担持体の非画像部電位ＶＤに近づけること
により、初期立ち上がりを良化させつつ、融着、画像流
れの弊害を抑え安定して高品位な画像形成が可能とな
る。

【０１２１】また、像担持体の非印字領域において像担
持体の印字領域よりも前記振動バイアスの印加時間Ｔ２
を短くすることにより、初期立ち上がりを良化させつ
つ、融着、画像流れの弊害を抑え、更には非印字領域で
のかぶりの制御もでき、安定して高品位な画像形成が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図であ
る。

【図２】実施例１の現像バイアスを表す波形図である。

【図３】実施例１の実験結果を表すグラフである。

【図４】実施例２の現像バイアスを表す波形図である。

【図５】実施例２の実験結果を表すグラフである。

【図６】従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１ 感光体（像担持体） ３ 現像装置 ８ トナー（現像剤） ９ ドクターブレード（規制部材） １０ 現像スリーブ（現像剤担持体） ４３ プロセスカートリッジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 雅弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 篠原 聖一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−334960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−187962（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−19604（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 13/06 - 13/095 G03G 15/06 - 15/095

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも現像剤と逆極性の粒子が外添
   された現像剤を担持し現像領域へと搬送する現像剤担持
   体と、該現像剤担持体上に当接し前記現像剤の塗布量を
   規制する規制部材とを有し、前記現像剤担持体が現像剤
   を担持して前記現像領域へ搬送し、像担持体上に形成さ
   れた静電潜像を前記現像剤担持体に現像バイアスを印加
   して現像、可視化する現像装置を具備する画像形成装置
   において、 前記現像バイアスは、直流成分のバイアスと、前記現像
   領域において前記現像剤に対し、前記現像剤担持体から
   前記像担持体に向かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ１の
   第１ピーク値Ｖ１、及び、前記像担持体から前記現像剤
   担持体に向かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ２の第２ピ
   ーク値Ｖ２が交互に現れる振動バイアスとが重畳される
   バイアスであって、前記像担持体の非印字領域において
   前記像担持体の印字領域よりも前記振動バイアスの第２
   ピーク値Ｖ２を前記像担持体の非画像部電位ＶＤに近づ
   けることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 少なくとも現像剤と逆極性の粒子が外添
   された現像剤を担持し現像領域へと搬送する現像剤担持
   体と、該現像剤担持体上に当接し前記現像剤の塗布量を
   規制する規制部材とを有し、前記現像剤担持体が現像剤
   を担持して前記現像領域へ搬送し、像担持体上に形成さ
   れた静電潜像を前記現像剤担持体に現像バイアスを印加
   して現像、可視化する現像装置を具備する画像形成装置
   において、 前記現像バイアスは、直流成分のバイアスと、前記現像
   領域において前記現像剤に対し、前記現像剤担持体から
   像担持体に向かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ１の第１
   ピーク値Ｖ１、及び、前記像担持体から現像剤担持体に
   向かう力を及ぼす電位の印加時間Ｔ２の第２ピーク値Ｖ
   ２が交互に現れる振動バイアスとが重畳されるバイアス
   であって、前記像担持体の非印字領域において前記像担
   持体の印字領域よりも前記振動バイアスの印加時間Ｔ２
   を短くすることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 少なくとも、前記像担持体と現像装置と
   を含むプロセスカートリッジを装置本体に着脱自在とし
   たことを特徴とする請求項１又は２の画像形成装置。
4. 【請求項４】 現像剤に外添される現像剤と逆極性の前
   記粒子は、チタン酸ストロンチウムである請求項１又は
   ２の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記非印字領域は、紙間、前回転、又は
   後回転である請求項１又は２の画像形成装置。