| 【発明の名称】 |
電子写真装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】松本 博好
【氏名】古家 佑治
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| 【要約】 |
【課題】記録体と２本の現像ローラの位置及び現像磁極の種類、ドクターブレードとの位置を整合することにより、均一な画像を得る。
【解決手段】互いに逆方向に回転する２本の現像ローラを用い、第１現像ローラの移動方向が感光体ドラムの移動方向と逆方向であって、高現像領域では感光体に対する第１現像ローラのバイアス電圧を２／３〜１の範囲に規制し、感光体に対する第２現像ローラのバイアス電圧を２／３〜１の範囲に規制し、低現像領域では感光体に対する第１現像ローラのバイアス電圧を１／２〜２／３の範囲に規制し、感光体に対する第２現像ローラのバイアス電圧を１／６〜２／３の範囲に規制することにより達成される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 記録体に形成した静電電荷潜像を、その記録体の移動方向に沿って配置されて互いに逆方向に回転する第１現像ローラと第２現像ローラにより、磁性キャリアとトナーとを主成分とする２成分磁性現像剤で現像し、第１現像ローラの移動方向が前記記録体の移動方向と逆方向であって、第１現像ローラが光信号入射位置より、時間的により0.2秒以内の位置に有り、かつ前記第２現像ローラの移動方向が記録体の移動方向と同方向であって、第２現像ローラが入射位置より0.8秒以内の範囲に規制されていることを特徴とする電子写真装置において、記録体の表面にかかる初期電圧を基準とし、第１現像ローラにかかる電圧を高濃度現像領域では２／３〜１の範囲に設定したことを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】 記録体に形成した静電電荷潜像を、その記録体の移動方向に沿って配置されて互いに逆方向に回転する第１現像ローラと第２現像ローラにより、磁性キャリアとトナーとを主成分とする２成分磁性現像剤で現像し、第１現像ローラの移動方向が前記記録体の移動方向と逆方向であって、第１現像ローラが光信号入射位置より、時間的により0.2秒以内の位置に有り、かつ前記第２現像ローラの移動方向が記録体の移動方向と同方向であって、第２現像ローラが入射位置より0.8秒以内の範囲に規制されていることを特徴とする電子写真装置において、記録体の表面にかかる初期電圧を基準とし、第２現像ローラにかかる電圧を高濃度現像領域では１／２〜１の範囲に設定したことを特徴とする電子写真装置。
【請求項３】 記録体に形成した静電電荷潜像を、その記録体の移動方向に沿って配置されて互いに逆方向に回転する第１現像ローラと第２現像ローラにより、磁性キャリアとトナーとを主成分とする２成分磁性現像剤で現像し、第１現像ローラの移動方向が前記記録体の移動方向と逆方向であって、第１現像ローラが光信号入射位置より、時間的により0.2秒以内の位置に有り、かつ前記第２現像ローラの移動方向が記録体の移動方向と同方向であって、第２現像ローラが入射位置より0.8秒以内の範囲に規制されていることを特徴とする電子写真装置において、記録体の表面にかかる初期電圧を基準とし、第１現像ローラにかかる電圧を低濃度現像領域では１／３〜２／３の範囲に設定したことを特徴とする電子写真装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真法や静電記録法を用いて、着色トナー像を用紙等の転写材に形成する画像形成装置に係り、特に感光体や誘電体などの記録体に形成した静電電荷潜像を、その記録体の移動方向に沿って配置されて互いに逆方向に回転する第１現像ローラと第２現像ローラにより、磁性キャリアとトナーとを主成分とする２成分磁性現像剤で現像する電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子写真法や静電記録法において、記録体である光導電感光体や誘電体に電荷潜像を作り、これを互いに逆方向に回転する２本の現像ローラにより、磁性キャリアとトナーを主成分とする２成分磁性現像剤で現像する方式が、特公昭５４−１０８６９号公報、公表特開平１−５０３８１１号公報、実公昭６３−１５８８１号公報、米国特許明細書第 4,442,790号等に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来のような方法では、画像濃度の階調特性や網点ないし線からなる画像写真印字において、中・低画像濃度域を重要視した場合には画像濃度が下がるという問題を残していた。本発明の目的は、前記課題の解決にある。
【０００４】図３は、従来の静電潜像現像装置において、しばしば見られる黒ベタ画像を説明するための図である。図３（イ）は縦横３ｃｍ程度の大きさの黒ベタ部３３を高画像濃度で記録したもの、図３（ロ）はその断面図の一例である。黒ベタ部３３の周辺部がエッジ効果によって高く盛り上がっている。図４は図３を記録した際の文字の例である。現像能力の高い高画像濃度においては、文字の線や点も、太く、大きくなる。これは複雑な漢字、等を印字した場合に文字細部の認識が困難になり、またトナー使用量が多くなる、印字部分が盛り上がり、製本文書の高品価値を低下させる、等の欠点がある。
【０００５】図５は、低画像濃度で記録した黒ベタ画像を説明するための図である。図５（イ）は縦横３ｃｍ程度の大きさの黒ベタ部３３を高画像濃度で記録したもの図５（ロ）はその断面図の一例である。図３（イ）と比較した場合にべた黒の中央部が白くなる欠陥があり、図３（ロ）のように高く盛り上がっていない。図６は図５を記録した際の文字の例である。図５のように黒ベタには欠陥が残るが、文字の線や点が、細く、小さくなり、細部の認識は可能になる。
【０００６】本発明者らはこの画像欠陥について種々検討した結果、第１現像ローラと記録体とで形成される絶縁距離、第１現像ローラの中心と記録体の中心とで形成される角度、ならびに第２現像ローラと記録体とで形成される絶縁距離、第２現像ローラの中心と記録体の中心とで形成される角度、更に第１、第２現像ロールに印加されるバイアス電圧等が限定された適性な範囲に収まっていなければならないことを見出した。本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、優れた画像品質が得られる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するための手段として、感光体や誘電体などの記録体に形成した静電電荷潜像を、その記録体の移動方向に沿って配置されて互いに逆方向に回転する第１現像ローラと第２現像ローラにより、磁性キャリアとトナーとを主成分とする２成分磁性現像剤で現像する画像形成装置によって達成する。
【０００８】本発明は、第１現像ローラが光信号より時間的に0.2秒以内の位置に有り、かつ前記第２現像ローラの移動方向が記録体の移動方向と同方向であって、第２現像ローラが当該光信号より時間的に0.8秒以内の範囲に規制されていることを特徴とするものである。更に、本発明の第２の手段は、前記第１の手段において、前記第1現像ローラ及び第2現像ローラが前記記録体の中心から30度（±15度）の位置規制されていることを特徴とするものである。本発明の第３の手段は、前記第１の手段において、前記第１現像ローラと前記記録体との絶縁距離が0.5mm〜1.5mmの範囲に規制されていることを特徴とするものである。本発明の第４の手段は、前記第１の手段において、前記第２現像ローラと前記記録体との絶縁距離が0.5mm〜1.5mmの範囲に規制されていることを特徴とするものである。本発明の第５の手段は、前記第１の手段において、前記記録体とドクターブレードの距離を5mm〜15mmの範囲に規制されていることを特徴とするものである。本発明の第６の手段は、前記第１の手段において、前記第１現像ローラの中心と前記記録体の中心とを結ぶ線に対する現像磁極の中心がなす角度αは、回転手前０〜１０度の範囲に規制されていることを特徴とするものである。本発明の第７の手段は、前記第１の手段において、前記第２現像ローラの中心と前記記録体の中心とを結ぶ線に対する現像磁極の中心がなす角度βは、回転手前０±１０度の範囲に規制されていることを特徴とするものである。本発明の第８の手段は、前記第１の手段において、前記第１現像ローラと前記ドクターブレードとで形成される距離が0.5mm〜1.5mmの範囲に規制されていることを特徴とするものである。本発明の第９の手段は、前記第１の手段において、前記ドクターブレードと前記第2現像ローラとで形成される距離が0.5mm〜1.5mmの範囲に規制されていることを特徴とするものである。本発明の第１０の手段は、前記第１の手段において、前記第１現像ローラの現像磁極を2磁極に設定されていることを特徴とするものである。本発明の第１１の手段は、前記第１の手段において、前記第２現像ローラの現像磁極を2磁極に設定されていることを特徴とするものである。本発明の第１２の手段は、前記第１の手段において、感光体の表面に形成された電位と前記第１現像ローラにあるバイアス電圧を画像濃度に応じて適正に設定変更されていることを特徴とするものである。本発明の第１３の手段は、前記第１の手段において、感光体の表面に形成された電位と前記第２現像ローラにあるバイアス電圧を画像濃度に応じて適正に設定変更されていることを特徴とするものである。なお本発明の基本的構成は1成分現像剤においても十分通用するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明は、静電記録法や電子写真法において、記録体上に形成された静電電荷潜像を現像してトナー像を得る画像形成装置について述べる。
【００１０】図１は、本発明の実施の形態に係るレーザプリンタの現像機周辺の構成図である。同図に示すように光導電性の感光体ドラム１は矢印Ａ（時計回り）方向に回転する。その周囲に、レーザビーム（光書き込み系）２、現像器３、が配置されている。一様に帯電した感光体ドラム１はレーザビーム２で静電電荷潜像を形成する。感光体ドラム１の帯電極性はプラス、マイナス何れでも良いが、ここではマイナスとする。続いて現像器３で反転現像し、マイナス極性のトナー像を感光体ドラム１上に形成する。露光をバックグランドライティングとし正規現像しても良いが、本発明は反転現像の場合により効果を発揮する。
【００１１】次に現像器３の動作について説明する。感光体ドラム１と逆方向に回転する第１現像ローラ４１と、感光体ドラム１と同方向に回転する第２現像ローラ５１とは、内部にそれぞれ固定されたマグネット４２、マグネット５２を有し、これらマグネット４２，５２の磁力により、それぞれの現像ローラ４１，５１に磁性キャリアと着色トナー（磁性もしくは非磁性）とを主成分とする２成分磁性現像剤を吸着し、さらに第１、第２現像ローラ４１，５１のそれぞれの回転により搬送し、現像剤を感光体ドラム１に接触せしめて電荷潜像を現像する。
【００１２】感光体ドラム１の中心と第１、第２現像ローラ４１，５１の各中心とを結ぶ線に対する現像磁極の中心がなす角度α、βは、第１現像ローラ４１では時計回りα＝−５〜１０度に、第２現像ローラ５１ではβ＝０±１０度に設定されている。ここで設定されたα、βの範囲外の角度では、所定印字α対象外部すなわち用紙の白地背景部分へのトナー付着が顕著になり適正角度に該当しないことが確認された。
【００１３】トナーの帯電極性は感光体ドラム１の帯電極性と同極性のマイナスである。現像剤の搬送量は、ドクターブレード６と第１，第２現像ローラ４１，５１のギャップにより調整される。第１現像ローラ４１とドクターブレード６とで形成される距離は0.5mm〜1.5mmの範囲が望ましい。そして第２現像ローラ５１とドクターブレード６とで形成される距離は0.5mm〜1.5mmの範囲が望ましい。第１現像ローラ４１にバイアス電源４３、第２現像ローラ５１にバイアス電源５３が接続されて、共にトナーと同極性のマイナスの電圧が印加される。この時感光体ドラム１と第１現像ローラ４１とで形成される絶縁層の距離が短い場合には感光体の表面層をこえて放電現象を起こしてしまい、感光体ドラムの損傷、記録不可能となってしまう。また感光体ドラム１と第１現像ローラ４１とで形成される絶縁層の距離は感光体材料（膜厚、誘電率、抵抗）や現像剤材料（粒径、粒子形状、誘電率、抵抗）により決まるものであるが、負帯電の有機感光体を利用した場合にはこの距離が長い場合には現像剤が感光体ドラム１と接触できず、現像が不十分となる。よってこの絶縁距離を0.5mm〜1.5mmの範囲が最適であることが実験より確認された。同様に感光体ドラム１と第２現像ローラ５１とで形成される絶縁層の距離は0.5mm〜1.5mmの範囲が最適であることが実験より確認された。これらの絶縁距離の範囲は現像剤の流れを円滑にするためにも有効である現像器３内の現像剤は、切欠き羽根構造の一対のスクリュウオーガ７１，７２にて左右、前後に混合撹拌される。この混合撹拌に対して切欠き羽根構造のスクリュウオーガ７１，７２は、単純形状のスクリュウオーガに比べてトナーを現像剤中に混合分散、帯電せしめる効果が大きい。従ってトナーをフィードローラ８から供給した際、速やかにトナーを現像剤中に分散せしめ、所定の帯電量にまで短時間で立ち上げることができるので、トナー補給時のかぶりや不均一現像の発生を防止できる。斯くして混合撹拌された現像剤は内部に固定されたマグネット９２をもつ搬送ローラ９１に吸着、搬送され、ドクターブレード６と第２現像ローラ５１とのギャップを通過した現像剤が、第２現像ローラ５１での電荷潜像の現像を行い、現像器３内に戻される。ドクターブレード６で規制された現像剤は第２現像ローラ５１側に向かい吸着、搬送され、ドクターブレード６と第１現像ローラ４１とのギャップを通過した現像剤が、第１現像ローラ４１での電荷潜像の現像を行い、スクレーパ１０を経て現像器３内に戻される。第２現像ローラ部で規制された余剰の現像剤はガイド板１１にてスクリュウオーガ部に戻される。第１、第２現像ローラ４１，５１での現像の際、感光体ドラム１上にトナーのみならず、キャリアが付着することがあるが、これを固定されたマグネット１２を内蔵するキャッチローラ１３にて引き戻し、その回転で現像器３内へ搬送、回収する。現像器３の設定位置は図１に示すように、感光体ドラム１の中心を軸とし、２つの現像ローラ４１，５１の中心位置とでなす角度を30度（プラスマイナス１5度）に設定すると、空間を効率よく使用でき、全体をコンパクトにまとめることができる。
【００１４】現像ローラの現像磁極に吸着したキャリア１４及びトナー１５からなる現像剤は図２に示すように２本のブラシのように形成される。第１現像ローラ４１の場合においては現像磁極の２磁極のうち、第２現像ローラ側の磁力、すなわちドクターブレード６より排出された現像剤が現像磁極に最初に吸着する磁極の磁力が他方、すなわちドクターブレード６より排出された現像剤が現像磁極に最初に吸着する磁極のあとに吸着する磁極の磁力よりも１〜４／３の範囲に規制することにより現像剤の流れが円滑になる。第２現像ローラ５１の場合においては現像磁極の２磁極のうち、第１現像ローラ側の磁力すなわちドクターブレード６より排出された現像剤が現像磁極に最初に吸着する磁極のあとに吸着する磁極の磁力よりも１〜２／３の範囲に規制することにより現像剤の流れが円滑になる。いずれの場合においても、この規制された磁力と逆に配置すると、現像剤の流れが円滑にならず、現像剤が感光体ドラム１と現像ロールで形成された空間の中で滞留し、その後に感光体ドラム１や現像ロールが駆動しなくなることがわかった。現像剤の円滑な流れ、及びそれに伴う良好な印字品質を確保する観点から、ドクターブレード６と、感光体ドラム１、第１現像ロール４１、第２現像ロール５１の位置関係、距離は重要であり、感光体ドラム１とドクターブレード６では５〜１５mm、第１現像ロール４１とドクターブレード６では0.5〜1.5mm、第２現像ロール５１とドクターブレード６では0.5〜1.5mmに設定することにより、望ましい印字品質が得られた。
【００１５】図３及び図４のような画像は高濃度現像領域であり、それらは第１現像ローラ４１にあるバイアス電源４３、第２現像ローラ５１にあるバイアス電源５３を高い電圧で印加することによって得ることができる。第１現像ローラ４１にバイアス電源４３、第２現像ローラ５１にバイアス電源５３が接続されて、共にトナーと同極性のマイナスの電圧が印加される。このよき感光体ドラム１に形成された初期表面電位を基準とし、第１現像ローラ４１に印加されたバイアス電源４３のバイアス電圧が２／３〜１の範囲に、また第２現像ロールのバイアス電圧では感光体ドラム１の帯電電位の暗減衰を考慮した１／２〜１の範囲に設定されていることが望ましいことがわかった。これにより低い場合は低現像領域の画像となってしまい、ベタ黒印字濃度の低下を招き、不適当であることがわかった。
【００１６】図５、及び図６のような画像は低濃度現像領域であり、それらは第１現像ローラ４１にあるバイアス電源４３、第２現像ローラ５１にあるバイアス電源４３、第２現像ローラ５１にバイアス電源５３が接続されて、共にトナーと同極性のマイナスの電圧が印加される。このとき感光体ドラム１に形成された初期表面電位をきじゅんとし、第１現像ローラ４１に印加されたバイアス電源４３のバイアス電圧は１／３〜２／３の範囲に、また第２現像ロールに関しては感光体ドラムの暗減衰を考慮した１／６〜２／３の範囲にバイアス電源５３のバイアス電圧を設定しなければならないことが判明した。この範囲を逸脱した設定においては高濃度現像領域の画像となってしまい、字画の多い漢字の細部再現性を不十分にし、階調表現網点の所定サイズの拡大、すなわちドットゲインの要因となり、適切な条件設定とは言えないことが判明した。
【００１７】本発明を適用したレーザプリンタは、直径６０〜１００ｍｍの感光体ドラム１を用いた小形プリンタながら、記録速度２０〜４０ｃｍ／ｓと高速で、かつ低画像濃度から高画像濃度に至るまで現像方向むらのない均一画像が得られる、中間調の均一再現性に優れた画像をプリントできる。
【００１８】
【発明の効果】本発明は前述のように、互いに逆方向に回転する２本の現像ローラを用い、第1現像ローラ及び第2現像ローラが記録体の中心から30度（±15度）の位置にあり、第１現像ローラの移動方向が記録体の移動方向と逆方向であって、第１現像ローラの現像磁極を２極に増やし、第１現像ローラと記録体との絶縁距離を0.5mm〜1.5mmの範囲に規制し、第１現像ローラとドクターブレードとの距離を0.5mm〜1.5mmの範囲に規制し、第２現像ローラの移動方向が記録体の移動方向と同方向であって、第１現像ローラの現像磁極を２極に増やし、第２現像ローラと記録体との絶縁距離を0.5mm〜1.5mmの範囲に規制し、第２現像ローラとドクターブレードとの距離を0.5mm〜1.5mmの範囲に規制し、記録体とドクターブレードとの距離を5mm〜15mmの範囲に規制し、高現像領域では感光体に対する第１現像ローラのバイアス電圧を２／３〜１の範囲に規制し、感光体に対する第２現像ローラのバイアス電圧を２／３〜１の範囲に規制し、低現像領域では感光体に対する第１現像ローラのバイアス電圧を１／２〜２／３の範囲に規制し、感光体に対する第２現像ローラのバイアス電圧を１／６〜２／３の範囲に規制することにより、優れた画像品質が得られる画像形成装置を提供が可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５０９４
【氏名又は名称】日立工機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年４月２１日（２０００．４．２１） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−３０５８５４（Ｐ２００１−３０５８５４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１１月２日（２００１．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１２０５３０（Ｐ２０００−１２０５３０） |
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