| 【発明の名称】 |
現像装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】村田 重美 【住所又は居所】神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】金子 伸太郎 【住所又は居所】神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】大貫 富夫 【住所又は居所】神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】服部 龍治 【住所又は居所】神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】河野 裕久 【住所又は居所】神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロックス株式会社内
【氏名】弓気田 暁 【住所又は居所】神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロックス株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】Vp-pの小さい交流現像バイアスを使用しても再現性の優れた低濃度画像が得られる現像装置を提供すること。球形トナーを使用した場合の低濃度部分の画像再現性の低下を防止すること。
【解決手段】現像領域Q2を通過する感光体PR表面の画像領域(静電潜像領域)に前記現像ロールGR表面のトナーを付着させる前記現像バイアスのバイアス電位V1およびV2が感光体PR表面の背景電位VHおよび画像電位VLと同極性に設定され、且つ、|V2|<|V1|とした場合に|VL|<|V2|に設定されている。この場合、球形トナーを使用した場合の低濃度部分の画像再現性を高め、画質低下を防止することができる。また、現像した画像に濃度ムラが発生するのを防止することができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 次の構成要件(A01)〜(A05)を備えたことを特徴とする現像装置、(A01)感光体表面に背景電位VHの背景領域と画像電位VLの画像領域とに帯電した静電潜像が形成される感光体、(A02)帯電極性が同極で且つ、|VL|<|VH|である前記画像電位VLおよび背景電位VH、(A03)直流バイアスと交流バイアスとが重畳されたバイアス電位がV1およびV2の間で振動する現像バイアスが印加される現像ロールであって、前記現像ロール表面に付着したトナーを前記感光体表面に対向する領域である現像領域に搬送する現像ロール、(A04)前記現像領域を通過する前記感光体表面の前記画像領域に前記現像ロール表面のトナーを付着させる前記現像バイアス、(A05)前記バイアス電位V1およびV2が前記背景電位VHおよび画像電位VLと同極性に設定され、且つ、|V2|<|V1|とした場合に|VL|<|V2|に設定された前記現像バイアス。 【請求項2】 次の構成要件(A06),(A07)を備えたことを特徴とする請求項1記載の現像装置、(A06)|VL|<|V2|<|VH|<|V1|、(A07)|VH−V2|>|V1−VH|。 【請求項3】 次の構成要件(A08)を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の現像装置、(A08)断面積をA、最大径をdとした場合に(πd2/4A)×100で定義される形状係数が121〜135の球形トナーである前記トナー。 【請求項4】 次の構成要件(A01)〜(A04),(A09)を備えたことを特徴とする現像装置、(A01)感光体表面に背景電位VHの背景領域と画像電位VLの画像領域とに帯電した静電潜像が形成される感光体、(A02)帯電極性が同極で且つ、|VL|<|VH|である前記画像電位VLおよび背景電位VH、(A03)直流バイアスと交流バイアスとが重畳されたバイアス電位がV1およびV2の間で振動する現像バイアスが印加される現像ロールであって、前記現像ロール表面に付着したトナーを前記感光体表面に対向する領域である現像領域に搬送する現像ロール、(A04)前記現像領域を通過する前記感光体表面の前記画像領域に前記現像ロール表面のトナーを付着させる前記現像バイアス、(A09)前記バイアス電位V1およびV2が前記背景電位VHおよび画像電位VLと同極性に設定され、且つ、|V2|<|V1|とした場合に|V1−V2|<1kVに設定され、且つ|VL−V2|<0.1×|V1−V2|に設定された前記現像バイアス。 【請求項5】 次の構成要件(A010)を備えたことを特徴とする請求項4記載の現像装置、(A010)|V1−V2|<0.8kVに設定された前記現像バイアス。 【請求項6】 次の構成要件(A011)を備えたことを特徴とする請求項6記載の現像装置、(A011)|VL−V2|<0.1×|V1−V2|に設定された前記現像バイアス。
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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、電子写真方式の複写機およびプリンタ等の画像形成装置で使用する現像装置に関し、特に、低濃度の画像を良好に現像できるようにした現像装置に関する。本発明は、球形トナーを使用する現像装置に特に好適に適用することができる。 【0002】 【従来の技術】前記電子写真方式の画像形成装置では、例えば、中間調画像を形成する場合に、濃度1〜6%の中間調の画像を形成するための静電潜像を形成しても、前記1〜6%の濃度の画像の現像が行われず、7%程度以上の濃度の画像を形成するための静電潜像から現像が行われるのが普通である。すなわち、入力画像濃度Cin(すなわち、出力画像濃度ではなく、光ビームによる静電潜像形成時の光ビーム照射面積割合から算出される画像濃度)の現像開始濃度が高くなって、低濃度画像が正確に現像され難いのが普通である。 【0003】前記画像形成装置の現像装置で使用されている従来の現像バイアス印加方法は例えば次の公報(J01)に記載されている。 (J01)特開平7−333957号公報この公報に記載された現像装置は次の構成要件を備えている。 (B01)表面に背景電位VDの背景領域と画像電位VLの画像領域(可視部)とを有する静電潜像が形成される感光ドラム、(B02)同じ極性の電位で且つ、|VL|<|VD|に設定された前記画像電位(可視部電位)VLおよび背景電位VD、(B03)バイアス電位V1とV2との間で振動する矩形波の現像バイアスが印加される現像ロールであって、前記現像ロール表面に付着したトナーを前記感光ドラムに対向する領域である現像領域に搬送し、前記現像領域を通過する前記感光ドラムの前記画像領域に前記トナーを前記現像バイアスにより付着させる前記現像ロール、(B04)前記バイアス電位V1およびV2が画像電位(可視部電位)VLの反対側に有る前記現像バイアス(すなわち、|V2|<|V1|とした場合に|V2|<|VL|<|V1|に設定された前記現像バイアス。 【0004】前記(J01)の技術では、現像ロール表面のバイアス電位がV1とV2との間で振動し、現像ロール表面のバイアス電位がV1(|VL|<|V1|)の場合は、(−)帯電トナーは現像ロール表面から画像電位(可視部電位)|VL|の領域に移動する。また、現像ロール表面のバイアス電位がV2(|VL|>|V2|)の場合は、(−)帯電トナーは画像電位(可視部電位)|VL|の領域から電位V2(|V2|<|VL|)の現像ロール表面に移動する。したがって、前記従来技術(J01)では、電位VLの画像領域に付着するトナーは現像ロール表面と画像領域との間を振動(往復移動)しながら、最終的に画像領域に付着する。前記従来技術(J01)のような現像バイアス印加方法では、現像バイアスの最大値と最小値との差を大きくする程(Vp-pを高くする程)現像能力が向上することになる。この理由は次のとおりである。前記トナーが現像ロール表面と画像領域との間を振動(往復移動)しながら、最終的に画像領域に付着するように構成された従来技術(J01)では、V1と画像イメージ電位VLの差が高くなる程、現像能力が高くなる。このため、Vp-pを高めることにより、前記電位差を大きくして現像能力を高めることができる。なお、現像能力を高める方法として、Vdev=|VL−Vbias|(Vbiasは直流現像バイアス)を大きくする方法もある。これも、V1と画像イメージ電位VLとの差を大きくすることにより、現像能力を高める方法である。したがって、従来は現像能力を高めるため、Vp-pが1kv以上の交流現像バイアスが使用されていた。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】(前記(J01)の問題点)前記(J01)のようなトナーを振動(往復移動)させながら現像を行う従来技術では、球形トナーを使用する際には前記現像開始濃度が特に高くなるという問題点があった。また、現像能力を大きくするためにVp-pの大きな交流現像バイアスを印加しなければならないという問題点もあった。 【0006】図10は従来使用されている粉砕トナーと、球形トナーとの現像開始点を示す図表3である。図10の図表3において、従来の粉砕トナー(形状係数=140〜145)を使用して300Lの場合(福走査方向に300線/inchで、中間調表示を行う場合)、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)においてCin(入力画像濃度)=7%程度から現像が開始される。しかしながら、球形トナー(形状係数=133)を使用して福走査方向に300L/inch(300線/inch)で、中間調表示を行う場合、形状係数133の球形トナーではY(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)においてCin(入力画像濃度)=約15〜16パーセントから現像が開始される。したがって、、図10の図表3から、球形トナーを使用するとハイライト部分(低濃度部分)の現像開始が遅れるので、ハイライト部分の画質が低下することが分かる。 【0007】本発明は、前述の事情に鑑み、画像形成装置の現像装置において次の記載内容(O01)〜(O03)を課題とする。 (O01)Vp-pの小さい交流現像バイアスを使用しても再現性の優れた低濃度画像が得られる現像装置を提供すること。 (O02)球形トナーを使用した場合の低濃度部分の画像再現性の低下を防止すること。 (O03)濃度ムラの少ない画像を現像できるようにすること。 【0008】 【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決した本発明を説明するが、本発明の説明において本発明の構成要素の後に付記したカッコ内の符号は、本発明の構成要素に対応する後述の実施例の構成要素の符号である。なお、本発明を後述の実施例の構成要素の符号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであり、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。 【0009】(本発明)前記課題を解決するために、本発明の現像装置は、次の構成要件(A01)〜(A05)を備えたことを特徴とする。 (A01)感光体(PR)表面に背景電位VHの背景領域と画像電位VLの画像領域とに帯電した静電潜像が形成される感光体(PR)、(A02)帯電極性が同極で且つ、|VL|<|VH|である前記画像電位VLおよび背景電位VH、(A03)直流バイアスと交流バイアスとが重畳されたバイアス電位がV1およびV2の間で振動する現像バイアスが印加される現像ロール(GR)であって、前記現像ロール(GR)表面に付着したトナーを前記感光体(PR)表面に対向する領域である現像領域(Q2)に搬送する現像ロール(GR)、(A04)前記現像領域(Q2)を通過する前記感光体(PR)表面の前記画像領域に前記現像ロール(GR)表面のトナーを付着させる前記現像バイアス、(A05)前記バイアス電位V1およびV2が前記背景電位VHおよび画像電位VLと同極性に設定され、且つ、|V2|<|V1|とした場合に|VL|<|V2|に設定された前記現像バイアス。 【0010】前記構成要件(A01)〜(A05)を備えた本発明の現像装置では、感光体(PR)の表面には、背景電位VHの背景領域と画像電位VLの画像領域とに帯電した静電潜像が形成される。前記現像ロール(GR)は表面に付着したトナーを前記感光体(PR)表面に対向する領域である現像領域(Q2)に搬送する。直流バイアスと交流バイアスとが重畳されたバイアス電位がV1およびV2の間で振動する現像バイアスは、前記現像領域(Q2)を通過する前記感光体(PR)表面の前記画像領域に前記現像ロール(GR)表面のトナーを付着させる。前記バイアス電位V1、V2および画像電位VLは同極性に設定され、且つ、|V2|<|V1|とした場合に|VL|<|V2|に設定されているので、球形トナーを使用した場合の低濃度部分の画像再現性を高め、画質低下を防止することができる。また、現像した画像に濃度ムラが発生するのを防止することができる。また、|VL|<|V2|<|V1|に設定することにより、Vp-pの低い交流現像バイアスを使用しても、再現性の高い高画質の低濃度画像を得ることができる。 【0011】前記構成要件(A01)〜(A05)を備えた本発明の現像装置は、次の構成要件(A06),(A07)を備えることができる。 (A06)|VL|<|V2|<|VH|<|V1|、(A07)|VH−V2|>|V1−VH|。 【0012】前記|VH−V2|は、現像ロール(GR)に現像バイアスV2が印加されたときに、背景電位VHに帯電した背景画像に付着したトナーを現像ロール(GR)に移動させる力の大きさに対応しており、前記|V1−VH|は、現像ロール(GR)に現像バイアスV1が印加されたときに、現像ロール(GR)に付着したトナーを背景電位VHに帯電した背景画像に移動させる力の大きさに対応している。したがって、式|VH−V2|>|V1−VH|は、背景画像に付着したトナーを現像ロール(GR)に移動させる力の大きさ|VH−V2|が、現像ロール(GR)に付着したトナーを背景電位VHに帯電した背景画像に移動させる力の大きさ|V1−VH|よりも大きいことを意味する。この場合、背景電位VHに帯電した背景画像にはトナーが付着し難くなるので、背景画像にトナー汚れ(トナーカブリ)が発生し難くなる。なお、トナー汚れ(カブリ)に影響を与える要因としては、|VH−Vbias|の値がある。前記|VH−Vbias|の値が小さくなるとカブリが発生し、例えば低温低湿環境では|VH−Vbias|<50Vでカブリが発生する。また、直流現像バイアスのみを使用する場合でもカブリは発生する。現像剤は感光体と接触しているため、電位的な面だけではカブリの説明はできない。したがって、交流現像バイアスはカブリに対して支配的とは言えないが、交流現像バイアスが前記条件を満たすことでカブリが発生し難くなる。 【0013】また前記構成要件(A01)〜(A05)を備えた本発明の現像装置は、次の構成要件(A08)を備えることができる。 (A08)断面積をA、最大径をdとした場合にπd2/4Aで定義される形状係数が121〜135の球形トナーである前記トナー。 【0014】前記構成要件(A08)を備えた現像装置では、断面積をA、最大径をdとした場合にπd2/4Aで定義される形状係数が121〜135の球形トナーを使用しているが、球形トナーを使用した場合の低濃度部分の画像再現性を高めることができるので、画質低下を防止することができる。また、現像した画像に濃度ムラが発生するのを防止することができる。 【0015】本発明の現像装置は、次の構成要件(A01)〜(A04),(A09)を備えたことを特徴とする。 (A01)感光体表面に背景電位VHの背景領域と画像電位VLの画像領域とに帯電した静電潜像が形成される感光体、(A02)帯電極性が同極で且つ、|VL|<|VH|である前記画像電位VLおよび背景電位VH、(A03)直流バイアスと交流バイアスとが重畳されたバイアス電位がV1およびV2の間で振動する現像バイアスが印加される現像ロールであって、前記現像ロール表面に付着したトナーを前記感光体表面に対向する領域である現像領域に搬送する現像ロール、(A04)前記現像領域を通過する前記感光体表面の前記画像領域に前記現像ロール表面のトナーを付着させる前記現像バイアス、(A09)前記バイアス電位V1およびV2が前記背景電位VHおよび画像電位VLと同極性に設定され、|V2|<|V1|とした場合に、|V2|<|VL|で且つ|V1−V2|<1kVに設定され、さらに|VL−V2|<0.1×|V1−V2|に設定された前記現像バイアス。 【0016】前記構成要件(A01)〜(A04),(A09)を備えた本発明の現像装置では、前記バイアス電位V1、V2および画像電位VLは同極性に設定され、|V2|<|V1|とした場合に、|V2|<|VL|で且つ|V1−V2|<1kVに設定され、さらに|VL−V2|<0.1×|V1−V2|に設定されているので、|VL−V2|の値は、|V1−V2|の値(現像バイアスの最大値と最小値との差)に対して(1/10)より小さく、かなり小さい。このため、|VL|<|V2|の場合とほぼ同様の現像性能を得ることができるので、Vp-pの低い交流現像バイアスを使用しても、再現性の高い高画質の低濃度画像を得ることができる。また、球形トナーを使用した場合の低濃度部分の画像再現性を高め、画質低下を防止することができる。また、現像した画像に濃度ムラが発生するのを防止することができる。 【0017】前記構成要件(A09)を備えた本発明の現像装置は、次の構成要件(A010)を備えることができる。 (A010)|V1−V2|<0.8kVに設定された前記現像バイアス。前記構成要件(A010)を備えた本発明はVp-pの低い交流現像バイアスを使用して良好な現像を行うことができる。 【0018】前記構成要件(A010)を備えた本発明の現像装置は、次の構成要件(A011)を備えることができる。 (A011)|VL−V2|<0.5×|V1−V2|に設定された前記現像バイアス。前記構成要件(A011)を備えた本発明の現像装置は、|VL−V2|の値が、|V1−V2|の値(現像バイアスの最大値と最小値との差)に対して(1/20)より小さいので非常に小さい。このため、|VL|<|V2|の場合とほぼ同様の現像性能を得ることができる。したがって、Vp-pの低い交流現像バイアスを使用しても、再現性の高い高画質の低濃度画像を得ることができる。また、球形トナーを使用した場合の低濃度部分の画像再現性を高め、画質低下を防止することができる。また、現像した画像に濃度ムラが発生するのを防止することができる。 【0019】 【発明の実施の形態】(実施の形態1)次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例(実施例)を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。 【0020】(実施例1)図1は本発明の現像装置の実施例1を備えた画像形成装置の説明図である。図1において、複写機により構成された画像形成装置U1の上端のプラテンガラスPG上面には自動原稿搬送装置U2が載置されている。前記自動原稿搬送装置U2は、複写しようとする複数の原稿Giが重ねて載置される原稿給紙トレイTG1を有している。前記原稿給紙トレイTG1に載置された複数の各原稿Giは順次プラテンガラスPG上の複写位置を通過して原稿排紙トレイTG2に排出されるように構成されている。前記自動原稿搬送装置U2は、その後端部(−X端部)に設けた左右方向に延びるヒンジ軸(図示せず)により前記複写機U1に対して回動可能であり、原稿Giを作業者が手でプラテンガラスPG上に置く際に上方に回動される。 【0021】前記画像形成装置U1は、ユーザがコピースタート等の作動指令信号を入力操作するUI(ユーザインタフェース)を有している。画像形成装置U1上面の透明なプラテンガラスPGの下方に配置された原稿読取装置としてのIITは、プラテンレジ位置(OPT位置)に配置された露光系レジセンサ(プラテンレジセンサ)Sp、および露光光学系Aを有している。前記露光光学系Aは、その移動および停止が露光系レジセンサSpの検出信号により制御され、常時はホーム位置に停止している。前記自動原稿搬送装置U2によりプラテンガラスPG上面の露光位置を通過する原稿Giまたは手動でプラテンガラスPG上に置かれた原稿からの反射光は、前記露光光学系Aを介して、CCD(固体撮像素子)でR(赤)、G(緑)、B(青)の電気信号に変換される。 【0022】IPS(イメージプロセッシングシステム)は、CCDから入力される前記RGBの電気信号をK(黒)、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)の画像データに変換して一時的に記憶し、前記画像データを所定のタイミングで潜像形成用の画像データとしてレーザ駆動回路DLに出力する。レーザ駆動回路DLは、入力された画像データに応じてレーザ駆動信号をROS(潜像形成装置)に出力する。前記IPSおよびレーザ駆動回路DLの動作はマイコンにより構成されたコントローラCにより制御される。 【0023】像担持体PRは矢印A方向に回転しており、その表面は、次に帯電器(チャージロール)CRにより一様に帯電された後、潜像書込位置Q1において前記ROS(潜像形成装置)のレーザビームLにより露光走査されて静電潜像が形成される。フルカラー画像を形成する場合は、K(黒),Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン)の4色の画像に対応した静電潜像が順次形成され、モノクロ画像の場合はK(黒)画像に対応した静電潜像のみが形成される。 【0024】前記静電潜像が形成された像担持体PR表面は回転移動して現像領域Q2、1次転写領域Q3を順次通過する。ロータリ式の現像装置Gは、回転軸GAの回転に伴って前記現像領域Q2に順次回転移動するK(黒),Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン)の4色の現像器GK,GY,GM,GCを有している。前記各色の現像器GK,GY,GM,GCは、前記現像領域Q2に現像剤を搬送する現像ロールGRを有しており、現像領域Q2を通過する像担持体PR上の静電潜像をトナー像に現像する。前記トナーとしては、形状係数が121〜135の球形トナーが使用されている。前記各現像器GK,GY,GM,GCの現像容器にはカートリッジ装着部Hk,Hy,Hm,Hc(図1参照)に装着されたトナー補給用カートリッジから各色のトナーが補給されるように構成されている。なお、このようなロータリ式現像装置は、たとえば特開平12―131942、特開平12―231250公報等に記載されている。 【0025】前記像担持体PRの下方には中間転写ベルトBと、ベルト駆動ロールRd、テンションロールRt、ウォーキングロールRw、アイドラロール(フリーロール)RfおよびバックアップロールT2aを含む複数のベルト支持ロール(Rd,Rt,Rw,Rf,T2a)と、1次転写ロールT1と、それらを支持するベルトフレーム(図示せず)とを有している。そして、前記中間転写ベルトBは前記ベルト支持ロール(Rd,Rt,Rw,Rf,T2a)により回転移動可能に支持されている。 【0026】フルカラー画像を形成する場合、潜像書込位置Q1において第1色目の静電潜像が形成され、現像領域Q2において1色目のトナー像Tnが形成される。このトナー像Tnは、1次転写領域Q3を通過する際に、1次転写ロールT1によって中間転写ベルトB上に静電的に1次転写される。その後同様にして、第1色目のトナー像Tnを担持した中間転写ベルトB上に、第2色目、第3色目、第4色目のトナー像Tnが順次重ねて1次転写され、最終的にフルカラーの多重トナー像が中間転写ベルトB上に形成される。単色のモノカラー画像を形成する場合には1個の現像器のみを使用し、単色トナー像が中間転写ベルトB上に1次転写される。1次転写後、像担持体PR表面は、残留トナーが除電器JRにより除電され、像担持体クリーナCL1によりクリーニングされる。 【0027】前記バックアップロールT2aの下方には、2次転写ロールT2bが前記バックアップロールT2aに対して離隔した位置と接触した位置との間で移動可能に配置されている。前記バックアップロールT2aおよび2次転写ロールT2bにより2次転写器T2が構成されている。前記バックアップロールT2aおよび2次転写ロールT2bの接触領域により2次転写領域Q4が形成されている。前記2次転写ロールT2bには、現像装置Gで使用するトナーの帯電極性と逆極性の2次転写電圧が電源回路Eから供給され、前記電源回路EはコントローラCにより制御される。 【0028】給紙トレイTR1またはTR2に収容された記録シートSは、所定のタイミングでピックアップロールRpにより取り出され、さばきロールRsで1枚づつ分離されて、給紙路SH1の複数の搬送ロールRaによりレジロールRrに搬送される。前記レジロールRrに搬送された記録シートSは、前記1次転写された多重トナー像または単色トナー像が2次転写領域Q4に移動するのにタイミングを合わせて、転写前シートガイドSG1から2次転写領域Q4に搬送される。前記2次転写領域Q4において前記2次転写器T2は、中間転写ベルトB上のトナー像を記録シートSに静電的に2次転写する。2次転写後の中間転写ベルトBはベルトクリーナCL2により残留トナーが除去される。 【0029】なお、前記2次転写ロールT2bおよびベルトクリーナCL2は、中間転写ベルトBと離接(離隔および接触)自在に配設されており、カラー画像が形成される場合には最終色の未定着トナー像が中間転写ベルトBに1次転写されるまで、中間転写ベルトBから離隔している。なお、前記2次転写ロールクリーナCL3は、前記2次転写ロールT2bと一緒に中間転写ベルトBに対して離接移動を行う。 【0030】トナー像が2次転写された前記記録シートSは、転写後シートガイドSG2、シート搬送ベルトBHにより定着領域Q5に搬送される。定着領域Q5は定着装置Fの加熱ロールFhと加圧ロールFpとが圧接する圧接領域(ニップ)であり、定着領域Q5を通過する記録シートSは、定着装置Fにより加熱定着される。前記加熱ロールFhの外周面で、定着領域Q5よりも回転方向上流側には、オイル塗布装置によりシート剥離用のオイルが塗布される。前記加熱ロールFhおよび加圧ロールFpの周りで、定着領域Q5よりも回転方向下流側には、加熱ロールFh表面をクリーニングするクリーニング部材が接触配置されている。 【0031】定着領域Q5下流側にはシート排出路SH2およびシート反転路SH3が設けられており、その分岐点には切替ゲートG1が設けられている。シート排出路SH2に搬送された記録シートSは、複数の搬送ローラRaによりシート排出ローラRhに搬送され、画像形成装置U1の上端部に形成されたシート排出口Kaから排紙トレイTR3に排出される。前記シート反転路SH3にはシート循環路SH4が接続されており、その接続部にはシート状部材により構成されたマイラゲートGT2が設けられている。前記マイラゲートGT2は前記切替ゲートG1からシート反転路SH3を搬送されてきた記録シートSをそのまま通過させるとともに、一旦通過してからスイッチバックして来た記録シートSを、シート循環路SH4側に向かわせる。シート循環路SH4に搬送された記録シートSは前記給紙路SH1を通って前記転写領域Q4に再送される。前記符号SH1〜SH4で示された要素によりシート搬送路SHが構成されている。 【0032】(ロータリ式現像装置)図2は図1の画像形成装置のロータリ式現像装置の要部拡大断面図である。画像形成装置本体U1の固定フレーム(図示せず)にはロータリ式現像装置Gの断面4角形の回転軸GAが回転自在に支持されている。前記回転軸GAの4つの側面には、4色のK,Y,M,Cの現像器GK,GY,GM,GCがそれぞれ支持されており、回転軸GAの回転に伴って、これらの現像器GK,GY,GM,GCは現像位置P1に順次回転するようになっている。各現像器GK,GY,GM,GCは現像容器Vと現像剤補給筒1とをそれぞれ有している。現像容器Vの内部には、現像剤と、現像剤を現像領域Q2に搬送する現像ロールGRと、現像剤を攪拌、搬送する第1攪拌搬送部材R1、第2攪拌搬送部材R2とがそれぞれ収容されている。 【0033】前記現像剤補給筒1は、現像容器Vよりも前方に突出した突出部を有しており、この突出部には、現像器GK,GY,GM,GCが現像位置に移動した時に、現像剤補給路2k〜2c(図2参照)に接続されるように構成されている。また、前記各現像器GK,GY,GM,GCの現像容器にはカートリッジ装着部Hk,Hy,Hm,Hc(図1参照)に装着されたトナー補給用カートリッジから各色のトナーが補給されるように構成されている。なお、このようなロータリ式現像装置は、たとえば特開平12―131942、特開平12―231250公報等に記載されている。前記現像剤補給路2k〜2cから前記現像剤補給筒1に補給された現像剤は、現像剤補給筒1内部に配置した現像剤搬送部材3によって現像容器V内部に補給されるとともに、前記現像剤容器Vに補給されて劣化した現像剤は回転軸GA内部に形成した排出路4から排出されるようになっている。 【0034】図3は前記図2の現像領域の周囲の拡大図である。図3において、感光体PRの表面の感光層PRaの裏面側の導電性スリーブPRbはアースされており、現像ロールGRの表面層GRaの裏面側の導電性スリーブGRbは直流バイアスVbiasおよびVp-pの交流バイアスが印加されている。図4は前記図3に示す感光体PRおよび現像ロールGRと帯電極性がマイナス(−)のトナーを使用して、現像テストを行ったときの条件を示す表(図表1)である。図4に示す図表1において、各記号の意味は次のとおりである。なお、図表1中に示す電位の極性はマイナス(−)である。 【0035】(1)環境Cゾーンの環境(低温低湿環境)…10℃、15%RH) Aゾーンの環境(高温高湿環境)…28℃、85%RH) (2)感光体表面の静電潜像の電位VH…感光体PR表面の背景電位、VL…感光体PR表面の画像電位、(3)現像バイアスVbias…直流現像バイアスV1…(直流現像バイアスVbias+交流現像バイアス)の第1ピークの電位V2…(直流現像バイアスVbias+交流現像バイアス)の第2ピークの電位Vp-p=|V1−V2|…前記現像バイアスの第1ピークV1および第2ピークV2間の電位差【0036】この実施例1では、前記感光体PRの表面の帯電電位VH,VL、現像ロールの直流現像バイアスVbias、現像バイアスの最大値V1、最小値V2およびVp-p等は次のように設定されている。 感光体PR表面の背景電位VH=−740V、感光体PR表面の画像電位VL=−300V、直流現像バイアスVbias=−600V(直流現像バイアスVbias+交流現像バイアス)の第1ピークの電位V1=−600V−390V=−990V、(直流現像バイアスVbias+交流現像バイアス)の第2ピークの電位V2=−390V、前記現像バイアスの第1ピークV1および第2ピークV2間の電位差Vp-p=|V1−V2|=0.6kV、【0037】(実施例1の作用)図5は本実施例1の作用説明図で、Cゾーン、Vbias=−0.6kV、Vp-p=0.6kVの場合の、潜像電位(画像電位)と現像バイアスの関係、および現像バイアスに応じた画像領域と現像ロールとの間のトナーの移動方向を示す図である。図5において、現像ロール表面電位V2=−390Vの場合は、現像ロールGR(図3参照)表面の(−)帯電トナーは画像電位VL=−300Vの画像領域(潜像領域)に移動する。また、現像ロール表面電位V1=−990Vの場合は、現像ロールGR(図3参照)表面の(−)帯電トナーは画像電位VL=−300Vの画像領域(潜像領域)に移動する。したがって、図5の場合、現像ロール表面電位がV1=−990Vの場合およびV2=−390Vの場合のどちらの場合でも、現像ロール表面のトナーは画像電位VL=−300Vの画像領域に移動する。 【0038】すなわち、|V2|<|V1|の場合に|VL|<|V2|に設定すると、現像ロール表面電位がV1=−990Vの場合およびV2=−390Vの場合のどちらの場合でも、現像ロール表面のトナーは画像電位VL=−300Vの画像領域に移動する。図9は前記図4の図表1の条件で現像テストを行った結果を示す図表である。なお、図9の図表2において「Vdev」は、図4の図表1に示したVbias(直流現像バイアス)およびVL(画像電位)に対して次の関係にある。 Vdev=|Vbias−VL|前記|V2|<|V1|の場合に|VL|<|V2|に設定した場合、すなわち、|VL|<|V2|<|V1|の場合、図9から分かるように、Cゾーンで0.6kVp-p、Vdev=|VL−Vbias|=|−300−(−600)|=300V、300Lの場合(福走査方向に形成した300線/inchの画像で、中間調表示を行う場合)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)のトナーにおいて、現像開始Cinは、8〜9%となる。なお、200Rの場合(福走査方向に45°傾斜した200線/inchの画像で、中間調表示を行う場合)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)のトナーにおいて、現像開始Cinは、6〜7%となる。 【0039】また、図9から分かるように、200R、Cin20%の濃度の中間調画像を形成した場合の濃度ムラに対する評価は○(良好)であった。また、粒状性の評価はグレードG1.5〜G2であった。なお、グレードの評価は、G1、G1.5、…、G3.5、G4と並べた場合、後に行く程低い評価となっている。 【0040】図6は本実施例1の作用説明図で、Cゾーン、Vbias=−0.6kV、Vp-p=0.6kVの場合の、背景電位(非画像電位)と現像バイアスの関係、および現像バイアスに応じた背景領域と現像ロールとの間のトナーの移動方向を示す図である。図6において、現像ロール表面電位V2=−390Vの場合は、感光体PR表面の背景電位VH=−740Vの表面の(−)帯電トナーは−390Vの現像ロールGR(図3参照)表面に移動する。また、現像ロール表面電位V1=−990Vの場合は、現像ロールGR(図3参照)表面の(−)帯電トナーは背景電位VH=−740Vの背景領域(非画像領域)に移動する。したがって、図6の場合、トナーは、感光体PRの背景領域と現像ロールGRとの間で往復移動を行い、最終的に現像ロールGRに付着する。 【0041】(比較例1)前記実施例1の比較例は、図4の図表1のCゾーンのVp-p=1.0kVの場合である。この比較例1では、前記感光体PRの表面の帯電電位VH,VL、現像ロールの直流現像バイアスVbias、V1、V2およびVp-p等は次のように設定されている。 感光体PR表面の背景電位VH=−650V、感光体PR表面の画像電位VL=−300V、直流現像バイアスVbias=−540V(直流現像バイアスVbias+交流現像バイアス)の第1ピークの電位V1=−1190V、(直流現像バイアスVbias+交流現像バイアス)の第2ピークの電位V2=−190V、前記現像バイアスの第1ピークV1および第2ピークV2間の電位差Vp-p=|V1−V2|=1.0kV。 【0042】(比較例1の作用) (画像電位VLの領域に対するトナーの移動)図7は本実施例1の比較例1の作用説明図で、Cゾーン、Vbias=−540V、Vp-p=1.0kVの場合の、潜像電位(画像電位)と現像バイアスの関係、および現像バイアスに応じた画像領域と現像ロールとの間のトナーの移動方向を示す図である。図7において、現像ロール表面電位V2=−190Vの場合は、画像電位VL=−300Vの画像領域(潜像領域)の(−)帯電トナーは、V2=−190Vの現像ロールGR(図3参照)表面に移動する。また、現像ロール表面電位V1=−1190Vの場合は、現像ロールGR(図3参照)表面の(−)帯電トナーは画像電位VL=−300Vの画像領域(潜像領域)に移動する。したがって、図7の場合、現像ロールGR上の(−)帯電トナーは、感光体PRの画像電位VL=−300Vの画像領域と現像ロールGR表面との間を往復移動しながら最終的に画像電位VL=−300Vの画像領域に移動する。 【0043】すなわち比較例1のように、|V2|<|V1|の場合に|VL|>|V2|に設定すると、次のようになる。 |V2|<|VL|<|V1|この場合、現像ロールGR表面のトナーは現像ロール表面電位がV1=−1190Vの場合は感光体PR表面の画像領域に移動し、現像ロール表面電位がV2=−190Vの場合は感光体PR表面の画像領域のトナーは現像ロールGR表面に移動する。すなわち、構成の場合、トナーは感光体PR表面の画像領域と現像ロールGRとの間を往復移動しながら最終的に感光体PR表面のVL=−300Vの画像領域に移動する。前記図9の図表2において、Cゾーンで1.0kVp-p、Vdev=|VL−Vbias|=|−300−(−540)|=240V、300Lの場合(福走査方向に300線/inchで、中間調表示を行う場合)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)のトナーにおいて、現像開始Cinは、10〜11%となる。なお、200Rの場合(福走査方向に45°傾斜した200線/inchで、中間調表示を行う場合)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(黒)のトナーにおいて、現像開始Cinは、8〜9%となる。また、図9から分かるように、200R、Cin20%の濃度の中間調画像を形成した場合の濃度ムラに対する評価は△(不良)であった。また、粒状性の評価はグレードG2〜G3.5であった。図9の図表2の説明から分かるように、1.0kVp-pの場合のように|V2|<|VL|とした場合に比較して、0.6kVp-pの場合のように|VL|<|V2|とした場合の方が、現像開始Cinが小さくなる。すなわち、|VL|<|V2|として場合には、低濃度の中間調から現像することができる。 【0044】(背景電位VHの領域に対するトナーの移動)図8は本実施例1の比較例1の作用説明図で、Cゾーン、Vbias=−540V、Vp-p=1.0kVの場合の、背景電位(非画像電位)と現像バイアスの関係、および現像バイアスに応じた背景領域と現像ロールとの間のトナーの移動方向を示す図である。図8において、現像ロール表面電位V2=−190Vの場合は、感光体PR表面の背景電位VH=−650Vの表面の(−)帯電トナーは−190Vの現像ロールGR(図3参照)表面に移動する。また、現像ロール表面電位V1=−1190Vの場合は、現像ロールGR(図3参照)表面の(−)帯電トナーは背景電位VH=−650Vの背景領域(非画像領域)に移動する。したがって、図8の場合、トナーは、感光体PRの背景領域と現像ロールGRとの間で往復移動を行い、最終的に現像ロールGRに付着する。なお、この比較例1では、|VH−V2|=460V、|V1−VH|=540Vで、|VH−V2|<|V1−VH|となるが、カブリに支配的な影響を与える|VH−Vbias|の値が110Vとなっているため、Vp-pでもカブリは発生しなかった。なお、|VH−Vbias|=50V〜70V以下になるとカブリが発生し始めた。 【0045】(実施例2)図4の図表1において、CゾーンのVp-p=0.8kVの場合、V2=−290V、V1=−290V−800V=−1090Vとなる。そして、VL=−300Vである。したがって、|V2|<|VL|<|V1|となる。この場合、前記比較例1と同様に、現像バイアスがV2のときは画像領域(感光体PR表面の画像電位VLの領域)から現像ロールGRにトナーが移動し、現像バイアスがV1のときは現像ロールGR表面から画像領域(感光体PR表面の画像電位VLの領域)にトナーが移動する。すなわちこの場合、現像ロールGR表面のトナーは往復移動しながら、最終的に感光体PRの画像領域に移動する。しかしながら、|V2−VL|=10Vであり、0.1×|V1−V2|=80Vであるため、|V2−VL|<0.1×|V1−V2|となる。このため、|V2|<|VL|であっても、|VL|<|V2|の場合とほぼ同様の現像性能を得ることができる。すなわちこの実施例2の場合、現像ロールGR表面のトナーは往復移動しながら、最終的に感光体PRの画像領域に移動する。この場合は、図9の図表2のCゾーンの0.8kVp-pの場合の評価に示すように、現像開始Cinは本実施例1と同様である。 【0046】(実施例3)図4の図表1において、AゾーンのVp-p=0.6kVの場合、V2=−350V、V1=−350V−600V=−950Vとなる。そして、VL=−300Vである。したがって、|VL|<|V2|<|V1|となる。この場合、前記実施例1と同様に、現像バイアスがV2のときもV1のときも現像ロールGRから画像領域(感光体PR表面の画像電位VLの領域)にトナーが移動する。この場合、現像ロールGR表面のトナーは往復移動せずに、最終的に感光体PRの画像領域に移動する。この場合は、図9のAゾーンの0.6kVp-pの場合の評価に示すように、現像開始Cinは、200Rでは8%、300Lでは9%である。また、200R/Cin20%での濃度ムラも発生しない。また粒状性は200RでG2、300LでG1〜G3.5である。 【0047】(比較例2)図4の図表1において、AゾーンのVp-p=1.0kVの場合、V2=−160V、V1=−160V−1000V=−1160Vとなる。そして、VL=−300Vである。したがって、|V2|<|VL|<|V1|となる。この場合、|V2−VL|=140Vであり、0.1×|V1−V2|=100Vであるため、|V2−VL|>0.1×|V1−V2|となる。このため、|VL|<|V2|の場合とほぼ同様の現像性能を得ることができない。すなわち、この比較例2は、前記比較例1と同様に、現像バイアスがV2のときは画像領域(感光体PR表面の画像電位VLの領域)から現像ロールGRにトナーが移動し、現像バイアスがV1のときは現像ロールGR表面から画像領域(感光体PR表面の画像電位VLの領域)にトナーが移動する。すなわちこの場合、現像ロールGR表面のトナーは往復移動しながら、最終的に感光体PRの画像領域に移動する。この比較例2の場合、図9の図表2のCゾーンの1.0kVp-pの場合の評価に示すように、現像開始Cinは、200Rでは10〜11%、300Lでは11〜12%で、前記実施例3の8%、9%に比較して高くなっている。また、200R/Cin20%での濃度ムラおよび、200R、300Lでの粒状性も前記実施例3比べて劣っている。 【0048】(実施例4)図4の図表1において、AゾーンのVp-p=0.8kVの場合、V2=−255V、V1=−255V−800V=−1055Vとなる。そして、VL=−300Vである。したがって、|V2|<|VL|<|V1|となる。この場合、前記比較例1と同様に、現像バイアスがV2のときは画像領域(感光体PR表面の画像電位VLの領域)から現像ロールGRにトナーが移動し、現像バイアスがV1のときは現像ロールGR表面から画像領域(感光体PR表面の画像電位VLの領域)にトナーが移動する。すなわちこの場合、現像ロールGR表面のトナーは往復移動しながら、最終的に感光体PRの画像領域に移動する。しかしながら、|V2−VL|=45Vであり、0.1×|V1−V2|=80Vであるため、|V2−VL|<0.1×|V1−V2|となる。このため、|V2|<|VL|であっても、|VL|<|V2|の場合(実施例1,3の場合)とほぼ同様の現像性能を得ることができる。なお、本実施例4の場合は、図9の図表2のAゾーンの1.0kVp-pの場合の評価に示すように、現像開始Cinは、200Rでは8%、300Lでは9%で、前記実施例3の8%、9%と同じである。しかし、200R/Cin20%での濃度ムラはおよび、200R、300Lでの粒状性も前記実施例3比べてやや劣っている。 【0049】(実施例5)図4の図表1において、AゾーンのVp-p=0.7kVの場合、V2=−305V、V1=−305V−700V=−1005Vとなる。そして、VL=−300Vである。したがって、|VL|<|V2|<|V1|となる。この場合、前記実施例1と同様に、現像バイアスがV2のときもV1のときも現像ロールGRから画像領域(感光体PR表面の画像電位VLの領域)にトナーが移動する。この場合、現像ロールGR表面のトナーは往復移動せずに、最終的に感光体PRの画像領域に移動する。この場合は、前記実施例1および実施例3と同様に、現像開始Cinが低くなり、濃度ムラも発生しない。また画像の粒状性も良好になる。 【0050】(変更例)以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく、種々設計変更を行うことが可能である。本発明の変更実施例を下記に例示する。 (H01)本発明の現像装置は種々の画像形成装置(モノクロ複写機、プリンタ、タンデム式複写機、等)に適用することが可能である。 (H02)本発明の現像装置は球形トナー以外のトナーを使用する現像装置にも適用可能である。 【0051】 【発明の効果】前述の本発明の現像装置は下記の効果を奏することができる。 (E01)Vp-pの小さい交流現像バイアスを使用しても再現性の優れた低濃度画像が得られる現像装置を提供することができる。 (E02)球形トナーを使用した場合の低濃度部分の画像再現性の低下を防止することができる。 (E03)濃度ムラの少ない画像を現像することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000005496 【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社 【住所又は居所】東京都港区赤坂二丁目17番22号
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| 【出願日】 |
平成13年7月12日(2001.7.12) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100094905 【弁理士】 【氏名又は名称】田中 隆秀
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| 【公開番号】 |
特開2003−29507(P2003−29507A) |
| 【公開日】 |
平成15年1月31日(2003.1.31) |
| 【出願番号】 |
特願2001−212743(P2001−212743) |
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