JP2000206771A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 像担持体に対し現像装置の下流側に設置した
再配置電極により、像担持体上のトナー画像のトナーを
潜像電荷パターンに中実に再配置して、１２００ｄｐｉ
画像や６００ｄｐｉ、３００ｄｐｉのＰＷＭ画像などの
高密度記録に対して、良好な出力画像を得ることであ
る。 【解決手段】 再配置電極１３０は、感光ドラムの長手
方向に延びる導電部材製の肉厚のブッロク状の棒状体と
され、その表面１２６を感光ドラムの円の中心を中心と
する曲率半径Ｒの円弧からなる凹状面に形成した。この
凹状表面１２６の曲率半径Ｒは１５．５ｍｍで、半径１
５．０ｍｍの感光ドラムまでの距離が５００μｍ一定で
ある。電極１３０の幅Ｗは１０ｍｍである。この電極１
３０に、２０００Ｈz、５００Ｖｐｐの交番電圧を６０
０Ｖの直流電圧を重畳して印加し、感光ドラム上の潜像
を現像したトナー画像に対し、そのトナーを飛翔往復運
動させて再配置させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式等を
利用した複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】現在広く実用化されている電子写真技術
としては、円筒状の像担持体に帯電器により正負いずれ
かの電荷を付与して、像担持体の表面を一様帯電し、そ
の後、所望のパターンの画像を像露光して、像担持体表
面の電荷発生層から発生した電荷により帯電電荷を打ち
消すことにより、像担持体表面に露光部あるいは未露光
部のいずれかの静電電荷パターンによる静電潜像を形成
し、その静電潜像を現像手段により現像剤を用いて現像
して、露光部あるいは未露光部にトナーが付着したトナ
ー画像として可視化し、これを最終的な支持部材である
普通紙などの転写材に転写して、出力画像を得るもので
ある。

【０００３】この現像方法の一つに、特開昭５４−４３
０３６号公報に開示されている方法が挙げられる。この
方法は磁性１成分非接触現像法で、現像剤担持体上に磁
性トナーを薄層にコートして、現像剤担持体等との摩擦
によりトナーに摩擦帯電電荷を付与し、このトナーを磁
界の作用下で像担持体に接触させることなく極めて近接
して対向し、像担持体上の静電潜像の現像に供するもの
である。

【０００４】この他にも、非磁性トナーを用いた１成分
非接触現像法や、非磁性トナーあるいは磁性トナーを用
いた１成分接触現像法、非磁性トナーと磁性キャリアを
用いた２成分現像法など、種々の現像方法式が提案さ
れ、実用化されている。

【０００５】しかし、２成分現像方式におけるキャリア
の穂むらや、磁性１成分現像方式における磁性粒子のチ
ェーン状の尾引きなどの問題があり、その解決手段の１
つとして特開平４−３７２９６４、特開平６−２７４０
４０などに挙げられるように、現像後、トナー画像のト
ナーを再配置する技術が報告されている。

【０００６】この技術は、現像装置の下流側に像担持体
に対向した電極を設け、これに交番電界を印加して、像
担持体上の静電潜像を現像したトナーを飛翔往復運動さ
せることにより、像担持体上の静電潜像に忠実なトナー
画像を得ようとするものである。これによれば、２成分
現像方式では、磁性キャリアによる掃きむらを消すこと
ができ、磁性１成分現像方式では、磁性粒子によるチェ
ーン状の尾引きを解消することができると述べている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、画像パター
ンの高密度化にともなって、像担持体上に良好なトナー
画像を得ることが容易でなくなってきている。特に高密
度記録における孤立ドットなどの画素面積の小さい潜像
電荷パターンと、文字などの画素面積が大きい潜像電荷
パターンを双方とも適切に現像することは難しい。これ
は、小さな画素面積の潜像電荷パターンでは電位分布の
起伏が小さく、その結果、画素の輪郭を形づくる電界強
度が十分に得られないことによる。

【０００８】このような電界強度の小さい潜像電荷パタ
ーンにこれまでと同様な条件で現像を行うと、その潜像
電荷パターンが持つ電界強度の小ささから、トナー粒子
を像担持体表面から引き剥がしてしまい、特にハイライ
ト部分での孤立ドットを再現することができない。

【０００９】これとは逆に、電界強度の小さな孤立ドッ
トを再現することを優先して、印加する交番電界を小さ
くすると、文字などの電界強度の強い潜像電荷パターン
の輪郭をきれいに再現することが難しくなる。

【００１０】上述した現像装置の下流側に電極を設け
て、像担持体上のトナー画像のトナーを再配置する手法
でも同様な問題があり、画像パターンの高密度化にとも
ない、様々な画像パターンを全域にわたり良好に出力す
ることが困難になっている。

【００１１】詳しくいうと、１２００ｄｐｉ画像や６０
０ｄｐｉ、３００ｄｐｉのＰＷＭ画像など、電界強度が
十分得られない潜像電荷パターンを含む厳しい画像パタ
ーンでは、従来の低解像パターンと同様に高電界を印加
して、強い力でトナー画像を再配置させたとき、トナー
が剥ぎ取られてしまい、特にハイライト部の再現性が得
られない。さらに円筒形状の再配置電極に高電界バイア
スを印加すると、像担持体から電極までの距離が穏やか
に大きくなるため、白抜けや掃き寄せなどの現象が発生
してしまう。特に潜像電荷パターンの電界強度が小さい
画像領域で、この問題が顕著になる。

【００１２】これとは逆に、電極に低電界を印加して弱
い力で再配置させたとき、孤立ドットなどの画素面積が
小さい潜像電荷パターンのドット再現性は向上するが、
文字などの画素面積が大きな潜像電荷パターンでの再現
性が低下してしまう。

【００１３】本発明の目的は、像担持体に対し現像装置
の下流側に設置した再配置電極により、像担持体上の潜
像を現像したトナー画像のトナーを潜像電荷パターンに
中実に再配置して、１２００ｄｐｉ画像や６００ｄｐ
ｉ、３００ｄｐｉのＰＷＭ画像などの高密度記録に対し
て、ドット再現性が良好で掃き寄せなどもなく、かつ文
字などの画素面積の大きな画像パターンについても、良
好な出力画像を得ることを可能とした画像形成装置を提
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、本発明にか
かる画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明
は、回動する像担持体と、像担持体を帯電し、露光して
形成された静電潜像を現像する、像担持体に対し設置さ
れた現像手段と、前記現像により得られたトナー画像の
トナーを再配置する、像担持体に対し現像手段の下流側
に設置された導電部材からなる再配置電極とを備えた画
像形成装置において、前記再配置電極は、像担持体の回
動方向に沿った凹状の表面を有することを特徴とする画
像形成装置である。本発明によれば、前記再配置電極の
凹状表面の曲率半径をＲ、前記像担持体の再配置電極が
対向した部位の曲率半径をＲ０、前記像担持体と再配置
電極との間の距離をΔＲとしたとき、前記Ｒが略（Ｒ０
＋ΔＲ）とされる。

【００１５】また、前記再配置電極はブロック形状の再
配置電極に形成され、前記ブロック形状の再配置電極
は、前記像担持体の再配置電極が対向した部位の表面を
通る曲率円の中心を曲率中心とする円弧に形成された表
面を有する。あるいは、前記再配置電極は像担持体回動
方向上の両端の端部でつながれた複数の平板状の再配置
電極に形成され、前記複数の平板状の再配置電極は、そ
れらの表面の像担持体回動方向上の中心位置で、前記像
担持体の再配置電極が対応した部位の表面を通る曲率円
の中心を曲率中心とする円弧に接するように配置され
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に即
して詳細に説明する。

【００１７】実施例１ 図１は、本発明の画像形成装置を示す概略構成図であ
る。

【００１８】画像形成装置は、円筒状の像担持体である
感光ドラム１と、その周囲に配置された帯電器２、画像
露光器７、現像装置９、転写帯電器４、定着器５および
クリーニング器６とを備え、電子写真記録装置に構成さ
れている。

【００１９】感光ドラム１は導電性の基体上に感光層を
設けてなっており、感光層としては、単層タイプのもの
や、電荷発生層およびその上の電荷輸送層の２層構造か
らなる機能分離タイプのものが使用される。導電性基体
としては、基体が導電性金属からなり、基体自体が導電
性を有するものや、プラスチック等の誘電体基材上にア
ルミニウムなどの導電性物質を成膜して導電層を設けた
ものや、プラスチックに導電性微粒子を混合して、プラ
スチック基体に導電性を持たせたものなどを用いること
ができる。

【００２０】画像形成するには、まず、感光ドラム１の
表面を帯電器２で一様帯電し、画像露光器７で像露光を
行って、感光ドラム１の表面に所望のパターンの画像を
像露光して、感光ドラム１の表面に静電潜像を形成す
る。

【００２１】帯電器２としては、ワイヤーに高電圧を印
加してコロナ放電を発生させて帯電を行うコロナ帯電方
式、ローラ状の帯電部材に高電圧を印加して、感光ドラ
ム１との間隙で帯電を行うローラ帯電方式、比較的低抵
抗のローラを感光ドラム１に当接させて電荷を注入する
ことにより帯電を行う注入帯電方式などが挙げられる。

【００２２】画像露光器７としては、半導体レーザーを
使用したスキャナータイプのものや、ＬＥＤに集光装置
であるセルフォックレンズを介して像露光を行うタイプ
のもの、またＥＬ素子やプラズマ発光素子などの光学系
を使用することもできる。

【００２３】感光ドラム１上に形成された潜像は、現像
装置９により現像剤を用いて現像して、トナー画像とし
て可視化する。本実施例では、現像装置９は２成分現像
方式を採用している。

【００２４】現像装置９は、図２に示すように、現像ス
リーブ１１１が配設された現像容器１１６を備え、この
現像容器１１６に、非磁性トナーと磁性キャリア（磁性
粒子）を混合した２成分現像剤１１９が収容されてい
る。

【００２５】本実施例では、現像剤１１９の非磁性トナ
ーは、粉砕法で製造した体積平均粒径約８μｍを有する
非磁性トナーを使用した。現像剤１１９の磁性キャリア
は、樹脂コーティングされたフェライト粒子（最大磁化
率６０ｅｍｕ／ｇ）からなり、その重量平均粒径は５０
μｍで、抵抗値は１０⁸Ωｃｍ以上をの値を示すものを
用いた。磁性キャリアの透磁率は約５．０であった。

【００２６】現像容器１１６の感光ドラム１に近接した
部位には開口部が設けられており、この開口部に前記の
現像スリーブ１１１が感光ドラム１に向けて突出して配
置されている。この現像スリーブ１１１は、アルミニウ
ムや非磁性ステンレス鋼等の非磁性材料の円筒からな
り、現像容器１１６の側壁に回転可能に取り付けて、上
記の開口部に配置している。

【００２７】本実施例では、現像スリーブ１１１を感光
ドラム１に対し、対向部で同方向に移動する向きの順方
向に回転させた。感光ドラム１の外径３０ｍｍに対し現
像スリーブ１１１の外径を２０ｍｍとし、その周速を２
００ｍｍ／秒とした。現像スリーブ１１１の感光ドラム
１との間隔は５００μｍに設定した。

【００２８】現像スリーブ１１１の内部には、磁界発生
手段であるローラ状の磁石（マグネットローラ）１２１
が非回転に固定配置されている。

【００２９】現像容器１１６内には搬送スクリュー１１
４が設置され、この搬送スクリュー１１４の回転駆動に
よって現像剤１１９が撹拌されながら、現像スリーブ１
１１の長手方向に向けて搬送される。その現像剤１１９
が、現像スリーブ１１１の回転に従い規制ブレード１１
５の箇所を経て現像部に搬送され、現像に供される。

【００３０】現像時、現像スリーブ１１１には図示しな
い現像電源から、交流電圧と直流電圧を重畳した現像バ
イアスが印加され、現像スリーブ１１１上の現像剤１１
９からトナーが感光ドラム１に飛翔して、現像スリーブ
１１１と感光ドラム１の間を往復運動しながら、感光ド
ラム１上の静電潜像に付着し、これにより潜像が現像さ
れてトナー画像として可視化される。

【００３１】本発明によれば、感光ドラム１に対し現像
装置９の下流側に再配置電極１３０を設置している。こ
の再配置電極１３０については後述する。

【００３２】現像装置９で現像されたトナー画像は、再
配置電極１３０によりトナーの再配置を行った後、感光
ドラム１に供給された転写材１０の表面に転写帯電器４
により転写し、ついで転写材１０を定着装置５に送って
トナー画像を定着し、出力画像を得る。感光ドラム１
は、表面に残留した転写残りのトナーをクリーニング器
６で清掃した後、つぎの画像形成に備えられる。

【００３３】再配置電極１３０について説明する。本実
施例では、再配置電極１３０は、たとえばＳＵＳや真鍮
などの導電部材からなり、感光ドラム１の長手方向に延
びる肉厚のブッロク状の棒状体とされている。この再配
置電極１３０は、図３に示すように、感光ドラム１と対
向する表面１２６の感光ドラム１の周方向に沿う長さを
大きくするために、表面１２６を感光ドラム１の周方向
に沿う凹状面としてある。

【００３４】本発明によれば、この再配置電極１３０の
凹状表面１２６は、感光ドラム１までの距離を凹状表面
１２６の全面で実質的に同一としてある。再配置電極１
３０の凹状表面１２６の曲率半径をＲ、感光ドラム１の
半径をＲ０、感光ドラム１と再配置電極１３０との間の
距離をΔＲとしたときに、Ｒは略（Ｒ０＋ΔＲ）として
あればよい。

【００３５】本実施例では、凹状表面１２６は、感光ド
ラム１の円の中心を中心とする曲率半径Ｒの円弧に形成
され、その曲率半径Ｒを感光ドラム１の半径１５．０ｍ
ｍに対し１５．５ｍｍとして、感光ドラム１までの距離
を５００μｍ一定とした。再配置電極１３０の幅Ｗは１
０ｍｍとした。

【００３６】この再配置電極１３０には、２０００Ｈ
z、ピーク・ツウ・ピーク電圧５００Ｖｐｐの交番電圧
を、６００Ｖの直流電圧を重畳して印加し、感光ドラム
１上の静電潜像を現像したトナー画像に対し、そのトナ
ーを飛翔往復運動させて再配置し、潜像電荷パターンに
中実に付着させた。

【００３７】このようなトナーの再配置を加えたときの
出力画像のドット再現性等の結果を表１に示す。比較の
ために、再配置電極として従来の円筒電極（半径１０ｍ
ｍ）を使用した場合の結果も表１に合わせて示す。

【００３８】

【表１】 表１に示されるように、本実施例１によれば、円筒電極
を用いた比較例と比べ、１２００ｄｐｉの１ドットや６
００ｄｐｉのＰＷＭ中間調などの厳しい画像パターン
で、ドット再現性が向上し、かつ掃き寄せのない良好な
画像を出力することができた。文字や低解像度の中間調
については、ドットの再現性も同等であり、掃き寄せは
若干改善された結果になった。

【００３９】以上のように、本実施例によれば、再配置
電極１３０の感光ドラム１の周方向に沿う長さを大きく
して、感光ドラム１と再配置電極１３０との間のトナー
の飛翔往復の機会を多くし、これに電界強度の弱い高密
度パターンを再現できる程度の弱い交番電圧を印加する
ので、１２００ｄｐｉ画像や６００ｄｐｉ、３００ｄｐ
ｉのＰＷＭ画像などの高密度記録に対して、ドット再現
性が良好で掃き寄せなどもなく、かつ文字などの画素面
積の大きな画像パターンについても、良好な出力画像が
得られた。

【００４０】実施例２ 本実施例では、感光ドラム１に対し現像装置９の下流側
に、図４に示すように、導電部材の平板からなる３枚の
再配置電極１４０、１４１、１４２を設置した。

【００４１】この再配置電極１４０、１４１、１４２
は、それらの幅方向端部を互いにつないで絶縁性基体１
４４により支持し、それぞれの表面の中心位置１４０
ａ、１４１ａ、１４２ａで、感光ドラム１の中心を中心
とする曲率半径Ｒ＝１５．５ｍｍの円弧１４６に接する
ように配置して、３枚の電極１４０〜１４２の全体で、
その表面からの感光ドラム１（半径１５．０ｍｍ）まで
の距離がほぼ５００μｍの、感光ドラム１の周方向に沿
う凹面を形成させた。３枚の電極１４０〜１４２全体の
幅Ｗは１０ｍｍである。

【００４２】実施例１と同様に、これらの再配置電極１
４０、１４１、１４２には、２０００Ｈz、ピーク・ツ
ウ・ピーク電圧５００Ｖｐｐの交番電圧を、６００Ｖの
直流電圧を重畳して印加し、感光ドラム１上の静電潜像
を現像したトナー画像に対し、そのトナーを飛翔往復運
動させて再配置し、潜像電荷パターンに中実に付着させ
た。

【００４３】本実施例２によるトナーの再配置を加えた
ときの出力画像のドット再現性等の結果を、先の表１に
示す。

【００４４】表１に示されるように、本実施例によって
も、１０ｍｍの円筒電極を用いた比較例と比べ、１２０
０ｄｐｉの１ドットや６００ｄｐｉのＰＷＭ中間調など
の厳しい画像パターンで、ドット再現性が向上し、かつ
掃き寄せのない良好な画像を出力することができ、また
文字や低解像度の中間調について、ドットの再現性も同
等であり、掃き寄せは若干改善された。

【００４５】本実施例では、再配置電極の感光ドラム１
の周方向に沿う表面の長さを大きくするために、複数の
平板の再配置電極１４０〜１４２をつなぎ合わせて、再
配置電極１４０〜１４２の全体で凹状面を形成するよう
にしたので、凹状面を有する１つの再配置電極を使用す
るのに比べ、再配置電極の加工、製造が容易である利点
を有する。

【００４６】以上のように、本実施例によれば、実施例
１と同様、１２００ｄｐｉ画像や６００ｄｐｉ、３００
ｄｐｉのＰＷＭ画像などの高密度記録に対して、ドット
再現性が良好で掃き寄せなどもなく、かつ文字などの画
素面積の大きな画像パターンについても、良好な出力画
像が得られる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
像担持体に対し現像装置の下流側に再配置電極を設置
し、その再配置電極の像担持体の周方向に沿う長さを大
きくして、像担持体上の潜像を現像したトナー画像に対
し、そのトナーの像担持体と再配置電極と現像剤の飛翔
往復の機械を多くし、これに電界強度の弱い高密度パタ
ーンを再現できる程度の弱い交番電圧を印加するので、
１２００ｄｐｉ画像や６００ｄｐｉ、３００ｄｐｉのＰ
ＷＭ画像などの高密度記録に対して、ドット再現性が良
好で掃き寄せなどもなく、かつ文字などの画素面積の大
きな画像パターンについても、良好な出力画像が得られ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】図１の画像形成装置に設置された現像装置を示
す断面図である。

【図３】図１の画像形成装置の感光ドラムに対し現像装
置の下流側に設けられた再配置電極を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例における再配置電極を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム ９ 現像装置 １１１ 現像スリーブ １１９ ２成分現像剤 １２１ 磁石 １２６ 凹状面 １３０、１４０、１４１、１４２ 再配置電極 １４４ 絶縁基体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動する像担持体と、像担持体を帯電
   し、露光して形成された静電潜像を現像する、像担持体
   に対し設置された現像手段と、前記現像により得られた
   トナー画像のトナーを再配置する、像担持体に対し現像
   手段の下流側に設置された導電部材からなる再配置電極
   とを備えた画像形成装置において、前記再配置電極は、
   像担持体の回動方向に沿った凹状の表面を有することを
   特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記再配置電極の凹状表面の曲率半径を
   Ｒ、前記像担持体の再配置電極が対向した部位の曲率半
   径をＲ０、前記像担持体と再配置電極との間の距離をΔ
   Ｒとしたとき、前記Ｒが略（Ｒ０＋ΔＲ）である請求項
   １の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記再配置電極はブロック形状の再配置
   電極に形成され、前記ブロック形状の再配置電極は、前
   記像担持体の再配置電極が対向した部位の表面を通る曲
   率円の中心を曲率中心とする円弧に形成された表面を有
   する請求項１または２の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記再配置電極は像担持体回動方向上の
   両端の端部でつながれた複数の平板状の再配置電極に形
   成され、前記複数の平板状の再配置電極は、それらの表
   面の像担持体回動方向上の中心位置で、前記像担持体の
   再配置電極が対応した部位の表面を通る曲率円の中心を
   曲率中心とする円弧に接するように配置された請求項１
   または２の画像形成装置。