JP2000227701A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ザラツキやピッチむらのないようにした画像
形成装置を提供する。 【解決手段】 所要の潜像が形成される像担持体と対向
して配設され、二成分現像剤を担持搬送して前記潜像を
現像する現像剤担持体が設けられている画像形成装置に
おいて、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に直流
電圧に加えて所定の周期で連続的に振幅値が変化する交
番電圧を印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二成分現像器を備え
た画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式のレーザビームプリンタや
複写機等の画像形成装置においては、感光ドラムに対向
して現像器が配置され、感光ドラムに形成された潜像に
現像器よりトナーを担持搬送して現像を行わせている。

【０００３】現像器はトナーとキャリヤよりなる二成分
現像剤が多く用いられ、画像形成時には消費されたトナ
ーを補給し、トナー濃度が一定になるよう制御して画像
の濃度を一定になるようにしている。

【０００４】また、現像効率、すなわち潜像へのトナー
付着率を向上させるために、感光ドラムと現像器の二成
分現像剤を担持搬送する現像スリーブとの間に、図６
（Ａ）に示すような、直流電圧に交番電圧を重畳したバ
イアス電圧を印加している。

【０００５】このように直流電圧に交番電圧を印加した
場合においては、ドット潜像によるハイライト部にはザ
ラツキが発生し、従来例（特開平７−２７１１６１号公
報）においては、交番電圧を所定時間毎に２周期とする
図６（Ｂ）に示すバイアス電圧を印加するようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
においては、交番電圧の断続により、現像能力が急激に
変化し、特に交番電圧がオフされるとき現像能力が変化
し、このため交番電圧の断続に対応したピッチむらが発
生する。本発明はザラツキやピッチむらの発生を無くし
た画像形成装置を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、請求項１の発明においては、所要の潜像が形成さ
れる像担持体と対向して配設され、二成分現像剤を担持
搬送して前記潜像を現像する現像剤担持体が設けられて
いる画像形成装置において、前記像担持体と前記現像剤
担持体との間に直流電圧に加えて所定の周期で連続的に
振幅値が変化する交番電圧を印加する。

【０００８】請求項２の発明においては、前記交番電圧
の振幅値が前記周期の始めにおいて最大値をとり、以後
連続的に減少させる。請求項３の発明においては、前記
交番電圧の連続的減少を前記周期の中間点または終点と
する。

【０００９】請求項４の発明においては、前記交番電圧
の連続的減少が直線的に減少させる。請求項５の発明に
おいては、前記交番電圧の連続的減少が指数ふ数的に減
少させる。

【００１０】請求項６の発明においては、前記交番電圧
の減少が所定値に達したとき、該所定値の交番電圧に前
記周期の終了まで印加させる。また、請求項７の発明に
おいては、前記交番電圧の波形が正弦波、矩形波または
三角波とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】先ず本発明が適用されるフルカラ
ー電子写真複写機について説明する。図１は、第１の実
施形態のプリンタ部における主要部の概略構成図であ
る。このプリンタ部には、像担持体としての感光体ドラ
ム１０が設けられており、該感光体ドラムの周囲に、図
示しない露光手段としての書込光学ユニットと、クリー
ニング手段としての感光体クリーニング装置１１１と、
帯電手段としての帯電チャージャ１３と、現像手段とし
ての回転型現像装置であるリボルバ現像ユニット１１０
と、中間転写手段としての中間転写ユニット１２０とが
配設されている。また、このプリンタ部には、転写手段
としての転写ユニット１３０と、定着手段としての定着
ユニット１４５と、上記第１実施形態と同様の図示しな
い給紙部及び制御部なども設けられている。

【００１２】上記感光体クリーニング装置１１１は、フ
ァーブラシ１１１ｂと感光体クリーニングブレード１１
１ｃとを有し、１次転写後の感光体ドラム１０の表面を
クリーニングする。また、上記定着ユニット１４５は、
定着ローラ対１４５ａと、図示しない排出ローラ対とを
有する。

【００１３】また、上記ファーブラシ１１１ｂの周囲に
は、潤滑剤としての固形潤滑剤１１１ｄがブラシ先端に
接触するよう配置されている。この固形潤滑剤１１１ｄ
としては、上記実施形態１同様に例えば、板状に成型さ
れた微粒子からなるステアリン酸亜鉛を使用することが
できる。

【００１４】上記リボルバ現像ユニット１１０は、Ｂｋ
現像器１１５と、Ｃ現像器１１６と、Ｍ現像器１１７
と、Ｙ現像器１１８とを有し、該リボルバ現像ユニット
が回転することで、各色の現像器における感光体ドラム
１０と対向する現像位置を位置決めすることができる。

【００１５】上記中間転写ユニット１２０は、中間転写
体としての中間転写ベルト１２１を、電荷付与手段とし
ての１次転写バイアスローラ１２２と、これに接続した
電源としての１次転写電源１２８と、１次転写前除電手
段としてのアースローラ１２３と、ベルト駆動手段とし
ての駆動ローラ１２４と、テンションローラ１２５と、
２次転写対向ローラ１２６と、クリーニング対向ローラ
１２７とに張架した構成をとっている。

【００１６】上記中間転写ベルト１２１と張架するすべ
てのローラは導電性材料で形成されており、上記１次転
写バイアスローラ１２２以外の各ローラはそれぞれ接地
されている。この１次転写バイアスローラ１２２には、
１次転写電源１２８によって定電流又は定電圧制御され
た所定の１次転写バイアスが供給される。また、上記中
間転写ベルト１２１は、上記第１実施形態と同様の構成
であるが、その体積抵抗率が１０¹²〜１０¹⁴Ωcm、好ま
しくは１０¹³Ωcmとなるように形成されている。また、
この中間転写ベルト１２１の表面層側における表面抵抗
率は、１０⁷ 〜１０¹⁴Ωcmとなるように構成されてい
る。

【００１７】また、上記中間転写ベルト１２１の周囲に
は、潤滑剤付与手段としての潤滑剤塗布ブラシ１２９ａ
と、ベルトクリーニングブレード１２９ｂと、転写ユニ
ット１３０とが配設されており、これらは図示しない接
離機構によってそれぞれ上記中間転写ベルト１２１から
接離可能となっている。

【００１８】上記転写ユニット１３０は、転写材担持体
としての２次転写ベルト１３４と、該２次転写ベルト表
面をクリーニングする転写クリーニングブレード１３２
と、上記中間転写ユニット１２０の２次転写対向ローラ
１２６に対向する２次転写バイアスローラ１３１と、こ
れに接続された２次転写電源１３９と、給紙部側の端部
に位置する第１支持ローラ１３５ａと、定着ユニット１
４５側の端部に位置する第２支持ローラ１３５ｂと、上
記転写クリーニングブレード１３２に対向する第３支持
ローラ１３５ｃと、転写紙除電チャージャ１３６と、転
写ベルト除電チャージャ１３７とを有する。

【００１９】上記２次転写ベルト１３４は、ＰＶＤＦか
らなる体積抵抗率が１０¹³Ωcm以上の高抵抗となるよう
に形成されている。尚、上記転写ユニット１３０は、こ
の構成に限定されず、例えば上記２次転写ベルト１３４
の変わりにドラムなどの他の形状の部材を適用した構成
とすることも可能である。

【００２０】次に、現像の順序をＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順
とした場合における上記複写機の動作について説明す
る。画像形成サイクルを開始する前に、上記感光体ドラ
ム１０が、図１における矢印Ｃの方向すなわち反時計回
りに回転駆動し、上記帯電チャージャ１１３がコロナ放
電を開始する。このとき、例えば負電荷で上記感光体ド
ラム１０を所定電位に一様帯電する。また、上記中間転
写ユニット１２０の中間転写ベルト１２１は、上記感光
体ドラム１０と等速で駆動し、図１における矢印Ｄの方
向すなわち時計回りに回転する。

【００２１】上記スキャナ部では、上記第１実施形態の
ように、所定のタイミングで原稿のカラー画像情報を読
み取り、この画像情報から得られたＢｋ画像データに基
づいて、上記書込光学ユニットによるレーザ光での光書
き込み（例えばラスタ露光）を行う。

【００２２】これにより、上記感光体ドラム１０上に
は、Ｂｋ画像データに対応したＢｋ潜像が形成される。
その後、感光体ドラム１０上に形成されたＢｋ潜像は、
上記リボルバ現像ユニット１１０のＢｋ現像器１１５に
よって、負帯電トナーで反転現像される。これにより、
感光体ドラム１０上には、Ｂｋトナー像が形成される。

【００２３】このように感光体ドラム１０上に形成され
たＢｋトナー像は、１次転写領域における転写電界によ
って中間転写ベルト１２１表面に１次転写される。この
転写電界は、上記１次転写バイアスローラ１２２により
中間転写ベルト１２１に付与される電荷によって形成さ
れる。

【００２４】このとき、上記１次転写バイアスローラ１
２２には、上記１次転写電源１２８によって、例えば、
１色目のＢｋトナー像に対して１．５ｋＶ、２色目のＣ
トナー像に対して１．６〜１．８ｋＶ、３色目のＭトナ
ー像に対して１．８〜２．０ｋＶ、４色目のＹトナー像
に対して２．０〜２．２ｋＶの適切な大きさの１次転写
バイアスが印加される。尚、現像後に感光体ドラム１０
上に残留する１次転写残トナーは、上記感光体クリーニ
ング装置１１１によって該感光体ドラム上から除去され
る。

【００２５】上記Ｂｋトナー像が１次転写された中間転
写ベルト１２１上の画像面は、上記第１実施形態と同様
に、再び１次転写領域に戻される。このとき、上記実施
形態１と同様に、上記トナー像が乱されないよう、潤滑
剤塗布ブラシ１２９ａ及びベルトクリーニングブレード
１２９ｂを、それぞれ接離機構によって上記中間転写ベ
ルト１２１から離間させる。

【００２６】更に、上記転写ユニット１３０における第
１支持ローラ１３５ａ及び２次転写バイアスローラ１３
１を図示しない転写用接離機構によって移動させ、該２
次転写バイアスローラを上記中間転写ベルト１２１から
離間させる。このとき、上記２次転写バイアスローラ１
３１に接続した２次転写電源１３９による電圧印加を停
止する。上記の状態は、中間転写ベルト１２１上に１次
転写されたトナー像を転写紙に２次転写するまで維持さ
れる。

【００２７】一方、上述したＢｋ工程が終了した後、上
記感光体ドラム１０側ではＣ工程が開始され、所定のタ
イミングで再び原稿のカラー画像情報を読み取り、この
画像情報から得られたＣ画像データに基づいて、レーザ
光により感光体ドラム１０上にＣ潜像を形成し、Ｃ現像
器１１６によってＣトナー像を形成する。

【００２８】本実施形態においては、上記Ｂｋ潜像後端
部分が通過した後、速やかに上記リボルバ現像ユニット
１１０の回転動作が開始される。そして、この回転動作
は、感光体ドラム１０上に形成されたＣ潜像の先端部分
がＣ現像器１１６の現像位置に到達する前に、完了する
ようにする。これにより、Ｃ現像器１１６は現像位置に
位置決めされ、この現像位置に移動してくるＣ現像をＣ
トナーで現像する。

【００２９】以後、Ｍ工程及びＹ工程においても、上述
したＣ工程と同様に、それぞれの画像データに基づい
て、潜像形成、現像、１次転写を行う。このようにし
て、中間転写ベルト１２１上における同一の画像面に、
上記感光体ドラム１０上に順次形成されるＢｋ、Ｃ、
Ｍ、Ｙの各トナー像を１次転写することで、該中間転写
ベルト上には、これら４色が重なり合ったトナー像が形
成される。

【００３０】以上のようにして中間転写ベルト１２１上
に転写されたトナー像は、転写紙１００上に２次転写す
るため、上記２次転写領域に送られる。このとき、上記
転写ユニット１３０の２次転写バイアスローラ１３１
は、図示しない転写用接離機構によって上記中間転写ベ
ルト１２１に押圧される。

【００３１】その後、この２次転写バイアスローラ１３
１には所定の２次転写バイアスが印加され、上記２次転
写領域に２次転写電界を形成する。これにより、上記中
間転写ベルト１２１上のトナー像は上記転写紙１００上
に転写される。また、上記２次転写領域に搬送される転
写紙１００は、上記中間転写ベルト１２１上のトナー像
の先端部が該２次転写領域に到達するタイミングに合わ
せて給紙される。

【００３２】上述のように、上記中間転写ベルト１２１
上に４色が重なり合って形成されたトナー像が一括転写
された転写紙１００は、その後、上記転写ユニット１３
０における転写紙除電チャージャ１３６との対向部に搬
送される。この対向部を通過するとき、上記転写紙は、
作動状態にある上記転写紙除電チャージャ１３６によっ
て除電され、２次転写ベルト１３４から剥離される。

【００３３】そして、剥離した転写紙は、定着ユニット
１４５の定着ローラ対１４５ａのローラ間に向けて送ら
れる。この定着ローラ対１４５ａでは、これらローラ間
に形成されるニップ部からなる定着領域で、上記転写紙
１００上の未定着トナー像を溶融し、該未定着トナー像
の定着を行う。そして、この転写紙は、図示しないコピ
ートレイに搬出され、スタックされる。

【００３４】一方、２次転写後の中間転写ベルト１２１
は、ベルトクリーニングブレード１２９ｂが図示しない
ベルトクリーニング用接離機構によって該中間転写ベル
ト１２１に押圧することで、その表面に残留した２次転
写残トナーを除去する。更に、クリーニング性の向上及
び２次転写性の向上を図るために、図示しない接離機構
で中間転写ベルト１２１に押圧される潤滑剤塗布ブラシ
１２９ａによって、潤滑剤収納部１２９ｃに収納された
潤滑剤が塗布される。

【００３５】この潤滑剤としては、例えば板状に成型さ
れた微粒子からなるステアリン酸亜鉛を使用することが
できる。また、転写紙を剥離した後、上記２次転写ベル
ト１３４表面に残留した電荷は、上記転写ベルト除電チ
ャージャ１３７によって除電される。尚、この２次転写
ベルト１３４表面は、更に、上記ベルトクリーニングブ
レード１２９ｂによってクリーニングされる。

【００３６】また、図２は、第２実施形態のプリンタ部
における主要部の概略構成図であり、前記第１実施形態
と同様の構成部材については同じ符号を付している。こ
の複写機は、主に低コスト化を図ったものであり、プリ
ンタ部における構造及び動作は前記第１実施形態と僅か
に異なっているのみであるので、前記第１実施形態と同
様に構成され、動作する部分についての説明は省略す
る。

【００３７】本実施形態においては、中間転写ユニット
２２０における中間転写ベルト２２１の中間層を、体積
抵抗率が１０⁸ 〜１０¹¹Ωcmの中抵抗層としている。ま
た、この中間転写ベルト２２１は、全体として、１０¹⁰
〜１０¹²Ωcmの体積抵抗率を有している。また、この中
間転写ベルト２２１の表面層側における表面抵抗率は、
１０⁷ 〜１０¹⁴Ωcmとなるように構成されている。この
ような中抵抗の中間転写ベルト２２１を用いることで、
１次転写後の中間転写ベルト２２１表面に発生する帯電
ムラを防止することができる。

【００３８】また、本実施形態において、中間転写ユニ
ット２２０における駆動ローラ２２４は、２次転写領域
のベルト回転方向下流側かつ１次転写領域のベルト回転
方向上流側に配置されている。そして、この駆動ローラ
２２４に対向するようにベルトクリーニングブレード１
２９ｂを配設することで、該駆動ローラを上記第２実施
形態におけるクリーニング対向ローラ１２７としても兼
用している。

【００３９】また、本実施形態においては、転写手段と
して、前記第１実施形態における転写ユニットの代わり
に、中間転写ユニット２２０の２次転写対向ローラ１２
６に対向するように配設された２次転写バイアスローラ
２３１を用いている。これにより、２次転写工程に必要
な構成部材数が減少し、前記第１実施形態に比べて低コ
スト化を図ることができる。

【００４０】本実施形態における給紙の際、給紙された
転写紙１００は、上記２次転写バイアスローラ２３１と
中間転写ベルト２２１との間で直接挟持され、定着ユニ
ット１４５の定着ローラ対１４５ａのローラ間に向けて
送られる。

【００４１】つぎに、図３および図４を参照して、本発
明の実施例について説明する。図３は本発明の実施例の
構成図、図４は同実施例のバイアス電圧発生部の出力電
圧波形を示す。なお図３は、図１で説明したＢｋ現像器
１１５を代表として示しており、その他の現像器１１６
〜１１８に対しても同様に構成される。

【００４２】図３において、感光ドラム１０および現像
器１１５は図１で説明した通りであり、７は本発明に係
るバイアス電圧発生部である。現像器１１５は、現像ロ
ーラ１、搬送スクリュウ２および３、現像剤貯留室４お
よび５、および現像剤を規制するドクタ６で構成され
る。

【００４３】現像ローラ１は、内部に磁石１ａが固定配
置されているマグネットローラ１ｂと、マグネットロー
ラ１ｂの外側を回転する非磁性体の現像スリーブ１ｃと
で構成される。現像剤貯留室４および５にはトナーとキ
ャリヤを含む二成分現像剤が貯留されており、貯留され
ている現像剤は搬送スクリュウ２および３の回転によっ
て撹拌しながら現像剤貯留室４および５を循環する。

【００４４】撹拌された現像剤は現像ローラ１のマグネ
ットローラ１ｂの磁力によって現像スリーブ１ｃの表面
に担持され、現像スリーブ１ｃの回転にともなって感光
ドラム１０と対向する位置に搬送される。感光ドラム１
０と対向する位置に搬送された二成分現像済の中のトナ
ーは感光ドラム１０に形成されている潜像の電位に応じ
てキャリヤより離れ感光ドラム１０に付着して現像が行
われる。

【００４５】なおトナーが離れたキャリヤは現像スリー
ブ１ｃの回転によって現像剤貯留室４にもどされ、また
トナーの補給は図示しないトナー貯留室より補給され
る。６は現像剤を規制するドクタであり、ドクタ６は現
像スリーブ１ｃと接触しない所定の間隔で設けられてお
り、現像スリーブ１ｃで担持されて搬送される現像剤が
一定量に規制されて感光ドラム１０に担持搬送するよう
にしている。

【００４６】バイアス電圧発生部７は直流電圧発生部７
ａおよび交番電圧発生部７ｂが直列に接続されて構成さ
れている。図４はバイアス電圧発生部７より出力電圧波
形を示しており、該バイアス電圧が現像スリーブ１ｃと
感光ローラ１０との間に印加される。

【００４７】交番電圧発生部７ｂで発生する交番電圧
は、図４に示されるように、１２ＫＨｚで繰返される矩
形波の振幅が１ＫＨｚの周期で直線的に連続して変化し
ている。

【００４８】現像スリーブ１ｃで担持搬送された現像剤
は感光ドラム１０と対向する現像部に到達すると現像剤
のキャリヤがマグネットローラ１ｂの磁気的で連なりな
がら現像スリーブ１ｃの表面から立上り、磁気ブラシが
形成され、該磁気ブラシの先端が感光ドラム１０の表面
を摺擦し、感光ドラム１０の潜像にトナーを付着させて
現像する。

【００４９】また現像効率を高めるために、バイアス電
圧発生部７によって現像スリーブ１ｃと感光ドラム１０
との間にバイアス電圧を印加する。正の交番電圧が印加
されると磁気ブラシ中の負に帯電しているトナーやキャ
リヤから離れずに、キャリヤに付着した状態のままにな
っている。

【００５０】次に負の交番電圧が印加されると負に帯電
しているトナーはキャリヤから離れて感光ドラム１０に
向かう。続いて次の正の交番電圧が印加されるとトナー
は現像スリーブ１ｃ方向に戻されるが、その戻される距
離は直流電圧が印加されているため完全には戻らない。

【００５１】以後交番電圧は負および正が連続して印加
され、キャリヤに付着していたトナーが振動を受けてキ
ャリヤより離れ、離れたトナーは直流電圧によって引っ
ぱられ、感光ドラム１０上に付着して現像が行われる。
このように交番電圧の振幅を連続的に減少させることに
より、ハイライト部のザラツキやピッチむらをなくすこ
とができる。

【００５２】なお実施例では交番電圧の周波数を１２Ｋ
Ｈｚ、交番電圧の振幅を変化させる周期を１ＫＨｚとし
たが、この値に限定されるものではなく、現像器の特性
によって実験的に決められる。また交番電圧の波形を矩
形波としていたが、正弦波、三角波等であってもよい。

【００５３】また、交番電圧の振幅の変化を直線的に変
化させていたが、指数ふ数的に変化させてもよい。また
実施例では１ＫＨｚの周期の始点と終点間を連続的に交
番電圧の振幅を変化させていたが、図５（Ａ）に示され
るように周期の始点と中間点との間を連続的に変化する
ようにしてもよい。また、図５（Ｂ）に示されるよう
に、交番電圧の振幅が所定値Ｖ₀ 以下となったとき、以
下となった時点より終点までを振幅がＶ₀ の交番電圧を
印加するようにしてもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、現像スリーブと感
光ドラムとの間に直流電圧に加えて所定の周期で連続的
に振幅値が変化する交番電圧を加えるようにしたので、
ハイライト部分のザラツキやピッチむらをなくすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で適用される第１の実施形態のプリンタ
部における主要部の概略構成図である。

【図２】本発明で適用される第２実施形態のプリンタ部
における主要部の概略構成図である。

【図３】本発明の実施例の構成図である。

【図４】同実施例のバイアス電圧発生部の出力電圧波形
である。

【図５】同実施例のバイアス電圧発生部の出力電圧波形
である。

【図６】従来例の説明図である。

【符号の説明】 １ 現像ローラ １ａ 磁石 １ｂ マグネットローラ １ｃ 現像スリーブ ２，３ 搬送スクリュウ ４，５ 現像剤貯留室 ６ ドクタ ７ バイアス電圧発生部 ７ａ 直流電圧発生部 ７ｂ 交番電圧発生部 １０ 感光ドラム １１５ （Ｂｋ）現像器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所要の潜像が形成される像担持体と対向
   して配設され、二成分現像剤を担持搬送して前記潜像を
   現像する現像剤担持体が設けられている画像形成装置に
   おいて、前記像担持体と前記現像剤担持体との間に直流
   電圧に加えて所定の周期で連続的に振幅値が変化する交
   番電圧を印加するようにしたことを特徴とする画像形成
   装置。
2. 【請求項２】 前記交番電圧の振幅値が前記周期の始め
   において最大値をとり、以後連続的に減少するものであ
   る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】 前記交番電圧の連続的減少を前記周期の
   中間点または終点であることを特徴とする請求項２記載
   の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記交番電圧の連続的減少が直線的に減
   少させるようにしたことを特徴とする請求項２または３
   記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記交番電圧の連続的減少が指数ふ数的
   に減少させるようにしたことを特徴とする請求項２また
   は３記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記交番電圧の減少が所定値に達したと
   き、該所定値の交番電圧に前記周期の終了まで印加させ
   るようにしたことを特徴とする請求項２，３，４または
   ５記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記交番電圧の波形が正弦波、矩形波ま
   たは三角波であることを特徴とする請求項１，２，３，
   ４，５または６記載の画像形成装置。