JPH06148986A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、環境若しくは経時変化に基づく現
像剤の流動性の変動、ドラム／スリーブ間の機械的誤差
等に起因する前記ニップ幅が変動を抑制し、長期に亙っ
て高品質の画像形成形成を可能とする装置を提供する事
を目的とする。 【構成】 本発明は前記ニップ幅の変動を抑制する為
に、現像スリーブ等の現像剤搬送体側より前記現像剤溜
まりを介して感光体側に現像バイアスを印加しながら帯
電を行なう画像形成装置において、前記現像剤溜まりに
流れる現像バイアスの流入電流を適宜間隔で検知し、該
検知電流値に応じて前記現像剤搬送体の搬送速度を制御
可能に構成した事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は現像剤搬送体と対峙させ
た感光体の背面側に露光手段を配置し、該感光体と搬送
体対峙域に現像剤を摺擦させながら帯電させた後、露光
とほぼ同時に現像を行ないながら画像形成を行なう画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より例えば透光性支持体上に透光性
導電層と光導電体層を積層してなる感光体ドラム内に、
画像情報に対応した光出力を生成する露光手段を内挿
し、該露光手段の光出力を集束化して前記光導電体層に
潜像を結像すると同時若しくはその直後に前記感光体ド
ラムと対面配置させた現像スリーブその他のトナー搬送
体を介して前記潜像を可視像（トナー像）化した後、該
トナー像を転写ローラその他の転写手段を介して普通紙
に転写可能に構成した画像形成装置は公知である。（特
開昭58ー153957号他）

【０００３】この種の画像形成装置においては、構成の
一層の簡単化とオゾン発生等の防止、更には地かぶりの
防止を図る為に、独立した帯電器を設けずに前記感光体
ドラムと対峙して配置された現像スリーブ上に導電性磁
性トナーを担持させるとともに、スリーブに内包した固
定磁極その他の磁気力を利用していわゆる磁気ブラシ状
の現像剤溜まりを現像位置直前位置に設け、該現像剤溜
まりにより感光体ドラム表面を摺擦しながら現像スリー
ブ側に印加した現像バイアスを利用して前記現像剤溜ま
りを介して前記ドラムの光導電層に電荷を注入して帯電
を行なった後、該帯電の直後に該ドラムに内包された露
光ヘッドを利用して露光像を結像すると共に現像を行な
い、所定の画像形成を行なうように構成している。

【０００４】さて前記構成の装置にあっては前記トナー
溜まりによるドラム現像剤溜まりは、画像電子学会第１
６巻第５号の鉄谷氏の論文によれば記録速度が2.5cm/se
cの場合に10mm幅前後の現像剤溜まりを必要とし、一
方、小型化の要請を満足するには前記感光体ドラムと現
像スリーブの直径をより小径化する事が有効であるが、
この様に構成すると現像位置上流側に形成されるスリー
ブとドラム間の楔状空間の形成角度が広がってしまい、
前記所定幅の現像剤溜まりを確保し得ることが困難であ
った。この為本出願人は先に、前記現像剤溜まり上でフ
ォワードフィード回転になる如くドラム／スリーブ回転
方向を設定すると共に、該スリーブ周速をドラム周速よ
り相対的に早い周速に、より具体的には前記スリーブ周
速をドラム周速に対し５〜１０倍に設定し、現像剤溜ま
りに供給されるトナー量を多くし前記欠点の解消を図っ
ているが（特願昭４−１０４０１３）、ドラム／スリー
ブの直径をより小径化した場合前記楔状空間の形成角度
が広がっているために、現像ギャップの変動が前記現像
剤溜まり幅（以下ニップ幅という）の変動につながり、
そして該ニップ幅の変動は画像品質に悪影響を及ぼす。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】即ち、前記ニップ幅が
狭くなると露光位置の上流側では、感光体ドラムの帯電
が不十分になるために、前記露光部を十分に再帯電する
事が出来ず、履歴画像（ゴースト）が発生する。又露光
位置の下流側では現像幅が不足する為に、十分なる画像
濃度を得る事が出来ない。一方、前記ニップ幅が広がる
と、露光位置下流側において現像後においてもトナーが
摺擦されて過剰に剥離する事になる為に、やはり画像濃
度が低下する。

【０００６】さて、前記装置に使用するトナーは現像ス
リーブ側より電荷注入を行なうために導電性トナーであ
る事が前提となるが、導電性トナーを用いると、前記現
像後のトナー像を普通紙側に転写させる場合において、
絶縁性トナーのようにコロナ放電による静電転写手段を
採る事が出来ず、この為一般的には転写ローラを用い、
該転写ローラに転写バイアス等を印加し転写効率を上げ
ているが、記録紙側の抵抗値は湿気その他の環境要因に
より変動し易く、この為安定した円滑な転写を行う事が
出来ず、高画質な画像形成が困難である。

【０００７】そこで本発明は、前記現像剤に、少なくと
も表面が導電処理されたキャリアと高抵抗若しくは絶縁
性トナーからなる現像剤を用い、より好ましくは前記導
電性キャリアを、バインダ樹脂中に磁性体を分散した粒
子の表面に導電性微粒子を固着して形成すると共に、更
に該キャリアの直径をトナー直径の１〜５倍に設定した
現像剤を提案している。（特願平４−７８２２７他）

【０００８】しかしながら前記の様な樹脂キャリアを用
いると、前記現像剤溜まり上における機械的な摺擦力に
より、外周がより平滑化されたり外添剤の離脱等によっ
て流動性が高くなる。そして現像剤の流動性が高くなる
と現像ニップ幅が狭くなり、経時的に前記欠点が増大す
る。又現像剤の流動性の変化は温度や湿度等の環境の変
化によっても発生する。

【０００９】本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、環
境若しくは経時変化に基づく現像剤の流動性の変動、ド
ラム／スリーブ間の機械的誤差等に起因する前記ニップ
幅が変動を抑制し、長期に亙って高品質の画像形成を可
能とする装置を提供する事を目的とする。

【００１０】

【課題を解決する為の手段】本発明は前記ニップ幅の変
動を抑制する為に、現像剤搬送体（以下現像スリーブ等
という）側より前記現像剤溜まりを介して感光体側に現
像バイアスを印加しながら帯電を行なう画像形成装置に
おいて、前記現像剤溜まりに流れる現像バイアスの流入
電流を適宜間隔で検知し、該検知電流値に応じて前記現
像剤搬送体の搬送速度を制御可能に構成した事を特徴と
する。この場合前記現像剤搬送体は、一般的に固定磁石
集成体を内包し、回転可能な現像スリーブ、若しくは固
定スリーブ若しくは回転スリーブに回転可能な磁石集成
体を内包して構成されるが、勿論ベルト状に形成する事
も可能である。

【００１１】

【作用】前記現像剤の電気抵抗が一定の場合、現像剤溜
まりの現像スリーブと感光体ドラムの接触面積が一定な
らば、現像スリーブから感光体側に流れる現像バイアス
における流入電流は一定となる。従って、前記流入電流
を検知すれば、現像剤の電気抵抗が一定の場合該前記流
入電流と、ニップ幅がほぼ比例関係をもつ事が理解出来
る。尚、前記ニップ幅の変動は印刷枚数単位で変動する
ものではないために、前記現像電流の制御間隔は連続的
に枚数毎に行なう事なく、数百枚以上の単位で行なう事
が好ましい。又前記現像電流の検知は感光体表面に露光
電位があった場合に微妙に変化しやすいために、非画像
形成時に行なうのがよい。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を例示
的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１
は本発明の実施例にかかるプリンタの構成を示す概略図
である。１はＬＥＤユニット２を内挿した感光体ドラム
で、その回転方向に沿って現像ユニット３に組込まれた
現像スリーブ３０、転写ローラ４が配設されていると共
に、前記感光体ドラム１と転写ローラ４間の接線方向に
沿って上流側より、給紙カセット５、紙検知センサ６、
レジストローラ７、及び転写ローラ４を挟んで定着ロー
ラ８が配設されている。尚、転写ローラ４は転写効率を
上げるために導電性ローラを用い、前記トナーの帯電電
位と逆極性の転写バイアスを印加させるとともに、前記
感光体ドラム１周面に均一に圧接し、該ドラム１と同期
して回転可能に構成する。

【００１３】次に、本発明の要部たる感光体ドラム１と
現像ユニット３の構成を中心に詳細に説明する。感光体
ドラム１は、内面側より透光性支持体１ａ上に透光性導
電層１ｂ、注入阻止層１ｅ、光導電体層１ｃ、及び表面
層１ｆが積層されて形成されており、本実施例において
は直径を３０ｍｍに設定する。

【００１４】感光体ドラム１内に内挿されるＬＥＤユニ
ット２は、ドラム軸方向に沿って１列状に配列したＬＥ
Ｄチップ列２１等を搭載してなるプリント基板上に配設
させた集束性レンズアレイ２３（商品名：セルフォック
レンズ）からなり、これらを一体的にヘッドブロック２
４により保持している。そして前記ＬＥＤユニット２は
その露光位置がドラム／スリーブの最近接点、言い換え
れば感光体ドラム１と現像スリーブ３０の軸心を結ぶ中
心線上より僅かにドラム１回転方向下流側（４°程度）
に偏向させて、前記ドラム１内の光導電体層１ｃに結像
するように構成している。

【００１５】現像ユニット３は、トナー補給容器３２と
キャリアとトナーが収容された現像容器３１からなり、
該容器本体３１の感光体ドラム１と対面する側の現像ス
リーブ３０内には固定磁石集成体３３を配置し、現像ス
リーブ３０の直径を感光体ドラムと同様に３０ｍｍに設
定しつつ該感光体ドラム１と逆方向の反時計回り方向に
回転させ現像位置でのフォワードフィード可能に構成し
ている。又該現像スリーブ３０は図２に示すように駆動
源たる直流モ−タ４７の電圧制御により前記感光体ドラ
ムの周速の５〜１０倍程度の回転速度に任意に可変制御
可能に構成している。固定磁石集成体３３は図１に示す
ような磁極配置に設定し、特に前記摺擦域を形成するた
めの主磁極Ｎ１はドラム／スリーブ３０間の最近接位置
からドラム回転方向上流側の２°程度変位した位置に配
設している。一方前記現像容器３１は、前記感光体ドラ
ム１と対面する現像スリーブ３０下側周面側を開口させ
ると共に、該開口部両側を弧状に凹設し、該凹設部位に
感光体ドラム１を収納配置させると共に、該ドラム底面
側に転写ローラ４を転動可能に接触させる。

【００１６】次に前記現像ユニット３に用いる現像剤の
組成について説明する。図３は本現像剤に用いるキャリ
アの構成を示す模式図であり、磁性体１５がバインダー
樹脂中に均一に分散されてなるキャリア母粒子１３の表
面に導電性微粒子１６が固定されてキャリア１４が構成
されている。

【００１７】キャリア１４の平均粒度は、１０〜１００
μｍが好適であり、より好ましくは１５〜５０μｍであ
る。キャリア１４の平均粒径が余り大きくなると感光体
を均一に帯電させることが困難となり、トナー濃度Ｔ／
Ｃを大きくすることができなくなる。一方、平均粒径が
余り小さすぎると、現像スリーブ３０上の現像剤の搬送
性が悪くなる。尚、出願人は現像剤の抵抗を下げるため
一定の粒度分布をもつキャリア１４の小粒径成分を増大
して、より一層の帯電を行なう技術を出願した（特願平
４−１８０３１４号）。従って、キャリア１４はそのキ
ャリア１４の粒度分布中の小粒径キャリア成分が感光体
ドラム側にキャリア引きされ付着した場合でも画像形成
に支障のない小粒のキャリアとする事が必要である。前
記キャリアをキャリア引きさせる場合はキャリアを構成
するバインダ樹脂は、トナーと同色若しくは近似色に着
色するのが好ましい。これにより前記キャリアは劣化に
より抵抗が増大しトナーとともに感光体側に現像消費さ
せる事が出来るとともに、該現像されたキャリアは粒度
調整されているために画像形成上問題となる事がない。
尚、こわれやすい樹脂キャリアは代えてフェライトキャ
リアを代用することもできる。尚、キャリア１４は、体
積固有抵抗が１０⁵・Ω・ｃｍ以下、好ましくは１０⁴・
Ω・ｃｍ以下、より好ましくは１０²〜１０⁴・Ω・ｃｍ
であるのがよい。この場合体積固有抵抗が余り大きくな
ると、導電性キャリアとしての特性が損われ、電荷の注
入が速やかに行なわれず、感光体の帯電が不十分とな
る。キャリア１４の導電性は、主として導電性微粒子１
６によって付与される。

【００１８】そして上記のキャリアとトナーとを混合し
て、現像剤とする。現像剤としての体積固有抵抗値は１
０⁶・Ω・ｃｍ以下、好ましくは１０⁵・Ω・ｃｍ以下、
より好ましくは１０³〜１０⁵・Ω・ｃｍである。本実施
例においては特にトナー／キャリアの混合比を１５％ｗ
ｔ／８５ｗｔ％に設定している。トナーは通常の絶縁性
トナーが用いられ、好ましくは体積固有抵抗が１０¹⁴・
Ω・ｃｍ以上のものであり、より好ましくは１０¹⁶・Ω
・ｃｍ以上に設定され、例えば、バインダー樹脂、着色
剤、電荷制御剤、オフセット防止剤などとともに磁性体
を添加して磁性トナーとするのがよい。

【００１９】かかる装置において前記現像スリーブ３０
（口径３０ｍｍ）の周速を２１６ｍｍ／ｓ、感光体ドラ
ム１（口径３０ｍｍ）の周速を３６ｍｍ／ｓに一定に制
御した状態で、前記ドラム１／スリーブ３０間の現像ギ
ャップを変化させて、現像バイアスの流入電流とニップ
幅の関係について調べてみた所、図４の分布図を得た。
これに対し、一方前記現像スリーブ３０の回転速度を変
化させながら、現像電流の関係を調べてみた所、図５の
分布図を得た。本図より理解されるように、ニップ幅と
現像電流は僅かな曲線をもってほぼ比例関係にある。又
現像電流と現像スリーブ３０の対ドラム周速比の関係も
周速比が５〜１０の間で僅かな曲線をもってほぼ比例関
係にあるために、例えばニップ幅７ミリが最適値の場合
の現像電流は１１μＡである。従って環境若しくは経時
変化に基づく現像剤の流動性の変動、ドラム１／スリー
ブ３０間の機械的誤差等に起因して前記ニップ幅が変化
した場合でも前記現像電流が１１μＡになるように、現
像スリーブ３０の回転数を制御すればよい。

【００２０】図２は本発明の実施例にかかる現像スリー
ブ回転制御用のブロック図で、４１は直流の現像バイア
ス電源、４２は電流検知用の固定抵抗、４３は電流セン
サ、４４は現像回数カウンタ、４８は、該カウンタ値に
基づいて前記電流センサ４３よりの検知電流を検知し、
該検知電流が常に１１μＡになるように、モ−タ駆動回
路４６を介して現像スリーブ駆動モ−タ４７の可変制御
を行なう制御回路で、該制御回路４８内に前記図４及び
図５の分布図に基づいて形成されたアルゴリズムが格納
されているメモリ４９を内蔵し、該メモリ４９のアルゴ
リズムに基づいて前記可変制御が行なわれる。かかる実
施例によれば前記カウンタ値が数百枚に達した毎に、前
記電流センサを利用して非画像時の現像電流を検知し、
該検知電流が常に１１μＡになるように、モ−タ駆動回
路４６を介して現像スリーブ３０の駆動モ−タ４７の可
変制御を行なう事により、前記ニップ幅を最も高品質画
像が得られる７ｍｍ前後に制御できる。

【００２１】

【効果】以上記載した如く本発明によれば、環境若しく
は経時変化に基づく現像剤の流動性の変動、ドラム／ス
リーブ間の機械的誤差等に起因する前記ニップ幅の変動
により感光体へ流れ込む電流が一定となり、長期に亙っ
て高品質の画像形成形成を可能とする。等の種々の著効
を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る画像形成装置の全体概略
図

【図２】図１に組込まれる現像スリーブ回転制御装置を
示すブロック図

【図３】本現像剤に用いるキャリアの構成を示す模式図

【図４】現像電流とニップ幅の関係を示す関係図

【図５】現像電流と現像スリーブの対ドラム回転数比を
示す関係図

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 露光手段 ３０ 現像剤搬送体（現像スリーブ） １０ 現像剤摺擦域 ４３ 電流センサ ４８ 現像スリーブ回転速度制御回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】現像剤搬送体と対峙させた感光体の背面側
   に露光手段を配置し、該感光体と搬送体対峙域に現像剤
   溜まりを介在させるとともに、前記搬送体側より前記現
   像剤溜まりを介して感光体側に現像バイアスを印加しな
   がら帯電を行なった後、露光とほぼ同時に現像を行ない
   ながら画像形成可能に構成した画像形成装置において、 前記現像剤溜まりに流れる現像バイアスの流入電流を適
   宜間隔で検知し、該検知電流値に応じて前記現像剤搬送
   体の搬送速度を制御可能に構成した事を特徴とする画像
   形成装置
2. 【請求項２】前記現像剤搬送体が固定磁石集成体を内包
   し、回転可能な現像スリーブである請求項１記載の画像
   形成装置
3. 【請求項３】前記現像剤搬送体が固定スリーブ若しくは
   回転スリーブに回転可能な磁石集成体を内包して構成さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置