(57)【要約】【課題】著しい掃き目状のトナー像が感光体上に現像された場合であっても、トナーを適切な位置に再配置し、掃き目を効果的に除去すること。【解決手段】移動する潜像担持体２ａに現像されたトナー像に電界を印加することにより、トナー像のトナーの再配置を行うトナー再配置装置２１ｅを備えた画像形成装置１００において、トナー再配置装置２１ｅは、トナー像の移動方向に直交する方向に所定の間隔を置いて潜像担持体２ａの表面に対面して配置される複数の電極２０ｅと、電極２０ｅに対して多相の交番電圧を印加する電圧印加装置２００ｅと、を備えた画像形成装置１００とする。【選択図】図５Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する潜像担持体に現像されたトナー像に電界を印加することにより、前記トナー像のトナーの再配置を行うトナー再配置手段を備えた画像形成装置において、
前記トナー再配置手段は、
前記トナー像の移動方向に直交する方向に所定の間隔を置いて前記潜像担持体の表面に対面して配置される複数の電極と、
前記電極に対して多相の交番電圧を印加する電圧印加手段と、
を備えた画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の電極の各々は、形状が帯状である帯状電極であって、
前記複数の帯状電極の各電極は、長手方向が前記トナー像の移動方向と略同一である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、前記電極に対して３相以上の交番電圧を印加することにより、前記トナー像の移動方向に直交する方向に往復波電界を形成する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電圧印加手段は、前記電極に対して２相の交番電圧を印加することにより、隣接する前記電極間で定在波電界を形成する請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電圧印加手段は、交番電圧を発生する電源と、当該電源から発生する交番電圧の位相を制御する制御部と、を備えた請求項１〜４の何れか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
トナー像を担持するための潜像担持体と、前記トナー像のトナーを再配置するための電極群と、が同一のケーシング内に収納されており、
前記電極群は、前記潜像担持体の表面に対面して前記潜像担持体の表面の移動方向に直交する方向に所定の間隔を置いて配置される複数の電極を有する潜像担持体ユニット。
【請求項７】
前記複数の電極の各々は、形状が帯状である帯状電極であって、
前記複数の帯状電極の各電極は、長手方向が前記トナー像の移動方向と略同一である請求項６に記載の潜像担持体ユニット。
【請求項８】
前記電極に対して、３相以上の交番電圧を印加することにより前記トナー像の移動方向に直交する方向に往復波電界を形成し、又は２相の交番電圧を印加することにより隣接する前記電極間で定在波電界を形成する電圧印加手段と、
を更に備えた請求項６又は７に記載の潜像担持体ユニット。
【請求項９】
移動する潜像担持体にトナー像を現像する現像装置と、前記トナー像のトナーを再配置するための電極群と、が同一のケーシング内に収納されており、
前記電極群は、前記現像装置よりも前記トナー像の移動方向下流側において前記潜像担持体の表面に対面する位置で、前記潜像担持体の表面の移動方向に直交する方向に所定の間隔を置いて配置される複数の電極を有する現像ユニット。
【請求項１０】
前記複数の電極の各々は、形状が帯状である帯状電極であって、
前記複数の帯状電極の各電極は、長手方向が前記トナー像の移動方向と略同一である請求項９に記載の現像ユニット。
【請求項１１】
前記電極に対して、３相以上の交番電圧を印加することにより前記トナー像の移動方向に直交する方向に往復波電界を形成し、又は２相の交番電圧を印加することにより隣接する前記電極間で定在波電界を形成する電圧印加手段と、
を更に備えた請求項９又は１０に記載の現像ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、潜像担持体ユニット、及び現像ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成プロセスにおいて、現像装置は感光体上に形成された潜像をトナー像として現像する。現像装置は、潜像をトナー像として現像する際に磁気ブラシを形成し、形成した磁気ブラシの先端を感光体に接触させる。
【０００３】
ここで、磁気ブラシの接触等により、感光体上にはがさついた粒状性の悪いトナー像が現像される。具体的には、掃き目状のトナー像が現像され、特にハーフトーンの網点画像等で顕著に見受けられる。
なお、掃き目は磁気ブラシを形成する２成分現像方式に限らず、１成分現像方式においても生じることが確認されている。
【０００４】
掃き目を除去するために、現像部よりも感光体の回転方向下流側に電極を設け、感光体と電極との間でトナーを往復運動させる現像装置が開示されている（特許文献１参照）。
特許文献１の技術によれば、感光体と電極との間でトナーが往復運動することにより、一旦感光体上に現像されたトナー像から掃き目の原因となるトナーが再配置され掃き目が除去され得る。
【特許文献１】特開平４−３７２９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の現像装置では、一応の掃き目除去効果はあるものの、著しい掃き目状のトナー像に対して十分に掃き目を除去することはできない。
【０００６】
本発明の目的は、著しい掃き目状のトナー像が感光体上に現像された場合であっても、トナーを適切な位置に再配置し、掃き目を効果的に除去することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、
移動する潜像担持体に現像されたトナー像に電界を印加することにより、前記トナー像のトナーの再配置を行うトナー再配置手段を備えた画像形成装置において、
前記トナー再配置手段は、
前記トナー像の移動方向に直交する方向に所定の間隔を置いて前記潜像担持体の表面に対面して配置される複数の電極と、
前記電極に対して多相の交番電圧を印加する電圧印加手段と、
を備えた画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、粒状性の程度が非常に悪く、掃き目の顕著なトナー像が感光体上に現像された場合であっても、トナーを適切な位置に再配置することができる。つまり、掃き目を効果的に除去することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本実施形態における画像形成装置、潜像担持体ユニット、及び現像ユニットの最適な構成及び動作について、図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
まず、構成について説明する。
図１に、画像形成装置１００の概略断面図を示す。
画像形成装置１００は、読取部１、画像形成部２、給紙部３、搬送部４等を備えて構成される。
【００１１】
読取部１は、コンタクトガラス、プラテンガラス、光源、ミラー、集光レンズ、ＣＣＤ等の光学系を備えて構成される。
読取部１は、上記光学系により読取用のトレイに置かれた原稿Ｆの画像を電気信号に変換し、変換した電気信号を画像形成部２に出力する。
【００１２】
画像形成部２は、形状がドラム状である感光体２ａの周囲に、帯電装置２ｂ、露光装置２ｃ、現像装置２ｄ、トナー再配置電極２ｅ、転写ローラ２ｆ、クリーニング装置２ｇ等を備えて構成される。
画像形成部２は、上記の各装置を用いて感光体２ａ上にトナー像を形成し、形成したトナー像を用紙ＤＰに転写する。なお、トナー再配置電極２ｅが行う動作については後述する。
【００１３】
図１には、モノクロの画像形成のみ可能な画像形成部２について示したが、必ずしもこれに限られず、カラーの画像形成が可能な画像形成部であってもよい。
【００１４】
図２に、カラーの画像形成が可能な画像形成部２０を示す。
画像形成部２０は、イエロー作像部Ｙ、マゼンダ作像部Ｍ、シアン作像部Ｃ、ブラック作像部Ｋを備える。なお、各作像部Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、中間転写体２０Ａの移動方向に沿って設けられる。
【００１５】
イエロー作像部Ｙは、感光体２１Ｙ、帯電装置２２Ｙ、露光装置２３Ｙ、現像装置２４Ｙ、トナー再配置電極２５Ｙ、転写ローラ２６Ｙ、クリーニング装置２７Ｙ等を備えて構成される。
【００１６】
イエロー作像部Ｙは、感光体２１Ｙ上にトナー像を形成し、形成したトナー像を中間転写体２０Ａに転写する。なお、トナー再配置電極２５Ｙが行う動作については、図１のトナー再配置電極２ｅと同様であるため、トナー再配置電極２ｅを例に挙げて後述する。また、マゼンダ作像部Ｍ、シアン作像部Ｃ、ブラック作像部Ｋは、イエロー作像部Ｙと同様の構成及び動作を行うため、ここでの説明は省略する。
【００１７】
図１に戻り、給紙部３は、給紙トレイ３ａ、手差しトレイ３ｂ、給紙ローラ３ｃ等を備えて構成される。給紙トレイ３ａ及び手差しトレイ３ｂは複数の用紙ＤＰを収容し、給紙ローラ３ｃは搬送部４を介して画像形成部２に用紙ＤＰを供給する。
【００１８】
搬送部４は、搬送経路４ａ、切り替え爪４ｂ、反転ローラ４ｃ等を備えて構成される。搬送経路４ａは、切り替え爪４ｂ又は反転ローラ４ｃの動作とともに、用紙ＤＰを画像形成処理部２１に搬送し、用紙ＤＰを外部に搬送する。
【００１９】
図３Ａに、トナー再配置ユニットの概略断面図を示す。
トナー再配置ユニット２０１ｅは、画像形成装置１００を構成する１つのケーシング内に、感光体２ａとトナー再配置電極２ｅを備える。なお、現像装置２ｄとトナー再配置電極２ｅを備えて構成されるトナー再配置ユニット２０２ｅとしてもよく、トナー再配置ユニット２０１ｅ、２０２ｅは、少なくともトナー再配置電極２ｅを備えて構成される。
【００２０】
トナー再配置電極２ｅは、現像装置２ｄよりも感光体２ａの回転方向下流側に設置され、感光体２ａに近接して対向配置される。
また、図３Ｂに示すように、トナー再配置電極２ｅの感光体２ａに面する表面の形状は平面であってもよいし、図３Ｃに示すように、感光体２ａの表面と等距離になるような曲面であってもよい。
【００２１】
図４Ａに、トナー再配置電極２ｅの表面図を示す。また、図４Ｂに、トナー再配置電極２ｅの断面図を示す。
図４Ａ、Ｂに示すように、トナー再配置電極２ｅは、トナー像移動方向（感光体２ａ表面の移動方向）と直交方向（以下、単に「直交方向」という）に微小間隔を設けて複数の電極２０ｅを備えて構成される。
トナー再配置電極２ｅの直交方向の長さは３００[ｍｍ]であり、表面保護層の厚みＳは１５[μｍ]である。また、各電極２０ｅの長手方向の長さは１５[ｍｍ]、直交方向の長さＬは１２０[μｍ]であり、直交方向の繰り返しピッチＰは２５０[μｍ]である。
【００２２】
ここで、[電極２０ｅの直交方向の長さＬ]／[電極２０ｅの直交方向の繰り返しピッチＰ]は、０．３＜Ｌ／Ｐ＜０．７であることが望ましい。
Ｌ／Ｐが０．３以下の場合、電極２０ｅの表面積が小さくなりすぎ、トナーを対向方向に往復運動させる能力が劣ってしまう。往復運動させる能力が劣ると、トナー再配置効果が薄れるため十分に掃き目を除去できない。また、Ｌ／Ｐが０．７以上の場合、トナー再配置電極２ｅの中央付近の電気力線が略垂直となり、トナーを直交方向に往復運動させる能力が劣ってしまう。よって、Ｌ／Ｐが０．３以下の場合と同様、十分に掃き目を除去できない。
【００２３】
また、電極２０ｅの直交方向の繰り返しピッチＰは、１５０[μｍ]＜Ｐ＜４００[μｍ]であることが望ましい。
繰り返しピッチＰが１５０[μｍ]以下である場合、トナーを直交方向に往復運動させる速度が遅すぎてしまう。往復運動させる速度が遅すぎると、トナー再配置効果が薄れるため十分に掃き目を除去できない。また、繰り返しピッチＰが４００[μｍ]以上である場合、トナーを直交方向に往復運動させる速度が速すぎてしまう。往復運動させる速度が速すぎると、遅すぎる場合と同様、トナー再配置効果が薄れるため十分に掃き目を除去できない。
【００２４】
トナー再配置電極２ｅと感光体２ａとの間の距離Ｄは、３００[μｍ]である。
ここで、[電極２０ｅの直交方向の繰り返しピッチＰ]／[距離Ｄ]は、０．５＜Ｐ／Ｄ＜１．２であることが望ましい。
Ｐ／Ｄが０．５以下の場合、感光体２ａ近傍の電界が弱すぎてトナーを直交方向に往復運動させる速度が遅くなる。よって、トナー再配置効果が薄れて十分に掃き目を除去できない。また、Ｐ／Ｄが１．２以上の場合、感光体２ａ近傍の電界が相対的に強くなりすぎてトナーを対向方向に往復運動させる能力が劣ってしまう。よって、Ｐ／Ｄが０．５以下の場合と同様に、十分に掃き目を除去できない。
【００２５】
図５Ａ〜Ｃに、トナー再配置装置の機能ブロック図を示す。
図５Ａに示すように、トナー再配置装置２１ｅは、トナー再配置電極２ｅと電圧印加装置２００ｅを備えて構成される。
【００２６】
トナー再配置電極２ｅは、複数の電極２０ｅ及び絶縁体部分を有して構成される。電極２０ｅの形状は、必ずしも図５Ａに示す形状に限られない。例えば、図５Ｂ、図５Ｃに示すように、各電極２０ｅの長手方向がトナー像移動方向に略同一であって、複数の電極２０ｅが直交方向に配列されていればよい。
【００２７】
電圧印加装置２００ｅは、各電極２０ｅに接続される。具体的には、直流電源ＤＳは多相交流電源ＥＳに接続され、多相交流電源ＥＳは各電極２０ｅに接続される。
制御部５は、直流電源ＤＳ及び多相交流電源ＥＳの動作を制御して、トナー再配置電極２ｅに３相の交番電圧を印加する。
【００２８】
トナー再配置電極２ｅに３相の交番電圧が印加されることで、トナー再配置電極２ｅは電極２０ｅの表面近傍に進行波電界を形成する。更に、制御部５は、印加する交番電圧の位相を周期的に変化させる。これにより、トナー再配置電極２ｅは進行波電界が直交方向に往復する往復波電界を形成する。
【００２９】
図６を参照して、往復波電界について説明する。
図６に示す電極１〜９は、図５Ａ〜Ｃに示した電極１〜９に対応している。
電極１〜３、４〜６、７〜９の各電極群にそれぞれ３相の交番電圧が印加され、印加された交番電圧は時間変化と共に位相が周期的に変化する。
【００３０】
電極１、４、７には周期的な変化を同一とした交番電圧が印加される。同様に、電極２、５、８、及び電極３、６、９の各電極についても周期的な変化を同一とした交番電圧が印加される。
【００３１】
周期的に変化する３相以上の交番電圧が印加されることで、進行波電界の向きは直交方向に往復し、往復波電界が形成される。なお、周期的に変化する２相の交番電圧が印加される場合であっても、隣接する電極間で定在波電界が形成される。この場合、直交方向にトナーを往復運動させる能力は往復波電界が形成される場合よりも劣るが、一定のトナー再配置効果を得ることができる。本実施形態におけるトナー再配置電極２ｅは、複数の電極２０ｅを備えて構成されることにより、往復波電界又は定在波電界を形成することができ、一つの電極のみで構成されるトナー再配置電極よりも優れたトナー再配置効果を得ることができる。
【００３２】
図７に、交番電圧の波形の一例を示す。
電極１〜３、４〜６、７〜９の各電極群における各電極には、それぞれ位相の異なる交番電圧が印加される。また、電極１、４、７には位相が同一の交番電圧が印加され、電極２、５、８、及び電極３、６、９についても同様に位相が同一の交番電圧が印加される。よって、電極１〜９は、電極表面近傍に進行波電界を形成する。また、印加される交番電圧の位相が周期的に変化することで、電極１〜９は往復波電界を形成する。
なお、図７に示す交番電圧の波形は矩形波であるが、これに限らず、例えば半波であってもよい。
【実施例】
【００３３】
以下、性能評価結果について説明する。
画像形成装置１００の性能評価のため、（１）トナー再配置電極２ｅの形状、（２）電極２０ｅの形状、（３）現像方向、（４）往復波電界／定在波電界、の各要素をそれぞれ変更して、性能評価テストを行った。
【００３４】
また、上記（１）〜（４）の各要素を変更して用紙ＤＰに形成された画像の粒状性ランク、及び粒状性ランクに基づく判定を性能評価結果とした。なお、形成する画像はハーフトーンの網点画像とした。
【００３５】
粒状性ランクは目視による５段階評価とし、判定はランク４以上をＯＫ、ランク３以下をＮＧとした。ランク４と３は、粒状性が悪く掃き目の発生した箇所が部分的であるか全体的であるかに基づいて定められるものとした。具体的には、掃き目の発生箇所が部分的である場合にはランク４となり、全体的であって半数以上の人が掃き目の発生に気付く場合にはランク３となる。
上記性能評価テストの内容、及び性能評価結果を表１に示す。
【表１】
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【００３６】
表１に示す性能評価結果によれば、複数の電極２０ｅから構成されるトナー再配置電極２ｅを備えた画像形成装置１００の場合、粒状性は良く、掃き目のない良好な画像が形成された（実施例１〜１４）。
なお、表１における「形状Ａ」は図５Ａ、「形状Ｂ」は図５Ｂ、「形状Ｃ」は図５Ｃに示した電極２０ｅの形状にそれぞれ対応する。
【００３７】
特に、トナー再配置電極２ｅに３相の交番電圧を印加した場合には往復波電界が形成され、対向方向のみならず、直交方向にもトナーが大きく往復運動する。よって、上記（１）〜（３）の変更の有無に拘らず掃き目のない画像が形成された（実施例１〜２、５〜１４）。
【００３８】
２相の交番電圧を印加した場合には定在波電界が形成され、直交方向にトナーが小さく往復運動する。往復波電界が形成される場合よりもトナー再配置効果が劣る分、多少掃き目の生じた画像が形成された（実施例３〜４）。
【比較例】
【００３９】
１つの電極２０ｅから構成されるトナー再配置電極を備えた画像形成装置の場合、往復波電界、又は定在波電界が形成されないためトナーは直交方向に往復運動せず、対向方向にのみ往復運動する。よって、現像方式によっては粒状性が多少良いものの、全体的に掃き目の生じた画像が形成された（比較例１〜４）。
【００４０】
トナー再配置電極を備えていない画像形成装置の場合、トナーは直交方向及び対向方向に往復運動しない。よって、比較例１〜４よりも全体的に掃き目の生じた画像が形成された（比較例５〜６）。
【００４１】
以上のように、本実施形態によれば、トナー再配置装置２１ｅによって、定在波電界、又は進行波電界を形成することができる。よって、トナーを対向方向のみならず形成した電界の向きにも搬送することができ、トナー再配置効果を向上させることができる。具体的には、粒状性が悪く掃き目状のトナー像を改善して潜像に忠実なトナー像を形成することができる。
【００４２】
また、位相を周期的に変化させて交番電圧をトナー再配置電極２ｅに印加することができ、印加する交番電圧が３相以上の場合は往復波電界を形成することができる。よって、トナーを直交方向に搬送するだけでなく往復運動させることができ、トナー再配置効果を向上させることができる。
【００４３】
なお、他の実施例として、トナー再配置電極２ｅを感光体２ａの回転方向上流側及び下流側に１つずつ備えた画像形成装置としてもよい。なお、上流側には、トナー像移動方向に往復波電界が形成されるようにトナー再配置電極２ｅを設置し、下流側には、直交方向に往復波電界が形成されるようにトナー再配置電極２ｅを設置する。
このような構成によって、上流側及び下流側でそれぞれ粒状性を均一化でき、極めて良好なトナー像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】画像形成装置の全体構成図である。
【図２】カラーの画像形成部を説明する構成図である。
【図３Ａ】トナー再配置ユニットを説明する概略断面図である。
【図３Ｂ】トナー再配置ユニットを説明する概略断面図である。
【図３Ｃ】トナー再配置ユニットを説明する概略断面図である。
【図４Ａ】トナー再配置電極の表面図である。
【図４Ｂ】トナー再配置電極の概略断面図である。
【図５Ａ】トナー再配置装置の機能ブロック図である。
【図５Ｂ】トナー再配置装置の機能ブロック図である。
【図５Ｃ】トナー再配置装置の機能ブロック図である。
【図６】往復波電界について説明する図である。
【図７】交番電圧の波形の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１００    画像形成装置
１        読取部
２        画像形成部
２ａ      感光体
２ｅ      トナー再配置電極
２０ｅ    電極
２１ｅ    トナー再配置装置
３        給紙部
４        搬送部
２００ｅ  電圧印加装置
【図１】
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【図２】
2010072441.tif 000005
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2010072441.tif 000007
【図３Ｃ】
2010072441.tif 000008
【図４Ａ】
2010072441.tif 000009
【図４Ｂ】
2010072441.tif 000010
【図５Ａ】
2010072441.tif 000011
【図５Ｂ】
2010072441.tif 000012
【図５Ｃ】
2010072441.tif 000013
【図６】
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【図７】
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