(57)【要約】【課題】  現像ローラ２によって感光ドラム１を帯電することにより、独立した帯電装置を設けず、現像ローラ２に印加するバイアスは一つの極性とすることができ、装置の簡略化を行うことである。【解決手段】  最大記録材サイズより大きい周長の感光ドラム１を用い、現像ローラ２は、現像剤を担持した状態で、潜像が形成される前に感光ドラム１に接触して感光ドラム１を帯電し、潜像を現像する。【選択図】  図１
2007156335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
最大記録材サイズより大きい周長の回転可能な像担持体と、前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、反転現像を行い、記録材に画像を形成する画像形成装置において、
前記現像剤担持体は、現像剤を担持した状態で、前記潜像が形成される前に前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電し、前記潜像を現像することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記現像剤担持体は、前記像担持体に接触して前記潜像を現像することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項３】
前記現像剤担持体は、前記現像剤担持体に担持した現像剤が前記像担持体から離間した状態で前記潜像を現像することを特徴とする請求項１の画像形成装置。
【請求項４】
前記現像剤担持体は、前記像担持体を帯電するときに、前記像担持体に対する放電開始電圧以上の電圧が印加され、前記潜像を現像するときに、前記像担持体に対する放電開始電圧未満の電圧が印加されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの画像形成装置。
【請求項５】
前記現像剤担持体は、前記像担持体を帯電するときと、前記潜像を現像するときと、で異なる周速とされることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの画像形成装置。
【請求項６】
前記現像剤担持体は、前記像担持体を帯電するとき前記像担持体の周速と同じ周速であることを特徴とする請求項５の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式、静電記録方式などを利用した画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、感光体ドラム外周面上に、露光、現像、転写、クリーニング（残留トナー除去）、除電、及び帯電の各プロセス手段を配置し、所定の電子写真プロセスにより画像形成を行う電子写真装置は周知である。かかる装置によれば、前記プロセス手段を夫々独立して感光体ドラム外周面上に配設しなければならないとともに、帯電のみならず現像バイアスにおいても高電圧を必要とする為に、必然的に装置構成が煩雑化する。
【０００３】
かかる欠点を解消するために、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するものが知られている。この露光手段は、そ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を介して前記潜像を可視像（トナー像）化する。その後、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される。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ことができる。即ち、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石を利用していわゆる磁気ブラシ状のトナー摺擦域を現像位置付近に設ける。そして、該摺擦域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摺擦域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う。その帯電の直後に該ドラムに内包された露光手段を利用して露光を行いつつ露光とほぼ同時に現像を行う構成である。（例えば特許文献１参照）
上述した装置に対して、更なる高画質を達成するため、感光体表面に対向し少なくとも前記像形成の下流側で、かつ、現像剤の非接触領域側に配置した帯電装置とを備えるものが提案されている（例えば特許文献２参照）。これは、像形成に先立って逆回転手段により帯電装置で帯電した感光体表面が少なくとも現像剤の接触領域に至るまで、感光体を逆回転するよう構成し、その帯電装置が像を転写する手段を兼ねる構成である。
【特許文献１】特開平５−９４０６８号公報
【特許文献２】特開平５−２７３８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、独立した帯電器を設けずに、現像スリーブ上に導電性磁性トナーを担持させ、スリーブに内包した磁気力を利用して磁気ブラシ状のトナーを設けている。このように現像バイアスを利用して感光ドラムの光導電層に電荷を注入して帯電を行う構成は、一成分トナーを用いる場合には、困難である。
【０００５】
更に、特許文献２において帯電装置が像を転写する手段を兼ねる構成が提案されているが、この構成では、反転現像方式を採用した場合、帯電時と転写時に用いるバイアスに二極性必要である。
【０００６】
従って本発明の目的は、一成分現像剤を担持する現像剤担持体が現像剤を担持した状態で、像担持体を帯電することにより、独立した帯電装置を設けず、現像剤担持体に印加するバイアスは一つの極性とすることができ、装置の簡略化を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、最大記録材サイズより大きい周長の回転可能な像担持体と、前記像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、一成分現像剤を担持する現像剤担持体と、を有し、反転現像を行い、記録材に画像を形成する画像形成装置において、前記現像剤担持体は、現像剤を担持した状態で、前記潜像が形成される前に、前記像担持体に接触して前記像担持体を帯電し、前記潜像を現像することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の画像形成装置は、一成分現像剤を担持する現像剤担持体が現像剤を担持した状態で、像担持体を帯電することにより、独立した帯電装置を設けず、現像剤担持体に印加するバイアスは一つの極性とすることができ、装置の簡略化を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。以下に説明する実施例は、例示的に本発明を説明するものであって、以下に記載される構成部品の寸法、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、本発明の範囲をそれに限定するものではない。
【実施例】
【００１０】
実施例１
図１は本発明の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。図１を用いて本発明の反転現像方式による、画像形成プロセスについて簡単に説明する。先ず、像担持体としての感光ドラム１を、一成分現像剤を保持した状態である現像剤担持体としての現像ローラ２により一様に負極性に帯電する。現像ローラ２は感光ドラム１と接触して設けられ、弾性層を備える。次に感光ドラム１は矢印方向に回転し、転写手段である転写ローラ６にはバイアスを印加せず、潜像形成手段であるスキャナ８によって画像情報に応じてレーザー光により露光され、感光ドラム１上に静電潜像が形成される。次に感光ドラム１の２回転目において、この静電潜像は、現像装置７によって供給された負極性現像剤を用いて、現像ローラ２により感光ドラム１上に接触して現像される。現像時においても、現像ローラ２は感光ドラム１に接触したままである。その後、感光ドラム１上のトナー像は転写ローラ６に正極性のバイアスを印加することにより記録材へと転写される。記録材上の未定着トナー像は、不図示の定着装置により熱、圧力よって記録材に永久定着される。本画像形成装置においては、現像ローラ２により帯電と現像を行うため、１枚の画像形成毎に感光ドラム１は２回転する必要がある。連続ジョブ（複数の画像を連続的に形成するジョブ）の場合はこの動作を繰り返す。更に本実施例では、現像同時クリーニングを行っており（詳細は後述する）、転写残トナーをクリーニングする独立したクリーナは備えていない。９は現像ローラ２に電圧を印加する電源を切り替える切り替えスイッチであり、現像ローラ２により感光ドラム１を帯電する場合は帯電側の電源、現像する場合は現像側の電源へと切り替えられる。帯電側の電源と現像側の電源とは、同じ負の極性であるが、帯電側の電源の電圧の方が現像側の電源に電圧よりも絶対値が大きい。また本実施例では、転写工程の後、帯電前にスキャナ８により露光を行い、感光ドラム１を除電し、感光ドラム１の表面電位を揃えている。
【００１１】
次に、本発明の実施例にかかる画像形成装置に用いる主要部品の構成について説明する。本実施例での画像形成装置の最大記録材サイズはＡ４サイズである。そこで、上述した画像形成プロセスによると、感光ドラム１は、１回転目で最大記録材サイズ分の周長が帯電終了した後、２回転目で現像動作の開始へと移るため、感光ドラム１の周長がＡ４サイズ分必要である。従って、感光ドラムの周長がＡ４サイズよりも大きくなるように、本実施例での感光ドラム１の直径を９６ｍｍとしている。感光ドラム１には、ポリカーボネート系の有機感光体（ＯＰＣ）ドラムを採用している。現像装置７は、一成分現像剤として負帯電性の非磁性トナー（トナー）４を有する。本実施例では、トナー４には、高速印刷時において、定着特性の優れた粘弾性の低い、体積平均粒径約６μｍの略球形トナーを用いた。
【００１２】
そして、感光ドラム１と対向する現像容器７の一部は、感光ドラム１の長手方向略全域にわたり開口しており、この開口部にローラ状の現像剤担持体（現像手段）である現像ローラ２が配置されている。現像ローラ２は、現像装置７の図中左上方に位置する感光ドラム１に所定の侵入量となるように押圧、接触され、図中矢印Ｒ２方向に回転駆動される。現像ローラ２は、Ａｓｋｅｒ  Ｃ硬度で５０°、ＭＤ−１硬度（高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計で測定）で４０°のものを用いた。
【００１３】
現像ローラ２の図中右下方には、現像ローラ２への現像剤を供給し、及び未現像トナーを現像ローラ２から剥ぎ取る手段として、弾性ローラ５が当接されている。弾性ローラ５は、回転可能に現像容器７に支持されている。又、弾性ローラ５は、現像ローラ２へのトナー供給及び未現像トナーの剥ぎ取り性の点からゴムスポンジローラとし、現像ローラ２と同一回転方向である図中矢印Ｄ方向に回転駆動される。
【００１４】
又、現像装置４は、現像ローラ２に担持させるトナー量を規制する現像剤層厚規制部材として、現像ブレード３を備えている。現像ブレード３は、弾性を有するリン青銅製の金属薄板で構成され、自由端側の先端近傍を現像ローラ２の外周面に面接触にて当接するように設けられている。弾性ローラ５との摺擦により現像ローラ２上に担持されたトナーは、現像ブレード３との当接部を通過する際に摩擦帯電により負の電荷が付与され、且つ、薄層に規制される。
【００１５】
本実施例の画像形成装置における、トナーを保持した状態での現像ローラ２による帯電方法及び、現像ローラ２による現像同時クリーニング方法について説明する。
【００１６】
まず、トナーを保持した現像ローラによる感光ドラム１に対する帯電方法について説明する。通常の帯電ローラによる、空隙ｇに対する放電破壊電圧Ｖｂは
Ｖｂ＝３１２＋６．２ｇ  ・・・（１）
で表され、感光ドラム１と空隙の静電容量をＣ、空隙の誘電率をεとした場合の帯電ローラから感光ドラム１に対する放電開始電圧Ｖｉｎは
Ｖｉｎ＝ＶｂεＣ／ｇ  ・・・（２）
となる。そして、帯電バイアスＶによる感光ドラム表面電位Ｖｄは
Ｖｄ＝Ｖ−Ｖｉｎ  ・・・（３）
で表される。（１）、（２）、（３）式から、例えば帯電バイアスを−３０００Ｖ以下と固定した場合、空隙ｇが大きくなれば放電を行わなくなる。本実施例では、現像ローラ２による帯電を行うため、感光ドラム１との間にトナーが存在し、トナー層が厚くなり空隙ｇが大きくなれば放電できなくなる。しかしながら、本実施例ではトナー層厚を２０μｍ以下且つ、均一にコートすることで、図２に示すように、トナーコート有り無しで帯電バイアスに対する感光ドラム表面電位の関係に差は見られなかった。なお、図２に示すように、本例において感光ドラム１に対する放電開始電圧（放電が開始するときの現像ローラへの印加電圧）は、５００Ｖである。そこで本実施例では帯電バイアスとして現像ローラ２に−１０００Ｖの電圧を印加し、感光ドラム表面電位を−５００Ｖとしている。更に、本実施例ではトナーと感光ドラム１との摺擦によるトナーへの負荷を軽減するため、帯電時、現像ローラ２は感光ドラム１に対して等速で回転させている。現像時においては、画像濃度が低下しないように、現像ローラ２の周速は、感光ドラム１の周速に対して大きくする、例えば１３０〜１６０％とするのが良い。
【００１７】
次に、本実施例での現像同時クリーニングについて説明する。まず、現像の詳細について説明する。本実施例では、１００％現像時感光ドラム上トナーコート量を０．６（ｍｇ／ｃｍ２）とするため、現像ローラ上トナ−コート量を０．４（ｍｇ／ｃｍ２）とし、現像時、現像ローラ２は感光ドラム１に対して１．５倍の周速で回転している。そして、感光ドラム表面電位（暗部電位）−５００Ｖに対し、現像ローラ２に印加する現像バイアスを−３３０Ｖとしている。この現像バイアスは、図２にも示すように、感光ドラム１の放電開始電圧未満の電圧である。
【００１８】
次に、現像同時クリーニングの詳細について説明する。本実施例では転写工程が終わった後、感光ドラム１上には転写残トナーが若干残されている。このとき、感光ドラム１上の微量の転写残トナーとしては、放電によって極性が正のものと負のものが混在しているが、次工程の帯電工程でその極性が負に揃えられる。本実施例では、現像ローラ２に印加する現像バイアスを感光ドラム１の暗部電位と明部電位との間の−３３０Ｖとしている。従って、現像時感光ドラム１の表面に静電潜像が形成されていない部分（暗部）では転写残トナーは現像ローラ２へと回収され、静電潜像が形成されている部分（明部）では可視像化される。即ち、感光ドラム１の暗部から現像ローラ２へトナーをクリーニングする電界と、現像ローラ２から感光ドラム１の明部へトナーを現像する電界と、が形成され、現像同時クリーニングを行える。尚、転写残トナーは帯電後に露光位置に存在する場合があるが、本実施例ではドラム上トナーコート量０．３（ｍｇ／ｃｍ２）以下であれば潜像形成への影響は無い。本実施例においては転写残トナーは０．１（ｍｇ／ｃｍ２）以下であるため、転写残トナーは潜像形成への影響は無かった。
【００１９】
本実施例では、以上述べたように、一成分現像剤を保持した状態である現像ローラにより帯電と現像を行うことにより、独立した帯電装置を設けず、現像ローラに印加するバイアスは一つの極性とすることができ、装置の簡略化を行うことができる。
【００２０】
本実施例では、帯電時、現像ローラ２は感光ドラム１に対して等速で回転させているが、現像時と同様に感光ドラム１に対して１．５倍で回転させてもほぼ同等の効果を得ることができる。
【００２１】
本実施例では、スキャナ８による露光位置を転写ローラ６の下流側且つ現像ローラ２の上流側としているが、現像ローラ２の下流側且つ転写ローラ６の上流側とし、転写工程後スキャナ８によって感光ドラム１の表面電位を揃える工程を省く構成とすることもできる。
【００２２】
本実施例では、現像ローラ２による帯電時、現像ローラ２に放電開始電圧以上の直流バイアスを印加しているが、直流バイアスと交流バイアスの重畳電圧を印加しても良い。即ち、例えばピーク間電圧１６００ＶＰＰで周波数が２２００Ｈｚの交流バイアス（現像バイアス（ＡＣ））と−５００Ｖの直流バイアス（現像バイアス（ＤＣ））を重畳して現像ローラ２に印加することもできる。このとき、感光ドラム１の表面電位を−５００Ｖとすることが可能である。この場合は、現像ローラ２と感光ドラム１の表面電位が同電位となりトナーが感光ドラム１の表面に付着してしまうため、転写ローラ６の下流側且つスキャナ８の上流側に、クリーニング部材を設けるとより効果的である。クリーニング部材は、感光ドラム１の１回転目（現像ローラによる帯電時）は感光ドラム１から離間させて感光ドラム１の２回転目（現像ローラによる現像時）は感光ドラム１に接触させクリーニングを行うのが良い。
【００２３】
実施例２
次に、本発明に係る画像形成装置の他の実施例について説明する。
【００２４】
本実施例は、実施例１にて説明した画像形成装置において、図３のように現像方式をジャンピング現像とし、実施例１と同等の効果があることを特徴とする。本実施例における、画像形成プロセス、トナーを保持した状態での現像ローラ２による帯電方法及び、現像ローラ２による現像同時クリーニング方法は実施例１と全く同じである。
【００２５】
本実施例では、実施例１と異なり現像時には感光ドラム１に対して現像ローラ２を離間させるように、感光ドラム１と現像ローラ２とを接離可能としている。即ち、現像時のみ感光ドラム１と現像ローラ２を１００μｍ離間させ、現像バイアスは、ピーク間電圧１６００ＶＰＰで周波数が２２００Ｈｚの交流バイアスと−３３０Ｖの直流バイアスとが重畳されて印加される。現像時には、現像ローラ２に担持されたトナーと感光ドラム１とは離間し、現像剤は感光ドラム１に飛翔して現像が行われる。これにより、トナーと感光ドラムの摺擦によるトナーへの負荷を更に軽減することが出来るのでトナー劣化を低減できる。
【００２６】
本実施例では、以上述べたように、一成分現像剤を保持した状態である現像ローラにより帯電と現像を行うことにより、独立した帯電装置を設けず、現像ローラに印加するバイアスのＤＣ成分は一つの極性とすることができ、装置の簡略化を行うことができる。
【００２７】
本実施例では、帯電時、現像ローラ２は感光ドラム１に対して等速で回転させているが、現像時と同様に感光ドラム１に対して１．５倍で回転させてもほぼ同等の効果を得ることができる。
【００２８】
本実施例では、スキャナ８による露光位置を転写ローラ６の下流側且つ現像ローラ２の上流側としているが、現像ローラ２の下流側且つ転写ローラ６の上流側とすることもできる。これにより、転写工程後スキャナ８による感光ドラム１の表面電位を揃える工程を省くことができる。
【００２９】
本実施例では、現像ローラ２による帯電時、放電開始電圧以上の直流バイアスを印加しているが、直流バイアスと交流バイアスの重畳電圧を印加しても良い。即ち、例えばピーク間電圧１６００ＶＰＰで周波数が２２００Ｈｚの交流バイアス（現像バイアス（ＡＣ））と−５００Ｖの直流バイアス（現像バイアス（ＤＣ））を重畳して現像ローラ２に印加することもできる。このとき、感光ドラム１の表面電位を−５００Ｖとすることが可能である
この場合は、現像ローラ２と感光ドラム１の表面電位が同電位となりトナーが感光ドラム１の表面に付着してしまうため、転写ローラ６の下流側且つスキャナ８の上流側に、クリーニング部材を設けるとより効果的である。
【００３０】
クリーニング部材は、感光ドラム１の１回転目（現像ローラによる帯電時）は感光ドラム１から離間させて感光ドラム１の２回転目（現像ローラによる現像時）は感光ドラム１に接触させクリーニングを行うのが良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【図２】本実施例での感光ドラム表面電位と帯電バイアスの関係を示す図である。
【図３】ジャンピング現像方式を用いた本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  感光ドラム（電子写真感光体、像担持体）
２  弾性ローラ
３  現像ブレード
４  現像剤（トナー）
５  トナー供給ローラ
６  転写ローラ
７  現像装置
８  スキャナ（露光装置）
９  切り替えスイッチ
【図１】
2007156335.tif 000003
【図２】
2007156335.tif 000004
【図３】
2007156335.tif 000005