(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の周囲に、該像担持体上を交流電圧と直流電圧を重畳して帯電させる帯電手段、静電潜像を形成する潜像形成手段、上記像担持体上の静電潜像を現像剤で顕像化する現像手段を備えてなる画像形成装置であって、上記現像手段に用いられる現像剤には少なくともステアリン酸亜鉛が外添されているものを用いる画像形成装置において、上記帯電手段への交流電圧の印加手段が、最大印加電流が定められた定電圧制御を行うものであって、規定枚数経過後は該最大印加電流を増加させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
最近ではコピー機やプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置においても小型化や高画質化が進み、作像ユニットや定着装置も小型化されている。それに伴い、トナーも転写紙に定着しやすくすることが必要になっている。一方、トナーは、樹脂材料によりトナーとしての流動性等が変化する。また高画質化のためにトナーの平均粒径は小さくなって来ているが、トナーの平均粒径が小さいと流動性は悪くなる傾向を持っている。トナーの流動性が悪くなると、トナーの帯電不良による地汚れや転写不良が発生しやすくなる。そこでトナーの流動性を良くするために、外添剤としてシリカ等の潤滑剤を添加しているが、これによってクリーニングブレードの磨耗や感光体のフィルミング等の副作用が発生することがある。
【０００３】
この不具合を改善するために、ステアリン酸亜鉛を感光体に塗布する方法、装置が提案されている。ステアリン酸亜鉛は、感光体の摩擦力を低下させて地汚れ、転写性、クリーニング性などを改善する。またステリン酸亜鉛を感光体に塗布することにより、経時的な感光体の摩耗も防ぐことができる。ところが、従来用いられているようなステアリン酸亜鉛を感光体に直接塗布する塗布装置は、小型の画像形成装置では設置することができない。そこで、トナーの外添剤としてシリカの他にステアリン酸亜鉛を外添し、このステアリン酸亜鉛を感光体に現像することによって感光体にステアリン酸亜鉛を塗布し、感光体の性状を改善する画像形成装置のシステムが提案されている。
【０００４】
しかし、従来であれば磨耗して感光体の容量が大きくなり、帯電性の向上が望めたが、ステアリン酸亜鉛を塗布することによって感光体が磨耗しなくなると、帯電性の向上が望めなくなってしまう。
【０００５】
またステアリン酸亜鉛をトナー中に分散した場合には、感光体フィルミングが発生することがある。これは、トナー中に含まれるステアリン酸亜鉛が帯電装置の放電により感光体に付着させられるためである。感光体フィルミングが発生すると、像流れなどが発生する。帯電装置の放電を抑えて感光体フィルミングを防ぐ方法も知られているが、この場合には帯電不良による地肌汚れが発生する。
【０００６】
本発明は、ステアリン酸亜鉛をトナー中に分散させて用いても感光体のフィルミングを防ぐことができ、かつ帯電不良による地肌汚れのない均一な帯電を達成することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る画像形成装置は、上記目的を達成するために、像担持体の周囲に、該像担持体上を交流電圧と直流電圧を重畳して帯電させる帯電手段、静電潜像を形成する潜像形成手段、上記像担持体上の静電潜像を現像剤で顕像化する現像手段を備えてなる画像形成装置であって、上記現像手段に用いられる現像剤には少なくともステアリン酸亜鉛が外添されているものを用いる画像形成装置において、上記帯電手段への交流電圧の印加手段が、最大印加電流が定められた定電圧制御を行うものであって、規定枚数経過後は該最大印加電流を増加させることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態及び実施例】
以下本発明の実施の形態及び実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施対象となる画像形成装置の一例を示す。この装置は、像担持体としての感光体１、感光体１を均一に帯電させる帯電ローラを用いた帯電装置２、半導体レーザーにより走査されて静電潜像を作る書き込み装置（露光のみを示す）３、静電潜像にトナーを供給する現像装置４、感光体１上の顕像を転写紙に転写する転写ローラを用いた転写装置５、感光体１に残留したトナーをそぎ落とすブレードで構成されたクリーニング装置６を備えている。またこの画像形成装置は、書き込み装置３と転写装置５以外の装置は、図示は省略するが一体型カートリッジ中に納められている小型の装置である。なお図中７は搬送ガイド、８は給紙装置である。
【００１２】
現像装置４について詳細に説明する。現像方式は一成分の非接触現像で、現像剤担持体としての現像ローラ９、薄層規制部材としての現像ブレード１０、図示を省略するが現像ローラ９付近のトナーを攪拌する攪拌部材、現像スリーブにトナーを搬送するアジテータで構成されている。現像ローラ９は内部にマグネットが配置されており、磁力でトナーを搬送している。また現像ローラ９は、感光体１とギャップコロにて距離が規制され、かつ感光体１に対して１．２倍の線速比で回転している。
【００１３】
本装置で使用しているトナーは、樹脂に磁性体を混練し、粉砕、分級したものであり、平均粒径は７．５μｍである。このトナーに、添加剤としてシリカ、ステアリン酸亜鉛が外添されている。このステアリン酸亜鉛は、感光体１のクリーニング性を確保するためには少なくとも０．０５ｗｔ％以上が必要であり、ステアリン酸亜鉛の添加量は０．０５〜０．３ｗｔ％の範囲で添加されたものを用いている。
【００１４】
また感光体１の電位に関する条件は、帯電装置２により感光体１を帯電電位が−６００Ｖで帯電させ、その後に半導体レーザーにより画像部を露光し、露光後に電位が−１００Ｖの静電潜像が形成され、その後にこの静電潜像を現像装置４により現像バイアスとして直流成分と交流成分を重畳して印加することにより現像して顕像化させる、というものである。現像バイアスの直流成分と交流成分の現像条件としては、現像バイアスの直流成分が−４００Ｖ、交流成分がピーク・トウ・ピークで１．８ＫＶ、周波数１．８ＫＨｚの矩形波である。
【００１５】
本発明は、感光体１のフィルミングと帯電不良をともに防いで良好な画像を得るようにするものであり、現像方式に用いるトナーはステアリン酸亜鉛を含んでいるが、図２に示すように、ステアリン酸亜鉛が初期時は非画像部に付着しやすい特性を持っている。そしてこのステアリン酸亜鉛はその粒径が小さいためにクリーニング装置６のクリーニングブレード６ａを通り抜けて帯電装置２の帯電ローラに付着する。帯電ローラにステアリン酸亜鉛が付着すると、帯電装置２により感光体１にステアリン酸亜鉛が付着させられて感光体フィルミングが発生する。また感光体フィルミングは、帯電時の印加電流が多いと発生しやすい。図３に示すように、例えば交流成分が１．３ｍＡの定電流制御では４０００枚通紙時に感光体フィルミングによる画像ボケが発生している。
【００１６】
そこで、運転の初期時はステアリン酸亜鉛が感光体１の非画像部に多く付着するが、Ａ４サイズの紙で２０００枚位の印字を行う現像方式とすると、このステアリン酸亜鉛が非画像部に付着する量は少なくなる。よって初期時に帯電の印加電流が多い状況が避けられれば、感光体フィルミングは防ぐことができる。一方、感光体フィルミングが発生しない場合でも、経時的にはクリーニングブレード６ａをすり抜けたトナー等により帯電ローラが汚れて、帯電性能の劣化による帯電不良が発生する。図２に示すように、１００００枚の寿命のカートリッジにおいて、帯電の印加電流を１ｍＡにすると４０００枚を経過したあたりから電位の低下が起こり、地肌汚れランクが悪くなる。この帯電不良は、帯電の印加電流が足りない場合に発生しやすい。
【００１７】
そこで本発明の第１の実施形態としては、感光体フィルミングが発生しやすい現像の初期時は帯電の印加電流を少なく抑えておき、時間が経過して感光体フィルミングが発生しづらく、しかし帯電不良が発生しやすい時には帯電の印加電流を増やして帯電不良による地汚れを防ぐ。すなわち、図４に示すように、カートリッジの使用の初期から４０００枚通紙までは帯電の直流成分を−６００Ｖの定電圧で、交流成分を１．０ｍＡの定電流制御を行い、４０００枚経過後は交流成分を１．３ｍＡの定電流制御を行う。このように制御することにより、感光体フィルミングの発生が防げ、かつ帯電不良による地肌汚れのない良好な画像を得ることができる。
【００１８】
また本発明の第２の実施形態としては、現像バイアスの印加時のみ感光体１にステアリン酸亜鉛が付着することと、現像バイアスの印加時間に応じて帯電ローラが汚れることに着目し、現像バイアスの印加時間に応じて帯電の印加電流を変更する。ステアリン酸亜鉛が現像装置４から感光体１上の非画像部に移動するのは、現像バイアスの印加時に発生することがわかった。現像バイアスは画像の印字時とウォーミングアップ時に印加されるので、ウォーミングアップが多いと印字枚数が少ない場合でも帯電ローラが汚れてしまう。そこで本実施形態では、現像バイアスの印加時間を計測し、この計測時間により帯電の印加電流を切り替えることにより、感光体フィルミングと帯電不良による地汚れを防ぐ。
【００１９】
すなわち、直径３０ｍｍの感光体１で線速９０ｍｓで印字を行う画像形成装置に１００００枚の寿命のカートリッジを用いた場合において、図５に示すように、初期時は帯電の直流成分を−６００Ｖの定電圧で、交流成分を１．０ｍＡに設定し、その後１００００秒使用後は印加電流を１．３ｍＡまで引き上げることにより、感光体フィルミングの発生を防ぎ、かつ帯電不良による地肌汚れのない良好な画像を得ることができる。
【００２０】
本発明の第３の実施形態としては、感光体フィルミングが発生しやすい初期時は帯電の印加手段は定電流制御を行い、時間が経過して感光体フィルミングに余裕がある時においては定電圧制御を用いる。経時的に見ると、帯電ローラの汚れが一様である場合は少なく、汚れにムラが発生することが多い。汚れにムラがあると、定電流制御では汚れていない部分に電流が集中し、汚れている部分の電位が低下する現象が発生する。定電圧制御では一定の電圧が印加されるためにムラになりづらいが、感光体フィルミングは発生しやすい。
【００２１】
そこで本実施形態では、図６に示すように、カートリッジの初期から４０００枚通紙までは帯電の印加電流として１．０ｍＡの定電流制御を行い、４０００枚経過後は印加電圧として直流成分が−６００の定電圧制御で、交流成分を１．８Ｖｐｐの定電圧制御を行うことにより、感光体フィルミングの発生を防ぎ、かつ帯電不良による地肌汚れのない良好な画像を得ることができる。
【００２２】
さらに本発明の第４の実施形態としては、初期時から帯電ムラに対して有利な定電圧制御を用いて、フィルミングの防止方法としては電流制限を設ける。本実施形態では、帯電は直流成分が−６００Ｖ、交流成分が１．８ＫＶの定電圧制御として電流リミットを１．２ｍＡに設定した。これにより、帯電に過剰な電流が帯電ローラに流れることを防ぐことができ、感光体フィルミングを防ぐことができる。具体的には、図７に示すように、カートリッジの使用開始初期から４０００枚通紙までは帯電の印加電流として１．２ｍＡリミットの定電圧制御を行い、４０００枚経過後は１．５ｍＡリミットの定電圧制御を行うことにより、感光体フィルミングの発生を防ぎ、かつ帯電不良による地肌汚れのない良好な画像を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１の画像形成装置は、以上説明してきたように、帯電手段への印加手段が最大印加電流が定められた定電圧制御を行うものとし、最大印加電流を規定枚数経過後に増加させるので、感光体フィルミングの発生を防ぎ、かつ帯電不良による地肌汚れも防ぐことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施対象となる画像形成装置の一例を示す概念図である。
【図２】図１の画像形成装置での通紙枚数とステアリン酸亜鉛の付着レベルの関係を示す図である。
【図３】図１の画像形成装置における帯電電流、通紙枚数と地肌汚れレベルの関係を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における帯電電流、通紙枚数と地肌汚れレベルの関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における帯電電流、現像直流印加時間と地肌汚れレベルの関係を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態における通紙枚数と地肌汚れレベルの関係を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態における電流リミット、通紙枚数と感光体フィルミングの関係を示す図である。
【符号の説明】
１  感光体
２  帯電装置
３  書き込み装置の露光
４  現像装置
５  転写装置
６  クリーニング装置
６ａ  クリーニングブレード
７  搬送ガイド
８  給紙装置
９  現像ローラ
１０  現像ブレード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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