(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体とトナーを保持するトナー担持体とを所要間隔を介して対向させ、この像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において、像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させると共に、像担持体とトナー担持体との間に直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させ、像担持体に形成された静電潜像の部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収する画像形成装置であって、上記のトナー担持体からトナーを像担持体に送る現像方向に作用する電位差と上記の像担持体に供給されるトナーの量との関係において、上記の電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加する第１領域と、この第１領域よりも現像方向に作用する電位差が大きい領域であって、この電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加する第２領域とが存在するように、上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させる電圧条件を設定し、上記の第１領域よりも上記の電位差が小さい領域では像担持体にトナーが殆ど供給されず、像担持体において静電潜像が形成されていない部分における上記の電位差が、上記の第１領域よりも小さい領域の電位差であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記の像担持体とトナー担持体との間隙を０．２０ｍｍ以下にしたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させる交流電圧において、トナーを像担持体に供給する方向に作用する電圧の印加時間をＴ1 （μｓｅｃ）、トナーをトナー担持体に回収する方向に作用する電圧の印加時間をＴ2 （μｓｅｃ）とした場合に、Ｔ2 ≦−１２×Ｔ1 ＋４８００の条件を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載した画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置に係り、特に、像担持体に形成された静電潜像の部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収するようにした画像形成装置において、像担持体に残留しているトナーの量が多くなった場合にも、残留しているトナーがトナー担持体に十分に回収されるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置の一つとして、現像剤にトナーを用いたものが使用されていた。
【０００３】
そして、このような画像形成装置においては、一般に図１に示すように、回転する像担持体１の表面を帯電装置２によって帯電させた後、この像担持体１の表面をレーザー等を用いた露光装置（図示せず）により露光して、この像担持体１の表面に静電潜像を形成するようにしていた。
【０００４】
次いで、このように静電潜像が形成された像担持体１の表面に、現像装置３に設けられたトナー担持体３１からトナー３２を供給して、像担持体１の表面に静電潜像に対応するトナー像を形成し、このように形成したトナー像を転写装置４により像担持体１から記録媒体４１に転写させて、記録媒体１にトナー像を形成する一方、転写後において上記の像担持体１の表面に残留しているトナー３２をクリーニング装置５によって像担持体１の表面から除去し、その後、前記のように帯電装置２によって像担持体１の表面を帯電させ、上記のような操作を繰り返して、画像を形成するようにしていた。
【０００５】
ここで、上記のように像担持体１の表面に残留しているトナー３２をクリーニング装置５によって除去した場合、除去されたトナー３２を一般に廃棄するようにしていたが、その処理等が問題となり、このため、近年においては、除去されたトナー３２をクリーニング装置５から現像装置３に戻すことも行われたが、この場合、除去されたトナー３２をクリーニング装置５から現像装置３に戻す装置が必要になって、コストが高く付くという問題があった。
【０００６】
また、上記のように像担持体１の表面に残留しているトナー３２を除去するクリーニング装置５を設けると、このクリーニング装置５によって画像形成装置が大型化し、画像形成装置を十分に小型化させることができないという問題もあった。
【０００７】
そこで、最近においては、図２に示すように、クリーニング装置５をなくし、上記のように像担持体１に形成された静電潜像の部分にトナー担持体３１からトナー３２を供給するにあたり、静電潜像が形成されていない部分において像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるようにした画像形成装置が開発された。
【０００８】
ここで、上記のような画像形成装置においては、図２に示すように、一般に像担持体１とトナー担持体３１とを接触させ、像担持体１に形成された静電潜像の部分にトナー担持体３１からトナー３２を供給すると共に、静電潜像が形成されていない部分において像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるようにしていた。
【０００９】
しかし、このように像担持体１にトナー担持体３１を接触させて、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるようにした場合、像担持体１の表面にはトナー３２の他に記録媒体４１との接触による紙粉等が存在し、この紙粉等がトナー３２と一緒になってトナー担持体３１に回収されて現像装置３内に混入し、この紙粉等がトナー３２の量を規制する規制部材３３とトナー担持体３１との間に詰まったり、またこの紙粉等によりトナー３２に帯電不良が生じたりするという問題があった。
【００１０】
このため、特開昭６２−２０３１８２号公報等に示されるように、像担持体１に形成された静電潜像の部分にトナー担持体３１からトナー３２を供給すると共に、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるにあたり、像担持体１にトナー担持体３１を接触させないようにし、紙粉等がトナー３２と一緒になってトナー担持体３１に回収されないようにしたものも提案されている。
【００１１】
しかし、上記の何れの場合においても、像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるにあたり、トナー担持体３１と像担持体１との間におけるトナー３２の量が多くなると、像担持体１の表面に残留しているトナー３２がトナー担持体３１に十分に回収されなくなり、特に、紙詰まり等によって像担持体１の表面にトナー３２が多く存在した状態では、像担持体１の表面に残留しているトナー３２がトナー担持体３１によって十分に回収されず、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に多くのトナー３２が残り、形成される画像にかぶりが発生する等の問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、像担持体に形成された静電潜像部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収するようにした画像形成装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【００１３】
すなわち、この発明においては、静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体によって回収するにあたり、像担持体の表面における紙粉等がトナーと一緒になって現像装置内に回収されるのを防止すると共に、静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーの量が多くなった場合にも、このトナーがトナー担持体によって十分に回収されるようにすることを課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る画像形成装置においては、上記のような課題を解決するため、像担持体とトナーを保持するトナー担持体とを所要間隔を介して対向させ、この像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において、像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させると共に、像担持体とトナー担持体との間に直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させ、像担持体に形成された静電潜像の部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収する画像形成装置であって、上記のトナー担持体からトナーを像担持体に送る現像方向に作用する電位差と上記の像担持体に供給されるトナーの量との関係において、上記の電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加する第１領域と、この第１領域よりも現像方向に作用する電位差が大きい領域であって、この電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加する第２領域とが存在するように、上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させる電圧条件を設定し、上記の第１領域よりも上記の電位差が小さい領域では像担持体にトナーが殆ど供給されず、像担持体において静電潜像が形成されていない部分における上記の電位差が、上記の第１領域よりも小さい領域の電位差になるようにした。
【００１５】
ここで、この発明における画像形成装置のように、像担持体に形成された静電潜像の部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収するにあたり、像担持体とトナー担持体とを所要間隔を介して対向させると、像担持体の表面にトナーの他に記録媒体との接触による紙粉等が存在していても、この紙粉等がトナーと一緒にトナー担持体に回収されて現像装置内に混入するのが防止されるようになる。
【００１６】
また、この発明における画像形成装置のように、像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において、像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させるようにすると、像担持体とトナー担持体とを逆方向に移動させる場合に比べて、像担持体に残留しているトナーがトナー担持体に回収されやすくなる。
【００１７】
また、この発明における画像形成装置のように、トナー担持体からトナーを像担持体に送る現像方向に作用する電位差と像担持体に供給されるトナーの量との関係において、上記の電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加する第１領域と、この第１領域よりも現像方向に作用する電位差が大きい領域であって、この電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加する第２領域とが存在するように、上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させる電圧条件を設定した場合、静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、紙詰まり等によって像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、このトナーが像担持体の表面からトナー担持体に十分に回収されるようになる。
【００１８】
ここで、現像方向に作用する電位差が小さい第１領域において、その電位差の増加した場合に、像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加するのは、現像方向に作用する電位差が第１領域より小さい状態、例えば、静電潜像が形成されていない部分においては、像担持体の表面におけるトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、トナー担持体から像担持体にトナーが供給されても、このトナーが像担持体からトナー担持体に回収されて、像担持体にトナーが殆ど供給されず、現像方向に作用する電位差が増加して第１領域に達すると、像担持体におけるトナーをトナー担持体に回収する力よりトナー担持体から像担持体にトナーを供給する力が上回って、現像方向に作用する電位差に対応したトナーが急激にトナー担持体から像担持体に供給されるようになるためであると考えられる。
【００１９】
そして、現像方向に作用する電位差がさらに増加して第２領域に達すると、通常の状態になって、現像方向に作用する電位差に増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加すると考えられる。そして、上記のように現像方向に作用する電位差が上記の第１領域より小さい静電潜像が形成されていない部分においては、像担持体の表面におけるトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、このトナーが像担持体の表面からトナー担持体に十分に回収されるようになると考えられる。
【００２０】
また、この発明における画像形成装置において、上記のように像担持体とトナー担持体とを所要間隔を介して対向させるにあたり、像担持体とトナー担持体との間隙が大きくなると、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体によって回収する効果が低下するため、請求項２に示すように、像担持体とトナー担持体との間隙を０．２０ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００２１】
また、この発明における画像形成装置において、上記のように像担持体とトナー担持体との間に直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させるにあたり、請求項３に示すように、上記の交流電圧において、トナーを像担持体に供給する方向に作用する電圧の印加時間をＴ1 （μｓｅｃ）、トナーをトナー担持体に回収する方向に作用する電圧の印加時間をＴ2 （μｓｅｃ）とした場合に、Ｔ2 ≦−１２×Ｔ1 ＋４８００の条件を満たすようにすると、現像方向に作用する電位差が増加した場合に、像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加する第１領域と、像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加する第２領域とが明確に現れるようになる。この結果、静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、このトナーが像担持体の表面からトナー担持体に十分に回収されるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る画像形成装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２３】
この発明の実施形態における画像形成装置においても、図３に示すように、回転する像担持体１の表面を帯電装置２によって帯電させた後、この像担持体１の表面をレーザー等を用いた露光装置（図示せず）により露光して、この像担持体１の表面に静電潜像を形成するようにしている。
【００２４】
そして、このように静電潜像が形成された像担持体１の表面に現像装置３に設けられたトナー担持体３１からトナー３２を供給して、像担持体１の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成するようにしている。
【００２５】
ここで、このように像担持体１の表面に静電潜像に対応するトナー像を形成するにあたり、この実施形態においては、現像装置３に設けられたトナー担持体３１を像担持体１と所要間隔ｄを介して対向させ、このトナー担持体３１を回転させて、このトナー担持体３１と像担持体１とが対向する現像部分において、このトナー担持体３１を像担持体１と同方向に移動させると共に、この現像装置３内に設けられた送り部材３３を回転させて、現像装置３内に収容されたトナー３２をこのトナー担持体３１の表面に供給するようにしている。
【００２６】
そして、このようにトナー担持体３１の表面に供給されたトナー３２の量を規制部材３４により規制すると共にこのトナー３２を摩擦帯電させ、このように帯電されたトナー３２を回転するトナー担持体３１によって像担持体１と対向する現像部分に導くようにしている。
【００２７】
また、このトナー担持体３１に電源３５から直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させて、このトナー担持体３１と像担持体１との間に交番電界を作用させ、像担持体１に形成された静電潜像の部分にトナー担持体３１からトナー３２を供給して、像担持体１の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成する一方、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に残留しているトナー３２を、このトナー担持体３１に回収させるようにしている。
【００２８】
このようにして像担持体１の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成した後は、このトナー像を転写装置４により像担持体１から記録媒体４１に転写させて記録媒体１上にトナー像を形成し、その後は、上記のような操作を繰り返して、画像を形成するようにしている。
【００２９】
ここで、この実施形態における画像形成装置においては、上記のようにして画像を形成するにあたり、トナー担持体３１と像担持体１とが対向する間隔ｄや、電源３５からトナー担持体３１に印加させる交流電圧等を変化させて、トナー担持体３１からトナー３２を像担持体１に送る現像方向に作用する電位差が小さい第１領域においては、この電位差の増加に伴って像担持体１に供給されるトナー３２の量が急激に増加する一方、この第１領域より現像方向に作用する電位差が大きい第２領域においては、この電位差の増加に伴って像担持体１に供給されるトナー３２の量が徐々に増加するようにしている。
【００３０】
次に、この発明の画像形成装置によると、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量が多くなった場合にも、このトナー３２がトナー担持体３１によって十分に回収されるようになることを、以下の実験によって明らかにする。
【００３１】
この実験においては、図４に示すように、像担持体１とトナー担持体３１とを所要間隔ｄを介して対向させ、像担持体１を回転させてその表面を帯電装置２によって帯電させると共に、この像担持体１の表面に適当量のトナー３２を保持させる一方、所定量のトナー３２を保持させたトナー担持体３１を像担持体１と同方向或いは逆方向に回転させると共に、このトナー担持体３１に対して電源３５から直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させて、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１の表面に保持されたトナー３２をトナー担持体３１によって回収し、このようにトナー３２を回収させた後において、像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べるようにした。
【００３２】
ここで、像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べるにあたっては、トナー担持体３１によってトナー３２を回収させた後において、像担持体１の表面に残留しているトナー３２をテープで剥離し、トナー３２が付着している部分と、トナー３２を付着させなかった部分とにおける色差ΔＥを求めるようにした。なお、色差ΔＥが４以下においては、像担持体１の表面に残留しているトナー３２が問題とならないレベルである。
【００３３】
そして、この実験においては、像担持体１の周速度を１６０ｍｍ／ｓｅｃ、トナー担持体３１の周速度を２４０ｍｍ／ｓｅｃ、トナー担持体３１によって搬送されるトナー３２の量を０．６０ｍｇ／ｃｍ2 、トナー担持体３１によって搬送されるトナー３２の帯電量を−２０μＣ／ｇに設定すると共に、電源３５からトナー担持体３１に交流電圧として、周波数が２．５ｋＨｚ、現像方向のＤｕｔｙが３０％になった矩形波からなる交流電圧を印加させるようにした。
【００３４】
一方、トナー担持体３１の回転方向、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄ（ｍｍ）、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐ（ｍｇ／ｃｍ2 ）、トナー担持体３１に印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを変更させ、それぞれの条件の下で、帯電装置２によって帯電された像担持体１の表面電位Ｖｏと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ（Ｖ）＝Ｖｏ−Ｖｂを変化させて、上記のように回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べた。なお、ΔＶの値が＋側に大きくなると、上記の負に帯電されたトナー３２が像担持体１に供給されて現像されるやすくなる一方、ΔＶの値が−側に大きくなると、上記の負に帯電されたトナー３２がトナー担持体３１に回収されるやすくなる。
【００３５】
（実験例１）
この実験例１においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．４ｍｇ／ｃｍ2 、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図５に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００３６】
（実験例２）
この実験例２においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．７ｍｇ／ｃｍ2 、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図６に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００３７】
（実験例３）
この実験例３においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．２５ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．４ｍｇ／ｃｍ2 、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを２．１ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図７に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００３８】
（実験例４）
この実験例４においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．２５ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．７ｍｇ／ｃｍ2 、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを２．１ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図８に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００３９】
（実験例５）
この実験例５においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．３０ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．７ｍｇ／ｃｍ2 、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを２．４ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図９に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００４０】
上記の実験例１〜５の結果から明らかなように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させるようにした場合、像担持体１とトナー担持体３１とを逆方向に移動させる場合に比べて、回収後において像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなった。
【００４１】
また、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍにした場合に、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量が少なくなり、一般に、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．２０ｍｍ以下にすると、回収後において像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなった。
【００４２】
また、上記の実験例１〜５の結果から、上記のΔＶ（Ｖ）＝Ｖｏ−Ｖｂの値が−側に大きくなるに従って、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量が少なくなるのではなく、ΔＶの値が特定の範囲において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量が少なくなり、例えば、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍにした場合、ΔＶの値が−２００Ｖ〜＋１００Ｖの範囲において、像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなることが確認された。
【００４３】
次に、前記の実施形態に示す画像形成装置において、上記の実験例１に示すように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶに設定すると共に、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させ、上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、その結果を図１０に示した。
【００４４】
また、前記の実施形態に示す画像形成装置において、上記の実験例１に示すように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶに設定する一方、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを逆方向に移動させ、上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、その結果を図１１に示した。
【００４５】
また、前記の実施形態に示す画像形成装置において、上記の実験例５に示すように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．３０ｍｍ、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを２．４ｋＶに設定すると共に、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させ、上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、その結果を図１２に示した。
【００４６】
ここで、これらの結果から明らかなように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、トナー担持体３１に印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶに設定すると共に、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させて現像を行う、回収後において像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなる条件の下では、図１０に示すように、現像方向に作用する電位差が増加した場合に、像担持体１に供給されるトナーの量が急激に増加する電位差の小さい第１領域と、この第１領域と連続して像担持体１に供給されるトナーの量が徐々に増加する電位差の大きい第２領域とが明確になっていた。
【００４７】
次に、上記の実施形態に示す画像形成装置において、上記の像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１７ｍｍにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させると共に、上記の電源３５からトナー担持体３１にピークピーク値Ｖppが１．５ｋＶの矩形波からなる交流電圧を印加させるようにし、この交流電圧の周波数及び現像方向のＤｕｔｙを変更させて、トナーを像担持体１に供給する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ1 （μｓｅｃ）と、トナーをトナー担持体３１に回収する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ2 （μｓｅｃ）とを、図１３に示すように変更させた。
【００４８】
そして、上記の図１３において、Ｔ2 ≦−１２×Ｔ1 ＋４８００の条件を満たすａ１〜ａ５の条件の下で、それぞれ上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、これらの結果を図１４に示した。
【００４９】
また、上記の図１３において、Ｔ2 ≦−１２×Ｔ1 ＋４８００の条件を満たさないｂ１〜ｂ３の条件の下で、それぞれ上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、これらの結果を図１５に示した。
【００５０】
これらの結果から明らかなように、像担持体１とトナー担持体３１との間に印加させる交流電圧において、トナーを像担持体１に供給する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ1 （μｓｅｃ）と、トナーをトナー担持体３１に回収する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ2 （μｓｅｃ）とが、Ｔ2 ≦−１２×Ｔ1 ＋４８００の条件を満たす場合においては、現像方向に作用する電位差が増加した際に、像担持体１に供給されるトナーの量が急激に増加する上記の電位差の小さい第１領域と、この第１領域と連続して像担持体１に供給されるトナーの量が徐々に増加する上記の電位差の大きい第２領域とが明確に現れた。そして、これらの条件の下においては、像担持体１の表面におけるトナー３２がトナー担持体３１に十分に回収されるようになり、回収後において像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなった。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における画像形成装置においては、像担持体に形成された静電潜像の部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収するにあたり、像担持体とトナー担持体とを所要間隔を介して対向させるようにしたため、像担持体の表面にトナーの他に記録媒体との接触による紙粉等が存在していても、この紙粉等がトナーと一緒にトナー担持体に回収されて現像装置内に混入するのが防止され、紙粉等がトナー担持体に保持させるトナーの量を規制する規制部材とトナー担持体との間に詰まったり、混入した紙粉等によってトナーに帯電不良が生じるということもなくなった。
【００５２】
また、この発明における画像形成装置においては、像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において、像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させるようにしたため、像担持体とトナー担持体とを逆方向に移動させる場合に比べて、像担持体に残留しているトナーがトナー担持体に回収されやすくなった。
【００５３】
さらに、この発明における画像形成装置においては、トナー担持体からトナーを像担持体に送る現像方向に作用する電位差と像担持体に供給されるトナーの量との関係において、上記の電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加する第１領域と、この第１領域よりも現像方向に作用する電位差が大きい領域であって、この電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加する第２領域とが存在するように、上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させる電圧条件を設定し、像担持体において静電潜像が形成されていない部分における上記の電位差が、上記の第１領域よりも小さい領域の電位差になるようにしたため、前記のように静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、紙詰まり等によって像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、このトナーが像担持体の表面からトナー担持体に十分に回収されるようになった。
【００５４】
この結果、この発明における画像形成装置においては、クリーニング装置を用いずに像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体によって回収するあたり、像担持体の表面における紙粉等がトナーと一緒に回収されて現像装置内に混入するのが防止されると共に、紙詰まり等によって像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合にも、このトナーがトナー担持体によって十分に回収されるようになった。
【００５５】
また、この発明における画像形成装置において、上記のように像担持体とトナー担持体とを所要間隔を介して対向させるにあたり、請求項２に示すように、像担持体とトナー担持体との間隙を０．２０ｍｍ以下にしたり、また像担持体とトナー担持体との間に直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させるにあたり、請求項３に示すように、上記の交流電圧において、トナーを像担持体に供給する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ1 （μｓｅｃ）と、トナーをトナー担持体に回収する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ2 （μｓｅｃ）とが、Ｔ2 ≦−１２×Ｔ1 ＋４８００の条件を満たすようにすると、像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体に回収する力がさらに強くなり、像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、より確実にトナーが像担持体の表面からトナー担持体に回収されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】像担持体の表面に残留しているトナーをクリーニング装置によって除去するようにした従来の画像形成装置の概略説明図である。
【図２】像担持体の表面に残留しているトナーを現像装置におけるトナー担持体によって回収させるようにした従来の画像形成装置の概略説明図である。
【図３】像担持体の表面に残留しているトナーを現像装置におけるトナー担持体によって回収させるようにしたこの発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略説明図である。
【図４】この発明における実験において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を調べるのに用いた装置の概略説明図である。
【図５】実験例１において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図６】実験例２において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図７】実験例３において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図８】実験例４において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図９】実験例５において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図１０】像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させ、実験例１に示す条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【図１１】像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において像担持体とトナー担持体とを逆方向に移動させ、実験例１に示す条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【図１２】像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させ、実験例５に示す条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【図１３】像担持体とトナー担持体との間に印加させる交流電圧において、トナーを像担持体１に供給する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ1 （μｓｅｃ）と、トナーをトナー担持体に回収する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ2 （μｓｅｃ）とを変更させて現像特性を調べた各点ａ１〜ａ５及びｂ１〜ｂ３を示した図である。
【図１４】図１３において、Ｔ2 ≦−１２×Ｔ1 ＋４８００の条件を満たすａ１〜ａ５の条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【図１５】図１３において、Ｔ2 ≦−１２×Ｔ1 ＋４８００の条件を満たさないｂ１〜ｂ３の条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【符号の説明】
１  像担持体
３  現像装置
３１  トナー担持体
３２  トナー
３５  電源
ｄ  像担持体とトナー担持体との間隔
【図１】
0004284759.tif 000002
【図２】
0004284759.tif 000003
【図３】
0004284759.tif 000004
【図４】
0004284759.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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