画像形成方法及び画像形成装置
【課題】重合トナーを用いた画像形成においては、画像形成の開始及び終了時感光体に多量に付着するトナーも同様に高画質を実現するのに問題となる。
【解決手段】画像形成開始時及び画像形成終了時に、現像剤担持体の電位が、感光体の電位よりも絶対値で低くなるように、ＤＣバイアス印加の開始／終了タイミングを制御する。
【解決手段】画像形成開始時及び画像形成終了時に、現像剤担持体の電位が、感光体の電位よりも絶対値で低くなるように、ＤＣバイアス印加の開始／終了タイミングを制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式により記録材に画像を形成する画像形成方法及び画像形成装置に関し、特に、画像転写後の感光体等の像担持体をクリーニングするクリーニング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成では、静電潜像形成、現像及び転写により、記録材上に画像を形成し、転写後の像担持体をクリーニングすることにより、像担持体を再使用可能にする工程を１サイクルとし、該サイクルを繰り返すことにより、多数回の画像形成が行われる。
【０００３】
クリーニングには、クリーニングブレードが広く用いられているが、最近、高画質の画像を形成することができる重合トナーを用いた画像形成方法が採用されつつあり、重合トナーに適合したクリーニング技術の開発が行われている。
【０００４】
重合トナーは、従来の粉砕トナーに比較して粒径が小さい上に、トナー粒子が球形又は球形に近いために、従来の粉砕トナーよりもクリーニングし難く様々なクリーニング方法が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クリーニング技術の開発により、重合トナーを用いた画像形成方法が確立され実用されているが、重合トナーを用いた画像形成工程では、従来の粉砕トナーを用いた場合に比較して、クリーニングの条件が厳しいことに変わりはない。
【０００６】
また、更に高画質化を実現するには、クリーニング性能を更により上げる必要がある。
【０００７】
本発明は、クリーニングにかかる負担を軽減することにより、良好なクリーニング性能を実現し、高画質の画像を形成する画像形成技術を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的は下記の発明により達成される。
１．
移動する感光体に対向して、非接触の帯電手段、露光手段、現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を配置し、
帯電、露光及び重合トナーを用い、反転現像用のＤＣバイアス電圧を印加し、且つ、接触現像を行う現像を実施して前記感光体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を前記転写手段により記録材に転写し、転写後の前記感光体を前記クリーニング手段によりクリーニングする画像形成方法において、
前記感光体が移動を開始する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成方法。
２．
前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする前記１に記載の画像形成方法。
３．
前記クリーニング手段は磁気ブラシによりクリーニングを行うことを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成方法。
４．
前記現像手段及び前記クリーニング手段に磁気ブラシが兼用されることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成方法。
５．
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成方法。
６．
前記現像剤担持体側に配置された磁石の磁気力をＦ１、前記感光体と前記現像剤担持体間の電圧による静電気力をＦ２、前記現像剤担持体の経典による遠心力をＦ３とするときに、
前記感光体の電位と前記現像剤担持体の電位との差が大きいときに、
条件Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が満たされることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の画像形成方法。
７．
感光体、帯電手段、露光手段、重合トナーを用いて、帯電と同極性のＤＣバイアス電圧の元に接触現像により現像を行う現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記ＤＣバイアス電圧を制御する制御手段を有し、該制御手段は、前記感光体が移動を開始する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
８．
前記制御手段は、前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする前記７に記載の画像形成装置。
９．
前記クリーニング手段は、磁気ブラシを有することを特徴とする前記７又は前記８に記載の画像形成装置。
１０．
前記現像手段及び前記クリーニング手段は、磁気ブラシを共用することを特徴とする前記７〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
１１．
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする前記７〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
１２．
移動する感光体に対向して、帯電手段、露光手段、現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を配置し、帯電、露光及び重合トナーを用い、反転現像用のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧を印加し、接触現像により現像して前記感光体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像を前記転写手段により記録材に転写し、転写後の前記感光体を前記クリーニング手段によりクリーニングする画像形成方法において、
前記感光体が移動を開始する際に、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成方法。
１３．
前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする前記１２に記載の画像形成方法。
１４．
前記クリーニング手段は磁気ブラシによりクリーニングを行うことを特徴とする前記１２又は前記１３に記載の画像形成方法。
１５．
前記現像手段及び前記クリーニング手段に磁気ブラシが兼用されることを特徴とする前記１２〜１４のいずれか１項に記載の画像形成方法。
１６．
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする前記１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成方法。
１７．
前記現像剤担持体側に配置された磁石の磁気力をＦ１、前記感光体と前記現像剤担持体間の電圧による静電気力をＦ２、前記現像剤担持体の経典による遠心力をＦ３とするときに、
前記感光体の電位と前記現像剤担持体の電位との差が大きいときに、
条件Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が満たされることを特徴とする前記１２〜１６のいずれか１項に記載の画像形成方法。
１８．
感光体、帯電手段、露光手段、重合トナーを用いて、帯電と同極性のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧の元に接触現像により現像を行う現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記バイアス電圧を制御する制御手段を有し、該制御手段は、画像形成の開始時に、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
１９．
前記制御手段は、前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする前記１８に記載の画像形成装置。
２０．
前記クリーニング手段は、磁気ブラシを有することを特徴とする前記１８に記載の画像形成装置。
２１．
前記現像手段及び前記クリーニング手段は、磁気ブラシを共用することを特徴とする前記１８〜２０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
２２．
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする前記１８〜２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
請求項記１、７、１２又は１８の発明により、画像形成の開始時に多量のトナーが感光体に付着してクリーニング手段の負担となり、重合トナーを用いた画像形成の問題となっていたが、この問題が解決され、重合トナーを用いた画像形成において良好なクリーニングが可能になる。
【００１０】
請求項２、８、１３又は１９の発明により、画像形成の終了時に多量のトナーが感光体に付着してクリーニング手段の負担となり、重合トナーを用いた画像形成の問題となっていたが、この問題が解決され、重合トナーを用いた画像形成において良好なクリーニングが可能になる。
【００１１】
請求項３、４、６、９１０、１４、１５、２０又は２１の発明により、キャリア付着により感光体が損傷を受けることが防止されるので、感光体の寿命が延長される。
【００１２】
請求項５、１１、１６又は１６の発明により、解像力、階調表現性等に優れた高画質の画像を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（１）実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の例を示す。
【００１４】
矢印のように時計方向に回転する像担持体としてのドラム状の感光体１の周囲に、感光体１の回転方向上流から、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写手段５及びクリーニング手段８が配置される。
【００１５】
感光体１にはＯＰＣ、ａＳｉ等が用いられる。帯電手段２には、コロナ帯電手段、ローラ帯電手段、ブラシ帯電手段等が用いられる。露光手段３は、レーザ、発光ダイオード等のドット露光を行う露光手段が用いられる。
【００１６】
現像手段４は、バイアス電源４ｄによりバイアス電圧が印加され現像剤を支持搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ４ａ、羽車状の現像剤搬送部材４ｂ及びスクリュー状の現像剤撹拌部材４ｃを有する。
【００１７】
バイアス電源４ｄは帯電手段２の帯電と同極性のＤＣバイアス電圧、又はＡＣ電圧に帯電と同極性のＤＣ電圧が重畳されたバイアス電圧を現像スリーブ４ａに印加する。現像手段４はキャリアとトナーを含む二成分現像剤を収容し、トナーとしては重合トナーであり、重量平均粒径が２〜６μｍの小粒径トナーが用いられる。このような小粒径重合トナーを用いることにより、高画質の画像が形成される。キャリアとしては、重量平均粒径が２０〜８０μｍの磁性体からなる粒子が望ましい。
【００１８】
本実施の形態は重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しカブリ等の発生が極めて少ない画像を形成することが可能になる。
【００１９】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
【００２０】
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００２１】
本実施の形態においては重量平均粒径が２〜６μｍの小粒径トナーが用いられる。
【００２２】
重量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−１１」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。
【００２３】
重量平均粒径が２μｍを下回ると、かぶりの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限６μｍは本実施の形態が目標とする高画質を形成することを可能する粒径の上限である。
【００２４】
前記のように帯電と同極性のＤＣバイアスを印加した現像により、露光部にトナーを付着させる反転現像が行われる。現像方法としては、接触現像法、非接触現像法のいずれを用いることもできる。
【００２５】
５は転写手段であり、コロナ放電により転写を行うコロナ転写手段、転写電圧が印加されたローラを用いるローラ転写手段等を用いることができる。６は分離手段、７は定着手段である。
【００２６】
８はクリーニング手段であり、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード８１を用いてクリーニングを行う。
【００２７】
記録材Ｐは給紙部９から感光体１と転写手段５の間に給紙され、転写手段５により感光体１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。転写されたトナー像は定着手段７により記録材Ｐに定着される。１１はトナーを現像手段４に補給するトナー補給部である。
【００２８】
感光体１の矢印で示す時計方向の回転に従って、帯電手段２の帯電及び露光手段３の露光により感光体１上に静電潜像が形成され、形成された静電潜像は現像手段４により現像されて感光体１上にトナー像が形成される。このように、帯電手段２、露光手段３及び現像手段４は像形成手段を構成する。形成されたトナー像は転写手段５により記録材Ｐに転写される。
【００２９】
転写されたトナー像は定着手段７により定着される。また、転写後の感光体１はクリーニング手段８によりクリーニングされ、帯電からクリーニングまでを繰り返すことにより多数の画像形成が行われる。画像形成により消費されたトナーはトナー補給部１１から補給される。また、クリーニング手段８において回収されたトナーはトナーリサイクル装置１２により現像手段４に戻される。
【００３０】
本実施の形態においては、感光体１上に制御用パッチを形成し、形成した制御用パッチの濃度を濃度検知手段としての濃度センサ１０により検知し、検知した濃度情報に基づいて画像形成条件を調整して、常に一定した濃度の画像を形成する画像濃度制御が行われる。
【００３１】
制御用パッチを用いた画像濃度制御は次の工程により行われる。
【００３２】
露光手段３を所定の基準画像データに基づいて駆動して露光を行って、感光体上に制御用パッチの静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像手段４により現像して感光体１上に制御用パッチを形成する。形成した制御用パッチを転写することなく濃度センサ１０を通過させて、制御用パッチの画像濃度を検知する。検知した制御用パッチの画像濃度に基づいて画像形成条件の調整が行われる。
【００３３】
調整される画像形成条件としては、帯電手段２の帯電電位、露光手段３の露光量、現像手段４のバイアス電圧、現像スリーブ４ａの回転数及びトナー補給による現像剤のトナー濃度がある。画像濃度検知後の制御用パッチは転写されることなくクリーニング手段８によりクリーニングされる。
【００３４】
制御用パッチとしては、図２（ａ）に示すように、最高濃度部に近い濃度を有する１個のパッチ、図２（ｂ）に示すように、低濃度部から高濃度部に亘る複数のパッチを用いることができる。制御用パッチを用いた画像濃度制御は、画像形成装置の立ち上がり時、即ち、メインスイッチをオンして画像形成装置を作動させウォーミングアップを行うとき、各画像形成ジョブの開始時、画像形成の終了時、待機状態で所定時間経過時、所定枚数の画像形成時等に実行される。
【００３５】
前記のように画像濃度制御において形成される制御用パッチは転写されることなくクリーニングされるので、画像濃度制御においてクリーニングブレード８１ａが掻き取るトナー量は、感光体１の単位面積当たりで、画像形成工程における量よりも格段に多く、それだけクリーニングされずに感光体１に残留するトナーが多くなる。このような制御用パッチによる残留トナーが画像形成において画質低下の原因になる。
【００３６】
本実施の形態においては、このような問題を制御用パッチを形成するトナーの量を制限することにより解決した。
【００３７】
高解像力を有し、広い階調表現範囲を有する高画質の画像を形成するという観点から粒径範囲２〜６μｍのトナーを用い、また、クリーニングブレード８１として、硬度６５〜８０°、反発係数２０〜８０％の範囲にあるクリーニングブレードを用いて、制御用パッチの形成を伴った画像形成実験を行った。これらの条件は高画質の画像を形成するために望ましい範囲であり、トナーの粒径が２μｍより小では、カブリが生じたりトナー飛散が生ずる等の問題が出る。トナー粒径が６μｍより大では本実施の形態が目標としている画質が充分に達成されない。また、クリーニングブレードの硬度が６５°を下回り、反発弾性２０％を下回るとクリーニング性能が低下するとともに、メクレが生じやすくなる。そして、クリーニングブレードの硬度が８０°を超え、反発弾性が８０％を超えると、感光体を傷つける等の問題が生ずる。
【００３８】
クリーニングブレードの硬度は温度２５℃においてＪＩＳ６２５３により測定した値であり、反発弾性は温度２５℃においてＪＩＳ６３０１により測定した値である。
【００３９】
トナー付着量・トナーの重量平均粒径と、クリーニング性能との関係に関する実験結果は図３に示すとおりである。図３において、直線Ｌよりも上はクリーニングが不十分な領域であり、直線Ｌ以下はクリーニングが十分な領域である。この実験結果からトナーの重量平均粒径をＸ（μｍ）とするとき、
制御パッチを形成するトナーの質量をＹとすると、
Ｙ＜０．０７Ｘｍｇ＋０．１ｍｇ
という条件を満たす質量Ｙのトナーを感光体１に付着させて制御用パッチを形成することにより、良好な画像を形成することができることが明らかになった。ただし、トナーの質量Ｙは感光体１の移動方向に直交する方向、即ち、ドラム状感光体１の回転軸方向の１０ｍｍの長さの部分に付着したトナーの質量である。
【００４０】
このような制御用パッチのトナー付着量の制御は、帯電手段２の帯電量、露光手段３の露光量、現像手段４の現像スリーブ４ａの回転数、現像手段４の現像バイアス電圧等を調整することにより実行される。
【００４１】
（２）実施の形態２
図４は本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の一例を示す。
【００４２】
矢印のように時計方向に回転する感光体２１の周囲に、ドラム状の感光体２１の回転方向上流から、帯電手段２２、露光手段２３、現像手段２４、転写手段２５及びクリーニング手段２８が配置される。
【００４３】
感光体２１にはＯＰＣ、ａＳｉ等が用いられる。帯電手段２には、コロナ帯電手段のように、感光体２１に接触しない非接触の帯電手段が用いられる。露光手段２３は、レーザ、発光ダイオード等のドット露光を行う露光手段が用いられる。
【００４４】
現像手段２４は、バイアス電源２４ｄによりバイアス電圧が印加され現像剤を支持搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ２４ａ、羽車状の現像剤搬送部材２４ｂ及びスクリュー状の現像剤撹拌部材２４ｃを有する。ＣＲはバイアス電源２４ｄを制御する制御手段である。
【００４５】
バイアス電源２４ｄは帯電手段２２の帯電と同極性のＤＣバイアス、又はＡＣに帯電と同極性のＤＣが重畳されたバイアス電圧を現像スリーブ２４ａに印加する。現像手段２４はキャリアとトナーを含む二成分現像剤を収容し、トナーとしては重合トナーが用いられる。なお、重量平均粒径が２〜８μｍの小粒径トナーが好ましい。重合トナーを用いることにより、高画質の画像が形成される。
【００４６】
本実施の形態は重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しカブリ等の発生が極めて少ない画像を形成することが可能になる。
【００４７】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
【００４８】
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００４９】
重量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−１１」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。
【００５０】
２５は転写手段であり、コロナ放電により転写を行う非接触のコロナ転写手段が用いられる。２６は分離手段、２７は定着手段である。
【００５１】
２８はクリーニング手段であり、クリーニング用の磁気ブラシＭＢを有する。
【００５２】
記録材Ｐは給紙部２９から感光体２１と転写手段２５の間に給紙され、転写手段２５により感光体２１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。転写されたトナー像は定着手段２７により記録材Ｐに定着される。３２はトナーを現像手段４に補給するトナー補給部である。
【００５３】
感光体２１の矢印で示す時計方向の回転に従って、帯電手段２２の帯電及び露光手段２３の露光により感光体２１上に静電潜像が形成され、形成された静電潜像は現像手段２４により現像されて、感光体２１上にトナー像が形成され、形成されたトナー像は転写手段２５により記録材Ｐに転写される。
【００５４】
転写されたトナー像は定着手段２７により定着される。転写後の感光体２１はクリーニング手段２８によりクリーニングされ、帯電からクリーニングまでを繰り返すことにより多数の画像が記録材Ｐに形成される。
【００５５】
図５は本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の他の例を示す図である。
【００５６】
本例では、現像剤担持体としての現像スリーブ２４ａ上に形成した磁気ブラシＭＢが現像用の磁気ブラシ及びクリーニング用の磁気ブラシとして兼用される。このような兼用は、制御手段ＣＲによりバイアス電源２４ｄを制御して、現像工程においては、反転現像バイアス、即ち、感光体２１の最高帯電電位に近く、該最高帯電電位よりも低い値に設定し、クリーニングにおいては、クリーニングバイアス、即ち、トナーの帯電電位（感光体２１の帯電電位と同極性）と反対極性の電位に設定する。図５の画像形成装置では、感光体２１を２回転させることにより、１枚の画像が形成される。即ち、感光体２１の１回転により、像形成及び転写が行われ、次の１回転により、クリーニングが行われるが、クリーニングに先立って、光源ＥＸによる一様露光が行われる。
【００５７】
次に、現像スリーブ２４ａに感光体２１の帯電電位と同極性のバイアス電圧を印加して現像する反転現像における感光体電位Ｐｐと現像スリーブ電位Ｖｐの制御について説明する。
【００５８】
図６は現像スリーブ２４ａに印加されるＤＣ電圧の制御タイミングを示し、図６（ａ）は従来の制御を、図６（ｂ）は本実施の形態における制御をそれぞれ示す。
【００５９】
画像形成工程の開始時における感光体電位Ｐｐと現像スリーブ電位Ｖｐは図示のような立ち上がりを示す。即ち、一般に、感光体電位Ｐｐの立ち上がり時間は現像スリーブ電位Ｖｐよりも長い。従来は、キャリア付着を起こさないことを目的として、感光体電位Ｐｐが現像スリーブ電位Ｖｐを大幅に超えないように感光体電位Ｐｐの立ち上がりと現像スリーブ電位Ｖｐの立ち上がりを制御していた。即ち、図６（ａ）においてＶ１は白紙電位差と呼ばれる電位差であり、Ｖ０は感光体１の帯電及び現像スリーブへの現像バイアスの電圧の印加前の状態における初期電位差であるが、白紙電位差Ｖ１及び初期電位差Ｖ０のみでなく、全体を通じてキャリア付着が発生しないように系が設定されている。その結果、Ｄ１で示す期間では、現像スリーブ電位Ｖｐが感光体電位Ｐｐよりも大きな値となって、トナー付着、即ち、感光体にトナーが付着する現象が起こる。このトナー付着はいわゆるベタ現像に等しい現象であり、多量のトナーが感光体２１に付着する。その結果、クリーニング手段２８の負担が増大する。
【００６０】
重合トナーを用いた画像形成工程においては、このようにして感光体２１に多量に付着したトナーを転写することなくクリーニングする場合に、クリーニング不良が起きやすくなる。
【００６１】
本実施の形態においては、図６（ｂ）に示すように感光体電位Ｐｐ及び現像スリーブ電位Ｖｐの立ち上がりの期間Ｄ２において、現像スリーブ電位Ｖｐが感光体２１の電位Ｐｐよりも絶対値において低くなるように、即ち、これら電位の差Ｖｘが白紙電位差Ｖ１と同極性となるように感光体電位Ｐｐの立ち上がりタイミングに対する現像スリーブ電位Ｖｐの立ち上がりタイミングを従来よりも遅らせる制御を行っており、本実施の形態における制御は、立ち上がり時において感光体電位Ｐｐと現像スリーブ電位Ｖｐとが常にＰｐ≧Ｖｐという関係を維持する制御であるということができる。
【００６２】
この制御によって、いわゆるベタ現像がなくなり、クリーニング手段２８にかかる負担が軽減されるので、重合トナーを用いた画像形成工程におけるクリーニング不良が解消される。なお、期間Ｄ２においては、キャリア付着が起こる可能性がある。
【００６３】
キャリア付着を起こさない条件は次のとおりである。
【００６４】
現像スリーブ２４ｄ側に配置された磁石の磁気力Ｆ１＋感光体２１と現像スリーブ２４ａ間の電圧による静電力Ｆ２＞現像スリーブ２４ａの回転による遠心力Ｆ３
Ｆ１＋Ｆ２＜Ｆ３になるとキャリア付着が発生するので、白紙電位Ｖ１の値は種々の条件においてＦ１＋Ｆ２＞Ｆ３が成立するように設定されるが、本実施の形態においては、感光体電位Ｐｐと現像スリーブ電位Ｖｐとの差が大きい期間Ｄ２においてＦ１＋Ｆ２＞Ｆ３が成立することが望ましい。
【００６５】
なお、前記の説明は、電位、電位差の絶対値を用いた説明であり、負帯電性感光体であるＯＰＣ感光体では電位の高低関係は逆になる。
【００６６】
ＯＰＣ感光体を用いた反転現像の例では、感光体２１の帯電電位、即ち、感光体電位Ｐｐの最高値（絶対値での最高値）は−７００〜−８００Ｖ程度、現像スリーブ電位Ｖｐは−６００Ｖ〜−７００Ｖ程度であり、白紙電位差Ｖ１は、通常、−数十Ｖ〜−２００Ｖ程度に設定される。
【００６７】
クリーニングブレード等の感光体２１に接触する部材を用いた画像形成装置においては、キャリア付着による感光体２１の損傷を避けるために、キャリア付着を起こさないように画像形成条件が設定される。この条件は、画像部以外の感光体表面にトナーが付着する可能性のある条件である。
【００６８】
キャリア付着に対する安全策として、図４に示すように帯電手段２２、転写手段２５に非接触のものを用いるとともに、クリーニング手段２８として磁気ブラシＭＢを用いている。更に、図５に示すように現像手段２４とクリーニング手段に共通の磁ブラシＭＢを用いている。
【００６９】
また、画像形成を終了し、感光体２１が停止する場合にも、前記の感光体２１の移動開始時と同様に、現像スリーブ電位Ｖｐが感光体電位Ｐｐよりも絶対値において低く維持されるように、現像スリーブ電位Ｖｐの印加停止タイミングが制御される。
【００７０】
図４、５には、現像スリーブ２４ａにＤＣ電圧を印加する例を示しているが、
バイアス電圧として、ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳したバイアス電圧を印加してもよい。この場合には、感光体２１の移動開始と停止時において、ＤＣ電圧の印加タイミングを前記に説明したと同様に、感光体電位と現像スリーブ電位との差が現像時における白紙電圧と同極性になるような制御が行われる。ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳したバイアス電圧を印加する現像において、図６（ｂ）に示す制御をＤＣ電圧に対して実行することにより、前記と同様に感光体２１に多量のトナーが付着するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の例を示す図である。
【図２】制御用パッチを示す図である。
【図３】トナー付着量とクリーニング性能に関する実験結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の他の例を示す図である。
【図６】現像スリーブに印加されるＤＣ電圧の制御タイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１、２１ 感光体
２、２２ 帯電手段
３、２３ 露光手段
４、２４ 現像手段
５、２５ 転写手段
６、２６ 分離手段
７、２７ 定着手段
８、２８ クリーニング手段
ＭＢ 磁気ブラシ
Ｖ１ 白紙電位差
Ｐｐ 感光体電位
Ｖｐ 現像スリーブ電位
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子写真方式により記録材に画像を形成する画像形成方法及び画像形成装置に関し、特に、画像転写後の感光体等の像担持体をクリーニングするクリーニング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による画像形成では、静電潜像形成、現像及び転写により、記録材上に画像を形成し、転写後の像担持体をクリーニングすることにより、像担持体を再使用可能にする工程を１サイクルとし、該サイクルを繰り返すことにより、多数回の画像形成が行われる。
【０００３】
クリーニングには、クリーニングブレードが広く用いられているが、最近、高画質の画像を形成することができる重合トナーを用いた画像形成方法が採用されつつあり、重合トナーに適合したクリーニング技術の開発が行われている。
【０００４】
重合トナーは、従来の粉砕トナーに比較して粒径が小さい上に、トナー粒子が球形又は球形に近いために、従来の粉砕トナーよりもクリーニングし難く様々なクリーニング方法が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
クリーニング技術の開発により、重合トナーを用いた画像形成方法が確立され実用されているが、重合トナーを用いた画像形成工程では、従来の粉砕トナーを用いた場合に比較して、クリーニングの条件が厳しいことに変わりはない。
【０００６】
また、更に高画質化を実現するには、クリーニング性能を更により上げる必要がある。
【０００７】
本発明は、クリーニングにかかる負担を軽減することにより、良好なクリーニング性能を実現し、高画質の画像を形成する画像形成技術を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的は下記の発明により達成される。
１．
移動する感光体に対向して、非接触の帯電手段、露光手段、現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を配置し、
帯電、露光及び重合トナーを用い、反転現像用のＤＣバイアス電圧を印加し、且つ、接触現像を行う現像を実施して前記感光体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を前記転写手段により記録材に転写し、転写後の前記感光体を前記クリーニング手段によりクリーニングする画像形成方法において、
前記感光体が移動を開始する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成方法。
２．
前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする前記１に記載の画像形成方法。
３．
前記クリーニング手段は磁気ブラシによりクリーニングを行うことを特徴とする前記１又は前記２に記載の画像形成方法。
４．
前記現像手段及び前記クリーニング手段に磁気ブラシが兼用されることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の画像形成方法。
５．
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の画像形成方法。
６．
前記現像剤担持体側に配置された磁石の磁気力をＦ１、前記感光体と前記現像剤担持体間の電圧による静電気力をＦ２、前記現像剤担持体の経典による遠心力をＦ３とするときに、
前記感光体の電位と前記現像剤担持体の電位との差が大きいときに、
条件Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が満たされることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の画像形成方法。
７．
感光体、帯電手段、露光手段、重合トナーを用いて、帯電と同極性のＤＣバイアス電圧の元に接触現像により現像を行う現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記ＤＣバイアス電圧を制御する制御手段を有し、該制御手段は、前記感光体が移動を開始する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
８．
前記制御手段は、前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする前記７に記載の画像形成装置。
９．
前記クリーニング手段は、磁気ブラシを有することを特徴とする前記７又は前記８に記載の画像形成装置。
１０．
前記現像手段及び前記クリーニング手段は、磁気ブラシを共用することを特徴とする前記７〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
１１．
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする前記７〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
１２．
移動する感光体に対向して、帯電手段、露光手段、現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を配置し、帯電、露光及び重合トナーを用い、反転現像用のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧を印加し、接触現像により現像して前記感光体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像を前記転写手段により記録材に転写し、転写後の前記感光体を前記クリーニング手段によりクリーニングする画像形成方法において、
前記感光体が移動を開始する際に、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成方法。
１３．
前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする前記１２に記載の画像形成方法。
１４．
前記クリーニング手段は磁気ブラシによりクリーニングを行うことを特徴とする前記１２又は前記１３に記載の画像形成方法。
１５．
前記現像手段及び前記クリーニング手段に磁気ブラシが兼用されることを特徴とする前記１２〜１４のいずれか１項に記載の画像形成方法。
１６．
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする前記１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成方法。
１７．
前記現像剤担持体側に配置された磁石の磁気力をＦ１、前記感光体と前記現像剤担持体間の電圧による静電気力をＦ２、前記現像剤担持体の経典による遠心力をＦ３とするときに、
前記感光体の電位と前記現像剤担持体の電位との差が大きいときに、
条件Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が満たされることを特徴とする前記１２〜１６のいずれか１項に記載の画像形成方法。
１８．
感光体、帯電手段、露光手段、重合トナーを用いて、帯電と同極性のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧の元に接触現像により現像を行う現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記バイアス電圧を制御する制御手段を有し、該制御手段は、画像形成の開始時に、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
１９．
前記制御手段は、前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする前記１８に記載の画像形成装置。
２０．
前記クリーニング手段は、磁気ブラシを有することを特徴とする前記１８に記載の画像形成装置。
２１．
前記現像手段及び前記クリーニング手段は、磁気ブラシを共用することを特徴とする前記１８〜２０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
２２．
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする前記１８〜２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
請求項記１、７、１２又は１８の発明により、画像形成の開始時に多量のトナーが感光体に付着してクリーニング手段の負担となり、重合トナーを用いた画像形成の問題となっていたが、この問題が解決され、重合トナーを用いた画像形成において良好なクリーニングが可能になる。
【００１０】
請求項２、８、１３又は１９の発明により、画像形成の終了時に多量のトナーが感光体に付着してクリーニング手段の負担となり、重合トナーを用いた画像形成の問題となっていたが、この問題が解決され、重合トナーを用いた画像形成において良好なクリーニングが可能になる。
【００１１】
請求項３、４、６、９１０、１４、１５、２０又は２１の発明により、キャリア付着により感光体が損傷を受けることが防止されるので、感光体の寿命が延長される。
【００１２】
請求項５、１１、１６又は１６の発明により、解像力、階調表現性等に優れた高画質の画像を形成することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（１）実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の例を示す。
【００１４】
矢印のように時計方向に回転する像担持体としてのドラム状の感光体１の周囲に、感光体１の回転方向上流から、帯電手段２、露光手段３、現像手段４、転写手段５及びクリーニング手段８が配置される。
【００１５】
感光体１にはＯＰＣ、ａＳｉ等が用いられる。帯電手段２には、コロナ帯電手段、ローラ帯電手段、ブラシ帯電手段等が用いられる。露光手段３は、レーザ、発光ダイオード等のドット露光を行う露光手段が用いられる。
【００１６】
現像手段４は、バイアス電源４ｄによりバイアス電圧が印加され現像剤を支持搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ４ａ、羽車状の現像剤搬送部材４ｂ及びスクリュー状の現像剤撹拌部材４ｃを有する。
【００１７】
バイアス電源４ｄは帯電手段２の帯電と同極性のＤＣバイアス電圧、又はＡＣ電圧に帯電と同極性のＤＣ電圧が重畳されたバイアス電圧を現像スリーブ４ａに印加する。現像手段４はキャリアとトナーを含む二成分現像剤を収容し、トナーとしては重合トナーであり、重量平均粒径が２〜６μｍの小粒径トナーが用いられる。このような小粒径重合トナーを用いることにより、高画質の画像が形成される。キャリアとしては、重量平均粒径が２０〜８０μｍの磁性体からなる粒子が望ましい。
【００１８】
本実施の形態は重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しカブリ等の発生が極めて少ない画像を形成することが可能になる。
【００１９】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
【００２０】
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００２１】
本実施の形態においては重量平均粒径が２〜６μｍの小粒径トナーが用いられる。
【００２２】
重量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−１１」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。
【００２３】
重量平均粒径が２μｍを下回ると、かぶりの発生やトナー飛散が起こりやすくなる。上限６μｍは本実施の形態が目標とする高画質を形成することを可能する粒径の上限である。
【００２４】
前記のように帯電と同極性のＤＣバイアスを印加した現像により、露光部にトナーを付着させる反転現像が行われる。現像方法としては、接触現像法、非接触現像法のいずれを用いることもできる。
【００２５】
５は転写手段であり、コロナ放電により転写を行うコロナ転写手段、転写電圧が印加されたローラを用いるローラ転写手段等を用いることができる。６は分離手段、７は定着手段である。
【００２６】
８はクリーニング手段であり、ウレタンゴム等の弾性体からなるクリーニングブレード８１を用いてクリーニングを行う。
【００２７】
記録材Ｐは給紙部９から感光体１と転写手段５の間に給紙され、転写手段５により感光体１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。転写されたトナー像は定着手段７により記録材Ｐに定着される。１１はトナーを現像手段４に補給するトナー補給部である。
【００２８】
感光体１の矢印で示す時計方向の回転に従って、帯電手段２の帯電及び露光手段３の露光により感光体１上に静電潜像が形成され、形成された静電潜像は現像手段４により現像されて感光体１上にトナー像が形成される。このように、帯電手段２、露光手段３及び現像手段４は像形成手段を構成する。形成されたトナー像は転写手段５により記録材Ｐに転写される。
【００２９】
転写されたトナー像は定着手段７により定着される。また、転写後の感光体１はクリーニング手段８によりクリーニングされ、帯電からクリーニングまでを繰り返すことにより多数の画像形成が行われる。画像形成により消費されたトナーはトナー補給部１１から補給される。また、クリーニング手段８において回収されたトナーはトナーリサイクル装置１２により現像手段４に戻される。
【００３０】
本実施の形態においては、感光体１上に制御用パッチを形成し、形成した制御用パッチの濃度を濃度検知手段としての濃度センサ１０により検知し、検知した濃度情報に基づいて画像形成条件を調整して、常に一定した濃度の画像を形成する画像濃度制御が行われる。
【００３１】
制御用パッチを用いた画像濃度制御は次の工程により行われる。
【００３２】
露光手段３を所定の基準画像データに基づいて駆動して露光を行って、感光体上に制御用パッチの静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像手段４により現像して感光体１上に制御用パッチを形成する。形成した制御用パッチを転写することなく濃度センサ１０を通過させて、制御用パッチの画像濃度を検知する。検知した制御用パッチの画像濃度に基づいて画像形成条件の調整が行われる。
【００３３】
調整される画像形成条件としては、帯電手段２の帯電電位、露光手段３の露光量、現像手段４のバイアス電圧、現像スリーブ４ａの回転数及びトナー補給による現像剤のトナー濃度がある。画像濃度検知後の制御用パッチは転写されることなくクリーニング手段８によりクリーニングされる。
【００３４】
制御用パッチとしては、図２（ａ）に示すように、最高濃度部に近い濃度を有する１個のパッチ、図２（ｂ）に示すように、低濃度部から高濃度部に亘る複数のパッチを用いることができる。制御用パッチを用いた画像濃度制御は、画像形成装置の立ち上がり時、即ち、メインスイッチをオンして画像形成装置を作動させウォーミングアップを行うとき、各画像形成ジョブの開始時、画像形成の終了時、待機状態で所定時間経過時、所定枚数の画像形成時等に実行される。
【００３５】
前記のように画像濃度制御において形成される制御用パッチは転写されることなくクリーニングされるので、画像濃度制御においてクリーニングブレード８１ａが掻き取るトナー量は、感光体１の単位面積当たりで、画像形成工程における量よりも格段に多く、それだけクリーニングされずに感光体１に残留するトナーが多くなる。このような制御用パッチによる残留トナーが画像形成において画質低下の原因になる。
【００３６】
本実施の形態においては、このような問題を制御用パッチを形成するトナーの量を制限することにより解決した。
【００３７】
高解像力を有し、広い階調表現範囲を有する高画質の画像を形成するという観点から粒径範囲２〜６μｍのトナーを用い、また、クリーニングブレード８１として、硬度６５〜８０°、反発係数２０〜８０％の範囲にあるクリーニングブレードを用いて、制御用パッチの形成を伴った画像形成実験を行った。これらの条件は高画質の画像を形成するために望ましい範囲であり、トナーの粒径が２μｍより小では、カブリが生じたりトナー飛散が生ずる等の問題が出る。トナー粒径が６μｍより大では本実施の形態が目標としている画質が充分に達成されない。また、クリーニングブレードの硬度が６５°を下回り、反発弾性２０％を下回るとクリーニング性能が低下するとともに、メクレが生じやすくなる。そして、クリーニングブレードの硬度が８０°を超え、反発弾性が８０％を超えると、感光体を傷つける等の問題が生ずる。
【００３８】
クリーニングブレードの硬度は温度２５℃においてＪＩＳ６２５３により測定した値であり、反発弾性は温度２５℃においてＪＩＳ６３０１により測定した値である。
【００３９】
トナー付着量・トナーの重量平均粒径と、クリーニング性能との関係に関する実験結果は図３に示すとおりである。図３において、直線Ｌよりも上はクリーニングが不十分な領域であり、直線Ｌ以下はクリーニングが十分な領域である。この実験結果からトナーの重量平均粒径をＸ（μｍ）とするとき、
制御パッチを形成するトナーの質量をＹとすると、
Ｙ＜０．０７Ｘｍｇ＋０．１ｍｇ
という条件を満たす質量Ｙのトナーを感光体１に付着させて制御用パッチを形成することにより、良好な画像を形成することができることが明らかになった。ただし、トナーの質量Ｙは感光体１の移動方向に直交する方向、即ち、ドラム状感光体１の回転軸方向の１０ｍｍの長さの部分に付着したトナーの質量である。
【００４０】
このような制御用パッチのトナー付着量の制御は、帯電手段２の帯電量、露光手段３の露光量、現像手段４の現像スリーブ４ａの回転数、現像手段４の現像バイアス電圧等を調整することにより実行される。
【００４１】
（２）実施の形態２
図４は本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の一例を示す。
【００４２】
矢印のように時計方向に回転する感光体２１の周囲に、ドラム状の感光体２１の回転方向上流から、帯電手段２２、露光手段２３、現像手段２４、転写手段２５及びクリーニング手段２８が配置される。
【００４３】
感光体２１にはＯＰＣ、ａＳｉ等が用いられる。帯電手段２には、コロナ帯電手段のように、感光体２１に接触しない非接触の帯電手段が用いられる。露光手段２３は、レーザ、発光ダイオード等のドット露光を行う露光手段が用いられる。
【００４４】
現像手段２４は、バイアス電源２４ｄによりバイアス電圧が印加され現像剤を支持搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ２４ａ、羽車状の現像剤搬送部材２４ｂ及びスクリュー状の現像剤撹拌部材２４ｃを有する。ＣＲはバイアス電源２４ｄを制御する制御手段である。
【００４５】
バイアス電源２４ｄは帯電手段２２の帯電と同極性のＤＣバイアス、又はＡＣに帯電と同極性のＤＣが重畳されたバイアス電圧を現像スリーブ２４ａに印加する。現像手段２４はキャリアとトナーを含む二成分現像剤を収容し、トナーとしては重合トナーが用いられる。なお、重量平均粒径が２〜８μｍの小粒径トナーが好ましい。重合トナーを用いることにより、高画質の画像が形成される。
【００４６】
本実施の形態は重合トナーを用いることにより、高解像力であり、濃度が安定しカブリ等の発生が極めて少ない画像を形成することが可能になる。
【００４７】
重合トナーは次のような製造方法により製造される。
【００４８】
トナー用バインダー樹脂の生成とトナー形状とがバインダー樹脂の原料モノマー又はプレポリマーの重合及びその後の化学的処理により形成されて得られる。より具体的には、懸濁重合又は乳化重合等の重合反応と必要によりその後に行われる粒子同士の融着工程を経て得られ、重合トナーでは、原料モノマー又はプレポリマーを水系で均一に分散した後に重合させトナーを製造することから、トナーの粒度分布及び形状の均一なトナーが得られる。
【００４９】
重量平均粒径は、質量基準の平均粒径であって、湿式分散機を備えた「コールターカウンターＴＡ−１１」又は「コールターマルチサイザー」（いずれもコールター社製）により測定した値である。
【００５０】
２５は転写手段であり、コロナ放電により転写を行う非接触のコロナ転写手段が用いられる。２６は分離手段、２７は定着手段である。
【００５１】
２８はクリーニング手段であり、クリーニング用の磁気ブラシＭＢを有する。
【００５２】
記録材Ｐは給紙部２９から感光体２１と転写手段２５の間に給紙され、転写手段２５により感光体２１上のトナー像が記録材Ｐに転写される。転写されたトナー像は定着手段２７により記録材Ｐに定着される。３２はトナーを現像手段４に補給するトナー補給部である。
【００５３】
感光体２１の矢印で示す時計方向の回転に従って、帯電手段２２の帯電及び露光手段２３の露光により感光体２１上に静電潜像が形成され、形成された静電潜像は現像手段２４により現像されて、感光体２１上にトナー像が形成され、形成されたトナー像は転写手段２５により記録材Ｐに転写される。
【００５４】
転写されたトナー像は定着手段２７により定着される。転写後の感光体２１はクリーニング手段２８によりクリーニングされ、帯電からクリーニングまでを繰り返すことにより多数の画像が記録材Ｐに形成される。
【００５５】
図５は本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の他の例を示す図である。
【００５６】
本例では、現像剤担持体としての現像スリーブ２４ａ上に形成した磁気ブラシＭＢが現像用の磁気ブラシ及びクリーニング用の磁気ブラシとして兼用される。このような兼用は、制御手段ＣＲによりバイアス電源２４ｄを制御して、現像工程においては、反転現像バイアス、即ち、感光体２１の最高帯電電位に近く、該最高帯電電位よりも低い値に設定し、クリーニングにおいては、クリーニングバイアス、即ち、トナーの帯電電位（感光体２１の帯電電位と同極性）と反対極性の電位に設定する。図５の画像形成装置では、感光体２１を２回転させることにより、１枚の画像が形成される。即ち、感光体２１の１回転により、像形成及び転写が行われ、次の１回転により、クリーニングが行われるが、クリーニングに先立って、光源ＥＸによる一様露光が行われる。
【００５７】
次に、現像スリーブ２４ａに感光体２１の帯電電位と同極性のバイアス電圧を印加して現像する反転現像における感光体電位Ｐｐと現像スリーブ電位Ｖｐの制御について説明する。
【００５８】
図６は現像スリーブ２４ａに印加されるＤＣ電圧の制御タイミングを示し、図６（ａ）は従来の制御を、図６（ｂ）は本実施の形態における制御をそれぞれ示す。
【００５９】
画像形成工程の開始時における感光体電位Ｐｐと現像スリーブ電位Ｖｐは図示のような立ち上がりを示す。即ち、一般に、感光体電位Ｐｐの立ち上がり時間は現像スリーブ電位Ｖｐよりも長い。従来は、キャリア付着を起こさないことを目的として、感光体電位Ｐｐが現像スリーブ電位Ｖｐを大幅に超えないように感光体電位Ｐｐの立ち上がりと現像スリーブ電位Ｖｐの立ち上がりを制御していた。即ち、図６（ａ）においてＶ１は白紙電位差と呼ばれる電位差であり、Ｖ０は感光体１の帯電及び現像スリーブへの現像バイアスの電圧の印加前の状態における初期電位差であるが、白紙電位差Ｖ１及び初期電位差Ｖ０のみでなく、全体を通じてキャリア付着が発生しないように系が設定されている。その結果、Ｄ１で示す期間では、現像スリーブ電位Ｖｐが感光体電位Ｐｐよりも大きな値となって、トナー付着、即ち、感光体にトナーが付着する現象が起こる。このトナー付着はいわゆるベタ現像に等しい現象であり、多量のトナーが感光体２１に付着する。その結果、クリーニング手段２８の負担が増大する。
【００６０】
重合トナーを用いた画像形成工程においては、このようにして感光体２１に多量に付着したトナーを転写することなくクリーニングする場合に、クリーニング不良が起きやすくなる。
【００６１】
本実施の形態においては、図６（ｂ）に示すように感光体電位Ｐｐ及び現像スリーブ電位Ｖｐの立ち上がりの期間Ｄ２において、現像スリーブ電位Ｖｐが感光体２１の電位Ｐｐよりも絶対値において低くなるように、即ち、これら電位の差Ｖｘが白紙電位差Ｖ１と同極性となるように感光体電位Ｐｐの立ち上がりタイミングに対する現像スリーブ電位Ｖｐの立ち上がりタイミングを従来よりも遅らせる制御を行っており、本実施の形態における制御は、立ち上がり時において感光体電位Ｐｐと現像スリーブ電位Ｖｐとが常にＰｐ≧Ｖｐという関係を維持する制御であるということができる。
【００６２】
この制御によって、いわゆるベタ現像がなくなり、クリーニング手段２８にかかる負担が軽減されるので、重合トナーを用いた画像形成工程におけるクリーニング不良が解消される。なお、期間Ｄ２においては、キャリア付着が起こる可能性がある。
【００６３】
キャリア付着を起こさない条件は次のとおりである。
【００６４】
現像スリーブ２４ｄ側に配置された磁石の磁気力Ｆ１＋感光体２１と現像スリーブ２４ａ間の電圧による静電力Ｆ２＞現像スリーブ２４ａの回転による遠心力Ｆ３
Ｆ１＋Ｆ２＜Ｆ３になるとキャリア付着が発生するので、白紙電位Ｖ１の値は種々の条件においてＦ１＋Ｆ２＞Ｆ３が成立するように設定されるが、本実施の形態においては、感光体電位Ｐｐと現像スリーブ電位Ｖｐとの差が大きい期間Ｄ２においてＦ１＋Ｆ２＞Ｆ３が成立することが望ましい。
【００６５】
なお、前記の説明は、電位、電位差の絶対値を用いた説明であり、負帯電性感光体であるＯＰＣ感光体では電位の高低関係は逆になる。
【００６６】
ＯＰＣ感光体を用いた反転現像の例では、感光体２１の帯電電位、即ち、感光体電位Ｐｐの最高値（絶対値での最高値）は−７００〜−８００Ｖ程度、現像スリーブ電位Ｖｐは−６００Ｖ〜−７００Ｖ程度であり、白紙電位差Ｖ１は、通常、−数十Ｖ〜−２００Ｖ程度に設定される。
【００６７】
クリーニングブレード等の感光体２１に接触する部材を用いた画像形成装置においては、キャリア付着による感光体２１の損傷を避けるために、キャリア付着を起こさないように画像形成条件が設定される。この条件は、画像部以外の感光体表面にトナーが付着する可能性のある条件である。
【００６８】
キャリア付着に対する安全策として、図４に示すように帯電手段２２、転写手段２５に非接触のものを用いるとともに、クリーニング手段２８として磁気ブラシＭＢを用いている。更に、図５に示すように現像手段２４とクリーニング手段に共通の磁ブラシＭＢを用いている。
【００６９】
また、画像形成を終了し、感光体２１が停止する場合にも、前記の感光体２１の移動開始時と同様に、現像スリーブ電位Ｖｐが感光体電位Ｐｐよりも絶対値において低く維持されるように、現像スリーブ電位Ｖｐの印加停止タイミングが制御される。
【００７０】
図４、５には、現像スリーブ２４ａにＤＣ電圧を印加する例を示しているが、
バイアス電圧として、ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳したバイアス電圧を印加してもよい。この場合には、感光体２１の移動開始と停止時において、ＤＣ電圧の印加タイミングを前記に説明したと同様に、感光体電位と現像スリーブ電位との差が現像時における白紙電圧と同極性になるような制御が行われる。ＡＣ電圧にＤＣ電圧を重畳したバイアス電圧を印加する現像において、図６（ｂ）に示す制御をＤＣ電圧に対して実行することにより、前記と同様に感光体２１に多量のトナーが付着するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置の例を示す図である。
【図２】制御用パッチを示す図である。
【図３】トナー付着量とクリーニング性能に関する実験結果を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る画像形成装置の他の例を示す図である。
【図６】現像スリーブに印加されるＤＣ電圧の制御タイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００７２】
１、２１ 感光体
２、２２ 帯電手段
３、２３ 露光手段
４、２４ 現像手段
５、２５ 転写手段
６、２６ 分離手段
７、２７ 定着手段
８、２８ クリーニング手段
ＭＢ 磁気ブラシ
Ｖ１ 白紙電位差
Ｐｐ 感光体電位
Ｖｐ 現像スリーブ電位
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する感光体に対向して、非接触の帯電手段、露光手段、現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を配置し、
帯電、露光及び重合トナーを用い、反転現像用のＤＣバイアス電圧を印加し、且つ、接触現像を行う現像を実施して前記感光体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を前記転写手段により記録材に転写し、転写後の前記感光体を前記クリーニング手段によりクリーニングする画像形成方法において、
前記感光体が移動を開始する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記クリーニング手段は磁気ブラシによりクリーニングを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記現像手段及び前記クリーニング手段に磁気ブラシが兼用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項５】
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記現像剤担持体側に配置された磁石の磁気力をＦ１、前記感光体と前記現像剤担持体間の電圧による静電気力をＦ２、前記現像剤担持体の経典による遠心力をＦ３とするときに、
前記感光体の電位と前記現像剤担持体の電位との差が大きいときに、
条件Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が満たされることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項７】
感光体、帯電手段、露光手段、重合トナーを用いて、帯電と同極性のＤＣバイアス電圧の元に接触現像により現像を行う現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記ＤＣバイアス電圧を制御する制御手段を有し、該制御手段は、前記感光体が移動を開始する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記クリーニング手段は、磁気ブラシを有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像手段及び前記クリーニング手段は、磁気ブラシを共用することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
移動する感光体に対向して、帯電手段、露光手段、現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を配置し、帯電、露光及び重合トナーを用い、反転現像用のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧を印加し、接触現像により現像して前記感光体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像を前記転写手段により記録材に転写し、転写後の前記感光体を前記クリーニング手段によりクリーニングする画像形成方法において、
前記感光体が移動を開始する際に、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１３】
前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成方法。
【請求項１４】
前記クリーニング手段は磁気ブラシによりクリーニングを行うことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の画像形成方法。
【請求項１５】
前記現像手段及び前記クリーニング手段に磁気ブラシが兼用されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項１６】
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項１７】
前記現像剤担持体側に配置された磁石の磁気力をＦ１、前記感光体と前記現像剤担持体間の電圧による静電気力をＦ２、前記現像剤担持体の経典による遠心力をＦ３とするときに、
前記感光体の電位と前記現像剤担持体の電位との差が大きいときに、
条件Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が満たされることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項１８】
感光体、帯電手段、露光手段、重合トナーを用いて、帯電と同極性のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧の元に接触現像により現像を行う現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記バイアス電圧を制御する制御手段を有し、該制御手段は、画像形成の開始時に、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記クリーニング手段は、磁気ブラシを有することを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記現像手段及び前記クリーニング手段は、磁気ブラシを共用することを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１】
移動する感光体に対向して、非接触の帯電手段、露光手段、現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を配置し、
帯電、露光及び重合トナーを用い、反転現像用のＤＣバイアス電圧を印加し、且つ、接触現像を行う現像を実施して前記感光体上にトナー像を形成し、形成したトナー像を前記転写手段により記録材に転写し、転写後の前記感光体を前記クリーニング手段によりクリーニングする画像形成方法において、
前記感光体が移動を開始する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成方法。
【請求項２】
前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成方法。
【請求項３】
前記クリーニング手段は磁気ブラシによりクリーニングを行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成方法。
【請求項４】
前記現像手段及び前記クリーニング手段に磁気ブラシが兼用されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項５】
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記現像剤担持体側に配置された磁石の磁気力をＦ１、前記感光体と前記現像剤担持体間の電圧による静電気力をＦ２、前記現像剤担持体の経典による遠心力をＦ３とするときに、
前記感光体の電位と前記現像剤担持体の電位との差が大きいときに、
条件Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が満たされることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項７】
感光体、帯電手段、露光手段、重合トナーを用いて、帯電と同極性のＤＣバイアス電圧の元に接触現像により現像を行う現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記ＤＣバイアス電圧を制御する制御手段を有し、該制御手段は、前記感光体が移動を開始する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣバイアス電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記クリーニング手段は、磁気ブラシを有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記現像手段及び前記クリーニング手段は、磁気ブラシを共用することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
移動する感光体に対向して、帯電手段、露光手段、現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を配置し、帯電、露光及び重合トナーを用い、反転現像用のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧を印加し、接触現像により現像して前記感光体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像を前記転写手段により記録材に転写し、転写後の前記感光体を前記クリーニング手段によりクリーニングする画像形成方法において、
前記感光体が移動を開始する際に、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成方法。
【請求項１３】
前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする請求項１２に記載の画像形成方法。
【請求項１４】
前記クリーニング手段は磁気ブラシによりクリーニングを行うことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の画像形成方法。
【請求項１５】
前記現像手段及び前記クリーニング手段に磁気ブラシが兼用されることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項１６】
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項１７】
前記現像剤担持体側に配置された磁石の磁気力をＦ１、前記感光体と前記現像剤担持体間の電圧による静電気力をＦ２、前記現像剤担持体の経典による遠心力をＦ３とするときに、
前記感光体の電位と前記現像剤担持体の電位との差が大きいときに、
条件Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆ３が満たされることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の画像形成方法。
【請求項１８】
感光体、帯電手段、露光手段、重合トナーを用いて、帯電と同極性のＤＣ電圧にＡＣ電圧が重畳されたバイアス電圧の元に接触現像により現像を行う現像手段、非接触の転写手段及びクリーニング手段を有する画像形成装置において、
前記バイアス電圧を制御する制御手段を有し、該制御手段は、画像形成の開始時に、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加開始のタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記感光体が停止する際の、前記感光体の未帯電部が前記現像手段を通過する時間における前記現像手段に設けられた現像剤担持体の電位が、前記感光体の電位よりも絶対値において低い値に維持されるように、前記ＤＣ電圧の印加停止のタイミングを制御することを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記クリーニング手段は、磁気ブラシを有することを特徴とする請求項１８に記載の画像形成装置。
【請求項２１】
前記現像手段及び前記クリーニング手段は、磁気ブラシを共用することを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２２】
前記重合トナーの重量平均粒径は２〜８μｍであることを特徴とする請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−８３７１７（Ｐ２００８−８３７１７Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１００４７（Ｐ２００７−３１００４７）
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【分割の表示】特願２００１−３３９３７７（Ｐ２００１−３３９３７７）の分割
【原出願日】平成１３年１１月５日（２００１．１１．５）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月３０日（２００７．１１．３０）
【分割の表示】特願２００１−３３９３７７（Ｐ２００１−３３９３７７）の分割
【原出願日】平成１３年１１月５日（２００１．１１．５）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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