説明

画像形成装置

【課題】従来よりも画像に濃度ムラ等の画像不良を生じにくくすることができる現像装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置10は、静電潜像を保持する感光体28と、交流成分を持った帯電電圧で感光体28を帯電する帯電装置30と、表面に溝74が形成され、現像位置90で感光体28に供給するための現像剤を保持する現像スリーブ68とを有する。帯電電圧の交流成分の周波数f1及び現像スリーブ68の溝74の個数Nとは、帯電電圧の交流成分の周波数f1及び現像位置90を通過する溝74の周波数との干渉によって画像に生じる濃度変化が不可視となるように設定されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この画像形成装置に関する技術であって、現像剤を保持し、表面に溝が形成されたロールを用いる技術が知られている。例えば、特許文献1には、潜像保持体の潜像にトナーを付着させて該潜像を現像すべく、溝が形成された表面にトナーと磁性キャリアとを含有する二成分現像剤を保持する現像剤保持体において、上記溝の内面を他の表面部分よりも粗面化せしめた現像剤保持体、この現像剤保持体を備えた現像装置、及びこの現像装置を備えた画像形成装置が開示されている(特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】特開2004−109873
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、従来よりも画像に濃度ムラ等の画像不良を生じにくく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。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の第1の特徴とするところは、潜像を保持する像保持体と、交流成分を持った帯電電圧で前記像保持体を帯電する帯電装置と、現像位置で前記像保持体に供給するための現像剤を保持し、表面で軸方向に溝が形成されたロールと、を有し、前記帯電電圧の交流成分の周波数及び前記ロールに形成された溝の数が、前記帯電電圧の交流成分の周波数及び前記現像位置を通過する前記溝の周波数との干渉によって画像に生じる濃度変動が不可視となるように設定された画像形成装置にある。
【0006】
また、本発明の第2の特徴とするところは、潜像を保持する像保持体と、交流成分を持った帯電電圧で前記像保持体を帯電する帯電装置と、現像位置で前記像保持体に供給するための現像剤を保持し、表面で軸方向に溝が形成されたロールと、を有し、前記帯電電圧の交流成分の周波数をf1、前記現像位置を1秒間に通過する前記溝の数をf2、前記像保持体の周速をV1(mm/s)とすると、V1/|f1−f2|≦0.5(mm)の関係を満たすようにf1及びf2が設定された画像形成装置にある。
【0007】
また、本発明の第3の特徴とするところは、潜像を保持する像保持体と、交流成分を持った現像電圧が印加され、現像位置で前記像保持体に供給するための現像剤を保持し、表面で軸方向に溝が形成されたロールと、を有し、前記現像電圧の交流成分の周波数及び前記ロールに形成された溝の数が、前記現像電圧の交流成分の周波数及び前記現像位置を通過する前記溝の周波数との干渉によって画像に生じる濃度変動が不可視となるように設定された画像形成装置にある。
【0008】
また、本発明の第4の特徴とするところは、潜像を保持する像保持体と、交流成分を持った現像電圧が印加され、現像位置で前記像保持体に供給するための現像剤を保持し、表面で軸方向に溝が形成されたロールと、を有し、前記現像電圧の交流成分の周波数をf3、前記現像位置を1秒間に通過する前記溝の数をf2、前記像保持体の周速をV1(mm/s)とすると、V1/|f3−f2|≦0.5(mm)の関係を満たすようにf2及びf3が設定された画像形成装置にある。
【0009】
また、好適には、トナーと、形状係数が120以下のキャリアとからなる現像剤を用いる。
【0010】
また、好適には、前記キャリアは、重合キャリア又は樹脂コートキャリアからなる。
【0011】
本発明によれば、従来よりも画像に濃度ムラ等の画像不良を生じにくくすることができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1には、本発明の実施形態に係る画像形成装置10の概要が示されている。画像形成装置10は、画像形成装置本体12を有し、この画像形成装置本体12の上部にシートが排出される排出部16が設けられている。また、画像形成装置本体12内に画像形成手段14と、例えば2段のシート供給装置18、18とが搭載されている。
【0013】
画像形成手段14は電子写真方式のもので、潜像保持体として用いられるドラム形状の感光体28と、感光体28を一様帯電する帯電装置30と、帯電装置30により帯電された感光体28に光により潜像を書き込む光書き込み装置32と、光書き込み装置32により感光体28の表面に形成された潜像を現像剤により可視化する現像装置34と、現像装置34により形成された現像剤像をシートに転写する例えば転写ロールからなる転写装置36と、例えばクリーニングブレード等を備え、感光体28に残存する現像剤をクリーニングするクリーニング装置38と転写装置36により転写されたシート上の現像剤像をシートに定着させる定着装置40とから構成されている。光書き込み装置32は、例えば走査型のレーザ露光装置からなり、感光体28に潜像を形成する。尚、光書き込み装置32は、他の実施形態としてLEDや面発光レーザ等を用いることができる。
【0014】
画像形成手段14を構成する部材の一部又は全部をカートリッジとして一体化して良い。例えば、感光体28、帯電装置30、現像装置34及びクリーニング装置38を、プロセスカートリッジとして一体化し、一体として画像形成装置本体12内に着脱できるようにしても良い。
【0015】
シート供給装置18、18は、例えば給紙カセットからなるシート収納部19、19と、シート収納部に収納された最上位のシートをピックアップするピックアップロール20、20と、ピックアップロール20、20によりピックアップされたシートを搬送するフィードロール21、21とをそれぞれ有し、シート収納部19、19に積層された状態で収納されているシートを、それぞれ前述の画像形成手段14へと供給する。
【0016】
フィードロール21のシート搬送方向下流にはレジストロール22が設けられ、このレジストロール22の下流側には、前述の転写装置36と感光体28とが設けられ、さらに下流側には前述の定着装置40が設けられている。
【0017】
図2には、感光体28、現像装置34、及び帯電装置30が示されている。現像装置34は、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を使用するものであり、磁性キャリアとしては、形状係数が120以下のものが用いられる。ここで、形状係数は、SF1で表され、光学顕微鏡(例えばミクロフォトFXA:ニコン社製)で得た磁性キャリアの拡大写真を、イメージアナライザー(例えば、Luzex III:NIRECO社製)により画像解析を行って、下記式(1)により算出される。形状係数は、磁性キャリアの投影面積と、それに外接する円の面積との比で表しており、真球の場合に100となり、形状が崩れるにつれ増加する。
【0018】
SF1=(トナー径の絶対最大長)2/(トナー粒子の投影面積)×(π/4)×100・・・式(1)
【0019】
また、磁性キャリアとしては、重合キャリアが用いられる。ここで、重合キャリアとは、例えば乳化重合法や懸濁重合法などの重合法により製造されたキャリアをいう。重合法によりキャリアを製造することで、より球形に近いキャリア、すなわちSF1が100に近いキャリアを製造することが可能となる。磁性キャリアとして重合キャリアを用いることに替えて、樹脂充填キャリアを用いても良い。ここで樹脂充填キャリアとは、例えばフェライトの微小粉末を球形に固めたコアに対して樹脂を充填させることにより製造されたキャリアをいい、重合キャリアと同様に、より球形に近いキャリアを製造することが可能となる
【0020】
現像装置34は、現像装置本体52を有し、現像装置本体52には、二成分現像剤を収容する収容部として用いられる収容室54と、感光体28に対向して開設される現像用開口部56が形成された現像室58とが設けられている。
【0021】
収容室54にはオーガ60が、現像室58にはオーガ62及びロールとして用いられる現像ロール64が設けられている。オーガ60、62は、現像剤を撹拌し、撹拌した現像剤を現像ロール64へと搬送するために用いられる。また、現像室58に層厚規制手段として用いられるトリミング部材66が設けられている。トリミング部材66は、現像ロール64の表面に保持される二成分現像剤の層厚が一定になるように規制する。
【0022】
現像ロール64には、現像剤保持体として用いられる現像スリーブ68と、現像スリーブ68の内部に位置し、現像装置本体52に対して固定して設置されたマグネットロール70とからなる。マグネットロール70は、永久磁石からなる複数のS磁極、N磁極が適宜配置されていて、マグネットロール70から発生される磁力によって、現像スリーブ68表面に磁気ブラシが保持されるようになっている。
【0023】
現像ロール64は、現像電圧を印加する現電圧印加装置として用いられる電源100が接続されている。電源100は、直流電源102と交流電源104とからなり、電源100から現像ロール64に直流成分に交流成分が重畳された現像電圧が印加される。交流電源104の周波数f3は、2000Hzである。
である。
【0024】
帯電装置30は、感光体28に接触する接触型の帯電ロール31を有し、帯電ロール31に、帯電電圧を印加する帯電電圧印加装置として用いられる電源106が接続されている。電源106は、直流電源108と交流電源110とからなり、電源106から帯電ロール31に直流成分に交流成分が重畳された帯電電圧が供給される。交流電源104の周波数f1は、900Hzである。
である。
【0025】
図3には、現像スリーブ68と、現像スリーブ68を回転駆動させる駆動機構72とが示されている。現像スリーブ68は、円筒形状を有し、例えばアルミニウム等からなる。現像スリーブ68の外径は20mmであり、表面には長手方向(後述する軸76の方向)に溝74が略一定間隔で形成されている。溝74は、現像スリーブ68の表面全域に略等間隔に100本が形成されている。
【0026】
駆動機構72は、現像スリーブ68に軸76を介して連結された歯車78と、歯車78に噛み合う歯車80と、歯車80に連結され、歯車80に駆動を伝達する例えばモータ等からなる駆動源82とを有している。駆動源82からの回転駆動が歯車80、歯車78、及び軸76を介して現像スリーブ68へと伝達されて、現像スリーブ68が回転する。現像スリーブ68の周速は200(mm/s)である。尚、現像スリーブ68の周速は200(mm/s)であるのに対して、感光体周速度は100(mm/s)である。
【0027】
歯車78としては、歯数が20である歯車が用いられる。歯車78及び歯車80としては、斜歯歯車を用いることが望ましい。
【0028】
図4には、現像スリーブ68の表面の状態が示されている。溝74は、V字形状で底部の開き角は約90度であり、溝74深さは約100μmである。現像スリーブ68の溝の無い部分は、算術平均粗さRaが0.3以下となっている。尚、表面粗さの測定は、JIS B0601−1994に準拠し測定した。
【0029】
以上のように構成された画像形成装置10では、帯電装置30が感光体28の表面を均一に帯電し、均一に帯電された感光体28の表面に光書き込み装置32が書き込みを行うことで、感光体28の表面に潜像が形成され、この潜像を現像装置34が現像することで感光体28の表面に現像剤像が形成され、この現像剤像を、転写装置36がシート供給装置18、18のいずれかから供給されたシートに転写し、シートに転写された現像剤像が定着装置40によりシートへと転写され、現像剤像が転写されたシートが排出部16へと排出される。
【0030】
現像装置34においては、オーガ60、62により二成分現像剤が撹拌されて、摩擦帯電されつつ現像ロール64に向けて搬送される。現像ロール64へ向けて搬送される現像剤は、現像ロール64近傍を通過する際に、その一部がマグネットロール70の磁力によって現像スリーブ68の表面に吸引される。現像動作中における現像スリーブ68表面に吸引される現像剤の量は、約400(g/m2)である。現像スリーブ68の表面に吸引された現像剤は、現像電圧により感光体28表面へと移動し、感光体28表面に形成された静電潜像を現像する。
【0031】
現像スリーブ68においては、磁気ブラシは溝74のある部分に集中して存在する傾向がある。このため、現像ロール64と感光体28との間に位置する現像位置90を磁気ブラシが通過する場合に、溝74が形成された部分と溝74の無い部分とで現像剤搬送量に差異が生じ、最終的にシートに形成される画像に、溝74のピッチと同ピッチの濃度ムラが生じる虞がある。そこで、この画像形成装置10では、先述のように現像スリーブ68に100本との十分な数の溝74を形成することにより、現像スリーブ68が形成されるピッチを十分に小さくして、濃度ムラの発生を目視で判別することができない程度まで抑制しようとしている。
【0032】
溝74の影響によってのみならず、帯電装置30による影響で画像に濃度ムラが生じてしまう虞がある。帯電ロール31には、先述のように交流成分を有する帯電電圧が印加されている。このため、帯電装置30により帯電された後の感光体28は、円周方向に、帯電バイアスの交流成分の周波数に応じて周期的に変動する縞状の表面電位分布が形成された状態となることがある。そして、この表目電位分布の影響を受けて、最終的にシートに形成される画像にバイアスの交流成分の周波数に応じた濃度ムラが生じる虞がある。そこで、画像形成装置10では、交流電源104の周波数を十分に大きくすることで、シートに生じる濃度ムラのピッチを小さくして、濃度ムラを目視では判別することができない程度まで細かくしている。
【0033】
画像形成装置10においては、現像スリーブ68に形成された溝74の影響により生じる濃度ムラと、帯電電圧の交流成分からの影響により生じる濃度ムラとを上述のように目視では判別できない程度のピッチとすることで、形成される画像の品質を向上させている。しかしながら、交流電源104の周波数f1と、単位時間(1秒)あたりに現像位置90を通過する溝74の数と定義される溝74の周波数f2との干渉により生じる唸りの影響で、画像に帯状の濃淡が生じてしまうとの画質低下が生じることがあった。そこで、この画像形成装置10では、帯電電圧の交流成分の周波数f1と、溝74の周波数f2を決める値の一つである溝74の個数との設定を工夫することによって画質低下を生じにくくしている。
【0034】
周波数f1の設定は、例えば図示を省略する制御回路による制御で所望の値に設定することができる。一方、周波数f2は、現像スリーブ68に形成された溝の個数をN個、現像スリーブの周速をV2(mm/s)、現像スリーブ68の外径をD(mm)とすると、N・V2/π・Dで算出されることから、例えば、画像プロセス上の要望や装置レイアウト上の都合で周速V2と外径Dとが固定されている場合、現像スリーブ68に形成される溝74の個数Nを増減させることにより設定される。
【0035】
周波数f1と周波数f2との唸りにより感光体28表面及び用紙に生じる濃度ムラのピッチP1は、感光体の周速をV1(mm/s)とした場合、次式(1)で算出される。
【0036】
P1(mm)=V1/|f1−f2|・・・式(1)
【0037】
画像形成装置10では、濃度ムラのピッチP1が目視では判別しにくい値、すなわち不可視となるように、周波数f1と溝74の個数Nとを設定している。周波数f1は、先述のように900Hzである。また、先述のように、溝74の個数Nは100個、現像スリーブ68の周速V2は200(mm/s)、現像スリーブ68の外径Dは20(mm)であることから、N・V2/π・Dで算出されるf2は約318.3Hzである。そして、感光体28の周速V1は100(mm/s)であることから、式(1)より濃度ムラのピッチP1は約0.17mmとなる。すなわち、画像形成装置10では、濃度ムラのピッチP1が0.5mm以下となるように次式(2)を満たすとともに、ピッチP1が0.3mm以下となるように次式(3)を満たすように、帯電電圧の交流成分の周波数f1と現像スリーブ68に形成される溝の個数Nとが設定されている。
【0038】
V1/|f1−f2|≦0.5(mm)・・・式(2)
【0039】
V1/|f1−f2|≦0.3(mm)・・・式(3)
【0040】
画像ムラのピッチP1の値がどの程度であれば、目視で判別しにくく、不可視となるかについては、形成される画像の種類、形成される画像の大きさ、形成される画像の利用方法等により一概に決することはできないものの、一般に0.5mm以上となると目視により判別されやすくなり、0.5mm以下であれは判別されにくくなることが多い。そこで、この画像形成装置10では、上述のようにピッチP1が0.5mm以下となるように周波数f1と、溝の個数Nとを設定している。
【0041】
この実施形態では、ピッチP1は、約0.17mmであるものの、形成される画像の種類、形成される画像の大きさ、形成される画像の利用方法等によっては、ピッチP1が0.1mm以下となるように、すなわち次式(4)に示す関係を満たすように周波数f1と溝74の個数Nとを設定し、さらに画像濃度ムラピッチを目立たなくすることが望ましい。
【0042】
V1/|f1−f2|≦0.1(mm)・・・式(4)
【0043】
帯電電圧を印加する交流電源104の周波数f1と溝74の周波数f2との干渉により生じる唸りの影響で画像に帯状の濃淡が生じてしまうとの画質低下が生じることがあるのと同様に、現像電圧を印加する交流電源110の周波数f3と周波数f2との干渉により生じる唸りの影響で、画像に帯状の濃淡が生じてしまうとの画質的低下が生じることがあった。そこで、この画像形成装置10では、現像電圧の交流成分の周波数f3と、周波数f2を決める値の一つである溝74の個数Nとの設定を工夫することによって、画質低下をより生じにくくしている。
【0044】
周波数f3と周波数f2との唸りにより感光体28表面及び用紙に生じる濃度ムラのピッチP2は、感光体の周速をV1(mm/s)とした場合、次式(5)で算出される。
【0045】
P2(mm)=V1/|f3−f2|・・・式(5)
【0046】
画像形成装置10では、先述のように周波数f1と溝74の個数Nを設定するとともに、濃度ムラのピッチP2が目視で判別しにくく、不可視となるように、周波数f3を設定している。すなわち、先述のように周波数f3は2000Hzであり、f2は約318Hzであり、感光体の周速は100(mm/s)であり、式(5)から濃度ムラのピッチP2は約0.06mmとなる。すなわち、画像形成装置10では、濃度ムラのピッチP2が0.5mm以下となるように次式(6)を満たし、ピッチP2が0.3mm以下となるように次式(7)を満たし、ピッチP2が0.1mm以下となるように次式(8)を満たすように、現像バイアスの交流成分の周波数f3と現像スリーブ68に形成される溝の個数Nとが設定されている。
【0047】
V1/|f3−f2|≦0.5(mm)・・・式(6)
【0048】
V1/|f3−f2|≦0.3(mm)・・・式(7)
【0049】
V1/|f3−f2|≦0.1(mm)・・・式(8)
【0050】
画像ムラのピッチP2の値がどの程度であれば、目視で判別できなくなるかについては、ピッチP1と同様に形成される画像の種類、形成される画像の大きさ、形成される画像の利用方法等により一概に決することはできないものの、0.5mm以上となると目視により判別されるやすくなり、0.5mm以下であれは判別されにくくなることが多い。よって、この画像形成装置10では、上述のようにピッチP2が0.5mm以下となるように周波数f3と、溝の個数Nとを設定している。
【0051】
また、画像形成装置10では、さらに画像ムラが目視によって判別されにくくなるように、先述のようにピッチP2が0.3mm以下となり、さらに0.1mm以下となるように周波数f3と、溝の個数Nとを設定している。
【産業上の利用可能性】
【0052】
以上述べたように、本発明は現像剤を保持する現像ロールを備えた現像装置を有する、例えば複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】本発明の実施形態に係る画像形成装置の概要を示す側面図である。
【図2】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる現像装置を側面から示す断面図である。
【図3】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる現像スリーブと、現像スリーブを駆動させる機構とを示す説明図である。
【図4】本発明の実施形態に係る画像形成装置に用いられる現像スリーブの表面の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【0054】
10 画像形成装置
12 画像形成装置本体
28 感光体
30 帯電装置
31 帯電ロール
34 現像装置
52 現像装置本体
68 現像スリーブ
74 溝
90 現像位置
100 電源
102 直流電源
104 交流電源
106 電源
108 直流電源
110 交流電源

【特許請求の範囲】
【請求項1】
潜像を保持する像保持体と、
交流成分を持った帯電電圧で前記像保持体を帯電する帯電装置と、
現像位置で前記像保持体に供給するための現像剤を保持し、表面で軸方向に溝が形成されたロールと、
を有し、
前記帯電電圧の交流成分の周波数及び前記ロールに形成された溝の数が、前記帯電電圧の交流成分の周波数及び前記現像位置を通過する前記溝の周波数との干渉によって画像に生じる濃度変動が不可視となるように設定された画像形成装置。
【請求項2】
潜像を保持する像保持体と、
交流成分を持った帯電電圧で前記像保持体を帯電する帯電装置と、
現像位置で前記像保持体に供給するための現像剤を保持し、表面で軸方向に溝が形成されたロールと、
を有し、
前記帯電電圧の交流成分の周波数をf1、
前記現像位置を1秒間に通過する前記溝の数をf2、
前記像保持体の周速をV1(mm/s)
とすると、
V1/|f1−f2|≦0.5(mm)
の関係を満たすようにf1及びf2が設定された画像形成装置。
【請求項3】
潜像を保持する像保持体と、
交流成分を持った現像電圧が印加され、現像位置で前記像保持体に供給するための現像剤を保持し、表面で軸方向に溝が形成されたロールと、
を有し、
前記現像電圧の交流成分の周波数及び前記ロールに形成された溝の数が、前記現像電圧の交流成分の周波数及び前記現像位置を通過する前記溝の周波数との干渉によって画像に生じる濃度変動が不可視となるように設定された画像形成装置。
【請求項4】
潜像を保持する像保持体と、
交流成分を持った現像電圧が印加され、現像位置で前記像保持体に供給するための現像剤を保持し、表面で軸方向に溝が形成されたロールと、
を有し、
前記現像電圧の交流成分の周波数をf3、
前記現像位置を1秒間に通過する前記溝の数をf2、
前記像保持体の周速をV1(mm/s)
とすると、
V1/|f3−f2|≦0.5(mm)
の関係を満たすようにf2及びf3が設定された画像形成装置。
【請求項5】
トナーと、形状係数が120以下のキャリアとからなる現像剤を用いる請求項1乃至4いずれか記載の画像形成装置。
【請求項6】
前記キャリアは、重合キャリア又は樹脂コートキャリアからなる請求項5記載の画像形成装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate


【公開番号】特開2008−83474(P2008−83474A)
【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2006−264320(P2006−264320)
【出願日】平成18年9月28日(2006.9.28)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】