JP2000122388A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接触現像による現像同時クリーニング方式の
画像形成装置において、現像手段に印加する振動バイア
スによる像担持体のクリーニング効率を向上し、また地
かぶり現象を抑えることである。 【解決手段】 現像同時クリーニング方式の画像形成
で、現像時、感光ドラムと接触した現像器の現像ローラ
に印加する振動バイアス電圧として、感光ドラム上の静
電潜像の背景部電位ＶD と画像部電位ＶL との間に電位
レベルを有する第１ピーク電圧Ｖａと、感光ドラム１上
の画像部電位ＶL に関して背景部電位ＶD の逆側に位置
した電位レベルを有する第２ピーク電圧Ｖb を交互に繰
り返す振動電圧を用いた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式等の
画像形成装置に関し、特に現像同時クリーニング方式の
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真方式の画像形成装置にお
いて、像担持体である感光ドラム上の潜像を一成分現像
剤のトナーにより現像する現像方式には、現像手段のト
ナーを担持した現像剤担持体としての現像ローラを感光
ドラムと非接触で現像する非接現像法の他に、現像ロー
ラを感光ドラムに接触して現像する接触現像法がある。

【０００３】近年、省エネルギー、低ランニングコスト
化を図るために、感光ドラムに専用のクリーニング装置
を設けず、転写工程で感光ドラム上に残留した転写残り
のトナーを、感光ドラムに接触した現像ローラで回収し
つつ現像を行う、接触現像法によるいわゆる現像同時ク
リーニング方式が注目されている。

【０００４】図７に、従来の現像同時クリーニング方式
の画像形成装置の概略構成を示す。ここでは、一例とし
て、一成分現像剤として負帯電性の非磁性トナーを用い
る反転現像系の画像形成装置について説明する。

【０００５】画像形成装置は、図７に示すように、矢印
ｅ方向に回転する感光ドラム１０１、この感光ドラム１
０１の表面を一様に帯電する帯電器１０２、帯電された
感光ドラム１０１の表面に画像情報に基づき露光して、
静電潜像を形成する露光器１０３、形成された潜像を非
磁性トナーを用いて現像して、トナー像として可視化す
る現像器１０４、および得られたトナー像を感光ドラム
１０１に供給された転写材Ｐに転写する転写帯電器１０
５等を備えて構成されている。

【０００６】現像器１０４は、内に収容した一成分現像
剤の非磁性トナーを担持して、感光ドラム１０１と接触
した現像部に搬送する現像ローラ１１０を有する。この
現像ローラ１１０は、導電性の芯金上に弾性層を形成し
た弾性ローラからなっており、感光ドラム１０１に当接
して矢印ｆ方向に回転する。現像ローラ１１０の周囲に
は、現像ローラ１１０に当接して矢印ｇ方向に回転する
ことにより、トナーを現像ローラ１１０上に塗布、担持
させる塗布ローラ１１１、現像ローラ１１０に弾性当接
して現像ローラ１１０上に担持されたトナーを規制し、
トナーに所定の摩擦帯電電荷量を付与するとともに、所
定厚さのトナー層に形成する規制ブレード１１２、およ
び現像時、現像ローラ１１０に感光ドラム１０１との間
に現像バイアス電圧を印加する現像電源１１３を有す
る。

【０００７】上記の各部の電位とトナーの挙動を図８に
より説明する。

【０００８】図８（Ａ）は、感光ドラム１０１上の帯電
後、露光前の電位を示す。画像形成装置に印字信号が入
力され、画像形成が開始されると、感光ドラム１０１が
回転し、この回転過程で帯電器１０２により感光ドラム
１０１の表面が一様に帯電される。この帯電電位を背景
部電位ＶD とする。

【０００９】図８（Ｂ）は、露光後の現像部におけるト
ナーの挙動を示す。感光ドラム１０１の露光された部分
は、電位が減衰して静電潜像の画像部となる。この電位
を画像部電位（露光部電位）ＶL とする。

【００１０】ここで現像バイアスＶdcが現像ローラ１１
０に印加されると、現像ローラ１１０上のトナーＳは画
像部に付着して、潜像が現像される。反転現像における
各部の電位関係は、｜ＶD ｜＞｜Ｖdc｜＞｜ＶＬ｜を有
する。

【００１１】現像により画像部に付着したトナーは、転
写器１０５により転写材Ｐに転写される。転写されずに
感光ドラム１０１上に残留した転写残りトナーは、帯電
器１０２、露光器１０３を通過して現像器１０４に達す
る。

【００１２】図８（Ｃ）は現像同時クリーニングの状態
を示す。露光されない部分（静電潜像の背景部）に存在
する転写残りトナーＳ′は、背景部電位ＶD と現像バイ
アスＶdcとの電位関係により、現像ローラ１１０上に回
収される。それと同時に、画像部ＶL は、図８（Ｂ）と
同様、トナーＳにより現像される。

【００１３】上記動作を連続して行うことにより、現像
同時クリーニング方式による画像形成が繰り返される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の現
像同時クリーニング方式で画像形成動作を行ったとこ
ろ、以下のような不具合が見られた。

【００１５】近年、電子写真の高画質化の一環として、
微粒化トナーを使用することが進んでいるが、トナーを
微粒化したことにより、単位重量あたりのトナーの個
数、表面積が大きくなって、過剰帯電したトナーが見ら
れるようになった。過剰帯電トナーは、感光ドラム１０
１上の背景部ＶD に転移すると、強い静電的鏡映力で付
着することになる。この状態で直流電圧のみからなる現
像バイアスＶdcを印加しても、過剰帯電トナーを感光ド
ラム１０１上から現像ローラ１１０へ引き戻すのに十分
な電界が得られず、感光ドラム１０１の十分なクリーニ
ングを行うことができない。

【００１６】現像バイアスとして、図９に示す直流と交
流を重畳した振動バイアス電圧を用いることも行われて
いる。この振動バイアス電圧は、現像ローラ１１０から
感光ドラム１０１上の潜像の画像部にも背景部にもトナ
ーを向かう方向に付勢するピーク電圧Ｖ１と、感光ドラ
ム１０１上の画像部からも背景部からも現像ローラ１１
０上に向かう方向にトナーを付勢するピーク電圧Ｖ２と
が繰り返される振動電圧である。

【００１７】図９に示すように、ピーク電圧Ｖ１は、感
光ドラム１０１上の背景部電位ＶDに関して、画像部電
位ＶL の逆側に位置しており、ピーク電圧Ｖ２は、ＶL
に関してＶD の逆側に位置している。

【００１８】ピーク電圧Ｖ１、時間ｔ１の間に、現像ロ
ーラ１１０上の負帯電したトナーは、接触現像における
現像領域において、現像ローラ１１０から感光ドラム１
０１上の画像部および背景部へと移動する。ピーク電圧
Ｖ２、時間ｔ２の間には、画像部に付着していたトナー
の一部と背景部に付着していたトナーの大部分が、感光
ドラム１０１上から現像ローラ１１０へ引き戻される。

【００１９】なお、本明細書で、接触現像における現像
領域とは、主として図１０に示すＺの部分、すなわち感
光ドラム１０１と現像ローラ１１０とが当接した部分Ｙ
の後の非接触部分をいう。接触部分Ｙの前の感光ドラム
１０１と現像ローラ１１０との非接触部分Ｘでも、感光
ドラム１０１と現像ローラ１１０との間をトナーは移動
でき、潜像の現像が行われる。しかし、ここで得られた
トナー像は、感光ドラム１０１と現像ローラ１１０との
接触部分Ｙで、感光ドラム１０１と現像ローラ１１０の
周速差や当接圧により乱される。乱れのない正常なトナ
ー像は、最終的に、接触部分Ｙの後の非接触部分Ｚでの
潜像の再度の現像により得られる。従って、正常なトナ
ー像を得る現像領域という意味で、非接触部分Ｚを接触
現像における現像領域とする。

【００２０】しかしながら、振動バイアス電圧を印加し
て、感光ドラム１０１の背景部に存在するトナーを振動
バイアスのピーク電圧Ｖ２により、感光ドラム１０１か
ら現像ローラ１１０へ引き戻そうとしても、電圧Ｖ２と
背景部電位ＶD の電位差Ｖ３が形成する電界が、背景部
に存在するトナーの付着力を下回る場合には、トナーを
現像ローラ１１０上に引き戻せなくなる。換言すると、
正規に帯電したトナーが背景部に付着する地かぶり現象
が生じてしまう。

【００２１】また、振動バイアスのピーク電圧Ｖ１印加
時に、感光ドラム１０１上の潜像が回転によって現像領
域から脱した場合には、ドラム上の背景部部分にトナー
が付着したままになって、地かぶり現象が発生してしま
う。

【００２２】また、振動バイアスのピーク電圧Ｖ１と露
光部電位ＶL の電位差Ｖ４＝｜Ｖ１−ＶL ｜、および振
動バイアスのピーク電圧Ｖ２と背景部電位ＶD の電位差
Ｖ３＝｜Ｖ２−ＶD ｜が放電開始電圧を上回ると、感光
ドラム１０１と現像ローラ１１０間で放電によるリーク
が発生しやすくなり、感光ドラム１０１や現像ローラ１
１０が損傷したり、帯電電位が制御できなくなるなどの
不具合が発生し、静電潜像を形成しても、画像信号に対
応して良好に形成できなくなるため、所望の画像を得る
ことができない。

【００２３】そこで、地かぶり現象、放電現象を防止す
るために、振動バイアス電圧の最大ピーク電圧と最小ピ
ーク電圧（最大値と最小値）の差、いわゆるピーク・ツ
ー・ピーク電圧Ｖｐｐを図１１のように低くして、現像
ローラ１１０に印加することを行った。

【００２４】図１１では、振動バイアス電圧の２つのピ
ーク値Ｖ６、Ｖ７は、感光ドラム１０１の画像部電位Ｖ
L と背景部電位ＶD との間に位置している。

【００２５】ピーク電圧Ｖ６、時間ｔ３の間に、現像ロ
ーラ１１０上の負帯電したトナーは、現像ローラ１１０
から感光ドラム１０１の画像部ＶL に付着し、背景部Ｖ
D には付着しない。ピーク電圧Ｖ７、時間ｔ４の間にお
いても、現像ローラ１１０上の負帯電したトナーは、現
像ローラ１１０から感光ドラム１０１の画像部ＶL に付
着し、背景部ＶD には付着しない。このように、現像ロ
ーラ１１０から感光ドラム１０１へ向かう方向について
は、選択的に画像部にのみトナーが付着するので、地か
ぶりは起こらない。

【００２６】しかし、感光ドラム１０１の現像した画像
部（トナー像）に過剰帯電したトナーが存在している場
合、そのトナーは強い静電的鏡映力によって付着してい
るので、トナー像の転写材への転写時に、転写材に転写
されずに感光ドラム１０１に残留することがある。残留
した転写残りトナーをクリーニングしないまま、感光ド
ラム１０１につぎの新たな静電潜像を形成して現像を行
うと、図１１の振動バイアス電圧では、感光ドラム１０
１上の画像部から現像ローラ１１０へ向かう方向へトナ
ーを付勢する電界が存在しないため、次周の現像時に転
写残りトナーを回収できず、感光ドラムに前周のトナー
像の履歴が残ってしまうことになる。その結果、本来均
一な濃度である潜像をトナー像として可視化した際に、
濃度むらが生じてしまう。

【００２７】また、上述のように、画像部においてトナ
ーが現像ローラ１１０と感光ドラム１０１との間を往復
できないため、図９の振動バイアス電圧が印加されてい
る場合に比べて、階調性が劣ってしまう。

【００２８】従って、本発明の目的は、接触現像による
現像同時クリーニング方式の画像形成装置において、現
像手段に印加する振動バイアスによる像担持体のクリー
ニング効率を向上し、また地かぶり現象を抑えることを
可能とした画像形成装置を提供することである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、
像担持体と現像手段の現像剤担持体とを当接させて、像
担持体上に形成された静電潜像を現像剤担持体上に担持
した現像剤により、現像剤担持体に現像バイアスを印加
した下で現像する画像形成装置において、前記現像バイ
アスは、現像剤を現像剤担持体から像担持体上の静電潜
像の画像部に向かう方向に付勢する電圧であって、その
電圧の電位レベルが像担持体上の静電潜像の画像部の電
位と背景部の電位の間に位置する第１ピーク電圧と、現
像剤を像担持体上の静電潜像の画像部から現像剤担持体
に向かう方向に付勢する電圧であって、その電圧の電位
レベルが静電潜像の画像部の電位に関し、第１ピーク電
圧の電位レベルとは逆側に位置する第２ピーク電圧とを
有する振動バイアス電圧であることを特徴とする画像形
成装置である。

【００３０】典型的には、本発明の画像形成装置は、前
記現像時に、像担持体上に付着している残存現像剤を、
前記像担持体上の静電潜像と現像バイアスが印加された
現像剤担持体の間の電位差により現像剤担持体に回収す
る、現像同時クリーニング方式の画像形成装置である。

【００３１】本発明によれば、前記振動バイアス電圧の
時間平均値電圧は、像担持体上の静電潜像の画像部の電
位と背景部の電位の間の値を有する。前記振動バイアス
電圧の第１ピーク電圧および第２ピーク電圧は、直流バ
イアス電源のオン・オフにより発生させるようにするこ
とができる。さらには、前記直流バイアス電源が接地さ
れ、その電源のオフにより前記振動バイアス電圧の第２
ピーク電圧が０Ｖに発生される。また、前記振動バイア
ス電圧の周波数、第１ピーク電圧の電位および第２ピー
ク電圧の電位の各々を一定に保持したまま、前記振動バ
イアス電圧のデューティー比を変化させることができ
る。前記振動バイアス電圧の波形が矩形波とすることが
できる。前記静電潜像の画像部は露光部として形成さ
れ、その画像部に一成分現像剤の非磁性トナーを付着さ
せて、画像部を反転現像することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る現像装置を図
面に則して更に詳しく説明する。

【００３３】実施例１ 図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【００３４】本画像形成装置は、現像器４による現像同
時クリーニング方式を採用し、また現像器４による現像
が感光ドラム１の露光部に負帯電トナーを付着させる反
転現像系を採用しており、現像器４は、負帯電トナーを
担持した現像ローラ６を感光ドラム１に当接させて、現
像を行う接触現像器である。

【００３５】本発明の特徴は、接触現像による現像同時
クリーニング方式において、地かぶり現象を防止するた
めに、現像ローラ６に現像バイアスとして印加する振動
バイアス電圧を工夫したことにある。

【００３６】図１において、感光ドラム１は矢印ａ方向
に回転し、その感光ドラム１の周囲に、回転方向に沿っ
て、帯電器２、露光器３、現像器４および転写器５が配
設されている。

【００３７】現像器４は、現像ローラ６、塗布ローラ
７、規制ブレード７、交流高圧電源１および直流高圧電
源１１を有し、一成分現像剤の非磁性トナー９を収容し
ている。現像ローラ６は弾性ローラからなり、感光ドラ
ム１に当接して矢印ｂ方向に回転可能に配置されてい
る。塗布ローラ７は、現像ローラ６に当接して矢印ｃ方
向に回転可能に配置され、規制ブレード８は、現像ロー
ラ６に規制ブレード８の上流側で当接して接地されてい
る。

【００３８】交流高圧電源１０は、現像ローラ６に振動
バイアス電圧を印加し、直流高圧電源１１は、現像ロー
ラ６にオフセットバイアス電圧を印加する電源である。
交流高圧電源１０と直流高圧電源１１は直列接続され、
交流高圧電源１０側で現像ローラ６に接続され、直流高
圧電源１１側で接地されている。

【００３９】画像形成するには、感光ドラム１を矢印ａ
方向に回転し、帯電器２に帯電バイアスを印加して、帯
電器２により感光ドラム１の表面を負極性に一様に帯電
する。ついで、感光ドラム１の表面を露光器３により画
像信号で変調したレーザー光を露光して、感光ドラム１
の表面に画像情報に対応した静電潜像を書き込み、形成
する。

【００４０】一方、現像器４では、塗布ローラ７が矢印
ｃ方向に回転し、矢印ｂ方向に回転する現像ローラ６の
表面に非磁性トナーを搬送し、担持させる。現像ローラ
６は、担持したトナーを現像領域に向けて搬送する。そ
の搬送途上で、トナーは、現像ローラ６とこれに当接さ
れた規制ブレード８との間を通過する際、これらとの摩
擦により負極性に帯電し、またトナー層厚が規制され
る。

【００４１】現像ローラ６には、交流高圧電源１０、直
流高圧電源１１によって、交流と直流を重畳して合成し
た振動バイアス電圧が印加される。この振動バイアス電
圧と感光ドラム１の表面電位とから形成される振動電界
により、感光ドラム１と現像ローラ６との接触部の後の
現像領域（図１０のＺ部分）において、負帯電したトナ
ーが振動運動し、静電潜像を反転現像する。現像で消費
されなかったトナーは、現像ローラ６の回転により現像
器４内に戻され、塗布ローラ７により当接部で剥ぎ取ら
れて回収される。

【００４２】潜像の現像により形成された感光ドラム１
上のトナー像は、感光ドラム１に供給された転写材Ｐを
挟んで、感光ドラム１と逆側に位置する転写器５に正極
性のバイアス電圧を印加することにより、転写材Ｐに転
写される。

【００４３】上記の振動バイアス電圧について図２を用
いて説明する。この振動バイアス電圧は、第１ピーク電
圧Ｖａと第２ピーク電圧Ｖｂが交互に現れる。第１ピー
ク電圧Ｖａは、感光ドラム１の静電潜像の背景部（未露
光部）の帯電電位ＶD と画像部（露光部）の帯電電位Ｖ
L との間に位置した電位レベルを有している。第２ピー
ク電圧Ｖｂは、画像部電位ＶL に関して背景部電位ＶD
の逆側に位置した電位レベルとされている。第１ピーク
電圧Ｖａは時間ｔａ持続し、第２ピーク電圧Ｖｂは時間
ｔｂ持続し、この２つのピーク電圧をもって振動バイア
スの１周期Ｔとする。

【００４４】第１ピーク電圧Ｖａは、トナーを現像ロー
ラ６から感光ドラム１上の画像部ＶL に向かう方向に付
勢する電圧である。従って、時間ｔａにおいて、トナー
は現像ローラ６から感光ドラム１上の画像部ＶL に移動
して付着し、画像部ＶL を現像する。一方、感光ドラム
１上の背景部ＶD における電界の方向は、画像部ＶLに
おける電界の方向と逆向きに働くため、トナーが現像ロ
ーラ６から背景ＶD に付着することはない。

【００４５】また、第２ピーク電圧Ｖb は、トナーを感
光ドラム１上の画像部ＶL から現像ローラ６に向かう方
向に付勢する電圧である。従って、時間ｔａで感光ドラ
ム１上の画像部ＶL に付着したトナーの一部が、時間ｔ
ｂにおいて現像ローラ６へ付着する。

【００４６】感光ドラム１上の背景部ＶD においては、
時間ｔａでもｔｂでも、トナーが感光ドラム１上から現
像ローラ６に向かう方向の電界が常時形成されるので、
正規に負帯電したトナーが背景部に付着する地かぶりは
生じない。

【００４７】上記の現像行程を経て、感光ドラム１にト
ナー像が形成されたら、上述したように、トナー像は、
感光ドラム１に供給された転写材Ｐに転写器５によって
転写される。

【００４８】ところで、転写後の感光ドラム１上にはわ
ずかながら転写しきれずに残留しているトナー、いわゆ
る転写残りトナーが存在している。この転写残りトナー
が付着している感光ドラム１は、再び露光器２によって
負極性に一様帯電され、帯電後、露光器３によってつぎ
の新たな画像情報に基づく静電潜像が形成された後、感
光ドラム１は現像器４に達する。

【００４９】感光ドラム１上の転写残りトナーのうち、
感光ドラム１に新たに形成された静電潜像の背景部ＶD
に残留している転写残りトナーは、感光ドラム１と現像
ローラ６の当接前の非接触部分（図１０のＸ部分）にお
いて、上述したように、感光ドラム１から現像ローラ６
へ向かう方向に働いている電界により、現像ローラ６に
回収され、感光ドラム１から確実に除去される。

【００５０】一方、感光ドラム１上の新たな静電潜像の
画像部ＶL に残留している転写残りトナーは、振動バイ
アス電圧により画像部ＶL から引き剥がされ、新たに現
像ローラ６から供給されたトナーと同様に、感光ドラム
１と現像ローラ６との間を往復運動して画像部ＶL に付
着し、新たなトナー像を形成する。従って、新たなトナ
ー像には、転写残りトナーによる残像メモリーが消去さ
れる。

【００５１】その後、新たなトナー像は、感光ドラム１
と現像ローラ６の当接部分（図１０Ｙ部分）で一度乱さ
れた後、接触現像における現像領域、すなわち感光ドラ
ム１と現像ローラ６の当接後の非接触部分（図１０のＺ
部分）において、再度現像される。

【００５２】この感光ドラム１上の新たなトナー像は、
感光ドラム１に供給されたつぎの転写材Ｐに転写器５に
よって転写される。以上の工程が繰り返されて、現像同
時クリーニング方式の画像形成が行われる。

【００５３】以上のように、本実施例では、現像時、振
動バイアス電圧により、感光ドラム１上の静電潜像の背
景部で、常にトナーを感光ドラム１から現像ローラ６へ
向かう方向に付勢する電界を形成しているので、従来問
題となった地かぶり現象を大幅に改善することができ
る。また振動バイアス電圧の時間ｔｂでは、バックコン
トラスト（Ｖb とＶD の電位差｜Ｖb −ＶD ｜）が大き
くなるので、図８のような直流バイアス電圧Ｖdcを印加
したときに問題となる過剰帯電トナーのクリーニング不
良も生じない。そして、感光ドラム１上の画像部ＶL で
は、トナーが感光ドラム１と現像ローラ６との間を繰り
返し往復運動して現像するので、画像の階調性も十分に
得ることができる。

【００５４】本実施例の数値例を掲げる。

【００５５】感光ドラム１として、有機感光体から組成
される光導電性ドラムを使用した。この感光ドラム１の
表面の帯電器２による帯電は、帯電電位を−６００Ｖと
した。露光器３による感光ドラム１のレーザー露光で、
露光部の電位を−１５０Ｖに低下させ、静電潜像を露光
部電位＝−１５０Ｖ、背景部電位ＶD ＝−６００Ｖで形
成した。現像時、現像ローラ６に印加した振動バイアス
電圧は、第１ピーク電圧Ｖａ＝−５５０Ｖ、第２ピーク
電圧Ｖb ＝＋５０Ｖ、ピーク・ツー・ピーク電圧Ｖｐｐ
＝６００Ｖ、時間平均電圧Ｖｃ＝−３５０Ｖ、周波数１
／Ｔ＝１８００Ｈz 、デューティー比＝２／１とした。

【００５６】本発明では、上記のデューティー比は以下
のように定義した。振動バイアス電圧は時間ｔの関数Ｖ
（ｔ）であり、この関数Ｖ（ｔ）を振動周期の１周期の
時間Ｔだけ時間積分する。その積分値を１周期の時間Ｔ
で割った値を便宜上、振動バイアス電圧の時間平均電圧
と呼び、Ｖｃで表す。すなわち、 Ｖｃ＝（∫Ｖ（ｔ）ｄｔ）／Ｔ

【００５７】そして、振動１周期内で振動バイアス電圧
Ｖ（ｔ）の電位が、時間平均値Ｖｃの電位に関して感光
ドラム１上の背景部電位ＶD と同じ側に位置している時
間長と、画像部電位ＶL と同じ側に位置している時間長
の比を、デューティー比と規定する。つまり、本実施例
におけるデューティー比は、第１ピークの時間長ｔａと
第２ピークの時間長ｔｂの比ｔａ／ｔｂである。

【００５８】以上の条件で現像同時クリーニング方式に
よる画像形成を行ったところ、感光ドラム１のクリーニ
ング効率が向上し、地かぶり現象がなく階調性が十分な
画像を得ることができた。

【００５９】以上では、感光ドラム１の背景部電位ＶD
を−６００Ｖ、振動バイアス電圧のピーク・ツー・ピー
ク電圧Ｖｐｐを６００Ｖとしたが、一般的には、リーク
が起こらず、かつバックコントラスト（Ｖb とＶD の電
位差｜Ｖb −ＶD ｜）を十分に得ることができる、−９
００Ｖ＜ＶD ＜−５００Ｖ、４００Ｖ＜Ｖｐｐ＜１００
０Ｖの範囲とすることが好適である。

【００６０】また振動バイアス電圧の周波数１／Ｔは１
８００Ｈz としたが、一般的には、５００Ｈz ＜１／Ｔ
＜１０ｋＨz の範囲が好適である。約５００Ｈz 以下で
は、感光ドラム１上のトナー像に、振動バイアス電圧の
振動周期によるムラが目視可能な程度に現れてしまうか
らである。また約１０ｋＨz 以上になると高周波電源が
必要となり、コスト面、装置の小型化という観点から見
ても好ましくない。

【００６１】以上述べたように、本実施例によれば、現
像時、感光ドラム１上の静電潜像の背景部の帯電電位Ｖ
D と画像部の帯電電位ＶL との間の電位レベルを有する
第１ピーク電圧Ｖａと、画像部電位ＶL に関して背景部
の帯電電位ＶD の逆側に位置した電位レベルを有する第
２ピーク電圧Ｖｂが交互に繰り返される振動電圧を、現
像器４の現像ローラ６に印加したので、現像同時クリー
ニング方式による画像形成を行って、感光ドラム１のク
リーニング効率が向上し、地かぶり現象がなく階調性が
十分な画像を得ることができた。

【００６２】実施例２ 本実施例は、実施例１と同様な効果をさらに簡略な方法
で得られるようにした。図３に、本実施例の画像形成装
置を、図４に、その現像器４の現像ローラ６に印加する
振動バイアス電圧を示す。

【００６３】振動バイアス電圧Ｖ（ｔ）は、図４に示す
ように、第１ピーク電圧Ｖａが時間ｔａの間持続され、
第２ピーク電圧Ｖb が０Ｖで、時間ｔｂの間持続され
る。この第１ピーク電圧Ｖａは、感光ドラム１上の静電
潜像の背景部の帯電電位ＶD と画像部の帯電電位ＶL と
の間の電位レベルを有し、第２ピーク電圧Ｖｂ（０Ｖ）
は、画像部電位ＶL に関して背景部の帯電電位ＶD の逆
側に位置した電位レベルを有する。

【００６４】本実施例では、現像器４の現像ローラ６に
対し交流高圧電源を設けず、接地した直流高圧電源２１
だけを設置し、この直流高圧電源２１に高速入力スイッ
チ２２を設けて、スイッチ２２で直流高圧電源２１の直
流電圧と接地の０Ｖを切り替えることにより、上記の振
動バイアス電圧を発生させた。

【００６５】これによれば、専用の交流高圧電源を省略
したので、画像形成装置を大幅に簡略化でき、実施例１
と同様な効果を得ると同時に、装置を低コスト化、小型
化することができる。

【００６６】本実施例２に関する数値例を掲げる。

【００６７】静電潜像は、実施例１と同じく、露光部電
位ＶL ＝−１５０Ｖ、背景部電位ＶD ＝−６００Ｖで形
成した。振動バイアス電圧は、第１ピーク電圧Ｖａ＝−
５００Ｖ、第２ピーク電圧Ｖb ＝０Ｖ、ピーク・ツー・
ピーク電圧Ｖｐｐ＝５００Ｖ、時間平均電圧Ｖｃ＝−１
６７Ｖ、周波数１／Ｔ＝１８００Ｈz 、デューティー比
＝２／１とした。

【００６８】上記の条件で現像同時クリーニング方式に
よる画像形成を行った。その結果、感光ドラム１のクリ
ーニング効率が向上し、地かぶり現象がなく階調性が十
分な画像を得ることができた。

【００６９】本実施例では、ピーク電圧の一方を接地０
Ｖとしたが、現像ローラに他の電源によりオフセット電
圧が印加されている場合でも、直流高圧電源のＯＮ／Ｏ
ＦＦを切り替えることにより、実施例１のような振動バ
イアス電圧を形成することができる。

【００７０】以上述べたように、本実施例によれば、接
地した直流高圧電源２１に高速入力スイッチ２２を設け
て、スイッチ２２で直流高圧電源２１の直流電圧と接地
の０Ｖを切り替えることにより、感光ドラム１上の静電
潜像の背景部の帯電電位ＶDと画像部の帯電電位ＶL と
の間の電位レベルを有する第１ピーク電圧Ｖａと、画像
部電位ＶL に関して背景部の帯電電位ＶD の逆側に位置
した電位レベルを有する第２ピーク電圧Ｖｂ（０Ｖ）が
交互に繰り返される振動バイアス電圧を発生させて、現
像器４の現像ローラ６に印加したので、実施例１と同
様、現像同時クリーニング方式による画像形成を行っ
て、感光ドラム１のクリーニング効率が向上し、地かぶ
り現象がなく階調性が十分な画像を得ることができ、ま
た画像形成装置を大幅に簡略化でき、装置を低コスト
化、小型化することができた。

【００７１】実施例３ 画像濃度を調整する方法として、従来から、振動バイア
ス電圧の波形を上下に平行移動したり、ピーク・ツー・
ピーク電圧を変化させる方法が知られているが、画像濃
度の上昇にともなって地かぶり現象が顕著になり、リー
クが起きやすくなるなどの問題が生じてくる。

【００７２】本実施例３では、画像濃度を調整しながら
上記の問題を解決した。本実施例の画像形成装置を図５
に、その現像器４の現像ローラ６に印加する振動バイア
ス電圧を図６に示す。

【００７３】本実施例では、図示しない原稿濃度検知装
置からの信号に応じて、自動的に現像ローラ６に印加す
る振動バイアス電圧のデューティー比を変化させる制御
装置３３を振動電圧発生部に対して設置した。

【００７４】この制御装置３３は、たとえば低めの画像
濃度を必要とするときは、図６（Ａ）に示すような振動
バイアス電圧Ｖlow （ｔ）を選択して、現像ローラ６に
印加し、高めの画像濃度を必要とするときは、図６
（Ｂ）に示すような振動バイアスＶhigh（ｔ）を選択し
て、現像ローラ６に印加する。

【００７５】図６（Ａ）、（Ｂ）において、第１ピーク
電圧Ｖａ、第２ピーク電圧Ｖb 、振動周期Ｔは、振動バ
イアス電圧Ｖlow （ｔ）、Ｖhigh（ｔ）とも同値であ
り、デューティー比ｔLa／ｔLbと、ｔHa／ｔHbが異なる
値となる。第１ピーク電圧Ｖａは、もちろん、背景部電
位ＶD と画像部電位ＶL との間の電位レベルを有し、第
２ピーク電圧Ｖｂは、画像部電位ＶL に関して背景部電
位ＶD の逆側に位置した電位レベルを有する。

【００７６】このように、本実施例では、現像ローラ６
に印加する振動バイアス電圧につき、画像濃度に応じて
デューティー比を変化させるので、現像同時クリーニン
グ方式による画像形成で、実施例１と同様な効果を得つ
つ、画像濃度の調整もすることができる。

【００７７】本実施例３の数値例を掲げる。

【００７８】静電潜像は、実施例１と同じく、露光部電
位＝−１５０Ｖ、背景部電位ＶD ＝−６００Ｖで形成し
た。振動バイアス電圧Ｖlow 、Ｖhighは、第１ピーク電
圧Ｖａ＝−５５０Ｖ、第２ピーク電圧Ｖb ＝＋５０Ｖ、
ピーク・ツー・ピーク電圧Ｖｐｐ＝６００Ｖ）、周波数
１／Ｔ＝１８００Ｈz である。図６（Ａ）の振動バイア
ス電圧Ｖlow のデューティー比ｔLa／ｔLbは１／１、図
６（Ｂ）の振動バイアス電圧Ｖhighのディーティー比ｔ
Ha／ｔHbは２／１とした。従って、図６（Ａ）の振動バ
イアス電圧Ｖlow の時間平均値Ｖｃは−２５０Ｖであ
り、図６（Ｂ）の振動バイアス電圧Ｖhighの時間平均電
圧Ｖｃは−３５０Ｖである。

【００７９】以上の条件で現像同時クリーニング方式に
よる画像形成を行った結果、感光ドラム１のクリーニン
グ効率が向上し、地かぶり現象がなく階調性が十分な画
像を得ることができ、また画像濃度も調整することがで
きた。

【００８０】以上述べたように、本実施例では、画像濃
度に応じて、デューティー比を変化させた振動バイアス
電圧を現像ローラ６に印加するので、地かぶりの改善、
現像同時クリーニングを行いつつ、画像濃度を調整する
ことができる。

【００８１】以上述べたように、本実施例では、現像ロ
ーラ６に印加する実施例１と同様な振動バイアス電圧
を、画像濃度に応じてデューティー比を変化させて用い
たので、現像同時クリーニング方式による画像形成で、
感光ドラム１のクリーニング効率の向上、画像の地かぶ
りの改善、階調性の向上を実現するとともに、画像濃度
の調整もすることができた。

【００８２】以上の実施例では、いずれも、現像ローラ
６に印加する振動バイアス電圧を矩形波としたが、これ
以外の波形、たとえば第１ピーク電圧Ｖａから第２ピー
ク電圧Ｖｂに変化する際、もしくは第２ピーク電圧Ｖb
から第１ピーク電圧Ｖａに変化する際の電位の時間変化
に勾配を持つ波形を用いても、実施例１と同様、現像同
時クリーニング方式の性能が向上し、地かぶり現象が大
幅に改善され、十分な階調性が得られた。

【００８３】つまり、本発明で使用可能な振動バイアス
電圧は、第１ピーク電圧Ｖａの電位が感光ドラム１上の
静電潜像の背景部電位ＶD と画像部電位ＶL との間に位
置していて、第２ピーク電圧Ｖb の電位が感光ドラム１
上の画像部電位ＶL に関して背景部電位ＶD の逆側に位
置している振動波形でありさえすれば、矩形波に限られ
ず、たとえば三角波、鋸波、サイン波等でもよく、いず
れも有効である。

【００８４】また、現像は反転現像方式を採りあげて説
明したが、本発明は、正極性の反転現像方式、さらには
正規現像方式によって行ってもよく、感光ドラムのクリ
ーニング効率が向上し、画像の地かぶりがなく、階調性
が良好な現像同時クリーニング方式による画像形成を行
うことができる。

【００８５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
像担持体と現像手段の現像剤担持体とが当接している接
触現像において、現像剤担持体に、電位レベルが像担持
体上の静電潜像の背景部電位と画像部電位との間に位置
する第１ピーク電圧と、電位が像担持体上の画像部電位
に関して背景部電位ＶD の逆側に位置する第２ピーク電
圧とを有する振動バイアス電圧を印加したので、現像同
時クリーニングにより、像担持体のクリーニング効率を
向上し、また地かぶり現象をさらに低減し、階調が十分
な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例を示す概略構
成図である。

【図２】図１の実施例で使用した振動バイアス電圧を示
す波形図である。

【図３】本発明の画像形成装置の他の実施例を示す概略
構成図である。

【図４】図３の実施例で使用した振動バイアス電圧を示
す波形図である。

【図５】本発明の画像形成装置のさらに他の実施例を示
す概略構成図である。

【図６】図５の実施例で使用した振動バイアス電圧を示
す波形図である。

【図７】従来の画像形成装置を示す概略図である。

【図８】従来の現像同時クリーニングで用いられた直流
バイアス電圧を示す波形図である。

【図９】従来の現像同時クリーニングで用いられた振動
バイアス電圧を示す波形図である。

【図１０】図７の画像形成装置で行う接触現像における
感光ドラムと現像ローラとの当接部分近傍を示す説明図
である。

【図１１】従来の現像同時クリーニングで用いられた振
動バイアス電圧の他の例を示す波形図である。

【符号の説明】

1 感光ドラム ４ 現像器 ６ 現像ローラ ９ 非磁性トナー １０ 交流高圧電源 １１ 直流高圧電源 ２２ 入力スイッチ ３３ 制御装置 Ｖ（ｔ） 振動バイアス電圧 Ｖａ 第１ピーク電圧 Ｖｂ 第２ピーク電圧 Ｖｃ 時間平均電圧 ＶD 背景部電位 ＶL 画像部電位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大関 行弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 境澤 勝弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H073 AA03 AA05 AA09 BA04 BA07 BA13 BA45 CA02 2H077 AA37 AC04 AD02 AD06 AD13 AD37 AE03 DB08 EA14 GA17

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体と現像手段の現像剤担持体とを
   当接させて、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤
   担持体上に担持した現像剤により、現像剤担持体に現像
   バイアスを印加した下で現像する画像形成装置におい
   て、 前記現像バイアスは、現像剤を現像剤担持体から像担持
   体上の静電潜像の画像部に向かう方向に付勢する電圧で
   あって、その電圧の電位レベルが像担持体上の静電潜像
   の画像部の電位と背景部の電位の間に位置する第１ピー
   ク電圧と、現像剤を像担持体上の静電潜像の画像部から
   現像剤担持体に向かう方向に付勢する電圧であって、そ
   の電圧の電位レベルが静電潜像の画像部の電位に関し、
   第１ピーク電圧の電位レベルとは逆側に位置する第２ピ
   ーク電圧とを有する振動バイアス電圧であることを特徴
   とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体と現像手段の現像剤担持体とを
   当接させて、像担持体上に形成された静電潜像を現像剤
   担持体上に担持した現像剤により、現像剤担持体に現像
   バイアスを印加した下で現像するとともに、前記現像時
   に、像担持体上に付着している残存現像剤を、前記像担
   持体上の静電潜像と現像バイアスが印加された現像剤担
   持体の間の電位差により現像剤担持体に回収する、現像
   同時クリーニング方式の画像形成装置において、 前記現像バイアスは、現像剤を現像剤担持体から像担持
   体上の静電潜像の画像部に向かう方向に付勢する電圧で
   あって、その電圧の電位レベルが像担持体上の静電潜像
   の画像部の電位と背景部の電位の間に位置する第１ピー
   ク電圧と、現像剤を像担持体上の静電潜像の画像部から
   現像剤担持体に向かう方向に付勢する電圧であって、そ
   の電圧の電位レベルが静電潜像の画像部の電位に関し、
   第１ピーク電圧の電位レベルとは逆側に位置する第２ピ
   ーク電圧とを有する振動バイアス電圧であることを特徴
   とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記振動バイアス電圧の時間平均値電圧
   は、像担持体上の静電潜像の画像部の電位と背景部の電
   位の間の値を有する請求項１または２の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記振動バイアス電圧の第１ピーク電圧
   および第２ピーク電圧は、直流バイアス電源のオン・オ
   フにより発生させる請求項１〜３のいずれかの項に記載
   の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記直流バイアス電源が接地され、その
   電源のオフにより前記振動バイアス電圧の第２ピーク電
   圧が０Ｖに発生される請求項４の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記振動バイアス電圧の周波数、第１ピ
   ーク電圧の電位および第２ピーク電圧の電位の各々を一
   定に保持したまま、前記振動バイアス電圧のデューティ
   ー比を変化させる請求項１〜５のいずれかの項に記載の
   画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記振動バイアス電圧の波形が矩形波で
   ある請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装
   置。
8. 【請求項８】 前記静電潜像の画像部は露光部として形
   成され、その画像部に一成分現像剤の非磁性トナーを付
   着させて、画像部を反転現像する請求項１〜７のいずれ
   かの項に記載の画像形成装置。