JP2014115420A - Image forming apparatus and electric resistance recovery method of developer regulation member - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置、及び現像装置に用いられる現像剤規制部材の電気抵抗回復方法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile apparatus using an electrophotographic method or an electrostatic recording method, and a method for recovering an electric resistance of a developer regulating member used in the developing device.
電子写真方式(電子写真プロセス)などを用いたプリンタなどの画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体(感光体)が一様に帯電処理され、帯電した感光体が選択的に露光されることによって、感光体上に静電像が形成される。感光体上に形成された静電像は、現像装置によりトナーでトナー像として現像(顕像化)される。そして、感光体上に形成されたトナー像が、記録用紙、プラスチックシートなどの転写材に転写され、さらに転写材上に転写されたトナー像に熱や圧力が加えられることでトナー像が転写材に定着されて画像記録が行われる。 In an image forming apparatus such as a printer using an electrophotographic method (electrophotographic process), an electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) as an image carrier is uniformly charged, and the charged photosensitive member is selectively exposed. As a result, an electrostatic image is formed on the photoreceptor. The electrostatic image formed on the photoreceptor is developed (visualized) as a toner image with toner by a developing device. The toner image formed on the photoreceptor is transferred to a transfer material such as recording paper or a plastic sheet, and the toner image is transferred to the transfer material by applying heat or pressure to the toner image transferred onto the transfer material. Then, image recording is performed.
現像装置は、トナーが収納された現像容器(枠体)の開口部に配置されたローラ状の現像剤担持体(現像ローラ)と、現像ローラの表面に当接して配置され現像ローラが搬送するトナーを一定量に規制するブレード状の現像剤規制部材(規制ブレード)と、を有する。 The developing device is disposed in contact with the surface of the developing roller and a roller-shaped developer carrying member (developing roller) disposed in an opening of a developing container (frame body) containing toner, and the developing roller conveys the developing device. A blade-like developer regulating member (regulating blade) that regulates the toner to a certain amount.
現像ローラの表面に付着したトナーは、現像ローラの回転に伴い、現像ローラと規制ブレードとの間を通過する際に、現像ローラの表面からその余剰分が除去されて現像容器内に戻され、現像ローラ上に薄層として形成される。同時に、トナーは、規制ブレードとの摩擦により、摩擦電荷(トリボ)を付与される。感光体は、現像ローラと対向して回転している。そして、現像ローラが現像容器から露出する部分において、トナーが感光体上の静電潜像に応じて現像ローラ上から感光体上へ移動する。 The toner adhering to the surface of the developing roller is removed from the surface of the developing roller and returned to the developing container when passing between the developing roller and the regulating blade as the developing roller rotates. A thin layer is formed on the developing roller. At the same time, the toner is given triboelectric charge (tribo) by friction with the regulating blade. The photoconductor rotates to face the developing roller. Then, in the portion where the developing roller is exposed from the developing container, the toner moves from the developing roller to the photosensitive member according to the electrostatic latent image on the photosensitive member.
規制ブレードは、一般的に、現像ローラに当接されるブレード部材と、このブレード部材を所定の位置に配置するように現像装置に設置される支持部材と、を有する。ブレード部材にはゴムなどの弾性体で形成した板状のものが使用され、このブレード部材が金属製の支持部材の所定位置に接着剤による接着などで固定される。これにより、ブレード部材を全長に亘り均一な圧力で容易に現像ローラに当接(圧接)させることができ、耐久性もよい。 The regulating blade generally includes a blade member that is brought into contact with the developing roller, and a support member that is installed in the developing device so that the blade member is disposed at a predetermined position. As the blade member, a plate-like member formed of an elastic body such as rubber is used, and the blade member is fixed to a predetermined position of a metal support member by bonding with an adhesive or the like. Thereby, the blade member can be easily brought into contact (pressure contact) with the developing roller with uniform pressure over the entire length, and the durability is also good.
ブレード部材の現像ローラに当接される面は、トナーの摩擦電荷を制御する機能を有していることから、「電荷制御面」とも呼ばれる。このような電荷制御面は、ネガ系(負帯電性)トナーに対しては、例えば、ウレタンゴム、ウレタン樹脂、ポリアミドエラストマーなどの材料で形成され、ポジ系(正帯電性)トナーに対しては、シリコーンゴムなどの帯電付与層が積層される。また、カラー画像の形成に用いられる非磁性トナーに対しては、トナー自体が磁性を持たないので、トナーに高い摩擦電荷を与えて現像ローラ上に薄膜を形成しなければならない。この種の非磁性トナーに対しては、電荷制御の材料にウレタンゴム、ポリアミド樹脂、ポリアミドエラストマー、シリコーンゴム、シリコーン樹脂などの材料が用いられ、その電荷制御面が面精度よく仕上げられたブレード部材が用いられる。 Since the surface of the blade member that is in contact with the developing roller has a function of controlling the frictional charge of the toner, it is also called a “charge control surface”. Such a charge control surface is formed of a material such as urethane rubber, urethane resin, polyamide elastomer or the like for negative (negatively chargeable) toner, and for positive (positively chargeable) toner. A charge imparting layer such as silicone rubber is laminated. Further, since the toner itself does not have magnetism for the non-magnetic toner used for forming a color image, a thin film must be formed on the developing roller by applying a high triboelectric charge to the toner. For this type of non-magnetic toner, materials such as urethane rubber, polyamide resin, polyamide elastomer, silicone rubber, and silicone resin are used as the charge control material, and the charge control surface of the blade member is finished with high surface accuracy. Is used.
また、規制ブレードと現像ローラとの間に電圧を印加することで、トナーの帯電性に関係なく、トナーを帯電させることもできる。 Further, by applying a voltage between the regulating blade and the developing roller, the toner can be charged regardless of the chargeability of the toner.
ところで、高速、高耐久化された現像装置においては、現像装置の使用量の増加に伴うトナーの劣化が起き、寿命末期において規制ブレードによりトナーに適正な電荷を付与することが困難となることがある。 By the way, in a developing device with high speed and high durability, the toner deteriorates as the usage amount of the developing device increases, and it becomes difficult to impart an appropriate charge to the toner by the regulating blade at the end of the life. is there.
これに対し、特許文献1では、導電性の樹脂又はエラストマーで成形されたものをブレード部材として用いることが提案されている。このブレード部材は、現像ローラに均一なトナー層を形成し、トナーに適正な電荷を与えるのに有利である。また、このブレード部材は、微粒子トナーを使用した場合でも、カブリ(非画像部にトナーが付着する現象)や濃度薄などの画像不良を抑制するのに有利である。
On the other hand, in
しかしながら、樹脂又はエラストマーに導電剤としてイオン導電系の材料を含有させたブレード部材を用い、このブレード部材と現像ローラとの間に電圧を印加する場合には、次のような課題があることがわかった。 However, when using a blade member containing an ion conductive material as a conductive agent in a resin or elastomer and applying a voltage between the blade member and the developing roller, there are the following problems. all right.
つまり、このような構成とした場合には、ブレード部材に連続通電した場合に、導電剤がイオン分極してブレード部材の電気抵抗が大きくなり、トナーに適正な電荷を与えることができなくなることがある。その結果、現像装置の寿命末期において現像ローラへのトナーの保持力が低下し、画像にカブリとなって表れることがある。 In other words, in such a configuration, when the blade member is continuously energized, the conductive agent is ion-polarized to increase the electrical resistance of the blade member, making it impossible to give an appropriate charge to the toner. is there. As a result, at the end of the life of the developing device, the toner holding force on the developing roller may be reduced and appear as fog in the image.
したがって、本発明の目的は、使用に伴って現像剤規制部材の電気抵抗が変化することでトナーへの帯電付与性が変化することを抑制することのできる画像形成装置及び現像剤規制部材の電気抵抗回復方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing a change in charge imparting property to toner due to a change in electrical resistance of a developer regulating member with use, and an electrical property of the developer regulating member. It is to provide a resistance recovery method.
上記目的は本発明に係る画像形成装置及び現像剤規制部材の電気抵抗回復方法にて達成される。要約すれば、第1の本発明は、静電像を現像するための現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材であって、イオン導電剤を含有する樹脂又はエラストマーで形成された導電部を有する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体に電圧を印加する第1の電圧印加手段と、前記現像剤規制部材に電圧を印加する第2の電圧印加手段と、前記現像剤担持体の回転が停止している状態で、前記現像剤担持体に印加される電圧の値と前記現像剤規制部材に印加される電圧の値との大小関係が、前記現像剤担持体が回転して前記現像を行っている時とは逆になるような電圧を、前記第1、第2の電圧印加手段から前記現像剤担持体、前記現像剤規制部材にそれぞれ印加する動作を実行させる制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置である。 The above object can be achieved by the image forming apparatus and the method for recovering the electric resistance of the developer regulating member according to the present invention. In summary, the first aspect of the present invention is a rotatable developer carrier that carries a developer for developing an electrostatic image, and a developer regulating member that regulates the developer on the developer carrier. A developer regulating member having a conductive portion formed of a resin or an elastomer containing an ionic conductive agent, a first voltage applying means for applying a voltage to the developer carrying member, and the developer regulating member. A second voltage applying means for applying a voltage; a voltage value applied to the developer carrying member in a state where rotation of the developer carrying member is stopped; and a voltage applied to the developer regulating member. A voltage whose magnitude relationship with the value of the developer is opposite to that when the developer carrying member rotates and performs the development is applied from the first and second voltage applying means to the developer carrying member. And a control means for executing an operation to be applied to each of the developer regulating members. When an image forming apparatus characterized by having a.
第2の本発明によれば、静電像を現像するための現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体と、前記現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材であって、イオン導電剤を含有する樹脂又はエラストマーで形成された導電部を有する現像剤規制部材と、を有する現像装置における、現像剤規制部材の電気抵抗回復方法であって、前記現像剤担持体の回転が停止している状態で、前記現像剤担持体に印加される電圧の値と前記現像剤規制部材に印加される電圧の値との大小関係が、前記現像剤担持体が回転して前記現像を行っている時とは逆になるような電圧を、前記現像剤担持体、前記現像剤規制部材にそれぞれ印加することを特徴とする現像剤規制部材の電気抵抗回復方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotatable developer carrying member for carrying a developer for developing an electrostatic image, and a developer regulating member for regulating the developer on the developer carrying member. A developer regulating member having a conductive portion formed of a resin or an elastomer containing an ionic conductive agent, and a method for recovering the electrical resistance of the developer regulating member, wherein the developer carrying member is rotated. In a state in which the developer carrying member is rotated, the developer carrying member rotates and the development value is related to the magnitude relationship between the voltage value applied to the developer carrying member and the voltage value applied to the developer regulating member. A method for recovering the electrical resistance of the developer regulating member is provided, wherein a voltage that is opposite to that when performing the above is applied to the developer carrying member and the developer regulating member.
本発明によれば、使用に伴って現像剤規制部材の電気抵抗が変化することでトナーへの帯電付与性が変化することを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a change in the charge imparting property to the toner due to a change in the electrical resistance of the developer regulating member with use.
以下、本発明に係る画像形成装置及び現像剤規制部材の電気抵抗回復方法を図面に則して更に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適応される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する主旨のものではない。 Hereinafter, the image forming apparatus and the developer regulating member electrical resistance recovery method according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments.
[第1の実施形態]
1.画像形成装置の全体構成及び動作
まず、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図1は本実施形態の画像形成装置100の概略構成を示す模式的な断面図である。
[First Embodiment]
1. First, the overall configuration and operation of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of an
画像形成装置100は、像担持体としてドラム形の電子写真感光体(感光体)である感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、回転軸を中心として図中矢印R1方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転駆動される。感光ドラム1は、その表面が、帯電手段としてのローラ形の帯電部材である帯電ローラ2によって帯電させられる。帯電ローラ2は、感光ドラム1の表面に接触して配置されており、感光ドラム1の図中矢印R1方向の回転に伴って従動して回転する。帯電ローラ2には、電圧印加手段(バイアス印加手段)としての帯電電源(図示せず)によって、例えば直流電圧からなる帯電電圧(帯電バイアス)が印加される。これにより、感光ドラム1の表面が所定の極性の所定の電位に略均一に帯電させられる。
The
帯電処理後の感光ドラム1の表面は、露光手段としての露光装置3によって画像情報に応じて露光されて静電潜像(静電像)が形成される。露光装置3は、レーザスキャナ、ポリゴンミラー、反射レンズなどを有しており、画像情報に基づいたレーザ光を感光ドラム1の表面に照射して、照射部分の電荷を除去し、静電潜像を形成する。
The surface of the
感光ドラム1の表面に形成された静電潜像は、現像手段としての現像装置4によって現像剤であるトナーが付着されて、トナー像として現像(可視化)される。本実施形態では、一様に帯電処理された後に露光されることによって電位の絶対値が低下した露光部に、感光ドラム1の帯電極性(本実施形態では負極性)と同極性に帯電したトナーが付着されて、静電潜像が現像される(反転現像)。
The electrostatic latent image formed on the surface of the
感光ドラム1の表面に形成されたトナー像は、転写手段としてのローラ形の転写部材である転写ローラ5によって、転写材P上に転写される。転写ローラ5は、感光ドラム1に向けて押圧され、転写部Nに感光ドラム1と転写ローラ5との接触部であるニップ(転写ニップ)を形成している。転写材Pは、転写材収容部(トレーやカセットなど)7に収納され、転写材供給ローラ8やレジストローラ9などの搬送手段によって、感光ドラム1上のトナー像と同期がとられて、転写部Nに供給される。転写ローラ5には、電圧印加手段(バイアス印加手段)としての転写電源(図示せず)によって、感光ドラム1上のトナー像のトナーの帯電極性(正規の帯電極性:本実施形態では負極性)とは逆極性の転写電圧(転写バイアス)が印加される。これによって、感光ドラム1上のトナー像が転写材P上に転写される。
The toner image formed on the surface of the
トナー像の転写後に感光ドラム1の表面に残ったトナー(転写残トナー)は、クリーニング手段としてのクリーニング装置6によってクリーニングされる。クリーニング装置6は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード61によって、回転する感光ドラム1の表面から転写残トナーを除去し、回収トナー容器62に回収する。その後、感光ドラム1は次の画像形成に供される。
The toner (transfer residual toner) remaining on the surface of the
一方、トナー像が転写された後の転写材Pは、定着手段としての定着装置10に搬送され、定着装置10の定着ローラと加圧ローラとによって加熱及び加圧されることで、その表面のトナー像が定着される。トナー像が定着された後の転写材Pは、画像形成装置100の装置本体11の外部に排出される。これにより、一連の画像形成動作が完了する。
On the other hand, the transfer material P after the toner image is transferred is conveyed to a fixing
本実施形態では、感光ドラム1と、感光ドラム1に作用するプロセス手段としての帯電ローラ2、現像装置4及びクリーニング装置6とは、枠体によって一体的に構成され、装置本体11に対して着脱可能なプロセスカートリッジ12とされている。プロセスカートリッジ12は、装置本体11に設けられた位置決め部や装着ガイド部などの装着手段を介して装置本体11に対して着脱可能とされる。また、プロセスカートリッジ12は、当業者には周知のように、装置本体11の所定位置に装着された状態で、プロセスカートリッジ12と装置本体11とに設けられたカップリングや接点を介して、駆動力の伝達や電圧の印加が可能となる。
In the present embodiment, the
2.プロセスカートリッジの全体構成
次に、本実施形態におけるプロセスカートリッジ12の全体構成について説明する。
2. Next, the overall configuration of the
図2は、感光ドラム1の長手方向(回転軸線方向)に沿って見たプロセスカートリッジ12の模式的な断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
プロセスカートリッジ12は、クリーニング枠体12aと、現像枠体12bと、を連結することで一体化して構成されている。クリーニング枠体12a、現像枠体12bは、後述するように各種要素を支持する枠体であって、これらクリーニング枠体12a、現像枠体12bによって、プロセスカートリッジ12の枠体であるカートリッジ枠体が構成されている。
The
クリーニング枠体12aには、感光ドラム1が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光ドラム1は、駆動手段(駆動源)としての駆動モータ53(図4)の駆動力が伝達されることで、画像形成動作に応じて図中矢印R1方向に回転駆動される。本実施形態では、感光ドラム1としては、アルミニウム製のシリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体ドラムを用いた。
The
また、クリーニング枠体12aは、帯電ローラ2と、クリーニング装置6と、を有する。すなわち、帯電ローラ2は、感光ドラム1の周面に接触するようにクリーニング枠体12aに回転可能に支持されている。また、クリーニング枠体12aには、感光ドラム1の周面に接触するようにクリーニング装置6のクリーニングブレード61が支持されており、このクリーニング枠体12aによってクリーニング装置6の回収トナー容器62が形成されている。クリーニングブレード61によって感光ドラム1の表面から除去された転写残トナーは、回収トナー容器62内に落下し、収容される。
Further, the
ここで、帯電ローラ2は、導電性のゴムで形成されたローラ部(弾性層)22が、所定の圧力で感光ドラム2の周面に接触させられており、感光ドラム1の回転に従動して回転する。帯電ローラ2の芯金21には、帯電工程時に所定の直流電圧が印加され、これにより感光ドラム1の表面には、一様な暗部電位(Vd)が形成される。そして、感光ドラム1の表面は、露光装置(スキャナユニット)3から画像データに対応して発光されるレーザ光のスポットパターンによって露光される。感光ドラム1の表面の露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより電荷が消失し、電位の絶対値が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位(Vl)、未露光部位は所定の暗部電位(Vd)の静電潜像が、感光ドラム1上に形成される。
Here, the charging
一方、現像枠体12bによって、現像装置4の現像室4aと、現像剤収納室(トナー収納室)4bと、から成る現像容器が構成されている。
On the other hand, the developing
現像室4aには、現像剤担持体としての現像ローラ41と、現像剤供給部材としての供給ローラ42と、現像剤規制部材としての規制ブレード43と、が配置されている。
In the developing
供給ローラ42は、所定の圧力で現像ローラ41の周面に当接されており、現像ローラ41との当接部にニップ(供給ニップ)Ndを形成している。供給ローラ42は、図示しない駆動手段としての駆動モータの駆動力が伝達されることで、図中矢印R3方向に回転駆動される。供給ローラ42は、導電性の芯金42aの外周に発泡体からなる弾性層42bが形成された弾性スポンジローラである。供給ローラ42と現像ローラ41とは、所定の侵入量△Eを持って接触している。ここで、侵入量ΔEは、ほぼ供給ローラ42が現像ローラ41により凹状とされるその凹み量であり、現像ローラ41の半径と供給ローラ42の半径とを加算した値から、現像ローラ41と供給ローラ42との回転中心間距離を減算した値で代表するものとする。現像ローラ41と供給ローラ42とは、当接部Ndにおいて互いに反対方向に周速差を持って回転している。これにより、供給ローラ42は、現像ローラ41へのトナー供給と、現像ローラ41からのトナー剥ぎ取りを行っている。なお、その際の供給ローラ42と現像ローラ41との間の電位差を調整することにより、現像ローラ41へのトナー供給量及び現像ローラ41からの剥ぎ取り量を調整することができる。
The
規制ブレード43は、現像ローラ41の図中上方に配置され、その先端(自由端)が現像ローラ41の回転方向上流側を向くようにして、所定の圧力で現像ローラ41の周面に当接されている(カウンター当接)。規制ブレード43は、供給ローラ42によって現像ローラ41上に供給されたトナーのコート量を所定量に規制すると共に、トナーに摩擦により電荷を付与する。
The regulating blade 43 is disposed above the developing
現像ローラ41は、導電性の芯金41aの外周にゴムからなる弾性層41bが形成された弾性ゴムローラである。現像ローラ41は、駆動手段としての駆動モータ54(図4)の駆動力が伝達されることで、感光ドラム1との対向部において互いの表面が同方向(図中上から下に向かう方向)に移動するように回転駆動される。
The developing
なお、本実施形態では、プロセスカートリッジ12が装置本体11に装着された状態では、現像ローラ41と感光ドラム1とは、実質的に画像形成時にのみ当接される。そして、画像形成装置100の待機状態などの通常状態においては、現像ローラ41と感光ドラム1とは離間させられている。そのため、画像形成装置100は、現像ローラ41を感光ドラム1に対して当接又は離間させる当接離間手段としての当接離間機構を有する。当接離間機構としては、利用可能な任意の構成のものを利用することができる。例えば、図3に示すように、プロセスカートリッジ12のクリーニング枠体12aを、現像枠体12bに対して回動軸12cを中心として回動可能に結合する。そして、図3(a)に示すように、クリーニング枠体12aと現像枠体12bとの間に設けられた付勢手段としての圧縮コイルバネ12dの付勢力によって、現像枠体12bを図示矢印R5方向に回動させて、現像ローラ41を感光ドラム1に当接させる。又、現像枠体12bに当接離間機構55を構成する駆動受部12eを設け、装置本体11に当接離間機構55を構成する駆動部13を設ける。そして、図3(b)に示すように、駆動部13によって駆動受部12eを押し上げることで、現像枠体12bを図示矢印R6方向に回動させて、現像ローラ41を感光ドラム1から離間させる。
In the present embodiment, when the
本実施形態では、現像ローラ41には、電圧印加手段(バイアス印加手段)としての現像電源51(図4)が接続されており、この現像電源51から現像ローラ41に所定の直流電圧である現像電圧(現像バイアス)が印加可能とされている。摩擦帯電により負極性に帯電した、現像ローラ41上に担持されたトナーは、感光ドラム1と現像ローラ41とが当接する現像部Gにおいて、感光ドラム1と現像ローラ41との間に形成された電位差によって、感光ドラム1上の明部電位部にのみ転移する。これにより、感光ドラム1上の静電潜像は現像(顕像化)される。本実施形態では、概略、現像ローラ41を回転駆動している時に、現像ローラ41に対して−300Vが印加される。なお、現像ローラ41に印加する電圧については後述して更に詳しく説明する。
In the present embodiment, the developing
現像ローラ41の体積抵抗は、1×109Ω以下であることが好ましい。現像ローラ41の体積抵抗が1×109Ωよりも大きいと、現像ローラ41の表面での現像バイアスの電圧値が下がり、現像部Gにおける直流電界が減少することで、現像効率が低下し、画像濃度が低下することがある。また、現像ローラ41の体積抵抗は、通常、1×104Ω以上である。なお、現像ローラ41の体積抵抗は、アース側に10kΩの電気抵抗を設け、その両端の電圧を測定して電流を算出することによって算出した。
The volume resistance of the developing
また、トナー収納室4bは、感光ドラム1に対して現像室41の後方に配置され、その内部にトナーが収納されており、現像室4aとの間の隔壁に設けられた開口部で現像室4aと連通している。トナー収納室4b内には、攪拌搬送部材44が設けられている。攪拌搬送部材44は、図中矢印R4方向に回転駆動されて、トナー収納室4b内に収納されたトナーを攪拌すると共に、現像室4a内の供給ローラ42に向けてトナーを搬送する。
The
3.トナー
次に、本実施形態で用いたトナーについて説明する。本実施形態で用いたトナーは、乳化重合法により製造された非磁性一成分現像剤であり、摩擦帯電によって負極性に帯電する性質を有する。また、このトナーは、体積平均粒径が6μmであり、絶縁性外添剤としての酸化ケイ素(シリカ)粒子と、これよりも導電性の高い導電性外添剤としての酸化チタン粒子と、を外添したものである。
3. Toner Next, the toner used in this embodiment will be described. The toner used in the present embodiment is a non-magnetic one-component developer manufactured by an emulsion polymerization method, and has a property of being negatively charged by frictional charging. The toner has a volume average particle size of 6 μm, and includes silicon oxide (silica) particles as an insulating external additive, and titanium oxide particles as a conductive external additive having a higher conductivity than this. Externally added.
ここで、概ね、導電性外添剤は体積抵抗率が1×1012Ω・cm以下であり、絶縁性外添剤は体積抵抗率がそれよりも高い。例えば、体積抵抗率が1×10-6Ω・cm以下の導電性外添剤と、体積抵抗率がそれよりも高い絶縁性外添剤とを用いることができる。また、導電性外添剤の体積抵抗率は、通常、1×10-9Ω・cm以上であり、絶縁性外添剤の体積抵抗率は、通常、1×1022Ω・cm以下である。また、樹脂トナー粒子100質量部に対し5〜10質量部の範囲で外添剤を外添することができる。 Here, in general, the conductive external additive has a volume resistivity of 1 × 10 12 Ω · cm or less, and the insulating external additive has a volume resistivity higher than that. For example, a conductive external additive having a volume resistivity of 1 × 10 −6 Ω · cm or less and an insulating external additive having a higher volume resistivity can be used. Further, the volume resistivity of the conductive external additive is usually 1 × 10 −9 Ω · cm or more, and the volume resistivity of the insulating external additive is usually 1 × 10 22 Ω · cm or less. . Further, an external additive can be externally added in the range of 5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin toner particles.
導電性の高い導電性外添剤を外添することによって、トナーの電気抵抗を下げることが可能となり、現像ローラ41が回転駆動されていない状態においても、規制ブレード43と現像ローラ41との間の電位差により電流が流れるようになる。
By externally adding a highly conductive conductive additive, it is possible to reduce the electrical resistance of the toner, and even between the regulating blade 43 and the developing
導電性外添剤としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化スズ、チタン酸ストロンチウムなどが挙げられ、トナーはこれらのうち少なくとも1つを(1種を単独で又は2種以上を組み合わせて)含むことができる。本実施形態では、トナーには、導電性外添剤として酸化チタン粒子が外添されている。 Examples of the conductive external additive include titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, cerium oxide, tin oxide, strontium titanate, and the toner includes at least one of these (one type alone or two or more types). In combination). In this embodiment, titanium oxide particles are externally added to the toner as a conductive external additive.
また、トナーの電気抵抗を下げる方法としては、外添剤を外添することに限定されるものではなく、導電性カーボンブラックや導電性の磁性粒子などの導電性内添剤をトナーに内添しても良い。概ね、導電性内添剤の体積抵抗率は1×1012Ω・cm以下であり、通常、1×10-9Ω・cm以上である。この場合、樹脂トナー粒子100質量部に対し5〜10質量部の範囲で内添剤を内添することができる。 Further, the method for reducing the electrical resistance of the toner is not limited to the external addition of an external additive, but a conductive internal additive such as conductive carbon black or conductive magnetic particles may be added to the toner. You may do it. Generally, the volume resistivity of the conductive internal additive is 1 × 10 12 Ω · cm or less, and usually 1 × 10 −9 Ω · cm or more. In this case, the internal additive can be internally added in the range of 5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the resin toner particles.
3.規制ブレード
次に、本実施形態で用いた規制ブレード43について更に詳しく説明する。
3. Regulation Blade Next, the regulation blade 43 used in this embodiment will be described in more detail.
本実施形態で用いた規制ブレード43は、現像ローラ41にその長手方向の全長に亘って当接するブレード部材(導電部)43aと、ブレード部材43aを支持する支持部材43bと、を有する(図2)。規制ブレード43は、現像容器4bから搬出するトナー量を規制する。
The regulating blade 43 used in the present embodiment includes a blade member (conductive portion) 43a that abuts the developing
上述のように、規制ブレード43は、その先端(自由端)が現像ローラ41の回転方向に対して上流側を向くようにして、その先端部が現像ローラ41に当接されている(カウンター当接)。規制ブレード43の現像ローラ41への当接部は、現像ローラ41と供給ローラ42との当接部Ndよりも現像ローラ41の回転方向において下流側に位置する。また、本実施形態では、規制ブレード43は、その先端が下方を向くように配置されている。
As described above, the leading end (free end) of the regulating blade 43 is in contact with the developing
支持部材43bの材料は、金属、樹脂などいずれであってもよい。具体的には、ステンレススチール(SUS)、りん青銅、アルミなどの金属や、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、ポリエチレン、ポリエステルなどの樹脂などを挙げることができる。このような樹脂には、導電材料を加えることもできる。支持部材43bは、平板状又はこれを湾曲した曲面板状とすることができる。本実施形態では、金属製の板状部材、特に、SUS製の板金で形成された支持部材43bを用いた。
The material of the
そして、本実施形態では、ブレード部材43aは、支持部材43bの先端(自由端)側に成形されて一体化されている。本実施形態では、ブレード部材43aは、樹脂又はエラストマーで形成され、イオン導電系の導電剤を含有させることにより導電性を有している。規制ブレード43は、ブレード部材43aの先端(自由端)側のエッジ部及び/又は該エッジ部から基端部側の所定範囲の現像ローラ41側の面で、現像ローラ41の周面に接触する。
And in this embodiment, the
ブレード部材43aの導電性は、使用する樹脂又はエラストマー、導電剤の種類や入れ目量により調整することができる。ブレード部材43aの体積抵抗値は、108Ω以下であることが好ましい。この範囲とすることにより、トナーに対する電荷の付与性を向上することができる。また、ブレード部材43aの体積抵抗値は、通常、103Ω以上である。本実施形態では、ブレード部材43aの成形体の体積抵抗値は106Ωであった。ここで、ブレード部材43aの成形体の体積抵抗値は、JIS K6911に準じた測定方法による測定値を採用することができる。
The conductivity of the
上記樹脂又はエラストマーとして、導電剤と共に使用することが好ましいものとしては、ポリエステル、ポリエステルエラストマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、シリコーンゴム、シリコーン樹脂、ポリアミド、ポリアミドエラストマー、メラミン樹脂などが挙げられる。本実施形態では、ポリエステルエラストマーを用いた。 Examples of the resin or elastomer that is preferably used together with a conductive agent include polyester, polyester elastomer, polyethylene terephthalate, polyurethane, silicone rubber, silicone resin, polyamide, polyamide elastomer, and melamine resin. In this embodiment, a polyester elastomer is used.
また、イオン導電系導電剤(イオン導電剤)としては、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライドなどの陽イオン性界面活性剤、ラウリルベタインなどの両性イオン界面活性剤、過塩素酸テトラエチルアンモニウムなどの第四級アンモニウム塩、有機酸リチウム塩などを挙げることができる。本実施形態では、イミドリチウム塩などのスルホン酸塩を用いた。これらは1種又は2種以上を組み合わせて使用することができる。 In addition, as an ionic conductive conductive agent (ionic conductive agent), a cationic surfactant such as lauryltrimethylammonium chloride, an amphoteric surfactant such as laurylbetaine, and a quaternary ammonium salt such as tetraethylammonium perchlorate. And organic acid lithium salts. In this embodiment, a sulfonate such as an imide lithium salt is used. These can be used alone or in combination of two or more.
より具体的には、本実施形態では、支持部材43bは、厚さ0.1mm、長手方向(現像ローラ41の回転軸線方向と略平行)の長さ230mm、短手方向の長さ15mmのSUS板金で形成されている。そして、この支持部材43bの自由端側に、厚さ0.5mm、長手方向(現像ローラ41の回転軸線方向と略平行)の長さ230mm、短手方向の長さ3mmのブレード部材43aが成形されて一体化されている。なお、支持部材43bの短手方向の長さのうち、自由端側の2.5mmはブレード部材43aで覆われている。
More specifically, in this embodiment, the
規制ブレード43には、電圧印加手段(バイアス印加手段)としての規制電源52(図4)が接続されており、この規制電源52から規制ブレード43に所定の直流電圧である規制電圧(規制バイアス)が印加可能とされている。本実施形態では、支持部材43bを介してブレード部材43aに上記規制バイアスが印加される。
The regulation blade 43 is connected to a regulation power source 52 (FIG. 4) as voltage application means (bias application means), and a regulation voltage (regulation bias) which is a predetermined DC voltage from the
本実施形態では、概略、現像ローラ41を回転駆動している時に、規制ブレード43に対して−500Vが印加される。上述のように、このとき現像ローラ41には−300Vが印加されている。そのため、現像ローラ41上のトナーコートは、現像ローラ41と規制ブレード43のブレード部材43aとのニップ部において摩擦帯電を受けつつ、現像ローラ41と規制ブレード43との間の電位差によって安定化される。
In the present embodiment, generally, −500 V is applied to the regulating blade 43 when the developing
そして、この際、現像ローラ41と規制ブレード43との間の電位差によって、現像ローラ41から規制ブレード43へ電流が流れる。すなわち、現像ローラ41が正極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性とは逆極性)側に高い電位となり、規制ブレード43が負極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性)側に高い電位となる。このような状態で連続通電されると、規制ブレード43のブレード部材43aの中のイオンが偏在したり、イオンの過分極が発生したりする(これらを単に「イオン分極」ともいう。)ことがある。そのため、前述のように、ブレード部材43aの電気抵抗が大きくなり、トナーに適正な電荷を与えることができなくなることがある。その結果、現像装置4の寿命末期において現像ローラ41へのトナーの保持力が低下し、画像にカブリとなって表れることがある。
At this time, a current flows from the developing
したがって、本実施形態の目的の一つは、使用に伴って規制ブレード43の電気抵抗が変化することでトナーへの帯電付与性が変化することを抑制することである。また、本実施形態のより詳細な目的の一つは、導電剤としてイオン導電系の材料を規制ブレード43のブレード部材43aに用いた場合においても、現像装置4の寿命末期までカブリを抑制することである。
Therefore, one of the objects of the present embodiment is to suppress the change in the charge imparting property to the toner due to the change in the electrical resistance of the regulating blade 43 with use. One of the more detailed purposes of this embodiment is to suppress fogging until the end of the life of the developing
4.電圧制御(現像剤規制部材の電気抵抗回復方法)
上述の課題に対して、本実施形態では、現像ローラ41の回転が停止している時に、現像ローラ41と、規制ブレード43とに、画像形成時(現像ローラ41が回転して現像を行っている時)とは大小関係が逆になるような値の電圧を印加する制御を実行する。換言すれば、現像ローラ41の回転が停止している時に、現像ローラ41と規制ブレード43との間の電位差を、画像形成時(現像ローラ41が回転して現像を行っている時)とは逆極性(電界の方向が逆向き)にする制御を実行する。これにより、規制ブレード43に画像形成時とは逆方向の電流が流れるようになる(以下、この動作を「回復動作」ともいう。)。その結果、連続通電による規制ブレード43のブレード部材43aのイオン分極を抑制することが可能となり、規制ブレード43の電気抵抗の上昇を抑えることが可能となる。より詳細な制御については、実施例を参照しながら、後述して更に詳しく説明する。
4). Voltage control (electric resistance recovery method for developer regulating member)
With respect to the above-described problem, in the present embodiment, when the rotation of the developing
5.制御態様
図4は、本実施形態の画像形成装置100の要部の概略制御態様を示す。制御部101は、演算処理を行う中心的素子である制御手段としてのCPU111、記憶手段としてのROM112、RAM113などを有して構成されている。書き換え可能なメモリであるRAM113には、制御部101に入力された情報、検知された情報、演算結果などが格納され、ROM112には制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。CPU111とROM112、RAM113とは互いにデータの転送や読込みが可能となっている。
5. Control Mode FIG. 4 shows a schematic control mode of the main part of the
CPU111は、ROM112に格納された制御プログラムの内容に従って、画像形成装置100の各部を統括的に制御してシーケンス動作させる。本実施形態との関係では、CPU111は、現像電源(第1の電圧印加手段)51、規制電源(第2の電圧印加手段)52のON/OFF、出力値を制御する。また、CPU111は、感光ドラム1の駆動モータ53、現像ローラ42の駆動モータ54のON/OFFを制御する。また、CPU111は、当接離間機構55による感光ドラム1に対する現像ローラ42の当接又は離間の状態を切り替える制御を行う。
The
また、画像形成装置100の装置本体11には、画像読取り装置やパーソナルコンピュータなどの外部のホスト装置(図示せず)が接続されており、該ホスト装置から装置本体10の制御部101に画像データなどの各種情報信号が入力されるようになっている。
Further, an external host device (not shown) such as an image reading device or a personal computer is connected to the apparatus
6.実施例等
次に、現像ローラ41、規制ブレード43に印加する電圧の制御について、実施例及び比較例並びにこれらを用いた実験例を参照して更に詳しく説明する。
6). Next, the control of the voltage applied to the developing
(実施例1)
本実施例では、現像ローラ41の停止後に、規制ブレード43への電圧の印加を停止した後にも、一定時間、現像ローラ41に対して電圧を印加し続ける。本実施例で用いたトナーは、導電性の外添剤が外添されているため、規制ブレード43から現像ローラ41へ電流が流れるようになる。これにより、連続通電による規制ブレード43のブレード部材43aのイオン分極を抑制することが可能となり、規制ブレード43の電気抵抗の上昇を抑えることが可能となる。
Example 1
In the present embodiment, after the developing
これに対して、仮に現像ローラ41を回転駆動したまま、規制ブレード43への電圧の印加の停止後にも一定時間現像ローラ41に対して電圧を印加した場合には、詳しくは後述するように、現像ローラ41からのトナー落下が発生する。
On the other hand, if the voltage is applied to the developing
図5は、本実施例におけるプリント動作時のタイミングチャートである(同図下段には、同図上段の対応するタイミングにおける印加電圧値を示す。)。ここで、プリント動作(あるいはジョブ)とは、一の画像形成開始指示による単一又は複数の転写材への一連の画像形成動作をいうものとする。 FIG. 5 is a timing chart at the time of the printing operation in the present embodiment (the lower part of the figure shows the applied voltage value at the corresponding timing in the upper part of the figure). Here, the printing operation (or job) refers to a series of image forming operations on one or a plurality of transfer materials according to one image formation start instruction.
画像形成装置100にプリント信号(画像形成動作開始指示)が入力されて、プリント動作が開始されると、まず、感光ドラム1の回転駆動が開始される(t1)。その後、現像ローラ41と規制ブレード43とに対する所定の電圧の印加が開始される(t2)。本実施例では、現像ローラ41に−300V、規制ブレード43には−500Vが印加される。電圧の印加が開始された後、現像ローラ41の回転駆動が開始され(t3)、次いで感光ドラム1と現像ローラ41とが当接される(t4)。この当接状態において画像形成が行われ、画像形成終了後、感光ドラム1と現像ローラ41とが離間される(t5)。その後、現像ローラ41の回転駆動が停止される(t6)、次いで規制ブレード43への電圧の印加が停止される(t7)。この時、電圧が印加されているのは現像ローラ41だけであり、規制ブレード43から現像ローラ41へ電流が流れる。すなわち、規制ブレード43が正極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性とは逆極性)側に高い電位となり、現像ローラ41が負極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性)側に高い電位となる。一定時間経過後、現像ローラ41への電圧の印加が停止され(t8)、次いで感光ドラム1の回転駆動が停止される(t9)。
When a print signal (image formation operation start instruction) is input to the
本実施例では、規制ブレード43への電圧の印加の停止後に現像ローラ41に対して−300Vを2秒間印加し続けることにより、規制ブレード43から現像ローラ41へ電流が流れるようにした。
In this embodiment, after the application of the voltage to the regulating blade 43 is stopped, −300 V is continuously applied to the developing
ここで、現像ローラ41から規制ブレード43へ流れる方向の電流を順方向の電流(符号は+)として、規制ブレード43から現像ローラ41へ流れる方向の電流を逆方向の電流(符号は−)とする。本実施例では、画像形成時には、規制ブレード43に+3.0μAの電流が流れる。そして、現像ローラ41が停止した後の現像ローラ41にのみ電圧を印加している時には、規制ブレード43に−1.0μAの電流が流れる。
Here, the current flowing in the direction from the developing
このように、現像ローラ41の停止時に規制ブレード43に画像形成時とは逆方向の電流が流れるようにすることで、ブレード部材43aのイオン分極を抑制することが可能となり、現像装置4の寿命末期まで導電性を維持することが可能となる。
As described above, when the developing
ここで、現像ローラ41と規制ブレード43との間に過剰な電圧を印加して、リークが発生すると、ブレード部材43aのイオン分極の抑制には寄与しないにもかかわらず無駄に過剰な電流が流れてしまう。したがって、規制ブレード43に画像形成時とは逆方向の電流を流す際に印加する電圧は、現像ローラ41と規制ブレード43との間に電流が流れ、かつ、リークを起こさない範囲の電圧であることが望ましい。
Here, when an excessive voltage is applied between the developing
なお、規制ブレード43に逆方向の電流を流す際の印加電圧値、印加電流値、印加時間などは、現像装置4の寿命、規制ブレード43の構成などに応じて、所期の効果が得られるように適宜変更することができる。
Note that the applied voltage value, the applied current value, the application time, and the like when a current in the reverse direction flows through the regulating blade 43 can have the desired effect depending on the life of the developing
(比較例1)
図6(a)は、本比較例におけるプリント動作時のタイミングチャートである(同図下段には、同図上段の対応するタイミングにおける印加電圧値を示す。)。
(Comparative Example 1)
FIG. 6A is a timing chart at the time of a printing operation in this comparative example (the lower part of the figure shows the applied voltage value at the corresponding timing in the upper part of the figure).
本比較例では、現像ローラ41の停止後に、規制ブレード43と現像ローラ41への電圧の印加を同時に停止した。したがって、規制ブレード43に画像形成時とは逆方向の電流が流れていない。それ以外の動作は、実施例1と同様である。
In this comparative example, after the developing
(比較例2)
図6(b)は、本比較例におけるプリント動作時のタイミングチャートである(同図下段には、同図上段の対応するタイミングにおける印加電圧値を示す。)。
(Comparative Example 2)
FIG. 6B is a timing chart during the printing operation in this comparative example (the lower part of the figure shows the applied voltage value at the corresponding timing in the upper part of the figure).
本比較例では、現像ローラ41を回転駆動している時に規制ブレード43への電圧の印加を停止して現像ローラ41のみへの電圧の印加を行った。それ以外の動作は、実施例1と同様である。
In this comparative example, when the developing
(実験例1)
<実験方法>
実施例1の効果を確認するために次の3つの実験(1)〜(3)を行った。評価条件は、公称寿命が7000枚の画像形成装置を評価環境10.0℃、10%Rhにおいて、画像比率1%の横線のプリント(低画像比率プリント)を間欠的に通紙して行った。ここで、間欠的な通紙とは、プリント後に待機状態を経て、次のプリントを行うという意味である。
(Experimental example 1)
<Experiment method>
In order to confirm the effect of Example 1, the following three experiments (1) to (3) were performed. The evaluation condition was that an image forming apparatus having a nominal life of 7000 sheets was intermittently passed through a horizontal line print (low image ratio print) with an image ratio of 1% in an evaluation environment of 10.0 ° C. and 10% Rh. . Here, intermittent paper passing means that the next printing is performed after a standby state after printing.
(1)現像ローラからのトナー落下
現像ローラ41からのトナー落下の評価は、低画像比率プリントを間欠的に通紙して行った際の現像ローラ41からのトナーの落下状態を観察することにより行った。評価基準は次のとおりである。
A:トナー落下の発生なし
B:トナー落下の発生あり
(1) Toner Drop from Developing Roller Evaluation of toner dropping from the developing
A: No toner drop occurred B: Toner fall occurred
(2)規制ブレードの電気抵抗変化
規制ブレード43の電気抵抗変化の評価は、低画像比率プリントを間欠的に通紙して行った際に、定期的に規制ブレード43に流れる電流を測定して行った。
(2) Electrical resistance change of the regulation blade The electrical resistance change of the regulation blade 43 is evaluated by measuring the current flowing through the regulation blade 43 periodically when a low image ratio print is intermittently passed. went.
(3)カブリ
カブリの評価は、低画像比率プリントを間欠的に通紙して行った際の評価紙上のカブリを定期的に測定することにより行った。カブリの測定方法は、次のとおりである。まず、通紙前の評価紙の平均反射率Dr(%)と、通紙後の白地部の反射率Ds(%)とを、それぞれリフレクトメータ(東京電色株式会社製の「REFLECTOMETER MODEL TC−6DS」)によって測定した。次に、得られたDr及びDsより、下記式を用いてカブリ(%)を算出し、評価基準としては3%以下が良好な画質であるとして評価した。
カブリ(%)=Dr(%)―Ds(%)
(3) Fog Evaluation of the fog was performed by periodically measuring the fog on the evaluation paper when the low image ratio print was intermittently passed. The fog measurement method is as follows. First, the average reflectivity Dr (%) of the evaluation paper before passing through and the reflectivity Ds (%) of the white background portion after passing through are each measured by a reflectometer (“REFLECTOMETER MODEL TC-” manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.). 6DS "). Next, the fog (%) was calculated from the obtained Dr and Ds using the following formula, and 3% or less was evaluated as a good image quality as an evaluation standard.
Fog (%) = Dr (%)-Ds (%)
<実験結果> <Experimental result>
表1は、実験(1)の評価結果を示す。実施例1及び比較例1では、通紙中にトナーの落下は発生しなかったが、比較例2では100枚を通紙した時点でトナー落下が発生した。これは、現像ローラ41の回転駆動中に規制ブレード43に対して逆方向の電流を流すと、現像ローラ41上のトナーが所定の電荷を得ることができないまま規制ブレード43を通過するためである。これに対して、実施例1では、現像ローラ41の停止時に規制ブレード43に対して逆方向の電流を流すため、電荷の低いトナーが現像容器12bの外へ出ていくことはないので、比較例2で見られたような現像ローラ41からのトナーの落下は見られなかった。このように、規制ブレード43に逆方向の電流を流す際は、現像ローラ41が停止している必要があることがわかった。
Table 1 shows the evaluation results of Experiment (1). In Example 1 and Comparative Example 1, toner did not fall during the passing of the paper, but in Comparative Example 2, the toner dropped when 100 sheets were passed. This is because if a current in the reverse direction is passed through the regulating blade 43 during the rotation of the developing
図7は、実験(2)に関し、実施例1及び比較例1において画像形成時に規制ブレード43に流れる電流の推移を示す。現像装置1の使用初期の状態では、実施例1、比較例1のいずれにおいても規制ブレード43に流れる電流は+3.0μAであり、同等であった。しかし、比較例1では、7000枚通紙後に+1.5μAまで電流が低下した。これに対して、実施例1では、+2.0μA程度までの低下に収まっている。このように、規制ブレード43に対して逆方向の電流を流すことにより、規制ブレード43の電気抵抗変化が抑制されていることが確認できた。なお、比較例2は、トナー落下が発生したため、規制ブレード43に流れる電流の測定をすることができなかった。
FIG. 7 shows the transition of the current flowing through the regulating blade 43 during image formation in Example 1 and Comparative Example 1 regarding Experiment (2). In the initial use state of the developing
表2は、実験(3)の評価結果を示す(3%以下が良好な画質)。また、図8は、実施例1及び比較例1におけるカブリの推移を示す。実施例1では、7000枚通紙後でカブリは2%と良好であったが、比較例1では、7000枚通紙後にカブリが6%となり、寿命後半で悪化した。これは、規制ブレード43の電気抵抗の上昇により規制ブレード43の帯電性能が低下し、現像ローラ41上のトナーが所定の電荷を得ることができない状態となったためである。このように、現像ローラ41の停止中に規制ブレード43に対して逆方向の電流を流すことで、寿命後半まで規制ブレード43の電気抵抗変化を抑制でき、カブリを抑制することが可能であることがわかった。なお、比較例2は、トナー落下が発生したため、カブリの評価を行うことができなかった。
Table 2 shows the evaluation result of Experiment (3) (3% or less is good image quality). FIG. 8 shows the transition of fog in Example 1 and Comparative Example 1. In Example 1, the fog was as good as 2% after passing 7000 sheets, but in Comparative Example 1, the fog was 6% after passing 7000 sheets, which deteriorated in the second half of the life. This is because the charging performance of the regulating blade 43 is lowered due to the increase in electrical resistance of the regulating blade 43, and the toner on the developing
表3は、実施例1におけるトナーの外添剤及び内添剤のみを変えたときのカブリを評価した結果を示す。トナー1〜5のようにトナーに導電性の外添剤を添加したトナーは、実施例1と同様に、寿命後半まで規制ブレード43の電気抵抗の上昇による規制ブレード43の帯電性能の低下をより良好に抑制でき、カブリを抑制することが可能であった。また、トナー6〜7のように導電性の粒子を内添したトナーでも、実施例1と同様の効果を得ることができた。一方、トナーに導電性の粒子を内添することなく、絶縁性外添剤であるシリカのみを外添したトナーでは、寿命後半においてカブリが悪化した。このように、絶縁性のシリカのみを外添した場合には、現像ローラ41の停止時に−300V印加しても電流は流れにくく、規制ブレード43の電気抵抗変化を抑えにくいことがわかった。ただし、印加する電圧の設定などによっては、規制ブレード43の電気抵抗変化をある程度抑制できることがある。
Table 3 shows the results of evaluating the fog when only the external additive and the internal additive of the toner in Example 1 were changed. Like the
以上のように、実施例1によれば、画像形成装置100は、静電像を現像するための現像剤を担持する回転可能な現像剤担持体41を有する。また、画像形成装置100は、現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材43であって、イオン導電剤を含有する樹脂又はエラストマーで形成された導電部43aを有する現像剤規制部材43を有する。また、画像形成装置100は、現像剤担持体41に電圧を印加する第1の電圧印加手段51と、現像剤規制部材43に電圧を印加する第2の電圧印加手段52と、を有する。そして、画像形成装置100はさらに、次のような回復動作を実行させる制御手段111を有する。回復動作では、現像剤担持体41の回転が停止している状態で、現像剤担持体41と現像剤規制部材43にそれぞれ印加される電圧の値の大小関係が、現像を行っている時とは逆になるような電圧を、現像剤担持体41、現像剤規制部材43にそれぞれ印加する。
As described above, according to the first embodiment, the
これにより、実施例1によれば、規制ブレード43の電気抵抗変化を抑制でき、カブリを抑制することが可能である。 Thereby, according to Example 1, the electrical resistance change of the control blade 43 can be suppressed and fogging can be suppressed.
(実施例2)
図9は、本実施例におけるプリント動作時のタイミングチャートである(同図下段には、同図上段の対応するタイミングにおける印加電圧値を示す。)。
(Example 2)
FIG. 9 is a timing chart at the time of a printing operation in this embodiment (the lower part of the figure shows the applied voltage value at the corresponding timing in the upper part of the figure).
本実施例では、現像ローラ41の停止後に、一定時間、規制ブレード43に対して電圧を印加し続けると共に、現像ローラ41に印加する電圧を規制ブレード43に印加している電圧よりも負極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性)側に高くした。具体的には、規制ブレード43に−500Vの電圧を印加し続けると共に、現像ローラ41に印加する電圧を、画像形成時の−300Vから−800Vに切り替えた。これにより、規制ブレード43に画像形成時とは逆方向の電流が流れるようにした。
In this embodiment, after the developing
本実施例によっても、実施例1と同様の効果を得ることができた。 Also in this example, the same effect as in Example 1 could be obtained.
(実施例3)
図10は、本実施例におけるプリント動作時のタイミングチャートである(同図下段には、同図上段の対応するタイミングにおける印加電圧値を示す。)。
(Example 3)
FIG. 10 is a timing chart at the time of a printing operation in the present embodiment (the lower part of the figure shows the applied voltage value at the corresponding timing in the upper part of the figure).
本実施例では、現像ローラ41の停止後に、一定時間、現像ローラ41への電圧の印加を停止すると共に、規制ブレード43に正極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性とは逆極性)の電圧を印加した。この電圧は、画像形成時に規制ブレード43に印加する電圧とは逆極性である。具体的には、規制ブレード43に印加する電圧を、画像形成時の−500Vから+300Vに切り替えた。これにより、規制ブレード43に画像形成時とは逆方向の電流が流れるようにした。
In this embodiment, the application of voltage to the developing
本実施例によっても、実施例1と同様の効果を得ることができた。 Also in this example, the same effect as in Example 1 could be obtained.
(実施例4)
図11は、本実施例における規制ブレード43の回復動作時のタイミングチャートである(同図下段には、同図上段の対応するタイミングにおける印加電圧値を示す。)。
Example 4
FIG. 11 is a timing chart during the recovery operation of the regulating blade 43 in this embodiment (the lower part of the figure shows the applied voltage value at the corresponding timing in the upper part of the figure).
実施例1〜3では、プリント動作に引き続いて、規制ブレード43の回復動作を行った。 In Examples 1 to 3, the recovery operation of the regulating blade 43 was performed following the printing operation.
これに対して、本実施例では、プリント待機時などに、現像ローラ41に負極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性)の電圧を印加した。ここで、プリント待機時とは、画像形成装置100、より詳細にはその制御手段であるCPU111が、プリント信号(画像形成開始指示)の入力を待っている状態のことをいうものとする。
On the other hand, in this embodiment, a voltage having a negative polarity (a normal charging polarity of the toner of the present embodiment) is applied to the developing
具体的には、現像ローラ41に、画像形成時に現像ローラ41に印加する電圧と同じ−300Vを印加した。これにより、規制ブレード43に画像形成時とは逆方向の電流が流れるようにした。このとき、感光ドラム1、現像ローラ41は停止しており、感光ドラム1と現像ローラ41とは離間されており、規制ブレード43への電圧の印加は停止されている。
Specifically, the same voltage of −300 V as that applied to the developing
本実施例によっても、実施例1と同様の効果を得ることができた。 Also in this example, the same effect as in Example 1 could be obtained.
このように、本発明に従う規制ブレード43の回復動作は、非画像形成時の任意のタイミングで行うことができる。非画像形成時としては、上記プリント待機時の他、次のものが挙げられる。画像形成装置の電源投入時やスリープモードからの復帰時など所定の準備動作が実行される前多回転動作時がある。又、プリント信号(画像形成開始指示)が入力されてから実際に画像情報に応じた画像を書き出すまでに所定の準備動作が実行される前回転動作時がある。又、連続画像形成時の転写材と転写材との間に対応する紙間時がある。又、画像形成が終了した後に所定の整理動作(準備動作)が実行される後回転工程時がある。感光ドラムと現像ローラとを離間することで、上記各タイミングの感光ドラム1が回転している期間にも、本発明に従う規制ブレード43の回復動作を行うことができる。
Thus, the recovery operation of the regulating blade 43 according to the present invention can be performed at an arbitrary timing during non-image formation. Examples of non-image formation include the following in addition to the above-described print standby. There is a multi-rotation operation before a predetermined preparation operation is performed, such as when the image forming apparatus is turned on or when the image forming apparatus is returned from the sleep mode. In addition, there is a pre-rotation operation in which a predetermined preparation operation is executed from when a print signal (image formation start instruction) is input to when an image corresponding to image information is actually written. In addition, there is a corresponding paper interval between transfer materials during continuous image formation. There is also a post-rotation process in which a predetermined organizing operation (preparation operation) is executed after the image formation is completed. By separating the photosensitive drum from the developing roller, the recovery operation of the regulating blade 43 according to the present invention can be performed even during the period when the
(実施例5)
図12は、本実施例における規制ブレード43の回復動作時のタイミングチャートである(同図下段には、同図上段の対応するタイミングにおける印加電圧値を示す。)。
(Example 5)
FIG. 12 is a timing chart during the recovery operation of the regulating blade 43 in the present embodiment (the lower part of the figure shows the applied voltage value at the corresponding timing in the upper part of the figure).
本実施例では、実施例4と同様に、プリント待機時などに、規制ブレード43に正極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性とは逆極性)の電圧を印加した。この電圧は、画像形成時に規制ブレード43に印加する電圧とは逆極性である。具体的には、規制ブレード43に、+300Vを印加した。これにより、規制ブレード43に画像形成時とは逆方向の電流が流れるようにした。このとき、感光ドラム1、現像ローラ41は停止しており、感光ドラム1と現像ローラ41とは離間されており、現像ローラ41への電圧の印加は停止されている。
In the present embodiment, as in the fourth embodiment, a voltage having a positive polarity (a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner of the present embodiment) is applied to the regulating blade 43 during standby for printing. This voltage is opposite in polarity to the voltage applied to the regulating blade 43 during image formation. Specifically, +300 V was applied to the regulating blade 43. As a result, a current in the direction opposite to that at the time of image formation flows through the regulating blade 43. At this time, the
本実施例によっても、実施例1と同様の効果を得ることができた。 Also in this example, the same effect as in Example 1 could be obtained.
(実施例6)
図13は、本実施例におけるプリント動作時のタイミングチャートである(同図下段には、同図上段の対応するタイミングにおける印加電圧値を示す。)。
(Example 6)
FIG. 13 is a timing chart during the printing operation in the present embodiment (the lower part of the figure shows the applied voltage value at the corresponding timing in the upper part of the figure).
本実施例では、特に、高寿命のプロセスカートリッジ(公称寿命50000枚)を用いて実施例1と同様の制御を採用した場合について説明する。 In the present embodiment, a case where the same control as that in the first embodiment is employed using a long-life process cartridge (nominal life of 50000 sheets) will be described.
公称寿命が50000枚のプロセスカートリッジを用いて、評価環境10.0℃、10%Rhにおいて低画像比率プリントを間欠的に通紙して行った際の寿命後半でのカブリの悪化の有無を確認した。その結果、高寿命のプロセスカートリッジを用いた場合、実施例1と同様の制御では、カブリが悪化する以前にトナー落下が発生してしまうことがあることがわかった。 Using a process cartridge with a nominal life of 50000 sheets, confirm whether there is any deterioration in fog in the latter half of the life when a low image ratio print is intermittently passed in an evaluation environment of 10.0 ° C. and 10% Rh. did. As a result, it was found that when a long-life process cartridge is used, the toner may fall before fogging deteriorates under the same control as in the first embodiment.
これは、特にプロセスカートリッジの寿命が長いため、寿命後半においてトナーの凝集度が高まってしまったことに起因するものと考えられる。つまり、本実施形態の構成では、トナーの凝集度が40%以上になると、現像ローラ41のトナー保持力が低下する。それと共に、規制ブレード43への電圧の印加を停止した状態で現像ローラ41に電圧を印加することで、トナーは、規制ブレード43側へ付勢され、規制ブレード43側に転移する。これによって、現像ローラ41と規制ブレード43とのニップ部の下流側にトナーが溜まり、その結果トナーが落下又は飛散してしまったものと考えられる。
This is considered to be caused by the fact that the process cartridge has a particularly long life, and the degree of aggregation of toner has increased in the latter half of the life. That is, in the configuration of the present embodiment, the toner holding force of the developing
ここで、トナー凝集度の測定方法について説明する。測定装置には、ホソカワミクロン社製のパウダーテスターを用いた。まず、直径100mmの円筒形の篩を3個重ねて、上から順に100メッシュ(目開き150μm)、200メッシュ(目開き75μm)、400メッシュ(目開き38μm)で、メッシュまでの間隔が20mmになるように設定する。最上段の100メッシュの篩上に5.0〔g〕のトナーを載せ、振動台を振幅1mmで15秒間振動させる。振動停止後、各篩に残ったトナーの重量を測定する。この時、100メッシュの篩上に残ったトナー量をA〔g〕、200メッシュの篩上に残ったトナー量をB〔g〕、400メッシュの篩上に残ったトナー量をC〔g〕とし、百分率で表す凝集度は下記式から求める。凝集度の数値が小さいほど凝集し難いトナーである。
a=(A/5)×100・・・・・・・・(1)
b=(B/5)×100×(3/5)・・(2)
c=(C/5)×100×(1/5)・・(3)
凝集度〔%〕=a+b+c・・・・・・・(4)
Here, a method for measuring the degree of toner aggregation will be described. A powder tester manufactured by Hosokawa Micron Corporation was used as the measuring device. First, three cylindrical sieves with a diameter of 100 mm are stacked, and in order from the top, 100 mesh (aperture 150 μm), 200 mesh (aperture 75 μm), 400 mesh (aperture 38 μm), and the distance to the mesh is 20 mm. Set as follows. 5.0 [g] of toner is placed on the uppermost 100 mesh screen, and the vibration table is vibrated for 15 seconds with an amplitude of 1 mm. After the vibration is stopped, the weight of the toner remaining on each sieve is measured. At this time, the amount of toner remaining on the 100 mesh screen is A [g], the amount of toner remaining on the 200 mesh screen is B [g], and the amount of toner remaining on the 400 mesh screen is C [g]. And the degree of aggregation expressed as a percentage is obtained from the following formula. The smaller the value of the degree of aggregation, the harder it is to aggregate.
a = (A / 5) × 100 (1)
b = (B / 5) × 100 × (3/5) (2)
c = (C / 5) × 100 × (1/5) (3)
Aggregation degree [%] = a + b + c (4)
上記課題に対して、本実施例では、図13に示すような制御を行う。つまり、現像ローラ41の停止後(t6)に、規制ブレード43への電圧の印加を停止した後(t7)にも、一定時間、現像ローラ41に対して所定の電圧を印加する(t7〜t8)。これにより、規制ブレード43に画像形成時とは逆方向の電流が流れるようにする(回復動作)。
In this embodiment, the control as shown in FIG. That is, a predetermined voltage is applied to the developing
本実施例では、さらに、現像ローラ41への電圧の印加を停止した後(t8)に、一定時間、規制ブレード43に対して所定の電圧(画像形成時と同極性)を印加する(t9〜t10)。この時、電圧が印加されているのは規制ブレード43だけであり、現像ローラ41から規制ブレード43へ電流が流れる。すなわち、現像ローラ41が正極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性とは逆極性)側に高い電位となり、規制ブレード43が負極性(本実施形態のトナーの正規の帯電極性)側に高い電位となる。これにより、規制ブレードに画像形成時と同方向の電流が流れるようになる。
In this embodiment, after the application of the voltage to the developing
具体的には、現像ローラ41が停止した後の、規制ブレード43への電圧の印加を停止した後に、現像ローラ41に対して−300Vを2秒間印加し続けた後、規制ブレード43に対して−500Vを0.5秒間印加した。
Specifically, after the application of the voltage to the regulation blade 43 after the
本実施例では、画像形成時には、規制ブレード43に+3.0μAの電流が流れる。そして、現像ローラ41が停止した後の現像ローラ41にのみ電圧を印加している時には、規制ブレード43に−1.0μAの電流が流れる。その後、規制ブレード43にのみ電圧を印加している時には、規制ブレード43に+1.0μAの電流が流れる。
In this embodiment, a current of +3.0 μA flows through the regulating blade 43 during image formation. When a voltage is applied only to the developing
本実施例の効果を確かめるため、本実施例について上述の実験(2)を行った。 In order to confirm the effect of this example, the above-described experiment (2) was performed on this example.
表4は、公称寿命50000枚の高寿命のプロセスカートリッジにおける、実験(2)の評価結果である。本実施例によれば、規制ブレード43の回復動作後に、規制ブレード43に対して電圧を印加して再び画像形成時と同方向の電流が流れるようにする。これにより、規制ブレード43に溜まったトナーを、現像ローラ41側へ付勢し、現像ローラ41側に再び転移させる。その結果、高寿命のプロセスカートリッジにおいてもトナーの落下を防止することができる。また、上記各実施例と同様に、カブリも抑制することができる。
Table 4 shows the evaluation results of the experiment (2) in a process cartridge having a nominal life of 50,000 sheets and a long life. According to this embodiment, after the recovery operation of the regulation blade 43, a voltage is applied to the regulation blade 43 so that a current in the same direction as that during image formation flows again. As a result, the toner accumulated on the regulating blade 43 is urged toward the developing
特に、本実施例のように、規制ブレード43の回復動作後に、後続のプリント動作を行う前に(典型的には回復動作に引き続き)、規制ブレード43に画像形成時と同方向の電流を流す動作を行うことで、トナーの落下又は飛散を効果的に抑制できる。 In particular, as in this embodiment, after the recovery operation of the restriction blade 43, before the subsequent printing operation is performed (typically following the recovery operation), a current in the same direction as that during image formation is passed through the restriction blade 43. By performing the operation, the toner can be effectively prevented from dropping or scattering.
なお、規制ブレード43に画像形成時と同方向の電流を流す際の印加電圧値、印加電流値、印加時間などについても、逆方向の電流を流す際のそれらの設定などに応じて、所期の効果が得られるように適宜変更することができる。 Note that the applied voltage value, applied current value, and application time when a current in the same direction as that during image formation is passed through the regulating blade 43 also depends on the setting when a current in the reverse direction is passed. It can change suitably so that the effect of this may be acquired.
[他の実施形態]
以上、本発明を具体的な一実施形態に即して説明した。しかし、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
[Other Embodiments]
The present invention has been described with reference to a specific embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
例えば、規制ブレード43に逆方向の電流を流す際の印加電圧値、印加電流値、印加時間などは、現像装置4の使用量に応じて、所期の効果が得られるように変更してもよい。この場合、例えば、画像形成装置100は、現像装置4の使用量と相関する情報を検知する検知手段(使用履歴検知手段)として現像装置4を使用した画像形成枚数を記憶する記憶手段(カウンター)などを有する。そして、制御手段としてのCPU111が、その情報に基づき、現像装置4の使用量に応じて、規制ブレード43に逆方向の電流を流す際の印加電圧値、印加電流値、印加時間などを変更するように制御することができる。典型的には、現像装置4の使用量が多くなるほど、規制ブレード43に逆方向の電流を流す際の現像ローラ41と規制ブレード43との間の電位差を大きくするように及び/又は該電流を流す時間を長くするように制御する。ここで、現像装置4の使用量は、現像装置4の寿命を通したトータルの使用量であってもよいし、プリント動作ごとなどの所定の単位ごとの使用量であってもよい。上記検知手段は、画像形成装置100の装置本体11、現像装置4又はプロセスカートリッジ12のいずれに設けてもよい。
For example, the applied voltage value, the applied current value, the application time, and the like when a current in the reverse direction flows through the regulating blade 43 may be changed according to the usage amount of the developing
また、画像形成装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機などの任意の画像形成装置であってよい。また、画像形成装置は、転写材担持体を使用して、この転写材担持体に担持された転写材に複数色のトナー像を順次重ね合わせて転写する直接転写方式のカラー画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置は、中間転写体を使用して、この中間転写体に複数色のトナー像を順次重ね合わせて転写した多重トナー像をその後転写材に転写する中間転写方式のカラー画像形成装置であってもよい。これら任意の画像形成装置が備える現像装置に関して本発明を適用することによって、上述と同様の効果を得ることができる。 Further, the image forming apparatus may be an arbitrary image forming apparatus such as a printer, a copier, a facsimile machine, or a multifunction machine combining these functions. The image forming apparatus is a direct transfer type color image forming apparatus that uses a transfer material carrier and sequentially superimposes and transfers a plurality of color toner images onto the transfer material carried on the transfer material carrier. May be. Further, the image forming apparatus uses an intermediate transfer body, and an intermediate transfer type color image forming apparatus that subsequently transfers a multi-toner image obtained by superimposing and transferring a plurality of color toner images onto the intermediate transfer body onto a transfer material. It may be. By applying the present invention to the developing device included in these arbitrary image forming apparatuses, the same effects as described above can be obtained.
また、画像形成装置の装置本体に着脱可能なカートリッジは、プロセスカートリッジに限定されるものではなく、実質的に現像装置が単独で装置本体に対して着脱可能とされた現像カートリッジであってもよい。 Further, the cartridge that can be attached to and detached from the apparatus main body of the image forming apparatus is not limited to the process cartridge, and may be a developing cartridge in which the developing device is substantially detachable from the apparatus main body. .
1 感光ドラム
4 現像装置
12 プロセスカートリッジ
41 現像ローラ
44 規制ブレード
51 現像電源
52 規制電源
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記現像剤担持体上の現像剤を規制する現像剤規制部材であって、イオン導電剤を含有する樹脂又はエラストマーで形成された導電部を有する現像剤規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する第1の電圧印加手段と、
前記現像剤規制部材に電圧を印加する第2の電圧印加手段と、
前記現像剤担持体の回転が停止している状態で、前記現像剤担持体に印加される電圧の値と前記現像剤規制部材に印加される電圧の値との大小関係が、前記現像剤担持体が回転して前記現像を行っている時とは逆になるような電圧を、前記第1、第2の電圧印加手段から前記現像剤担持体、前記現像剤規制部材にそれぞれ印加する動作を実行させる制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 A rotatable developer carrier carrying a developer for developing an electrostatic image;
A developer regulating member that regulates the developer on the developer carrying member, the developer regulating member having a conductive portion formed of a resin or an elastomer containing an ionic conductive agent;
First voltage applying means for applying a voltage to the developer carrier;
Second voltage applying means for applying a voltage to the developer regulating member;
When the rotation of the developer carrier is stopped, the magnitude relationship between the value of the voltage applied to the developer carrier and the value of the voltage applied to the developer regulating member is An operation of applying a voltage opposite to that when the body rotates and performing the development from the first and second voltage application means to the developer carrier and the developer regulating member, respectively. Control means to be executed;
An image forming apparatus comprising:
前記現像剤担持体の回転が停止している状態で、前記現像剤担持体に印加される電圧の値と前記現像剤規制部材に印加される電圧の値との大小関係が、前記現像剤担持体が回転して前記現像を行っている時とは逆になるような電圧を、前記現像剤担持体、前記現像剤規制部材にそれぞれ印加することを特徴とする現像剤規制部材の電気抵抗回復方法。 A rotatable developer carrying member for carrying a developer for developing an electrostatic image, and a developer regulating member for regulating the developer on the developer carrying member, wherein a resin containing an ionic conductive agent or A developer regulating member having a conductive portion formed of an elastomer, and a developer recovery member electrical resistance recovery method in a developing device having:
When the rotation of the developer carrier is stopped, the magnitude relationship between the value of the voltage applied to the developer carrier and the value of the voltage applied to the developer regulating member is The electrical resistance recovery of the developer regulating member is applied to the developer carrying body and the developer regulating member, respectively, such that a voltage that is opposite to that when the body rotates and performs the development is applied. Method.
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