JP4564777B2 - Developing device in image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置で用いられる現像装置に関し、特に、磁性キャリアと非磁性トナーとを有する2成分現像剤を用いて、現像ローラ上にトナーを保持させて静電潜像を現像するようにした現像装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
この種の画像形成装置における現像方式には、トナーとキャリアを用いた2成分現像方式、キャリアを使用しない1成分現像方式、キャリアを用いてトナーを帯電させる2成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像を現像するようにした、所謂ハイブリッド現像方式などがある。 As a developing method in this type of image forming apparatus, a two-component developing method using a toner and a carrier, a one-component developing method not using a carrier, and a two-component developer that charges a toner using a carrier are used. There is a so-called hybrid development system in which only the charged toner is held to develop the electrostatic latent image.
2成分現像方式はキャリアによるトナーの帯電性に優れ、長寿命化が可能である反面、現像装置が大きく複雑になること、キャリアの耐久性によって画質が変化するなどの欠点がある。また1成分現像方式は、現像装置がコンパクトになってドット再現性に優れているが、現像ローラ、補給ローラの耐久性が概して低く、定期的に現像装置を交換するため消耗品価格が高価になる。 The two-component development method is excellent in the charging property of the toner by the carrier and can extend the life, but has a drawback that the developing device becomes large and complicated and the image quality changes depending on the durability of the carrier. In addition, the one-component development system has a compact developing device and excellent dot reproducibility, but the durability of the developing roller and the replenishing roller is generally low, and the cost of consumables increases because the developing device is periodically replaced. Become.
こうした双方の現像方式の特徴を生かし、トナーとキャリアを有する2成分現像剤を使用して現像ローラ上にトナーのみを保持し、そのトナーで感光体上に形成した静電潜像を非接触で現像するようにした所謂ハイブリッド現像方式が注目され、特にこのハイブリッド現像方式は、高速の画像形成が可能な現像方式として、また感光体上に複数のカラー画像を順次形成する1ドラム色重ね方式用として、更には複数の電子写真プロセス部材を並べて配置し、転写部材の送りに同期させてカラー画像を形成して転写部材上で色重ねを行うタンデム方式用の現像装置として、注目されてきている。 Taking advantage of the characteristics of both of these development methods, a two-component developer having a toner and a carrier is used to hold only the toner on the developing roller, and the electrostatic latent image formed on the photosensitive member with the toner can be contacted without contact. The so-called hybrid development system in which development is performed has attracted attention. Particularly, this hybrid development system is used as a development system capable of high-speed image formation and for a one-drum color superposition system that sequentially forms a plurality of color images on a photoreceptor. As a development device for a tandem system, a plurality of electrophotographic process members are arranged side by side, a color image is formed in synchronization with feeding of the transfer member, and color is superimposed on the transfer member. .
このうちタンデム方式の画像形成装置の場合には、複数の電子写真プロセス部材を並べて配置するため、感光体に対して現像ローラや磁気ローラを横に配置すると電子写真プロセス部材そのものの幅が大きくなり、小型化の妨げになる。そのため、電子写真プロセス部材を構成する現像ローラや磁気ローラを感光体の上方に配置して現像装置を縦型とし、画像形成装置の奥行きを狭められるようにすることが好ましい。 Of these, in the case of a tandem type image forming apparatus, since a plurality of electrophotographic process members are arranged side by side, the width of the electrophotographic process member itself is increased if a developing roller or a magnetic roller is disposed laterally with respect to the photoreceptor. This hinders downsizing. Therefore, it is preferable to arrange the developing roller and magnetic roller constituting the electrophotographic process member above the photosensitive member so that the developing device is a vertical type so that the depth of the image forming apparatus can be reduced.
こういった技術に関する従来技術としては、特許文献1に磁気ローラを用いて現像剤をドナーローラに進ませ、このドナーローラ上にトナーを転移させてトナー層を形成する現像装置が示されている。しかしながらこの方式では、トナーの帯電制御が複雑で、感光体に高い表面電位と大きな現像電界を印加することを必要としており、さらにドナーローラ上の未現像トナーをリフレッシュすることが困難で、現像ローラ上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、その現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、前の現像画像の一部が次の現像時に残像(ゴースト)として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。
As a conventional technique related to such a technique,
そのため例えば特許文献2、3には、内部に固定された磁極部材によりキャリアとトナーを有する2成分現像剤で形成した磁気ブラシを保持する磁気ローラと、この磁気ローラに保持された磁気ブラシによる摺擦でトナー層を形成する現像ローラと、この現像ローラと感光体との間に交番電界を形成する電源とを設け、前記交番電界により、前記現像ローラ上に形成されたトナー層から飛翔させたトナーで前記感光体上の潜像を現像して、カブリの発生を回避しつつ現像時の残像(ゴースト)の発生を防止するようにした現像装置が示されている。
Therefore, for example, in
また特許文献4には、1成分現像剤を用い、感光体に接触した現像ローラとその現像ローラに接触した供給ローラとを備えた画像形成装置ではあるが、供給ローラでトナーを現像ローラに供給し、規制ブレードによって摩擦帯電させて薄層状態にして感光体上の潜像を現像するようにした現像装置において、低濃度画像や細線画像が現像されにくい問題、及びトナー帯電量の上昇により濃度ムラが生じるのを防止するため、現像ローラへ印加する現像電界を交流とすると低濃度画像や細線画像が良好に現像できるようになり、現像未消費のトナーを掻き落としやすくなるが、交流電圧を高くするとカブリが発生し、低いと現像未消費のトナーを掻き落とし効果が小さくなるという問題を解決するため、供給ローラにも交流電圧を印加し、両者の交流電圧を同周波数で異なる位相とした現像装置が示されている。
しかしながら、特許文献2、3に示された現像装置においても、現像ローラと感光体との間に形成される交番電界と、現像ローラと磁気ローラのそれぞれに印加される直流バイアスなどのバランスを取るためには精度の高い制御が要求され、より余裕のある技術が望まれている。
However, the developing devices disclosed in
すなわち、現像ローラ上へのトナー層の形成は、現像ローラに印加される交番電界の最小電圧と磁気ローラに印加される直流バイアスとの電位差(以下第1の電位差と称する)によっておこなわれ、この電位差が大きいとトナー層が良好に形成されてゴーストが少なくなる。また、現像ローラ上の現像残トナーは、この交番電界の最大電圧と磁気ローラに印加される直流バイアスとの電位差(以下第2の電位差と称する)によって引き剥がされ、この電位差が大きいと現像ローラへのトナー付着が防止できる。 That is, the toner layer is formed on the developing roller by a potential difference (hereinafter referred to as a first potential difference) between the minimum voltage of the alternating electric field applied to the developing roller and the DC bias applied to the magnetic roller. When the potential difference is large, the toner layer is well formed and ghost is reduced. Further, the development residual toner on the developing roller is peeled off by a potential difference (hereinafter referred to as a second potential difference) between the maximum voltage of this alternating electric field and a DC bias applied to the magnetic roller, and if this potential difference is large, the developing roller Toner adhesion to the toner can be prevented.
一方現像ローラから感光体へは、現像ローラへ印加される交番電界の最大電圧と感光体の明電位(露光後電位)との電位差(以下第3の電位差と称する)によって現像が行われ、また感光体の明電位と交番電界の最小電圧との電位差(以下第4の電位差と称する)は感光体上のトナー回収方向の電位差となる。さらに、感光体における暗電位(未露光部電位)とこの交番電界の最小電圧との電位差(以下第5の電位差と称する)は、いわゆるカブリ取り電位と呼ばれるもので、白部分の汚れの防止に作用する。 On the other hand, development from the developing roller to the photosensitive member is performed by a potential difference (hereinafter referred to as a third potential difference) between the maximum voltage of the alternating electric field applied to the developing roller and the bright potential (post-exposure potential) of the photosensitive member. A potential difference (hereinafter referred to as a fourth potential difference) between the light potential of the photoconductor and the minimum voltage of the alternating electric field is a potential difference in the toner collecting direction on the photoconductor. Further, the potential difference (hereinafter referred to as the fifth potential difference) between the dark potential (unexposed portion potential) on the photosensitive member and the minimum voltage of the alternating electric field is referred to as a so-called fog removal potential, which prevents the white portion from being stained. Works.
そのため、ゴーストと現像ローラへのトナー付着に対しては、第1の電位差と第2の電位差を大きくとる、すなわち交番電界のピーク間電圧を大きくすることが好ましいが、画像濃度やドット再現性は第3の電位差と第4の電位差のバランスによっており、交番電界のピーク間電圧を大きくすることによって第3の電位差が大きくなると、今度は現像ローラから感光体へのリークが発生し易くなり、黒点画像やひどいと白帯や黒帯といった瞬間的にバイアス出力が落ちる等の回路系への不具合が生じることがある。 Therefore, for toner adhesion to the ghost and the developing roller, it is preferable to increase the first potential difference and the second potential difference, that is, increase the peak-to-peak voltage of the alternating electric field, but the image density and dot reproducibility are Depending on the balance between the third potential difference and the fourth potential difference, if the third potential difference is increased by increasing the peak-to-peak voltage of the alternating electric field, leakage from the developing roller to the photosensitive member is likely to occur, and black spots There may be a problem with the circuit system such as an image, a terrible and a white band or a black band, and the bias output instantaneously drops.
また、特許文献4に示された現像装置は、1成分現像剤を用いた現像装置であると共に現像ローラに感光体と供給ローラが接触した形式の現像装置であり、このような感光体と現像ローラが接触する形式の現像装置をタンデム型の画像形成装置に用いると、トルク変動をきたしてタンデム型の弱点である色ズレを助長する恐れがある。
Further, the developing device disclosed in
そのため本発明においては、現像ローラと感光体との間に形成する交番電界と、現像ローラ及び磁気ローラに印加する直流バイアスなどのバランスを容易に取ることができ、かつ、現像ローラ上にトナー層を良好に形成してゴーストを防止すると共に現像ローラへのトナー付着とそれによる画像濃度の減少などを防止し、それによって感光体と現像ローラ間のリーク、現像ローラと磁気ローラ間のリークを起こさないようにした画像形成装置における現像装置を提供することが課題である。 Therefore, in the present invention, it is possible to easily balance the alternating electric field formed between the developing roller and the photosensitive member and the DC bias applied to the developing roller and the magnetic roller, and the toner layer on the developing roller. Prevents the ghosting and prevents the toner from adhering to the developing roller and the resulting decrease in image density, thereby causing a leak between the photoconductor and the developing roller and a leak between the developing roller and the magnetic roller. It is an object of the present invention to provide a developing device in an image forming apparatus that does not exist.
上記課題を解決するため本発明の画像形成装置における現像装置は、
内部に固定された磁極部材によりキャリアとトナーとを有する2成分現像剤で形成した磁気ブラシを保持する磁気ローラと、前記磁気ブラシによる摺擦でトナー層を担持する現像ローラと、該現像ローラに矩形波からなる交番電界を形成する第1の電源とを有し、前記交番電界により、前記現像ローラ上に形成されたトナー層から飛翔させたトナーで前記感光体上の潜像を現像する画像形成装置における現像装置において、
前記第1の電源で形成された交番電界と同周波数で逆位相、かつ、デューティ比を逆転させた矩形波からなる交番電界を前記磁気ローラに形成する第2の電源を設け、
前記第2の電源により前記磁気ローラへ、前記第1の電源により現像ローラに印加した交流バイアスと同周波数、逆位相で、かつ、デューティを逆転させた矩形波からなる交流を印加して交番電界を形成しており、
前記現像ローラ及び前記磁気ローラの少なくとも一方には、前記現像ローラに形成された交番電界と前記磁気ローラに形成された交番電界とが互いに交差するように直流バイアス電圧が印加されていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the developing device in the image forming apparatus of the present invention is:
A magnetic roller for holding a magnetic brush formed of a two-component developer having a carrier and toner by a magnetic pole member fixed inside; a developing roller for carrying a toner layer by rubbing with the magnetic brush; A first power source for forming an alternating electric field composed of rectangular waves, and developing the latent image on the photoconductor with the toner that has jumped from the toner layer formed on the developing roller by the alternating electric field. In the developing device in the forming device,
A second power source is provided for forming an alternating electric field composed of a rectangular wave having the same frequency and opposite phase as the alternating electric field formed by the first power source, and having a duty ratio reversed, on the magnetic roller;
An alternating electric field is applied by applying an alternating current consisting of a rectangular wave having the same frequency and opposite phase as the alternating current bias applied to the developing roller by the first power supply to the magnetic roller by the second power supply and having a duty reversed. It forms a,
A DC bias voltage is applied to at least one of the developing roller and the magnetic roller so that an alternating electric field formed on the developing roller and an alternating electric field formed on the magnetic roller intersect each other. And
そして、前記現像ローラに直流バイアスを印加する第3の電源を設け、該第3の電源におけるバイアス電圧を、前記磁気ローラに形成された交番電界の最小電圧より大きくしたことを特徴とする。 A third power source for applying a DC bias to the developing roller is provided, and a bias voltage in the third power source is made larger than a minimum voltage of an alternating electric field formed on the magnetic roller.
このように、2成分現像剤で形成した磁気ブラシによる摺擦で現像ローラにトナー層を担持させ、現像ローラに第1の電源によって形成した矩形波からなる交番電界で、現像ローラからトナーを飛翔させて感光体上の潜像を現像するようにした現像装置における磁気ローラに、第1の電源で形成した交番電界と同周波数で逆位相、かつ、デューティ比を逆転させた矩形波による交番電界を印加する第2の電源を設けることで、感光体と現像ローラ間の電位差は何も変化させずに現像ローラへのトナー層形成のための電位差、すなわち、現像ローラに形成された交番電界の最小電圧と磁気ローラに形成された交番電界の最大電圧との電位差(前記第1の電位差に相当)と、現像ローラからのトナー剥ぎ取りのための電位差、すなわち、現像ローラに形成された交番電界の最大電圧と磁気ローラに形成された交番電界の最小電圧との電位差(前記第2の電位差に相当)とが共に大きくなり、現像ローラと感光体との間に形成する交番電界と、現像ローラ及び磁気ローラに印加する直流バイアスなどのバランスを容易に取ることができ、現像ローラ上にトナー層が良好に形成されてゴーストが少なくなると共に現像ローラへのトナー付着が防止でき、濃度低下などの問題を解決することができる。 In this way, the toner layer is carried on the developing roller by rubbing with a magnetic brush formed of a two-component developer, and the toner is ejected from the developing roller by an alternating electric field composed of a rectangular wave formed by the first power source on the developing roller. An alternating electric field by a rectangular wave having the same frequency as that of the alternating electric field formed by the first power source, but having the opposite phase and the duty ratio reversed, is applied to the magnetic roller in the developing device that develops the latent image on the photosensitive member. By providing the second power source for applying the voltage, the potential difference for forming the toner layer on the developing roller without changing the potential difference between the photosensitive member and the developing roller, that is, the alternating electric field formed on the developing roller. The potential difference (corresponding to the first potential difference) between the minimum voltage and the maximum voltage of the alternating electric field formed on the magnetic roller and the potential difference for removing the toner from the developing roller, that is, the developing low The potential difference (corresponding to the second potential difference) between the maximum voltage of the alternating electric field formed on the magnetic field and the minimum voltage of the alternating electric field formed on the magnetic roller increases, and is formed between the developing roller and the photosensitive member. A balance between the alternating electric field and a DC bias applied to the developing roller and the magnetic roller can be easily balanced, and a good toner layer is formed on the developing roller to reduce ghosting and prevent toner adhesion to the developing roller. And can solve problems such as a decrease in density.
しかも、このように第1と第2の両電位差に相当する電位差が共に大きくなったにもかかわらず感光体と現像ローラ間の電位差は従来通りであるから、現像ローラと感光体間のリークや現像ローラと磁気ローラ間のリークが防止でき、黒点画像や瞬間的にバイアス出力が落ちて回路系への不具合が生じる、といったことが防止できる。また、これら第1の電源と第2の電源で形成する交番電界を矩形波とすることで、現像ローラへのトナー層の形成と掻き取りに最適なデューティ比とすることができ、かつ、第2の電源による交番電界のデューティ比を第1の電源による交番電界に対して逆転させることにより、これらゴーストや現像ローラへのトナー付着による濃度低下、現像ローラと感光体間のリークや現像ローラと磁気ローラ間のリークなどがより効果的に防止できる。
Moreover, since the potential difference between the photosensitive member and the developing roller is the same as the conventional one in spite of the fact that the potential difference corresponding to both the first and second potential differences is increased, leakage between the developing roller and the photosensitive member Leakage between the developing roller and the magnetic roller can be prevented, and it is possible to prevent a black spot image or an instantaneous bias output from dropping to cause a problem with the circuit system. In addition, by making the alternating electric field formed by the first power source and the second power source a rectangular wave, it is possible to obtain an optimum duty ratio for forming and scraping the toner layer on the developing roller, and By reversing the duty ratio of the alternating electric field generated by the
また、前記現像ローラに直流バイアスを印加する第3の電源を設け、該第3の電源におけるバイアス電圧を、前記磁気ローラに形成された交番電界の最小電圧より大きくしたことにより、現像ローラへのトナー付着をより抑制することができ、長期にわたって濃度低下のない良好な画像を出力することができる現像装置を提供することができる。 Also, a third power source for applying a DC bias to the developing roller is provided, and the bias voltage at the third power source is made larger than the minimum voltage of the alternating electric field formed on the magnetic roller, whereby It is possible to provide a developing device that can further suppress toner adhesion and can output a good image with no decrease in density over a long period of time.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図1は本発明になる画像形成装置における現像装置の現像ローラと磁気ローラのそれぞれへ印加する交番バイアスと直流バイアスを示した図、図2は現像ローラに交番バイアスと直流バイアスを、磁気ローラに直流バイアスを印加したときの作用を説明するための図、図3は現像ローラに印加した交番バイアスと直流バイアスと感光体電位との関係を説明するための図、図4は現像ローラに印加する交番バイアスと直流バイアスをそのままにして、磁気ローラに印加する直流バイアスの電圧を高くしたときの作用を説明するための図、図5は現像ローラと磁気ローラに印加する直流バイアス電圧をそのままに、現像ローラに印加する交番バイアスのピーク間電圧を高くしたときの作用を説明するための図、図6は現像ローラに印加する直流バイアス電圧をそのままに、現像ローラに印加する交番バイアスのピーク間電圧を高くしたときの現像ローラと感光体電位との関係を説明するための図、図7は現像ローラに印加する交番バイアスと直流バイアス、及び磁気ローラへ印加する直流バイアスを一定として磁気ローラへ印加する交番バイアスのピーク間電圧を変化させたときのゴースト、リーク、画像濃度の状態を調べた表、図8は本発明になる画像形成装置における現像装置の模式図、図9は本発明の現像装置を有する画像形成装置の一実施例の模式図である。 FIG. 1 is a diagram showing an alternating bias and a DC bias applied to the developing roller and the magnetic roller of the developing device in the image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an alternating bias and a DC bias applied to the developing roller and the magnetic roller. FIG. 3 is a diagram for explaining the action when a DC bias is applied, FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship among the alternating bias applied to the developing roller, the DC bias, and the photoreceptor potential, and FIG. 4 is applied to the developing roller. FIG. 5 is a diagram for explaining the action when the voltage of the DC bias applied to the magnetic roller is increased while leaving the alternating bias and the DC bias unchanged, and FIG. 5 is the same as the DC bias voltage applied to the developing roller and the magnetic roller. FIG. 6 is a diagram for explaining the action when the peak-to-peak voltage of the alternating bias applied to the developing roller is increased. FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the developing roller and the photosensitive member potential when the voltage between the alternating bias peaks applied to the developing roller is increased without changing the bias voltage. FIG. 7 shows the alternating bias applied to the developing roller and the direct current. FIG. 8 is a table in which the state of ghost, leak, and image density when changing the peak-to-peak voltage of the alternating bias applied to the magnetic roller while keeping the bias and the DC bias applied to the magnetic roller constant is shown. FIG. 9 is a schematic diagram of an embodiment of an image forming apparatus having the developing device of the present invention.
図中1は非磁性金属材料で円筒状に形成され、内部に複数の固定磁石が配設されて回転可能としたスリーブ状の磁気ローラ、2は磁気ローラ1上に形成される磁気ブラシ10によってトナーの薄層6を形成される現像ローラ、3は感光体ドラム、4は現像剤を構成するキャリア、5は同じくトナー、6は現像ローラ2上に形成されたトナー薄層、7aは現像ローラ2へ直流(DC)バイアスVdc1を印加する電源、7bは同じく現像ローラ2へ交流(AC)バイアスVac1を印加する電源、8aは磁気ローラ1へ直流(DC)バイアスVdc2を印加する電源、8bは磁気ローラ1へ交流(DC)バイアスVac2を印加する電源、9は磁気ローラ1上に形成された磁気ブラシ10の高さを一定に保つための穂切りブレード(層厚規制ブレード)、20は画像形成装置、図9における50Aは画像形成装置20のブラック用現像装置、50Bは同じくイエロー用現像装置、50Cは同じくシアン用現像装置、50Dは同じくマゼンタ用現像装置、53は記録紙を収容した給紙カセット、54は記録紙を搬送するための無端状ベルト、56は感光体ドラム3を帯電するための帯電器、57は帯電された感光体ドラム3を露光して潜像を形成するための露光装置、58は現像されたトナー像を記録紙に転写するための転写装置、59はトナー像を転写された記録紙上のトナー像を定着するための定着装置である。なお、タンデム型画像形成装置においては、前記したように感光体ドラム3の周りに設置する帯電器56、露光装置57、現像装置50、転写装置58、クリーニング装置などをコンパクトに設計することが重要であり、本発明においては、現像装置50は感光体ドラム3に対して隣接し、略垂直の方向に配置される。
In the figure,
なお、以下の説明では本発明を、タンデム型カラー画像形成装置の現像装置に適用した場合を例に説明してゆくが、本発明は、キャリアを用いてトナーを帯電させる2成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした画像形成装置における現像装置であれば、モノクロ画像形成装置であっても適用できることは明らかである。 In the following description, the present invention is applied to a developing device of a tandem type color image forming apparatus as an example, but the present invention uses a two-component developer that charges a toner using a carrier. In addition, a monochrome image forming apparatus can be used as long as it is a developing apparatus in an image forming apparatus in which only the charged toner is held on the developing roller and is made to fly to an electrostatic latent image to develop the latent image. It is clear that it can be applied.
このうち感光体3の材料としては、アモルファスシリコン(a−Si)感光体、有機感光体(OPC)などを用いることができる。正帯電有機感光体(正OPC)は、オゾンなどの発生が少なくて帯電が安定しており、特に単層構造の正帯電有機感光体は、長期にわたる使用によって膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適である。そして、正帯電有機感光体を長寿命のシステムに用いる場合、膜厚を20μmから40μm程度に設定することが好ましい。20μm以下の場合は、膜厚が減少して10μm程度になったときに絶縁破壊によって黒点の発生が目だってくる。また、40μm以上とした場合は感度が低下し、画像濃度低下の要因となる。
Among these, as the material of the
露光装置57は、半導体レーザ、もしくはLEDを用いることができる。正帯電有機感光体を用いた場合は770nm付近の波長が有効であり、アモルファスシリコン感光体の場合は685nm付近の波長が有効である。以下本発明においては、感光体3として正帯電有機感光体を用い、露光装置57の光源としてLEDを用いた場合を例に説明してゆく。
The exposure device 57 can use a semiconductor laser or an LED. When a positively charged organic photoconductor is used, a wavelength around 770 nm is effective, and when an amorphous silicon photoconductor is used, a wavelength around 685 nm is effective. Hereinafter, in the present invention, a case where a positively charged organic photoreceptor is used as the
現像ローラ2の最表面は、均一な導電性のアルミニウム、SUS、導電樹脂被覆などからなるスリーブで構成する。そしてそのシャフト部には、直流(DC)バイアス電源7a、交流(AC)バイアス電源7bを接続し、回転する現像ローラ2と感光体3、及び磁気ローラ1との間にこの直流と交流を重畳したバイアスが作用するようにして、感光体3上の潜像に対する良好な現像性と磁気ローラ1に対してのトナー薄層6の回収性を高める。交流バイアスの波形は、矩形波が好ましい。
The outermost surface of the developing
また、磁気ローラ1にも直流(DC)バイアス電源8a、交流(AC)バイアス電源8bを接続し、連続印字の安定性を効果的に改善する。
In addition, a direct current (DC) bias
トナー5は、選択現像性を回避するために粒度分布を規定することが重要である。一般的にトナーの粒度分布の広がりはコールカウンターで測定され、粒度分布の広がりは、その体積分布平均粒径と個数分布平均粒径の比でもって表現される。選択現像を防止するためにはその比率を小さくすることが重要である。分布が広いと、連続印刷時に現像ローラ2に比較的粒度の小さなトナーが堆積し、現像性を低下させる。
It is important to define the particle size distribution of the
キャリア4としては、マグネタイトキャリア、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライトなどを用いることができ、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。本発明では一例として、体積固有抵抗が108Ωcm3にシリコーン樹脂被覆をし、飽和磁化が40emu/g、平均粒径35μmのフェライトキャリアを用いた。平均粒度が50μmを超えるとキャリアのストレスが増大すると共にトナー濃度を上げられず、現像ローラ2へのトナー供給量が減少する。これらのキャリアをそのまま用いても良いが、適正な抵抗値を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。
As the
またトナー5とキャリア4の混合割合は、キャリア4およびトナー5の合計量に対しトナー5を5〜20重量%、好ましくは5〜15重量%とする。トナーの混合割合が5重量%未満であると、トナーの帯電量が高くなって十分な画像濃度が得られなくなり、20重量%を超えると今度は十分な帯電量が得られなくなるため、トナーが現像装置から飛散して画像形成装置内を汚染したり、画像上にトナーカブリが生じる。なお、2成分現像剤としてのキャリアとトナーには帯電制御や流動性改善、さらには感光体表面を研磨する目的で、それ自体公知の添加剤を含有させることができる。
The mixing ratio of the
現像ローラ上のトナー薄層6の飽和トナー量は、直流(DC)バイアス8aと直流(DC)バイアス7aの差によって決定される。トナー薄層6が0.5mg/cm2以下と薄すぎると高濃度画像が連続した場合の濃度の追随性が低下し、画像ムラが発生しやすくなり、トナー薄層6が1.5mg/cm2を超えて厚すぎると現像ゴーストが目立ち、トナー飛散が目立つ傾向がある。トナー薄層6の厚さはトナーの帯電量によっても左右され、トナー帯電量が10μC/g以下、特に5μC/g以下と低いとトナー層厚が厚くなり、飛散が増大する。一方、トナー帯電量が20μC/g以上になるとトナー層厚が薄くなり、帯電が上昇してトナーの現像性が低下する。
The saturated toner amount of the toner
連続印刷での画像濃度を安定させるためには、定期的に現像ローラ2からトナーを剥ぎ取り、リフレッシュする必要がある。これは、現像終了時に交流(AC)バイアス7bを印加したまま直流(DC)バイアス7a、8aを変化させ、現像ローラ2上のトナーを磁気ブラシ10に回収してリフレッシュする。用紙間隔を大きくしないで感光体3上の潜像に十分なトナーを供給するためには、感光体3に対して現像ローラ2の周速を1.5倍以上に設定すると、短時間にトナーの出し入れが可能になる。また、磁気ローラ1を現像ローラ2に対して1超2倍以下の速度に設定すると、トナーの入れ替えが促進される。この時、磁気ローラ1の回転方向が現像ローラ2に対して逆方向であることが好ましい。
In order to stabilize the image density in continuous printing, it is necessary to periodically remove the toner from the developing
最初に本発明になる現像装置を有する画像形成装置20の一実施例の動作について、図8、図9の模式図を用いて説明する。この画像形成装置20は、無端状ベルト54が、給紙カセット53からの記録紙を定着装置59に向かって搬送可能に配設されており、記録紙を搬送するベルト54の上側には、ブラック用現像装置50A、イエロー用現像装置50B、シアン用現像装置50C、及びマゼンタ用現像装置50Dが配設されている。
First, the operation of one embodiment of the
そしてこれらの現像装置50(A、B、C、D)には、それぞれ磁気ローラ1(A、B、C、D)、該磁気ローラ1(A、B、C、D)に近接して現像ローラ2(A、B、C、D)が配設され、該現像ローラ2に対面して感光体3(A、B、C、D)が、さらにこの感光体3の周囲には、帯電器56(A、B、C、D)及び露光装置57(A、B、C、D)が配置されている。
These developing devices 50 (A, B, C, D) are developed in close proximity to the magnetic roller 1 (A, B, C, D) and the magnetic roller 1 (A, B, C, D), respectively. A roller 2 (A, B, C, D) is disposed, and a photosensitive member 3 (A, B, C, D) faces the developing
このように構成した本発明の現像装置を有するタンデム型画像形成装置において、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応したトナーとキャリアを有する2成分現像剤は、トナーコンテナからそれぞれの現像装置50A、50B、50C、50Dに供給され、図8、図9に示した磁気ローラ1上に磁気ブラシ10を形成し、攪拌によってトナーが帯電される。そして、磁気ローラ1上の磁気ブラシ10は穂切りブレード9によって層規制され、磁気ローラ1に加えられた直流(DC)バイアス8aと現像ローラ2に加えられた直流(DC)バイアス7a間の電位差、及び交流バイアス7b、8bによって現像ローラ2にトナーのみの薄層6を形成する。
In the tandem type image forming apparatus having the developing device of the present invention configured as described above, the two-component developer having toner and carrier corresponding to each color such as yellow, cyan, magenta, and black is supplied from the toner container. The
そして、図示していない制御回路からプリント開始信号が来ると、まず、帯電器56によって正帯電有機感光体(正OPC)で構成された感光体3が例えば400Vに帯電され、その後、例えば770nmの波長のLEDを用いた露光装置57による露光により、感光体3の露光後電位は約70Vになって潜像が形成される。そしてこの潜像は、現像ローラ2に加えられた直流(DC)バイアス7aと交流バイアス15により、現像ローラ2上のトナー薄層6から感光体3に飛翔したトナーで現像され、トナー像が形成される。
Then, when a print start signal is received from a control circuit (not shown), first, the
そして、給紙カセット53から記録紙が送りだされてベルト54で送られて感光体3に達したとき、転写装置58(A、B、C、D)による転写バイアスが印加されて記録紙にトナー像が転写され、定着装置59で定着されて排紙される。その後前記したように定期的に、交流(AC)バイアス7bを印加したまま、直流(DC)バイアス8aを変化させて現像ローラ2上のトナー薄層6を磁気ローラ1に回収する。
When the recording paper is fed from the paper feed cassette 53 and sent by the
本発明における現像装置は、前記特許文献2、3に示された現像装置と同様現像ローラ2へ、7aの直流(DC)バイアスVdc1電源と7bの交流(AC)バイアスVdc1電源から交流に直流を重畳したバイアスを印加し、磁気ローラ1へは、8aの直流(DC)バイアスVdc1電源から直流バイアスを印加する。そしてさらに本発明においては、この従来の現像装置における磁気ローラ1にも、現像ローラ2と同周波数、逆位相で、かつ、デューティを逆転させた交流を8bの交流(AC)バイアスVdc2電源によって印加して交番電界を形成し、それによって現像ローラと感光体との間に形成する交番電界と、現像ローラ及び磁気ローラに印加する直流バイアスなどのバランスを容易に取ることができ、かつ、ゴースト、感光体3と現像ローラ2間のリーク、現像ローラ2と磁気ローラ1間のリーク、現像ローラ2へのトナー付着とそれによる画像濃度の減少などの問題点を解消できるようにしたものである。
The developing device in the present invention is changed from the direct current (DC) bias V dc1 power source 7a and the alternating current (AC) bias V dc1 power source 7b to the developing
なおここで、交流(AC)バイアスVdc1電源7bによって現像ローラ2へ印加される交流バイアスと、交流(AC)バイアスVdc2電源8bによって磁気ローラ1へ印加される交流バイアスとは、それぞれ、ある電圧より上の値を取る部分の面積と、下の値を取る部分の面積が等しくなる当該電圧(以下、「面積中心電圧」)という)が、直流(DC)バイアスVdc1電源7aと直流(DC)バイアスVdc1電源8aで供給される直流バイアスと等しくなる、すなわち面積中心電圧の上下で、デューティ比が変化しても、{(ピーク電圧−面積中心電圧)×パルス幅}が等しくなるようにした矩形波を用いる。
Here, the AC bias applied to the developing
すなわち例えば現像ローラ2に、Vp−pが1600Vでデューティ比が30%の矩形波と100Vの直流バイアスを印加した場合、面積中心電圧(直流バイアス電圧)より上側の矩形波のパルス幅と下側のパルス幅の比は3:7となるから、面積中心電圧(直流バイアス)から上側のピーク電圧までと下側のピーク電圧までの比は7:3となり、上側ピーク電圧は
(1600V×0.7)+100V=1220V
下側ピーク電圧は
100V−(1600V×0.3)=−380V
となる。これは、磁気ローラ1へ印加する交流バイアスも同様である。
That is, for example, when a rectangular wave having a Vp -p of 1600 V and a duty ratio of 30% and a DC bias of 100 V are applied to the developing
Lower peak voltage is 100V- (1600V × 0.3) =-380V
It becomes. The same applies to the AC bias applied to the
すなわち従来では図2に示したように、例えば現像ローラ2に図8における7bの交流電源Vac1からVp−p=1.6kV、周波数3.5kHz、デューティ30%の矩形波(Vスリーブ)と、7aの直流電源Vdc1からオフセットバイアスとして+100V(Vスリーブオフセット)を印加し、かつ、磁気ローラ1に、8aの直流電源Vdc2からオフセットバイアスとして+400V(Vマグロールオフセット)を印加して、Vマグロールオフセットの+400VとVスリーブ(min)の−380Vの電位差、すなわち前記した第1の電位差11の780Vによって現像ローラ2上にトナーの薄層6を形成し、同じくVスリーブ(max)の+1220VとVマグロールオフセットの+400Vの電位差、すなわち第2の電位差12の820Vによって現像ローラ2上の現像残トナーを剥ぎ取っていた。
That is, as in the conventional shown in FIG. 2, for example, developing
また図3に示したように、例えば感光体3を帯電したときの暗電位16を+430V、露光後の明電位17を+70Vとなるようにメイン電流及び露光を設定すると、Vスリーブ(max)の+1220Vと感光体(明電位)17の+70Vとの差、すなわち前記した第3の電位差13の1150Vが現像ローラ2から感光体3へトナーを飛翔させる現像方向電位差となり、感光体(明電位)17の+70VとVスリーブ(min)の−380Vの電位差、すなわち第4の電位差14の450Vが感光体3から現像ローラ2へのトナー回収方向の電位差となる。
Further, as shown in FIG. 3, for example, when the main current and exposure are set so that the dark potential 16 when the
そして、この現像方向電位差13と回収方向電位差14のバランスによって画像濃度やドット再現性が良好に保たれ、現像方向電位差13が大きくなると、現像ローラ2から感光体3へのリークが発生し易くなり、黒点画像やひどいと白帯や黒帯といった瞬間的にバイアス出力が落ちる等の回路系への不具合が生じることがあった。さらに、感光体(暗電位)16の+430VとVスリーブ(min)の−380Vの電位差、すなわち第5の電位差15は、いわゆるカブリ取り電位と呼ばれるもので、白部分の汚れの防止に作用する。
The balance between the development direction
すなわち、VマグロールオフセットとVスリーブ(min)との第1の電位差11を大きくすると、現像ローラ2上に薄層6が良好に形成されてゴーストの発生が押さえられ、Vスリーブ(max)とVマグロールオフセットとの第2の電位差12を大きくすると、現像ローラ2上のトナー付着を防止できる。また、現像方向の第3の電位差13が大きくなると現像ローラ2から感光体3へのリークが発生し易くなるわけである。そのため、7bの交流電源Vac1におけるピーク間電圧Vp−pを大きくすると第1の電位差11が大きくなってトナー薄層6が良好に形成されるが、逆に現像時にリークが発生するという問題が生じやすくなり、バランスを取るのは非常に困難で余裕があまりないというのが実状である。
That is, when the first
例えば、図4に示したように、磁気ローラ1にオフセットバイアス(Vマグロールオフセット)を印加する8aの直流電源Vdc2の電圧を+550Vとすると、Vマグロールオフセット8aとVスリーブ(min)との第1の電位差11が図中ハッチ部分だけ大きくなってゴーストに対しては良好となるが、Vスリーブ(max)とVマグロールオフセット8a、すなわち現像ローラ2上のトナー引き剥がし方向の第2の電位差12が小さくなり、結果としてトナー薄層6の入れ替わりが悪くなって、多数枚の連続印刷を行うと、現像ローラ2上のトナー付着等の問題が生じる。
For example, as shown in FIG. 4, when the voltage of the DC power source V dc2 of 8a for applying an offset bias (V mag roll offset) to the
また図5、図6に示すように、7bの交流電源Vac1におけるVp−pを1.9kVとすると、図4の場合と異なり、Vスリーブ(min)とVマグロールオフセットとの第1の電位差11、及びVマグロールオフセットとVスリーブ(max)との第2の電位差12が共に図中ハッチ部分だけ大きくなり、ゴーストに対しても良好となると共に、現像ローラ2上の現像残トナーが充分剥ぎ取られて現像ローラ2上にトナーが付着することもなくなる。
As shown in FIGS. 5 and 6, when V p-p in the AC power source V ac1 of 7b is 1.9 kV, unlike the case of FIG. 4, the first of the V sleeve (min) and the V mag roll offset is the first. , And the second
ところが、図6に示した現像方向の第3の電位差13が図中ハッチ部分だけ増加し、それによってリークを起こし、今度は連続印刷評価中画像の白部分に色点、及び黒点画像が頻繁に発生してしまう。すなわち、現像ローラ2へ印加する交流の電圧を増加させると、感光体3との作用も増加して不具合が発生してしまうわけである。
However, the third
そのため本発明においては、前記し、図1に示したように、磁気ローラ1にも現像ローラ2へ印加した交流バイアスと同周波数、逆位相で、かつ、デューティを逆転させた交流を、8bの交流(AC)バイアスVdc2電源によって印加して交番電界を形成し、それによってゴースト、感光体3と現像ローラ2間のリーク、現像ローラ2と磁気ローラ1間のリーク、現像ローラ2へのトナー付着とそれによる画像濃度の減少などの問題点を解消できるようにしたものである。
Therefore, in the present invention, as described above and as shown in FIG. 1, the alternating current having the same frequency and opposite phase as the alternating current bias applied to the developing
すなわちこのように磁気ローラ1へ、現像ローラ2に印加した交流バイアスと同周波数、逆位相で、かつ、デューティを逆転させた交流を印加して交番電界を形成することにより、感光体3と現像ローラ2間の電位差は何も変化させずに現像ローラ2へのトナー層形成のための前記第1の電位差11に相当する第6の電位差18、すなわち、8bの交流(AC)バイアスVdc2電源による電圧の最大値Vマグロール(max)とVスリーブ(min)との電位差と、現像ローラ2からのトナー剥ぎ取りのための前記第2の電位差に相当する第7の電位差19、すなわち、Vスリーブ(max)と8bの交流(AC)バイアスVdc2電源による電圧の最小値Vマグロール(min)との電位差とが共に大きくなり、現像ローラ2と感光体3との間に形成する交番電界と、現像ローラ2及び磁気ローラ1に印加する直流バイアスなどのバランスを容易に取ることができ、現像ローラ2上にトナー薄層6が良好に形成されてゴーストが少なくなると共に、現像ローラ2へのトナー付着、濃度低下などの問題を解決することができる。
In other words, by applying an alternating electric field to the
しかも、このように第1と第2の両電位差に相当する第6と第7の電位差が共に大きくなったにもかかわらず感光体3と現像ローラ2間の電位差は従来通りであるから、現像ローラ2と感光体3間のリークや現像ローラ2と磁気ローラ1間のリークが防止でき、黒点画像や瞬間的にバイアス出力が落ちて回路系への不具合が生じる、といったことが防止できる。また、これら交流(AC)バイアスVac1電源7bと交流(AC)バイアスVac2電源8bで形成する交番電界を矩形波とすることで、現像ローラ2へのトナー薄層6の形成と掻き取りに最適なデューティ比とすることができ、かつ、交流(AC)バイアスVac2電源8bによる交番電界のデューティ比を交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番電界に対して逆転させることにより、これらゴーストや現像ローラ2へのトナー付着による濃度低下、現像ローラ2と感光体3間のリークや現像ローラ2と磁気ローラ1間のリークなどがより効果的に防止できる。
In addition, since the sixth and seventh potential differences corresponding to both the first and second potential differences are increased as described above, the potential difference between the
図7は、現像ローラ2に印加する交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番バイアスと直流(DC)バイアスVdc1電源7aによる直流バイアス、及び磁気ローラ1へ印加する直流(DC)バイアスVdc2電源8aによる直流バイアスを一定とし、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧を変化させたときのゴースト、リーク、画像濃度の状態を調べた表である。この表中、Vp−pは交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧、Vmagmin:Vslvは磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bの最小電圧(Vマグロール(min))と現像ローラ2に印加する直流(DC)バイアスVdc1電源7aによる直流バイアス(Vスリーブ(オフセット))との関係、Aは磁気ローラ1へ印加する直流(DC)バイアスVdc2電源8aによる直流バイアス(Vマグロール(オフセット))と現像ローラ2に印加する交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番バイアスの最小値(Vスリーブ(min))との電位差、Bは磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bによる交流バイアスの最大電圧(Vマグロール(max))と現像ローラ2に印加する交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番バイアスの最小電圧(Vスリーブ(min))との電位差、AとBの関係はこのAとBとにどのような関係があるかを示した式、ゴースト、リーク、画像濃度のそれぞれの欄に示した○は、10000枚の連続印刷後におけるゴースト、リーク、画像濃度のそれぞれが良好な状態を、×は問題が生じたことを示している。
FIG. 7 shows an alternating bias (AC) bias V ac1 applied to the developing
まず実施例1は磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧Vp−pを600Vとした場合で、画像評価も10000枚の連続印刷後におけるゴースト、リーク、画像濃度も良好であった。この場合の条件は、Vmagmin:Vslvが−20V<+100VでB=1.23×Aである。同様に実施例2は、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧Vp−pを700Vとし、Vmagmin:Vslvが−90V<+100VでB=1.27×A、実施例3は、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧Vp−pを750Vとし、Vmagmin:Vslvが−125V<+100VでB=1.29×A、実施例4は、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧Vp−pを500Vとし、Vmagmin:Vslvが+50V<+100VでB=1.19×A、実施例5は、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧Vp−pを450Vとし、Vmagmin:Vslvが+85V<+100VでB=1.17×Aで、これら実施例2乃至5は、いずれも画像評価と10000枚の連続印刷後におけるゴースト、リーク、画像濃度が良好であった。
First, Example 1 is a case where the peak - to - peak voltage V p-p of the alternating current (AC) bias V ac2 power supply 8b applied to the
それに対して比較例1は、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧Vp−pを850Vとした場合で、Vmagmin:Vslvが−195V<+100V、AとBの関係がB=1.33×Aとなる。この場合、ゴーストは目視では気にならない画像が得られたが、10000枚の連続印刷後における評価では、画像濃度が低下することはなかったが現像ローラ2と磁気ローラ1間にリークが発生した痕跡が見られた。
On the other hand, the comparative example 1 is a case where the peak - to - peak voltage V p-p of the alternating current (AC) bias V ac2 power supply 8b applied to the
次の比較例2は、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧Vp−pを350Vとした場合で、Vmagmin:Vslvは+155V>+100Vとなって、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bの最小電圧の方が現像ローラ2に印加する直流(DC)バイアスVdc1電源7aによる直流バイアス電圧より大きくなり、AとBの関係がB=1.13×Aとなる。この場合、ゴーストは目視では気にならない画像が得られ、10000枚の連続印刷後における評価でもリークが発生した痕跡は見られなかったが、5000枚程度から画像濃度が低下した。
The second comparative example 2 is a case where the peak - to - peak voltage V p-p of the alternating current (AC) bias V ac2 power supply 8b applied to the
次の比較例3は、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bのピーク間電圧Vp−pを200Vとした場合で、Vmagmin:Vslvは+260V>+100Vとなって比較例2と同様、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bの最小電圧の方が現像ローラ2に印加する直流(DC)バイアスVdc1電源7aによる直流バイアス電圧より大きくなり、AとBの関係がB=1.08×Aとなった。この場合、画像評価の結果ゴーストが明らかに目視で確認でき、また、10000枚の連続印刷後における評価でもリークは発生しなかったが、2000枚程度から画像濃度が低下した。
The following comparative example 3 is a case where the peak - to - peak voltage V p-p of the alternating current (AC) bias V ac2 power supply 8b applied to the
以上の結果から分かるとおり、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bの最小電圧と現像ローラ2に印加する直流(DC)バイアスVdc1電源7aによる直流バイアス電圧とは、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bの最小電圧よりも現像ローラ2に印加する直流(DC)バイアスVdc1電源7aによる直流バイアス電圧が高い方が良好な結果が得られることがわかり、また、磁気ローラ1へ印加する直流(DC)バイアスVdc2電源8aによる直流バイアス電圧と現像ローラ2に印加する交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番バイアスの最小電圧との電位差であるAと、磁気ローラ1へ印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bによる交流バイアスの最大電圧と現像ローラ2に印加する交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番バイアスの最小電圧との電位差Bとは、
1.1A≦ B ≦ 1.3A
の関係となる方が良好な結果が得られることがわかる。
As can be seen from the above results, the minimum voltage of the alternating current (AC) bias V ac2 power source 8b applied to the
1.1A ≦ B ≦ 1.3A
It can be seen that better results can be obtained with the above relationship.
以上種々述べてきたように本発明によれば、2成分現像剤で形成した磁気ブラシ10による摺擦で現像ローラ2にトナー薄層6を担持させ、現像ローラ2に交流(AC)バイアスVac1電源7bによって形成した矩形波からなる交番電界で、現像ローラ2からトナーを飛翔させて感光体3上の潜像を現像するようにした現像装置における磁気ローラ1に、交流(AC)バイアスVac1電源7bで形成した交番電界と同周波数で逆位相、かつ、デューティ比を逆転させた矩形波による交番電界を印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bを設けることで、感光体3と現像ローラ2間の電位差は何も変化させずに現像ローラ2へのトナー層形成のための電位差、すなわち、交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番電界の最小電圧と交流(AC)バイアスVac2電源8bによる交番電界の最大電圧との第6の電位差と、現像ローラ2からのトナー剥ぎ取りのための電位差、すなわち、交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番電界の最大電圧と交流(AC)バイアスVac2電源8bによる交番電界の最小電圧との第7の電位差とが共に大きくなり、現像ローラ2と感光体3との間に形成する交番電界と、現像ローラ2及び磁気ローラ1に印加する直流バイアスなどのバランスを容易に取ることができ、現像ローラ2上にトナー薄層6が良好に形成されてゴーストが少なくなると共に現像ローラ2へのトナー付着が防止でき、濃度低下などの問題を解決することができる。
As described above, according to the present invention, the toner
しかも、このように第6と第7の両電位差が共に大きくなったにもかかわらず感光体3と現像ローラ2間の電位差は従来通りであるから、現像ローラ2と感光体3間のリークや現像ローラ2と磁気ローラ3間のリークが防止でき、黒点画像や瞬間的にバイアス出力が落ちて回路系への不具合が生じる、といったことが防止できる。また、これら交流(AC)バイアスVac1電源7bと交流(AC)バイアスVac2電源8bで形成する交番電界を矩形波とすることで、現像ローラ2へのトナー層の形成と掻き取りに最適なデューティ比とすることができ、かつ、交流(AC)バイアスVac2電源8bによる交番電界のデューティ比を交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番電界に対して逆転させることにより、これらゴーストや現像ローラ2へのトナー付着による濃度低下、現像ローラ2と感光体3間のリークや現像ローラ2と磁気ローラ1間のリークなどがより効果的に防止できる。
In addition, since the potential difference between the
また、前記現像ローラ2に直流バイアスを印加する直流(DC)バイアスVdc1電源7aを設け、この直流(DC)バイアスVdc1電源7aにおけるバイアス電圧を、前記交流(AC)バイアスVac2電源8bによる交番電界の最小電圧より大きくしたことにより、現像ローラ2へのトナー付着をより抑制することができ、長期にわたって濃度低下のない良好な画像を出力することができる現像装置を提供することができる。
Further, a direct current (DC) bias V dc1 power source 7a for applying a direct current bias to the developing
そして、磁気ローラ1に直流バイアスを印加する直流(DC)バイアスVdc2電源8aを設け、前記交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番電界の最小電圧と前記直流(DC)バイアスVdc2電源8aによるバイアス電圧との電位差をA、前記交流(AC)バイアスVac1電源7bによる交番電界の最小電圧と前記交流(AC)バイアスVac2電源8bによる交番電界の最大電圧との電位差をBとしたとき、このAとBを次の関係とすることにより、現像リーク等の不具合を良好に防止し、黒点画像や白帯や黒帯といった画像不良、瞬間的にバイアス出力が落ちる等の回路系の不具合などを防止した現像装置を提供することができる。
1.1A ≦ B ≦ 1.3A
A direct current (DC) bias V dc2 power supply 8a for applying a direct current bias to the
1.1A ≤ B ≤ 1.3A
ここで、前述したように、交流(AC)バイアスVac1電源7bで形成した交番電界と同周波数で逆位相、かつ、デューティ比を逆転させた矩形波による交番電界を印加する交流(AC)バイアスVac2電源8bを、磁気ローラ1に設けて、図10に示すようにして、磁気ローラ1及び現像ローラ2に交番バイアスを印加しつつ、磁気ローラ1と現像ローラ2とのギャップを変化させてみた。その結果を図11に示す。ここでは、現像ローラ2に印加する交流バイアスでは、Vpp=1.6kV、デューティー比=27%として、磁気ローラ1に印加する交流バイアスにおいては、Vpp=0.5kVとした(なお、磁気ローラと穂切りブレードとのギャップは0.5mmとした)。
Here, as described above, an alternating current (AC) bias for applying an alternating electric field by a rectangular wave having the same frequency as that of the alternating electric field formed by the alternating current (AC) bias V ac1 power source 7b and having the opposite phase and the duty ratio reversed. A Vac2
なお、比較のため、磁気ローラ1に交番バイアスを印加しない状態で(つまり、現像ローラ2のみに交番バイアスを印加して)、磁気ローラ1と現像ローラ2とのギャップを変化させてみた。その結果を図12に示す。
For comparison, the gap between the
図11及び図12において、○印は良好な状態、×印は不良、△印は良(まずまず)の状態を示しており、図12においては、ローラ間ギャップ0.36mm以下で、現像剤の漏れ(剤漏れ)が発生するとともにリークが生じる。一方、ローラ間ギャップが0.45mm以上となるとゴーストが発生する。ローラ間ギャップ0.36mm〜0.60mmの範囲でスリーブ付着(トナーの現像ローラへの残留)はほぼ満足できるものであった。 In FIGS. 11 and 12, a circle indicates a good state, a cross indicates a bad state, and a triangle indicates a good (probably) state. In FIG. 12, the gap between the rollers is 0.36 mm or less, and the developer A leak (agent leak) occurs and a leak occurs. On the other hand, when the gap between the rollers is 0.45 mm or more, a ghost is generated. In the range of 0.36 mm to 0.60 mm between the rollers, the adhesion of the sleeve (remaining toner on the developing roller) was almost satisfactory.
図11においては、ローラ間ギャップが0.36mm以下であると、現像剤漏れが発生するものの、リーク、ゴースト、及びスリーブ付着ともに、ローラ間ギャップが0.36mm〜0.60mmでほぼ満足できるものであり、ローラ間ギャップを0.38mm〜0.55mm(ローラ間ギャップをブレードギャップの0.76倍〜1.10倍)とすれば、剤漏れ、リーク、ゴースト、及びスリーブ付着ともにほぼ良好な状態とすることができる。そして、好ましくは、ローラギャップを0.45mm〜0.50mm(ローラ間ギャップをブレードギャップの0.90倍〜1.00倍)とすれば、剤漏れ、リーク、ゴースト、及びスリーブ付着ともに常に良好な状態とすることができる。 In FIG. 11, developer leakage occurs when the gap between rollers is 0.36 mm or less, but the gap between rollers is almost satisfactory when the gap between rollers is 0.36 mm to 0.60 mm. When the gap between rollers is 0.38 mm to 0.55 mm (the gap between rollers is 0.76 to 1.10 times the blade gap), almost all of the agent leakage, leakage, ghost, and sleeve adhesion are good. State. Preferably, when the roller gap is 0.45 mm to 0.50 mm (the gap between rollers is 0.90 to 1.00 times the blade gap), agent leakage, leak, ghost, and sleeve adhesion are always good. It can be in a state.
このことは、現像装置の製造において、現像ローラ2と磁気ローラ1とのギャップを厳密に規定する必要がないことになって、製造が容易となってコスト削減に繋がることになる。なお、磁気ロール1にVpp=300V以上の交番バイアスを印加すると、ゴーストが生じなくなり、Vpp=500Vを越えると、磁気ブラシが短くなってもゴーストを防止できることが確認できた。
This means that it is not necessary to strictly define the gap between the developing
さらに、磁気ローラ1と現像ローラ2とのギャップを0.40mmとして、前述のように、磁気ローラ1及び現像ローラ2に交番バイアスを印加して、磁気ローラ及び現像ローラへの電流流れ込みを調べた。なお、比較のため、磁気ローラ1に交番バイアスを印加しない状態で、磁気ローラ1及び現像ローラ2への電流流れ込みを調べた。その結果を図13に示す。
Further, the gap between the
図13を参照して、ここでは、磁気ローラ1及び現像ローラ2に印加する交番バイアスのVppを変化させて、その流れ込み電流値を調べた。図13において、曲線L1及びL2はそれぞれ磁気ローラ1に交番バイアスを印加しない状態における磁気ローラ及び現像ローラへの流れ込み電流値を示し、曲線L3及びL4はそれぞれ磁気ローラ1及び現像ローラ2に交番バイアスを印加した状態における磁気ローラ及び現像ローラへの流れ込み電流値を示す。
Referring to FIG. 13, the alternating current Vpp applied to the
図13から容易に理解できるように、曲線L3及びL4においては、ギャップを変更することなく、磁気ローラ及び現像ローラへの流れ込み電流値が増加していることが分かる(例えば、磁気ローラへの流れ込み電流値は0.5mAから0.7mA程度に増加している)。つまり、磁気ローラ及び現像ローラへの流れ込み電流値を増加させることができることになる。なお、測定に当っては、穂切りブレード(磁性ブレード)と対向する磁気ローラの磁極による磁力を470Gとして、ブレードギャップにおける現像剤搬送量を20〜30mg/mm2とした。また、磁気ローラへの流れ込み電流とは、磁気ローラと現像ローラ間に流れ込む電流を意味し、現像ローラへの流れ込み電流とは、現像ローラに対して感光体ドラムと磁気ローラから流れ込む電流を意味する。 As can be easily understood from FIG. 13, in the curves L3 and L4, it can be seen that the current value flowing into the magnetic roller and the developing roller increases without changing the gap (for example, the flow into the magnetic roller). The current value increases from 0.5 mA to about 0.7 mA). That is, the current value flowing into the magnetic roller and the developing roller can be increased. In the measurement, the magnetic force generated by the magnetic pole of the magnetic roller facing the spike blade (magnetic blade) was set to 470 G, and the developer conveyance amount in the blade gap was set to 20 to 30 mg / mm 2 . The current flowing into the magnetic roller means a current flowing between the magnetic roller and the developing roller, and the current flowing into the developing roller means a current flowing from the photosensitive drum and the magnetic roller to the developing roller. .
本発明によれば、現像装置を複雑にすることなく現像ローラと感光体との間に形成する交番電界と、現像ローラ及び磁気ローラに印加する直流バイアスなどのバランスを容易に取ることができ、現像ローラ上にトナー層が良好に形成されてゴーストが少なくなると共に現像ローラへのトナー付着が防止でき、濃度低下などの問題を解決することができる現像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to easily balance the alternating electric field formed between the developing roller and the photoconductor and the DC bias applied to the developing roller and the magnetic roller without complicating the developing device, It is possible to provide a developing device in which a toner layer is satisfactorily formed on the developing roller and ghosts are reduced, toner adhesion to the developing roller can be prevented, and problems such as density reduction can be solved.
1 磁気ローラ
2 現像ローラ
3 感光体(静電感光体)ドラム
4 キャリア
5 トナー
6 トナー薄層
7a 直流(DC)バイアスVdc1電源
7b 交流(AC)バイアスVac1電源
8a 直流(DC)バイアスVdc2電源
8b 交流(AC)バイアスVac2電源
9 穂切りブレード
10 磁気ブラシ
18 Vマグロール(max)とVスリーブ(min)との電位差
19 Vスリーブ(max)とVマグロール(min)との電位差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記第1の電源で形成された交番電界と同周波数で逆位相、かつ、デューティ比を逆転させた矩形波からなる交番電界を前記磁気ローラに形成する第2の電源を設け、
前記第2の電源により前記磁気ローラへ、前記第1の電源により現像ローラに印加した交流バイアスと同周波数、逆位相で、かつ、デューティを逆転させた矩形波からなる交流を印加して交番電界を形成しており、
前記現像ローラ及び前記磁気ローラの少なくとも一方には、前記現像ローラに形成された交番電界と前記磁気ローラに形成された交番電界とが互いに交差するように直流バイアス電圧が印加されていることを特徴とする画像形成装置における現像装置。 A magnetic roller for holding a magnetic brush formed of a two-component developer having a carrier and toner by a magnetic pole member fixed inside; a developing roller for carrying a toner layer by rubbing with the magnetic brush; A first power source for forming an alternating electric field composed of rectangular waves, and developing the latent image on the photoconductor with the toner that has jumped from the toner layer formed on the developing roller by the alternating electric field. In the developing device in the forming device,
A second power source is provided for forming an alternating electric field composed of a rectangular wave having the same frequency and opposite phase as the alternating electric field formed by the first power source, and having a duty ratio reversed, on the magnetic roller;
An alternating electric field is applied by applying an alternating current consisting of a rectangular wave having the same frequency and opposite phase as the alternating current bias applied to the developing roller by the first power supply to the magnetic roller by the second power supply and having a duty reversed. It forms a,
A DC bias voltage is applied to at least one of the developing roller and the magnetic roller so that an alternating electric field formed on the developing roller and an alternating electric field formed on the magnetic roller intersect each other. A developing device in the image forming apparatus.
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Citations (2)
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JP2001134050A (en) * | 1999-11-04 | 2001-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Non-magnetic one-component developing device |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001134050A (en) * | 1999-11-04 | 2001-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Non-magnetic one-component developing device |
JP2002333775A (en) * | 2001-04-26 | 2002-11-22 | Xerox Corp | Developing device |
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