JP2006047885A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像担持体に形成された静電像を現像剤によって現像する現像装置を備えた、例えば、複写機やプリンタなどの画像形成装置に関するものであり、特に非磁性トナーと磁性キャリアとを備えた二成分現像剤を使用する二成分現像方式を用いた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus, such as a copying machine or a printer, provided with a developing device that develops an electrostatic image formed on an image carrier with a developer, and in particular, a non-magnetic toner and a magnetic carrier. The present invention relates to an image forming apparatus using a two-component developing system using a two-component developer having
従来、電子写真方式の画像形成装置、その中でも特に有彩色の画像形成を行なう画像形成装置において、非磁性トナー(トナー)と磁性キャリア(キャリア)を混合して現像剤として使用する二成分現像方式が広く利用されている。二成分現像方式は現在知られている他の現像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性などの長所を備えている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, in particular, an image forming apparatus for forming a chromatic color image, a two-component developing system in which a nonmagnetic toner (toner) and a magnetic carrier (carrier) are mixed and used as a developer Is widely used. The two-component development method has advantages such as image quality stability and apparatus durability, as compared with other currently known development methods.
二成分現像方式を用いた画像形成装置において、像担持体としての感光ドラムに形成された静電像(潜像)を現像してトナー像とする場合、一般的に、以下のように行なう。最初に感光ドラム上を帯電手段により白地部電位VDになるよう一様に帯電させる。又、現像剤担持体としての現像スリーブには現像バイアス電圧が印加され、現像スリーブは、その現像バイアス電圧の直流成分Vdcと同電位にされる。このとき、白地部電位VDと現像バイアス電圧の直流成分Vdcとの電位差を所望のかぶり取り電位差Vbackになるよう設定する。又、感光ドラム上の画像部分(現像部分)は、露光手段(静電像形成手段)により露光されて減衰した明部電位VLにされる。そして、現像バイアス電圧の直流成分Vdcとの差であるコントラスト電位差Vcontにより、現像スリーブ上のトナーが感光ドラムへ移動する。こうして、感光ドラム上に形成された静電像はトナー像として現像される。 When an electrostatic image (latent image) formed on a photosensitive drum as an image carrier is developed into a toner image in an image forming apparatus using a two-component development method, the following is generally performed as follows. First, the photosensitive drum is uniformly charged to a white background portion potential V D by charging means. A developing bias voltage is applied to the developing sleeve as the developer carrying member, and the developing sleeve is set to the same potential as the DC component Vdc of the developing bias voltage. At this time, the potential difference between the white background portion potential V D and the DC component Vdc of the developing bias voltage is set to a desired fog removal potential difference Vback. Further, the image portion (development portion) on the photosensitive drum is exposed to the light portion potential V L which is exposed and attenuated by the exposure means (electrostatic image forming means). The toner on the developing sleeve moves to the photosensitive drum due to the contrast potential difference Vcont, which is the difference between the DC component Vdc of the developing bias voltage. Thus, the electrostatic image formed on the photosensitive drum is developed as a toner image.
例えば、マイナス極性に帯電するネガトナーを使用する場合は、このネガトナーが、感光ドラム上の本来トナーが付着すべきでない白地部に付着して「かぶり」が発生しないように、現像バイアス電圧の直流成分Vdcを白地部電位VDよりプラス側の電位となるようにする。以下、白地部に付着するトナーを「かぶりトナー」という。 For example, when using negative toner charged to a negative polarity, the DC component of the development bias voltage prevents this negative toner from adhering to a white background portion where the toner should not adhere to the photosensitive drum and causing “fogging”. Vdc is set to a potential on the plus side of the white background portion potential V D. Hereinafter, the toner adhering to the white background is referred to as “fogging toner”.
上記かぶり取り電位差Vbackが小さい場合には、現像スリーブへのトナー引き付け力が弱くなり、感光ドラムの白地部にかぶりトナーが付着しやすくなる。逆にかぶり取り電位差Vbackが大きい場合には、トナーをマイナス極性に帯電させることでプラス極性に帯電した磁性キャリアにかかる、かぶり取り電位差によるクーロン力が、現像スリーブとの磁気担持力より大きくなり、キャリアが感光ドラムの白地部に付着しやすくなる。 When the fog removal potential difference Vback is small, the toner attracting force to the developing sleeve is weakened, and the fog toner easily adheres to the white background portion of the photosensitive drum. Conversely, when the fog removal potential difference Vback is large, the Coulomb force due to the fog removal potential difference applied to the magnetic carrier charged to the positive polarity by charging the toner to the negative polarity becomes larger than the magnetic carrying force with the developing sleeve, The carrier easily adheres to the white background portion of the photosensitive drum.
従って、このかぶり取り電位差Vbackは、現像スリーブの現像極の磁束密度やトナー及びキャリアの特性により適正な電位差に設定される。 Therefore, the fog removal potential difference Vback is set to an appropriate potential difference depending on the magnetic flux density of the developing pole of the developing sleeve and the characteristics of the toner and the carrier.
しかしながら、特に、二成分現像方式を用いる画像形成装置においては、以下のような問題があることが分かった。 However, it has been found that there are the following problems particularly in an image forming apparatus using the two-component development method.
画像形成動作が開始され画像形成領域への画像形成が始まるまでの前回転時や、画像形成領域に画像形成が終了した後の後回転時には、感光ドラムの電位と現像スリーブの電位との関係は、しばらくの間かぶり取り電位差Vbackの状態が続く。そのため、現像剤中のネガトナーは、よりプラス側の電位にある現像スリーブに向かう方向に押し付けられる。そして、二成分現像方式を用いる場合、この非画像形成領域におけるかぶり取り電位差Vbackによって、現像スリーブ上に形成される現像剤の穂立ち(磁気ブラシ)ではなく、現像スリーブの表面にトナーが蓄積していく。つまり、非画像形成領域において、現像スリーブに対してトナーによる現像動作をしたことと同じ状態になる。これにより、現像スリーブは、トナー付着が多い状態となる。 The relationship between the potential of the photosensitive drum and the potential of the developing sleeve at the time of the pre-rotation from the start of the image forming operation to the start of image formation in the image forming area or the post-rotation after the image formation in the image forming area is completed is The state of the fog removal potential difference Vback continues for a while. For this reason, the negative toner in the developer is pressed in a direction toward the developing sleeve having a more positive potential. When the two-component development method is used, toner accumulates on the surface of the developing sleeve instead of the rising edge (magnetic brush) of the developer formed on the developing sleeve due to the fog removal potential difference Vback in the non-image forming area. To go. That is, in the non-image forming region, the same state as that in which the developing operation with the toner is performed on the developing sleeve is obtained. As a result, the developing sleeve is in a state where there is much toner adhesion.
現像スリーブの表面に付着するトナーが増加すると、例えばマイナス極性に帯電したネガトナーは絶縁体であるため、現像スリーブの表面の見かけの電位は、現像バイアス電圧の直流成分Vdcより更にマイナス側の電位となる。そのため、画像形成領域において静電像が感光ドラム上に形成されると、見かけの現像コントラスト電位差Vcontは大きくなる。その結果、画像濃度が濃くなってしまう。 When the toner adhering to the surface of the developing sleeve increases, for example, negative toner charged to a negative polarity is an insulator, so the apparent potential on the surface of the developing sleeve is a potential more negative than the DC component Vdc of the developing bias voltage. Become. Therefore, when an electrostatic image is formed on the photosensitive drum in the image forming area, the apparent development contrast potential difference Vcont becomes large. As a result, the image density becomes high.
その後、画像形成領域にて、現像スリーブの表面に付着しているトナーを現像工程で消費すると、現像スリーブの表面の電位は現像バイアス電圧の直流成分Vdcと同電位となる。これにより現像コントラスト電位差Vbackは正常となり、所望の画像濃度が出るようになる。 After that, when the toner adhering to the surface of the developing sleeve is consumed in the developing process in the image forming region, the potential of the surface of the developing sleeve becomes the same potential as the DC component Vdc of the developing bias voltage. As a result, the development contrast potential difference Vback becomes normal, and a desired image density comes out.
従って、トナーを多量に消費するハーフトーンやベタ画像の現像を行なうと、上述のようにしてトナーが付着した現像スリーブの部分に対応する画像の濃度のみが濃くなり、濃度段差等の画像不良が発生することがある。 Therefore, when halftone and solid images that consume a large amount of toner are developed, only the density of the image corresponding to the portion of the developing sleeve to which the toner has adhered as described above is increased, and image defects such as density steps are caused. May occur.
尚、特許文献1は、静電潜像の現像を行なう画像形成区間と、静電潜像の現像を行なわない非画像形成区間とで、感光ドラムの帯電電圧と現像部の現像バイアス電圧との電位差を小さくする画像印刷装置を開示している。しかし、特許文献1は、正規の帯電極性とは逆極性のトナーが非画像区間において感光ドラムに付着することを防止することを開示しているに過ぎない。つまり、特許文献1は、二成分現像剤を用いること、及び二成分現像方式において特有な上記課題、即ち、非画像形成領域においてかぶり取り電位差Vbackによって、現像スリーブ上に形成された現像剤の穂立ち(磁気ブラシ)ではなく、現像スリーブの表面にトナーが蓄積するという課題に関しての記載はない。
本発明の目的は、前回転時や後回転時等の非画像形成領域における現像剤担持体へのトナー付着に起因する濃度段差等の画像不良を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing image defects such as density steps due to toner adhesion to a developer carrying member in a non-image forming region during pre-rotation and post-rotation. It is.
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、像担持体と、像担持体上を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体上に静電像を形成する静電像形成手段と、前記像担持体に形成された静電像を非磁性トナーと磁性キャリアとを備えた二成分現像剤を用いて現像する現像装置と、を有する画像形成装置において、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の電位と前記現像装置に印加する現像バイアス電圧の直流成分との電位差は、画像形成領域における電位差よりも非画像形成領域における電位差を小さくすることを特徴とする画像形成装置である。 The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention provides an image carrier, charging means for charging the image carrier, electrostatic image forming means for forming an electrostatic image on the image carrier charged by the charging means, A developing device that develops the electrostatic image formed on the image carrier using a two-component developer including a non-magnetic toner and a magnetic carrier, and charged by the charging unit. In the image forming apparatus, the potential difference between the potential of the image carrier and the direct current component of the developing bias voltage applied to the developing device is smaller in the non-image forming area than in the image forming area.
本発明の他の態様によると、像担持体と、像担持体上を帯電する帯電手段と、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体上に静電像を形成する静電像形成手段と、非磁性トナーと磁性キャリアとを備えた二成分現像剤を担持して前記像担持体との対向位置へと搬送する現像剤担持体を備え前記像担持体に形成された静電像を二成分現像剤を用いて現像する現像装置と、前記現像剤担持体を回転駆動させる駆動手段と、を有する画像形成装置において、前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の電位と前記現像剤担持体に印加する現像バイアス電圧の直流成分との電位差は、前記現像剤担持体の駆動時における電位差よりも、前記現像剤担持体の非駆動時における電位差を小さくすることを特徴とする画像形成装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, an image carrier, a charging unit that charges the image carrier, and an electrostatic image forming unit that forms an electrostatic image on the image carrier charged by the charging unit. An electrostatic image formed on the image carrier is provided with a developer carrier that carries a two-component developer comprising a non-magnetic toner and a magnetic carrier and conveys the developer to a position facing the image carrier. In an image forming apparatus having a developing device that develops using a component developer and a driving unit that rotationally drives the developer carrier, the potential of the image carrier charged by the charging unit and the developer carrier An image forming apparatus characterized in that a potential difference with a DC component of a developing bias voltage applied to a body is smaller than a potential difference when the developer carrying member is driven, when the developer carrying member is not driven. Is provided.
本発明によれば、前回転時や後回転時等の非画像形成領域における現像剤担持体へのトナー付着に起因する濃度段差等の画像不良を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress image defects such as a density difference due to toner adhesion to the developer carrying member in a non-image forming area such as at the time of pre-rotation and after rotation.
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。 The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.
実施例1
[画像形成装置の全体構成及び動作]
先ず、本発明を適用し得る画像形成装置の一実施例の全体構成及び動作について説明する。図1は、本実施例の画像形成装置10の断面を示す。本実施例の画像形成装置10は、タンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置である。画像形成装置10は、画像形成装置本体Aが備える原稿読み取り装置20(或いは画像形成装置本体Aに対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部ホスト機器)からの画像情報信号にしたがって記録材(記録用紙、プラスチックフィルム、布など)Pにフルカラーの画像を形成することができる。
Example 1
[Overall Configuration and Operation of Image Forming Apparatus]
First, the overall configuration and operation of an embodiment of an image forming apparatus to which the present invention can be applied will be described. FIG. 1 shows a cross section of an
本実施例の画像形成装置には、図1に示すように、像形成手段として、4つの画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdが、画像送り方向に直列に並置されている。各画像形成ステーションPa〜Pdは、それぞれ像担持体としての円筒型の電子写真感光体(感光ドラム)1a、1b、1c、1d、帯電手段としての帯電装置2a、2b、2c、2d、露光手段(静電像形成手段)としての露光装置3a、3b、3c、3d、現像手段としての現像装置4a、4b、4c、4d、クリーニング手段としてのクリーニング装置5a、5b、5c、5d、及び1次転写手段としての1次転写装置7a、7b、7c、7dを備えている。又、各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdの感光ドラム1a、1b、1c、1dと1次転写装置7a、7b、7c、7dとの間を通るように、中間転写体としての中間転写ベルト12が、図中矢印方向に周回移動可能に配置されている。
In the image forming apparatus of this embodiment, as shown in FIG. 1, four image forming stations Pa, Pb, Pc, and Pd are juxtaposed in series in the image feed direction as image forming means. Each of the image forming stations Pa to Pd includes cylindrical electrophotographic photosensitive members (photosensitive drums) 1a, 1b, 1c, and 1d as image carriers,
各現像装置4a、4b、4c、4dには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各現像色用の現像剤が収容されている。現像剤としては、非磁性トナー(トナー)と磁性キャリア(キャリア)とを備える二成分現像剤を用いる。トナーとキャリアは所定の混合比で混合され、各現像装置4a、4b、4c、4d内に所定量充填されている。
Each of the developing
例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色フルカラー画像を形成する際には、図中矢印方向に回転する各感光ドラム1a、1b、1c、1dの表面は、所定のタイミングで帯電装置2a、2b、2c、2dに印加される帯電バイアス電圧の作用で帯電される。そして、帯電された各感光ドラム1a、1b、1c、1dは、例えば、原稿読み取り装置20からの色分解された画像情報信号に従って露光装置(本実施例ではレーザースキャナ装置)3a、3b、3c、3dによってそれぞれ走査露光される。これにより、各感光ドラム1a、1b、1c、1dに、色分解された画像情報信号にしたがった静電像がそれぞれ形成される。各感光ドラム1a、1b、1c、1d上に形成された静電像は、それぞれ現像装置4a、4b、4c、4dによってトナー像として現像される。こうして、順次各色のトナー像が感光ドラム1a、1b、1c、1d上に形成される。
For example, when a four-color full-color image of yellow, magenta, cyan, and black is formed, the surfaces of the photosensitive drums 1a, 1b, 1c, and 1d that rotate in the direction of the arrow in the drawing are charged at a predetermined timing. It is charged by the action of the charging bias voltage applied to 2b, 2c, 2d. The charged photosensitive drums 1a, 1b, 1c, and 1d are, for example, exposure devices (laser scanner devices in this embodiment) 3a, 3b, 3c, and the like in accordance with color-separated image information signals from the
感光ドラム1a、1b、1c、1d上に形成されたトナー像は、各感光ドラム1a、1b、1c、1dが中間転写ベルト12と対向する1次転写位置n1a、n1b、n1c、n1dにおいて、1次転写装置7a、7b、7c、7dに印加される1次転写バイアス電圧の作用で中間転写ベルト12上に1次転写される。これにより、中間転写ベルト12上に各色のトナーが重ね合わされた多重トナー像が形成される。
The toner images formed on the photosensitive drums 1a, 1b, 1c, and 1d are 1 at the primary transfer positions n1a, n1b, n1c, and n1d where the photosensitive drums 1a, 1b, 1c, and 1d face the intermediate transfer belt 12, respectively. Primary transfer is performed on the intermediate transfer belt 12 by the action of the primary transfer bias voltage applied to the
更に、転写材カセット13に収容された転写材Pが、2次転写手段としての2次転写装置11と中間転写ベルト12とが対向する2次転写位置n2へ搬送される。中間転写ベルト12上に担持されたトナー像は、2次転写位置n2において2次転写装置11に印加される2次転写バイアス電圧の作用で転写材Pへ2次転写される。
Further, the transfer material P accommodated in the
その後、記録材Pは中間転写ベルト12から分離されて定着部9へと搬送される。定着部9にて、加熱及び加圧により記録材Pにトナー像が定着される。その後、トナー像が定着された記録材Pは、記録画像として装置外に排出される。
Thereafter, the recording material P is separated from the intermediate transfer belt 12 and conveyed to the fixing
又、転写材Pへの2次転写位置n2より中間転写ベルト12の進行方向下流には、中間転写体クリーニング手段としての中間転写体クリーニング装置14が設けられている。中間転写体クリーニング装置14は、中間転写ベルト12の表面に付着したかぶりトナーや転写残トナー等をクリーニングする中間転写体クリーニングブレードを有する。中間転写ベルト12は、この中間転写体クリーニングブレードが常時当接されて清掃される。一方、各感光ドラム1a、1b、1c、1d上に残留したトナーは、ファーブラシ、ブレード手段等を備えるクリーニング装置5a〜5dにより清掃される。
Further, an intermediate transfer
尚、単一若しくは複数の所望の画像形成ステーションを選択的に使用することで、単色若しくはマルチカラー画像を形成することも可能である。 A single color or a multicolor image can be formed by selectively using a single or a plurality of desired image forming stations.
[現像装置]
次に、図2を参照して、現像装置4について説明する。尚、本実施例の画像形成装置10では、各画像形成ステーションPa、Pb、Pc、Pdの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同じであるので、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成ステーションに属する要素であることを示すように図中符号に与えた添え字a、b、c、dは省略して、総括的に説明する。
[Developer]
Next, the developing
図2に示すように、現像装置4は、非磁性トナー(トナー)と磁性キャリア(キャリア)とを備える二成分現像剤(現像剤)を収容する現像容器101を有する。現像容器101の感光ドラム1と対向する側には、開口部100が設けられている。この開口部100から部分的に露出するように、現像剤担持体としての非磁性材料で構成された現像スリーブ102が配置されている。現像スリーブ102の内部には、現像スリーブ101による現像剤の搬送方向に沿って複数の磁極を備えたマグネットローラ103が固定配置されている。又、現像容器101には、現像剤を攪拌しながら搬送する現像剤搬送部材としての攪拌スクリュー106、107が設けられている。更に、現像スリーブ102の表面に現像剤の薄層を形成するために、現像剤規制部材としての規制ブレード105が、現像スリーブ102に対向して配置されている。
As shown in FIG. 2, the developing
現像スリーブ102には、現像スリーブ102に現像バイアス電圧を印加する電圧印加手段として現像バイアス電源(高圧電源)110が接続されている。現像バイアス電源110は、直流電圧(DC電圧)、又は直流電圧と交流電圧(AC電圧)とを重畳した電圧の供給を行なうことができる。以下、現像バイアス電源110から現像スリーブ102に印加する現像バイアス電圧のDC電圧成分を「現像DCバイアス」、AC電圧成分を「現像ACバイアス」ともいう。
A developing bias power source (high voltage power source) 110 is connected to the developing
尚、本実施例では、現像バイアス電圧として、DC電圧とAC電圧を重畳した電圧を用いているが、これに限定されるものではなく、現像バイアス電圧としてDC電圧のみを使用することができる。又、現像バイアス電圧のAC電圧としては、本実施例では矩形波を使用するが、任意の波形を使用することができる。 In this embodiment, a voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage is used as the developing bias voltage. However, the present invention is not limited to this, and only the DC voltage can be used as the developing bias voltage. As the AC voltage of the developing bias voltage, a rectangular wave is used in this embodiment, but an arbitrary waveform can be used.
本実施例における二成分磁気ブラシ法による現像工程と現像剤の循環系とについて説明する。 The developing process by the two-component magnetic brush method and the developer circulation system in this embodiment will be described.
先ず、現像スリーブ102の回転に伴い、現像剤は、汲み上げ磁極N2で現像スリーブ102へと汲み上げられる。現像スリーブ102に汲み上げられた現像剤は、磁極S2、N1と搬送される過程において、現像スリーブ102に対して所定の間隔(S−Bギャップ)をもって対向配置された規制ブレード105によって規制される。こうして、現像スリーブ102上に二成分現像剤の薄層が形成される。ここで、現像スリーブ102上に薄層として担持された現像剤が、現像主極S1に搬送されてくると、磁気力によって磁気ブラシ(現像剤の穂立ち)が形成される。この穂状に形成された磁気ブラシは、感光ドラム1に対して近接又は接触する。そして、現像スリーブ102に印加される現像バイアス電圧の作用によって、感光ドラム1に形成された静電像に応じて、磁気ブラシ中のトナーが感光ドラム1へと移動する。これによって、感光ドラム1上の静電像は、トナー像として現像される。静電像を現像した現像スリーブ102上の現像剤は、その後磁極N3、N2の反発磁界によって、現像容器101内に回収される。
First, as the developing
本実施例においては、磁性キャリアとして、240kA/mの印加磁場に対する飽和磁化が24Am2/kg、3000V/cmの電界強度における比抵抗が1×107〜8Ω・cm、重量平均粒径50μmのフェライト磁性キャリアを用いた。又、非磁性トナーとしては、着色樹脂粒子に疎水性コロイダルシリカを外添した重量平均粒径7.2μmの負帯電性のポリエステル系樹脂トナーを用いた。 In this example, as a magnetic carrier, the saturation magnetization for an applied magnetic field of 240 kA / m is 24 Am 2 / kg, the specific resistance at an electric field strength of 3000 V / cm is 1 × 10 7 to 8 Ω · cm, and the weight average particle size is 50 μm Ferrite magnetic carrier was used. Further, as the non-magnetic toner, a negatively chargeable polyester resin toner having a weight average particle diameter of 7.2 μm, in which hydrophobic colloidal silica is externally added to colored resin particles, was used.
尚、磁性キャリアとして、バインダー樹脂と磁性金属酸化物及び非磁性金属酸化物とを出発原料として、重合法により製造した樹脂磁性キャリアを用いても構わない。これら磁性キャリアの製造法は特に制限されない。又、非磁性トナーとしてスチレンアクリル系樹脂トナーを使用しても構わない。 As the magnetic carrier, a resin magnetic carrier produced by a polymerization method using a binder resin, a magnetic metal oxide, and a nonmagnetic metal oxide as starting materials may be used. The method for producing these magnetic carriers is not particularly limited. A styrene acrylic resin toner may be used as the nonmagnetic toner.
又、本実施例では、上述のような磁性キャリアと非磁性トナーを重量比93:7になるように混合したものを現像剤として用いた。この値はトナーの帯電量、キャリア粒径及び比重、画質形成装置の構成などで適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければならないものではない。 Further, in this embodiment, a developer obtained by mixing the above-described magnetic carrier and non-magnetic toner in a weight ratio of 93: 7 was used. This value should be appropriately adjusted depending on the charge amount of the toner, the carrier particle size and specific gravity, the configuration of the image quality forming apparatus, etc., and does not necessarily follow this value.
[動作タイミング]
次に、図3〜図5を参照して、本実施例の画像形成装置10における動作タイミング及び作用について詳しく説明する。
[Operation timing]
Next, with reference to FIGS. 3 to 5, the operation timing and action in the
図3は、感光ドラム1の駆動(回転駆動)、帯電装置2による帯電バイアス電圧の印加、現像スリーブ102の駆動(回転駆動)、及び現像スリーブ102に対する現像DCバイアスと現像ACバイアスの印加のタイミングをそれぞれ示したチャート図である。又、図4は画像形成ステーションPa〜Pdの1つに注目し、感光ドラム1の周囲に配置された各装置の位置関係を示した図である。
FIG. 3 shows the timing of driving the photosensitive drum 1 (rotational driving), applying the charging bias voltage by the charging
本実施例では、帯電装置2によって帯電された感光ドラム1の電位と現像装置4の現像バイアス102に印加する現像バイアス電圧の直流成分との電位差を、画像形成領域における電位差よりも非画像形成領域における電位差を小さくする。
In this embodiment, the potential difference between the potential of the photosensitive drum 1 charged by the charging
尚、本明細書において、画像形成領域とは、最終的に記録材P上に転写されるトナー像が形成され得る領域に対応する感光ドラム1上の部分(タイミング)を意味し、例えば、記録材P上に印字するような場合に文字間の印字されない部分等も画像形成領域に含まれる。又、画像形成領域における画像部とは、最終的に記録材P上に転写されるトナー像の領域に対応する感光ドラム1上の部分を意味し、例えば、記録材P上に印字するような場合にはその文字である。非画像形成領域とは、上記画像形成領域以外の部分を意味し、典型的には、画像形成動作が開始され画像形成領域への画像形成が始まるまでの準備動作時である前回転動作(前多回転動作)時、画像領域に画像形成が終了した後の準備動作時である後回転動作時に対応する部分(タイミング)が含まれる。更に、複数の記録材Pに対する一連の画像形成動作における記録材Pと記録材Pとの間に対応する紙間に対応する部分(タイミング)への適用も企図し得る。 In this specification, the image forming area means a portion (timing) on the photosensitive drum 1 corresponding to an area where a toner image finally transferred onto the recording material P can be formed. In the case of printing on the material P, a portion where characters are not printed is also included in the image forming area. The image portion in the image forming area means a portion on the photosensitive drum 1 corresponding to the area of the toner image that is finally transferred onto the recording material P. For example, printing is performed on the recording material P. In that case that character. The non-image forming area means a part other than the image forming area. Typically, the non-image forming area is typically a pre-rotation operation (before the image forming operation is started and the image formation in the image forming area is started). In the multi-rotation operation), the image area includes a portion (timing) corresponding to the post-rotation operation that is the preparatory operation after the image formation is completed. Furthermore, application to a portion (timing) corresponding to the space between the recording materials P and the recording material P in a series of image forming operations for a plurality of recording materials P may be contemplated.
図3及び図4を参照して、画像形成動作が開始し、感光ドラム1の駆動が開始されるのと同時に、帯電装置2への帯電バイアス電圧の印加が開始され、感光ドラム1は一様に帯電される。感光ドラム1の回転により、時間T1後に、感光ドラム1の帯電された位置が現像スリーブ102との対向位置に到達すると、高圧電源110による現像スリーブ102への第1現像DCバイアス(非画像領域現像DCバイアス)Vdc1の印加が開始され、又現像スリーブ102の駆動が開始される。
3 and 4, the image forming operation is started and the photosensitive drum 1 is started to be driven. At the same time, the application of the charging bias voltage to the
その後、時間T2の間、前多回転を行ない、感光ドラム1の電位を安定させる。感光ドラム1の電位が安定すると、露光装置3により感光ドラム1上の画像形成領域に静電像が形成される。画像形成領域(静電潜像)が現像スリーブ102との対向位置まで移動するのとほぼ同時に、現像ACバイアスVacの印加が開始され、これにより現像スリーブ102には第2現像DCバイアス(画像領域現像DCバイアス)Vdc2及び現像ACバイアスVacが重畳された現像バイアス電圧が印加される。こうして、画像形成領域の静電像の現像が行なわれる。
Thereafter, during the time T2, multiple pre-rotations are performed to stabilize the potential of the photosensitive drum 1. When the potential of the photosensitive drum 1 is stabilized, an electrostatic image is formed on the image forming area on the photosensitive drum 1 by the exposure device 3. Almost simultaneously with the movement of the image forming area (electrostatic latent image) to the position facing the developing
又、画像形成領域が現像スリーブ102との対向部を通過し終えるのとほぼ同時に、現像ACバイアスVacの印加が停止される。又、感光ドラム1上の帯電終了位置が現像スリーブ102との対向位置に来るまで第1現像DCバイアスVdc1が再び印加される。
In addition, the application of the development AC bias Vac is stopped almost at the same time as the image forming region finishes passing through the portion facing the
本実施例では、現像DCバイアスが安定するまで100msec、現像ACバイアスが安定するまで100msecかかる。そのため、本実施例では、非画像形成領域から画像形成領域に切り替わる200msec前に、現像DCバイアスを第1現像DCバイアスから第2現像DCバイアスに変更し、画像形成領域から100msec後に第2現像DCバイアスVdc2から第1現像DCバイアスVdc1に変更する。しかし、本発明は、斯かる正確なタイミングに限定されるものではなく、本発明を実施する画像形成装置本体により差が生じるので、適宜調整することができる。以下更に詳しく説明するように、実質的に有意に、画像形成領域よりも非画像形成領域においてかぶり取り電位差Vbackを小さくすればよい。 In this embodiment, it takes 100 msec for the development DC bias to stabilize, and 100 msec for the development AC bias to stabilize. Therefore, in this embodiment, the development DC bias is changed from the first development DC bias to the second development DC bias 200 msec before switching from the non-image forming area to the image forming area, and the second development DC is performed 100 msec after the image forming area. The bias Vdc2 is changed to the first development DC bias Vdc1. However, the present invention is not limited to such an accurate timing, and a difference occurs depending on the main body of the image forming apparatus that implements the present invention. As will be described in more detail below, the fog removal potential difference Vback may be made substantially smaller in the non-image forming area than in the image forming area.
図5は、画像形成動作時における感光ドラム1及び現像スリーブ102における電位関係を示す。ここで、図5中の記号はそれぞれ以下を意味する。
VD:帯電装置2により一様に帯電された感光ドラム1の電位(白地部電位)
VL:露光装置3により露光された後の潜像電位(明部電位)
Vdc1:第1現像DCバイアス(第1現像DCバイアスを印加したときの現像スリーブ102の電位)
Vdc2:第2現像DCバイアス(第2現像DCバイアスを印加したときの現像スリーブ102の電位)
FIG. 5 shows a potential relationship between the photosensitive drum 1 and the developing
V D : Potential of the photosensitive drum 1 uniformly charged by the charging device 2 (white background portion potential)
V L : latent image potential after exposure by the exposure apparatus 3 (bright part potential)
Vdc1: first developing DC bias (the potential of the developing
Vdc2: second developing DC bias (the potential of the developing
図5に示すように、感光ドラム1の表面は、帯電装置2によってVD=−700Vに一様に帯電される。画像形成領域の画像部は、露光装置によって露光されVL=−200Vになる。
As shown in FIG. 5, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to V D = −700 V by the charging
画像形成領域における現像を行なう時の現像DCバイアス、即ち、第2現像DCバイアスは−550Vである。露光装置3のレーザーによる露光部の電位(明部電位)VL(=−200V)と、第2現像DCバイアスVdc2(=−550V)との差である現像コントラスト電位差Vcontは350Vとなる。この現像コントラスト電位差Vcontで、現像スリーブ102から感光ドラム1上にトナーが転移する。又、画像形成領域における白地部電位VD(=−700V)と、第2現像DCバイアスVdc2(=−550V)との差であるかぶり取り電位差(第2のかぶり取り電位差)Vback2は150Vとなる。このかぶり取り電位差Vback2により、かぶりトナーは、現像スリーブ4側に引き戻されるようにして、感光ドラム1上にかぶりトナーが付着しない。
The developing DC bias when developing in the image forming area, that is, the second developing DC bias is −550V. The development contrast potential difference Vcont, which is the difference between the potential (bright part potential) V L (= −200 V) of the exposure part by the laser of the exposure apparatus 3 and the second development DC bias Vdc2 (= −550 V), is 350V. With this development contrast potential difference Vcont, toner is transferred from the
一方、非画像形成領域における現像DCバイアス、即ち、第1現像DCバイアスVdc1は−650Vである。従って、非画像領域では、白地部電位Vd(=−700V)と、第1現像DCバイアスVdc1(=−650V)との差であるかぶり取り電位差(第1のかぶり取り電位差)Vback1は50Vとなる。 On the other hand, the development DC bias in the non-image forming area, that is, the first development DC bias Vdc1 is −650V. Accordingly, in the non-image area, the fog removal potential difference (first fog removal potential difference) Vback1 which is the difference between the white background portion potential Vd (= −700 V) and the first development DC bias Vdc1 (= −650 V) is 50 V. .
本発明の原理について更に説明する。前述のように、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える現像剤を使用する二成分現像法では、非画像形成領域における感光ドラム1の電位(白地部電位)と現像DCバイアスとの電位差で形成されるかぶり取り電位差Vbackが大きいと、マイナス極性に帯電した現像剤中のネガトナーは、感光ドラム1と対向する現像ニップにおいて、マイナス電位の低い、即ち、よりプラス側の電位である現像スリーブ102に向かう方向に押し付けられる。そして、二成分現像方式を用いる場合、この非画像形成領域におけるかぶり取り電位差Vbackによって、現像スリーブ102上に形成される現像剤の穂立ち(磁気ブラシ)ではなく、現像スリーブ102の表面にトナーが蓄積していく。つまり、非画像形成領域において、現像スリーブ102に対してトナーによる現像動作をしたことと同じ状態となる。これにより、現像スリーブ102にトナーが付着した状態となってしまう。
The principle of the present invention will be further described. As described above, in the two-component development method using a developer including a non-magnetic toner and a magnetic carrier, it is formed by a potential difference between the potential of the photosensitive drum 1 (white background portion potential) and the development DC bias in the non-image forming area. When the fog removal potential difference Vback is large, the negative toner in the negatively charged developer moves toward the developing
この現像スリーブ102の表面に付着するトナーが増加すると、マイナス極性に帯電したネガトナーは絶縁体であるため、現像スリーブ102の表面の見かけの電位は、現像DCバイアスVdcより更にマイナス側の電位となる。そのため、画像形成領域において静電像が感光ドラム1上に形成されると、見かけの現像コントラスト電位差Vcontは大きくなる。その結果、画像濃度が濃くなってしまう。
When the toner adhering to the surface of the developing
本実施例では、この問題に対し、非画像形成領域においてかぶり取り電位差Vbackを小さくする。これにより、上述のように非画像形成領域においてかぶり取り電位差Vbackによって現像スリーブ102へトナーが押しつけられ、現像スリーブ102が非画像領域により現像されることを抑制することができる。そして、現像スリーブ102に付着するトナーを減少させ、現像スリーブ102の表面の見かけの電位の変化を防止することができる。
In the present embodiment, the fog removal potential difference Vback is reduced in the non-image forming area with respect to this problem. Thereby, as described above, it is possible to suppress the toner from being pressed against the developing
表1に、非画像形成領域におけるかぶり取り電位差Vbackと、現像スリーブ102上に付着したトナー量及びトナーが付着した状態での現像スリーブ102の表面電位との関係を示す。
Table 1 shows the relationship between the fog removal potential difference Vback in the non-image forming area, the amount of toner adhering to the developing
現像スリーブ上に付着したトナー量は、次のようにして測定した。表1に記載する各Vbackで非画像形成領域である前多回転及び後回転動作を行なった後に、現像スリーブ102上の現像剤(二成分現像剤)を除去する。その後、現像スリーブ102上に付着しているトナーをテープで回収し、X−Rite社製のX−Rite500カラー反射濃度計を用いて濃度を測定した。
The amount of toner adhered on the developing sleeve was measured as follows. The developer (two-component developer) on the developing
又、現像スリーブ102の表面電位は、次のようにして測定した。現像スリーブ102上の現像剤(二成分現像剤)を除去する。その後、現像スリーブ102上にトナーが付着している状態で現像スリーブ102をアースに接地し、Trek社製のTrek344表面電位計のプローブを現像スリーブ102とのクリアランス1mmとなるように設置して、表面電位を測定した。
The surface potential of the developing
尚、表1は、ブラック用の現像装置4dについての結果を示し、反射濃度は数値が高いほど現像スリーブ102の表面へのトナーの付着量が多い。同様の実験を他の色用の現像装置4についても行ったが、現像スリーブ102の表面へのトナーの付着傾向、現像スリーブ102の表面電位の変化傾向については、実質的に同じ結果を示した。
Table 1 shows the results for the black developing device 4d, and the higher the reflection density, the greater the amount of toner adhering to the surface of the developing
表1に示すように、非画像形成時のかぶり取り電位差Vbackが小さいときは、現像スリーブ102に付着するトナー量が少なく、現像スリーブ102上の表面電位もほぼ0Vとなる。しかし、かぶり取り電位差Vbackを大きくしてゆくと、現像スリーブ102に付着するトナー量が増加し、現像スリーブ102上の表面電位がマイナス電位になる。
As shown in Table 1, when the fog removal potential difference Vback during non-image formation is small, the amount of toner adhering to the developing
これは、アースに接地された導電体である現像スリーブ102の電位は0Vであるが、マイナス帯電したネガトナーは絶縁体であるため、ネガトナーが現像スリーブ102上に付着していると見かけの現像スリーブ102の電位がマイナスとなるためである。
This is because the potential of the developing
このように、表面に付着したトナーによって現像スリーブ102の電位がマイナスとなっていると、画像形成領域において静電潜像が感光ドラム上に形成された際には、現像スリーブ102の電位が現像スリーブ102に印加される現像DCバイアスよりマイナス側の電位となっているため、見かけの現像電位Vcontは大きくなる。このため、画像濃度が濃くなってしまう。そして、現像スリーブ102上に付着しているトナーが、画像形成領域にて現像工程で消費されると、現像スリーブ102の電位は現像DCバイアスと同電位となる。これにより、現像電位は正常となり所望の画像濃度が出るようになる。
As described above, when the potential of the developing
本発明者らの検討によれば、現像スリーブ102上にトナーが付着している状態と付着していない状態とで、現像スリーブ102の電位に10V以上の差があると、ハーフトーン画像やベタ画像を形成したときに濃度段差等の画像不良が発生することがある。
According to the study by the present inventors, if there is a difference of 10 V or more between the state where the toner is attached to the developing
表1に示すように、本実施例の構成では、非画像形成時におけるトナー付着量を減少させ、上記濃度段差等の画像不良を発生させないためには、非画像形成時のかぶり取り電位差Vbackを80V以下にすることが望ましい。又、逆にかぶり取り電位差Vbackを20V以下にすると、かぶり取り電位差Vbackよって発生する電界による電界規制力がほとんどなくなるため、感光ドラム1にかぶりトナーが付着し易くなる。このようにかぶりトナーが感光ドラム1に付着し易くなると、消費トナー量や廃トナー量が増加して好ましくない。 As shown in Table 1, in the configuration of this embodiment, in order to reduce the toner adhesion amount at the time of non-image formation and to prevent the occurrence of image defects such as the above-described density step, the fog removal potential difference Vback at the time of non-image formation is set to It is desirable to make it 80V or less. Conversely, when the fog removal potential difference Vback is set to 20 V or less, the electric field regulating force due to the electric field generated by the fog removal potential difference Vback is almost eliminated, so that the fog toner easily adheres to the photosensitive drum 1. When the fog toner easily adheres to the photosensitive drum 1 as described above, the amount of consumed toner and the amount of waste toner increase, which is not preferable.
従って、本実施例の構成では、好ましくは、画像形成領域におけるかぶり取り電位差(第2のかぶり取り電位差)Vback2よりも、非画像形成領域におけるかぶり取り電位差(第1のかぶり取り電位差)Vback1を小さくし、且つ、非画像領域におけるかぶり取り電位差(第1のかぶり取り電位差)Vback1は、20(V)<Vback≦80(V)とする。 Therefore, in the configuration of the present embodiment, the fog removal potential difference (first fog removal potential difference) Vback1 in the non-image formation region is preferably smaller than the fog removal potential difference (second fog removal potential difference) Vback2 in the image formation region. In addition, the fog removal potential difference (first fog removal potential difference) Vback1 in the non-image area is set to 20 (V) <Vback ≦ 80 (V).
ここで、図6は、本実施例の画像形成装置10の概略制御ブロック図である。画像形成装置10は、装置動作を統括制御する制御部150を有する。制御部150は、制御の中心的素子(制御手段)たるCPU151を有し、このCPU151には、CPU151が実行するプログラムや各種データが格納されたROM152、作業用のメモリ等として使用されるRAM153が接続されている。CPU151は、ROM152に記憶されたデータ、プログラム等に従って画像形成装置10をシーケンス動作させる。本実施例では、CPU151は、現像バイアス電源110、現像スリーブ102を回転駆動させる現像剤担持体駆動手段(駆動モータ)120、帯電バイアス電源130などに制御信号を送信し、図3のチャート図に従って画像形成動作を行なわせる。尚、現像剤担持体駆動手段120は、独立して現像スリーブ102を駆動するようにしてもよいし、例えば感光体駆動手段140と駆動源が共通とされていてもよい。
Here, FIG. 6 is a schematic control block diagram of the
制御部150には、画像処理部(ビデオコントローラ)160が接続されている。画像処理部160は、原稿読み取り装置20(或いは装置本体Aに対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等の外部ホスト機器)からの画像信号を受信すると共に、この信号を画像形成に係る信号に変換して、制御部150のCPU151に送信する。CPU151は、斯かる画像形成信号に従って、画像形成装置10の各部の動作を制御する。
An image processing unit (video controller) 160 is connected to the
本実施例では、特に、CPU151は、所定のタイミングで、現像バイアス電源110に、現像DCバイアス、現像ACバイアスの印加を開始・停止させる電圧印加信号を送信する。又、CPU151は、所定のタイミングで現像バイアス電源110に現像DCバイアスを第1現像DCバイアスVdc1と第2現像DCバイアスVdc2とで切り替える電圧切替信号を送信する。一方、現像バイアス電源110は、現像装置4の現像スリーブ102に現像DCバイアス、或いは現像DCバイアスと現像ACバイアスとが重畳された電圧を印加し得る。又、現像バイアス電源110は、現像スリーブ102に印加する現像DCバイアスを第1現像DCバイアスと第2現像DCバイアスとで切り替える電圧切替器(電圧切替手段)111を有する。これにより、現像バイアス電源111は、CPU151からの電圧切替信号に応じて、第1現像DCバイアス又は第2現像DCバイアスを選択的に現像スリーブ102に印加することができる。
In this embodiment, in particular, the
以上説明したように、本実施例によれば、画像形成領域のかぶり取り電位差Vbackより、非画像形成領域のかぶり取り電位差Vbackを小さくし、非画像形成領域において現像スリーブ102に付着するトナー量を減少させる。これにより、現像スリーブ102の表面の見かけの電位変化を防止し、ハーフトーン画像やベタ画像における濃度段差等の画像不良を防止することができる。従って、高画像品質を達成することができる。
As described above, according to the present embodiment, the fog removal potential difference Vback in the non-image formation area is made smaller than the fog removal potential difference Vback in the image formation area, and the amount of toner attached to the developing
尚、本実施例では、現像スリーブ102に印加する現像DCバイアスを変更したが、非画像形成領域においてかぶり取り電位差Vbackが画像形成領域より小さくなるように変更されれば良い。従って、現像DCバイアスを一定にして帯電装置2による感光ドラム1の帯電電位を非画像形成領域と画像形成領域で変化させてもよい。或いは、感光ドラム1の帯電電位と現像DCバイアスの両方を、非画像形成領域と画像形成領域とで変化させてもよい。この場合、上記現像バイアス電源110と同様、帯電バイアス電源130に、電圧切替器(電圧切替手段)を設け、CPU151からの帯電バイアス切替信号に応じて帯電バイアス電源130を変更し、所望のかぶり取り電位差Vbackが得られるように感光ドラム1を帯電させればよい。これによって、上記同様の効果が得られる。
In this embodiment, the developing DC bias applied to the developing
実施例2
次に、図7を参照して本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例1のものと同一であるので、実質的に同一若しくは相当する機能、構成を有する要素については同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
Example 2
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the basic configuration and operation of the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment are the same as those of the first exemplary embodiment, elements having substantially the same or corresponding functions and configurations are denoted by the same reference numerals and are described in detail. Is omitted.
実施例1では、かぶり取り電位差Vbackの大きさを非画像形成領域と画像形成領域で変化させた。これに対し、本実施例では、かぶり取り電位差Vbackを現像スリーブ102の非駆動時と駆動時で変化させる。
In Example 1, the magnitude of the fog removal potential difference Vback was changed between the non-image forming area and the image forming area. In contrast, in this embodiment, the fog removal potential difference Vback is changed between when the developing
図7は、本実施例における感光ドラム1の駆動(回転駆動)、帯電装置2による帯電バイアス電圧の印加、現像スリーブ102の駆動(回転駆動)、及び現像スリーブ102に対する現像DCバイアスと現像ACバイアスの印加のタイミングを示したチャート図である。
FIG. 7 illustrates driving (rotational driving) of the photosensitive drum 1, application of a charging bias voltage by the charging
画像形成動作が開始し、感光ドラム1の駆動が開始されるのと同時に、帯電装置2への帯電バイアス電圧の印加が開始され、感光ドラム1は一様に帯電される。感光ドラム1の回転により、時間T1後に、感光ドラム1の帯電された位置が現像スリーブ102との対向位置に到達すると、高圧電源110による現像スリーブ102への第1現像DCバイアス(非画像領域現像DCバイアス)Vdc1の印加が開始される。そして、前多回転を行ない、感光ドラム1の電位を安定させる。
At the same time when the image forming operation is started and driving of the photosensitive drum 1 is started, application of a charging bias voltage to the
感光ドラム1の電位が安定すると、露光装置3により感光ドラム1上の画像形成領域に静電潜像が形成される。画像形成領域(静電潜像)が現像スリーブ102との対向位置まで移動するのとほぼ同時に、現像スリーブ102の駆動が開始される。又、このとき同時に、現像ACバイアスの印加が開始され、これにより現像スリーブ102には第2現像DCバイアスVdc2及び現像ACバイアスVacが重畳された現像バイアス電圧が印加される。こうして、画像形成領域の静電像の現像が行われる。
When the potential of the photosensitive drum 1 is stabilized, an electrostatic latent image is formed in the image forming area on the photosensitive drum 1 by the exposure device 3. Almost simultaneously with the movement of the image forming area (electrostatic latent image) to the position facing the developing
又、画像形成領域が現像スリーブ102との対向部を通過し終えるのとほぼ同時に、現像スリーブ102の駆動と現像ACバイアスVacの印加が停止される。又、帯電終了位置が現像スリーブ102との対向位置に来るまで第1現像DCバイアスVdc1が再び印加される。
Further, almost simultaneously with the end of the image forming region passing through the portion facing the developing
本実施例では、現像DCバイアスが安定するまで100msec、現像スリーブ102の駆動が安定するまで30msec、現像ACバイアスが安定するまで100msecかかる。そのため、本実施例では、現像スリーブ102の駆動が開始される100msec前に現像DCバイアスを第1現像バイアスVdc1から第2現像バイアスVdc2に変更する。しかし、本発明は、斯かる正確なタイミングに限定されるものではなく、本発明を実施する画像形成装置本体により差が生じるので、適宜調整することができる。
In this embodiment, it takes 100 msec for the development DC bias to stabilize, 30 msec for the
このように、本実施例では、帯電装置2によって帯電された感光ドラム1の電位と現像スリーブ102に印加する現像バイアス電圧の直流成分との電位差を、現像スリーブ102の駆動手段の動作時(即ち、現像スリーブ102の駆動時)における電位差よりも、駆動手段の非動作時(即ち、現像スリーブ102の非駆動時)における電位差を小さくする。
As described above, in this embodiment, the potential difference between the potential of the photosensitive drum 1 charged by the charging
ところで、図2に示すような現像装置4において、現像装置4内を循環する現像剤は、現像スリーブ102の回転により、規制ブレード105を通過する付近でストレスを受ける。そのため、トナー帯電量が低下するなどの現像剤の劣化が起きる。現像剤の劣化としては、例えば、トナーへの帯電付与性を安定させるためにキャリアの表面に施されたコート材料の剥がれや、シリカ、チタン等の外添剤のトナーへの埋め込み等が挙げられる。
Incidentally, in the developing
この問題に対する対策としては、本実施例のように現像スリーブ102の駆動時間を、画像形成領域とほぼ同じとし、即ち、ほぼ画像形成領域と同じだけ現像スリーブ102を駆動して、現像スリーブ102の回転時間を最小限に抑えることが有効である。又、斯かる構成は、現像スリーブ102が長時間回転することでトナーが現像スリーブ102に融着し、現像スリーブ102の表面粗さが低下することで現像剤の搬送性が低下する問題や、現像スリーブ102の駆動モータやクラッチ等のメカ部品の寿命に対しても有効である。
As a countermeasure against this problem, as in the present embodiment, the driving time of the developing
しかしながら、前多回転時や後回転時において、現像スリーブ102の駆動が停止していると、実施例1で示した現像スリーブ102へのトナーの付着が、現像スリーブ102の周面のうち感光ドラム1と対向している一部分のみに局所的に集中する。このため、その部分に対するトナーの付着量も増加する。その結果、続く画像形成領域におけるハーフトーン画像等に、現像スリーブ102の長手方向に沿うスジ状の高濃度部分が現れる画像不良が発生することがある。
However, if the driving of the developing
そこで、図7に示すように、現像スリーブ102の駆動の停止時における現像DCバイアスを、かぶり取り電位差Vbackが小さくなるような電圧に設定する。これにより、実施例1と同様に現像スリーブ102の非駆動時における現像スリーブ102への付着トナー量を減少させることができる。しかも、現像スリーブ102の駆動が停止しているので、かぶり取り電位差Vbackが低いことによりトナーが感光ドラム1に供給されることはない。このため、感光ドラム1にかぶりトナーが付着してしまう問題もない。
Therefore, as shown in FIG. 7, the developing DC bias when the driving of the developing
尚、現像スリーブ102の非駆動時は非画像形成領域に対応し、又現像スリーブ102の駆動時は画像形成領域に対応する。従って、換言すれば、本実施例においても、非画像形成領域と画像形成領域とでかぶり取り電位差Vbackを変更している。
When the developing
図8は、本実施例における画像形成装置10の概略制御ブロック図である。本実施例の制御態様は、図6に示したものと基本的には同じである。本実施例では、CPU151は、CPU151は、現像バイアス電源110、現像スリーブ102を回転駆動させる現像剤担持体駆動手段(駆動モータ)120、帯電バイアス電源130等に制御信号を送信し、図7のチャート図に従って画像形成動作を行なわせる。又、特に、本実施例では、現像剤担持体駆動手段120は、現像スリーブ102を駆動・停止させることができる駆動切替器(駆動切替手段)121を有している。この駆動切替器は、CPU151の制御信号に応じて、現像スリーブ102の回転駆動を開始・停止させることができる。現像剤担持体駆動手段120が独立していれば、駆動モータ自体の駆動を開始・停止させればよく、又現像剤担持体駆動手段120と例えば感光体駆動手段140の駆動源が共通とされている場合にはクラッチのオン・オフ等により、駆動の伝達・遮断を切り替えるようにすればよい。
FIG. 8 is a schematic control block diagram of the
以上説明したように、現像スリーブ102の駆動時のかぶり取り電位差Vbackより現像スリーブ102の非駆動時のかぶり取り電位差Vbackを小さくし、現像スリーブ102の非駆動時における現像スリーブ102への付着トナー量を減少させることにより、ハーフトーン画像における高濃度スジが発生する画像不良を防止することができる。又、非画像形成領域においてかぶり取り電位差Vbackを小さくすることによりかぶりトナーが感光ドラム1に付着することも抑制することができる。しかも、非画像形成領域にて現像スリーブ102の駆動を停止することで、現像スリーブ102の駆動時間を最小限にし、現像剤の劣化や現像スリーブ102の表面のトナー融着を抑えることができる。
As described above, the fog removal potential difference Vback when the developing
実施例3
次に、図9を参照して、本発明の更に他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本構成及び動作は、実施例1のものと同じであるので、実施例1のものと実質的に同一若しくは相当する機能、構成を有する要素には、同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
Example 3
Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since the basic configuration and operation of the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment are the same as those of the first exemplary embodiment, elements having substantially the same or corresponding functions and configurations as those of the first exemplary embodiment are denoted by the same reference numerals. A detailed description will be omitted.
実施例1における現像装置4では、現像スリーブ進行方向において現像剤のくみ上げ極N2のすぐ下流の磁極S2に対向して規制ブレード105を配置した。これに対し、本実施例では、規制ブレード105は、現像剤のくみ上げ極N2に対向して配置される。
In the developing
本実施例における二成分磁気ブラシ法による現像工程と現像剤の循環系とについて説明する。 The developing process by the two-component magnetic brush method and the developer circulation system in this embodiment will be described.
現像スリーブ102の内部には、実施例1と同様、現像スリーブ102による現像剤の搬送方向に沿って複数の磁極を備えた磁界発生手段としてのマグネットロールが固定配置されている。
Inside the developing
先ず、現像スリーブ102の回転に伴い、現像剤は、汲み上げ磁極N2で現像スリーブ102へと汲み上げられる。汲み上げ磁極N2で汲み上げられた現像剤は、磁極N2にほぼ対向して現像スリーブ102に対して所定の間隔(S−Bギャップ)をもって配置された規制ブレード105によって規制される。こうして、現像スリーブ102上に二成分現像剤の薄層が形成される。ここで、現像スリーブ102上に薄層として担持された現像剤が、搬送極S2及びN1を介して現像主極S1まで搬送されてくると、磁気力によって磁気ブラシ(現像剤の穂立ち)が形成される。この穂状に形成された磁気ブラシは、感光ドラム1に対して近接又は接触する。そして、現像スリーブ102に印加される現像バイアス電圧の作用によって、感光ドラム1に形成された静電像に応じて、磁気ブラシ中のトナーが感光ドラム1へと移動する。これによって、感光ドラム1上の静電像は、トナー像として現像される。静電像を現像した現像スリーブ102上の現像剤は、その後磁極N3、N2の反発磁界によって、現像容器101内に回収される。
First, as the developing
本実施例で使用する現像装置4の構成は、汲み上げ磁極N2で現像剤の規制を行なう点で実施例1と異なる。ここで、規制ブレード105により規制された現像剤の余剰分が規制ブレード105の現像スリーブ102回転方向上流に剤溜まりとなって現像スリーブ102上に残る。しかし、本実施例のような構成にすると、剤溜まりの現像剤量は、実施例1の現像装置4よりも少ない。その結果、現像スリーブ102の回転により規制ブレード105の付近で現像剤が受けるストレスは、剤溜まりの量が少ないため、実施例1の現像装置4と比較して少ない。これにより、キャリアの表面の抵抗調整のためのコート剥がれやシリカ、チタン等の外添剤のトナーへの埋め込み等の現像剤の劣化を少なくすることができる。
The configuration of the developing
しかし、その反面、現像スリーブ102と規制ブレード105の対向部付近で剤溜まりからのストレスが少ないため、非画像形成領域におけるかぶり取り電位差Vbackにより現像スリーブ102の表面へ付着したトナーは、現像スリーブ102の表面から剥ぎ取られにくい。従って、先に述べたハーフトーン画像やベタ画像における濃度段差等の画像不良が顕著に発生しやすい。
However, on the other hand, since the stress from the agent reservoir is small in the vicinity of the facing portion between the developing
本実施例のような構成の現像装置4において、実施例1や実施例2で行なったかぶり取り電位差Vbackの制御を行なうことによって、非画像形成領域において現像スリーブ102への付着トナー量を有効に減少させることができる。そして、現像スリーブ102の表面の見かけの電位変化を防止し、ハーフトーン画像やベタ画像における濃度段差等の画像不良を防止することができる。しかも、現像剤のストレスによる劣化も少なくすることができる。
In the developing
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上記実施例の態様に限定されるものではない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the specific Example, this invention is not limited to the aspect of the said Example.
1a〜1d 感光ドラム(像担持体)
2a〜2d 帯電装置
4a〜4d 現像装置
102 現像スリーブ
105 規制ブレード
110 高圧電源(現像バイアス電源)
1a to 1d Photosensitive drum (image carrier)
2a to
Claims (10)
前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の電位と前記現像装置に印加する現像バイアス電圧の直流成分との電位差は、画像形成領域における電位差よりも非画像形成領域における電位差を小さくすることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, a charging unit for charging the image carrier, an electrostatic image forming unit for forming an electrostatic image on the image carrier charged by the charging unit, and an image carrier formed on the image carrier. An image forming apparatus comprising: a developing device that develops an electrostatic image using a two-component developer including a non-magnetic toner and a magnetic carrier;
The potential difference between the potential of the image carrier charged by the charging unit and the DC component of the developing bias voltage applied to the developing device is smaller than the potential difference in the image forming area. An image forming apparatus.
前記帯電手段によって帯電された前記像担持体の電位と前記現像剤担持体に印加する現像バイアス電圧の直流成分との電位差は、前記現像剤担持体の駆動時における電位差よりも、前記現像剤担持体の非駆動時における電位差を小さくすることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, a charging unit that charges the image carrier, an electrostatic image forming unit that forms an electrostatic image on the image carrier charged by the charging unit, a nonmagnetic toner, and a magnetic carrier Development in which an electrostatic image formed on the image carrier is developed using the two-component developer, the developer carrier being carried to carry the two-component developer and transporting to a position facing the image carrier. In an image forming apparatus comprising: an apparatus; and a driving unit that rotationally drives the developer carrier.
The potential difference between the potential of the image carrier charged by the charging means and the direct current component of the developing bias voltage applied to the developer carrier is greater than the potential difference during driving of the developer carrier. An image forming apparatus characterized by reducing a potential difference when a body is not driven.
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