JP5038833B2 - Developing device and image forming apparatus equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、キャリア及びトナーを有する2成分現像剤を用いた現像装置及びこれを搭載した画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device using a two-component developer having a carrier and a toner, and an image forming apparatus equipped with the developing device.
この種の現像装置では、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナー画像を現像し、このトナー画像を用紙に転写及び定着させる。
ここで、この現像装置には、いわゆるハイブリッド現像による方式がある。詳しくは、当該方式は、2成分現像方式と1成分現像方式とを組み合わせたものであり、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させ、このトナーのみをドラムに供給し、その表面にトナー画像を現像している。
In this type of developing device, a toner image is developed on the surface of a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed, and the toner image is transferred and fixed on a sheet.
Here, this developing apparatus has a so-called hybrid development system. Specifically, this method is a combination of the two-component development method and the one-component development method, and a non-magnetic toner is charged using a magnetic carrier, and only this toner is supplied to the drum, and the toner is applied to the surface The image is being developed.
そして、当該方式を用いた技術が開示されており(例えば、特許文献1参照)、ドラムに対峙する現像ローラと、このローラに対峙する磁気ブラシローラとを備え、このブラシローラには、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁石が設けられている。そして、現像ローラにはトナーのみの薄層が形成され、現像後には現像ローラのトナー層が掻き取られる。 A technique using the method is disclosed (see, for example, Patent Document 1), which includes a developing roller facing the drum and a magnetic brush roller facing the roller. The brush roller includes a carrier and a roller. A magnet that forms a magnetic brush made of toner is provided. A thin layer made only of toner is formed on the developing roller, and the toner layer of the developing roller is scraped off after development.
一方、現像ローラ上にトナーのみの薄層を形成する構成において、現像ローラの外周側を部分的に囲繞する電極部材を設け、この電極部材に所定の電圧を印加する技術も開示されている(例えば、特許文献2参照)。 On the other hand, there is also disclosed a technique in which an electrode member that partially surrounds the outer peripheral side of the developing roller is provided in a configuration in which a thin layer only of toner is formed on the developing roller, and a predetermined voltage is applied to the electrode member ( For example, see Patent Document 2).
ところで、上記従来の技術の如く、現像ローラからドラムへのトナーの供給と、磁気ブラシによる現像ローラのトナー層の掻き取りとを単に繰り返した場合には、画像乱れが生ずるとの問題がある。詳しくは、仮に、トナーの供給とトナー層の掻き取りとが継続すると、現像時には、現像ローラのトナー層の厚みが減って画像濃度の不良が生じてしまう。一方、非現像時には当該トナー層がブラシに掻き取られ難くなって、次回の現像時に現像ゴーストが生じてしまうからである。 By the way, there is a problem that image disturbance occurs when the supply of toner from the developing roller to the drum and the scraping of the toner layer of the developing roller with a magnetic brush are simply repeated as in the prior art. Specifically, if the toner supply and the scraping of the toner layer are continued, the thickness of the toner layer of the developing roller is reduced during development, resulting in poor image density. On the other hand, when the toner is not developed, the toner layer is hardly scraped off by the brush, and a development ghost is generated at the next development.
これらの画像乱れは、現像時におけるトナーの帯電量と非現像時におけるトナーの帯電量とに差が生ずることに起因する。また、トナーの劣化や使用状況等によっていずれのトナーの帯電量も大きな値で推移する点も要因になる。つまり、これら各トナーの帯電量の差をなくし、且つ、小さな値に抑えるための何等かの措置が必要になるが、上記従来の技術ではこの点については格別な配慮がなされていない。 These image disturbances are caused by a difference between the toner charge amount during development and the toner charge amount during non-development. Another factor is that the charge amount of any toner changes at a large value depending on the deterioration of the toner and the usage status. In other words, some measure is required to eliminate the difference in charge amount between these toners and to suppress the toner to a small value. However, in the conventional technology, no special consideration is given to this point.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、現像時におけるトナーの帯電量と非現像時におけるトナーの帯電量との差をなくす現像装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a developing device that eliminates the above-mentioned problems and eliminates the difference between the toner charge amount during development and the toner charge amount during non-development, and an image forming apparatus equipped with the same. is there.
上記目的を達成するための第1の発明は、キャリアを用いてトナーを帯電させ、トナーを像担持体に供給してトナー画像を現像させる現像装置であって、像担持体に対峙した開口を有するハウジングと、ハウジング内に配設されており、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成させる磁気ローラと、開口にて磁気ローラの回転軸線に対して略平行に並設されており、磁気ブラシから移送されたトナーの薄層を形成させる現像ローラと、現像ローラの外周側を部分的に囲繞しており、所定の電圧が印加される電極部材と、現像ローラに形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータの大きさに応じて、電極部材に印加される電圧を制御する電圧制御手段とを具備する。 A first invention for achieving the above object is a developing device for developing a toner image by charging a toner using a carrier and supplying the toner to the image carrier, and having an opening facing the image carrier. A housing having a magnetic roller disposed in the housing and forming a magnetic brush made of carrier and toner, and arranged parallel to the rotation axis of the magnetic roller at the opening, and transferred from the magnetic brush. A developing roller for forming a thin layer of the toner, an electrode member that partially surrounds the outer peripheral side of the developing roller, to which a predetermined voltage is applied, and a charge amount of the toner formed on the developing roller Voltage control means for controlling the voltage applied to the electrode member according to the size of a certain parameter.
第1の発明によれば、キャリア及びトナーからなる2成分現像剤が用いられており、磁気ローラでは、この現像剤による磁気ブラシが形成され、このブラシは現像ローラにトナーの薄層を形成させる。そして、このトナーが像担持体に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ローラのトナー層を掻き取って回収する。 According to the first invention, a two-component developer comprising a carrier and a toner is used, and a magnetic brush is formed by the developer on the magnetic roller, and this brush forms a thin layer of toner on the developing roller. . The toner image is developed by supplying the toner to the image carrier. On the other hand, this brush scrapes off and collects the toner layer of the developing roller after development.
ここで、上述の如く像担持体へのトナーの供給と、ブラシによる現像ローラのトナー層の掻き取りとを単に繰り返した場合には、現像時におけるトナーの帯電量と非現像時におけるトナーの帯電量とに差が生じたままになるし、いずれのトナーの帯電量も大きな値になる。
しかしながら、この現像装置は、現像ローラの外周側を部分的に囲繞する電極部材を有し、そして、電圧制御手段が、電極部材に印加されている電圧を、現像ローラに形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータの大きさに応じて制御している。これにより、現像時におけるトナーの帯電量と非現像時におけるトナーの帯電量との差が少なくなるし、いずれのトナーの帯電量も小さな値になり、画像乱れが回避可能になる。
Here, when the supply of toner to the image carrier and the scraping of the toner layer of the developing roller with a brush are simply repeated as described above, the toner charge amount during development and the toner charge during non-development There remains a difference in the amount, and the charge amount of any toner becomes a large value.
However, this developing device has an electrode member that partially surrounds the outer peripheral side of the developing roller, and the voltage control means applies the voltage applied to the electrode member to charge the toner formed on the developing roller. Control is performed according to the size of the parameter having a correlation with the quantity. As a result, the difference between the charge amount of the toner at the time of development and the charge amount of the toner at the time of non-development is reduced, and the charge amount of any toner becomes a small value, and image disturbance can be avoided.
第2の発明は、第1の発明の構成において、電極部材は、現像ローラの回転方向で見て、像担持体の軸心と現像ローラの軸心とを結ぶ位置の上流側であって、現像ローラの軸心と磁気ローラの軸心とを結ぶ位置の下流側までの領域にて、現像ローラの外周側を部分的に囲繞していることを特徴とする。
第2の発明によれば、第1の発明の作用に加えてさらに、電極部材は、像担持体の手前側にて、現像時にはそのトナー層の厚みを減らさず、非現像時にはそのトナー層を掻き取り易くさせる位置に配置され、現像ローラのトナー層の配列を整えることができると共に、現像領域直前まで現像ローラ上のトナーの振幅動作を行わせることができるため、トナーと現像ローラとの付着性を低減させた状態で現像することが可能になり、画像濃度の不良が抑制可能になる。また、このことにより非現像時には当該トナー層がブラシに掻き取られ易くなり、現像ゴーストの発生も抑制可能になる。これらの結果、画像乱れが回避される。
According to a second invention, in the configuration of the first invention, the electrode member is upstream of the position connecting the axis of the image carrier and the axis of the developing roller, as viewed in the rotation direction of the developing roller, The outer peripheral side of the developing roller is partially surrounded by a region up to the downstream side of the position connecting the axial center of the developing roller and the axial center of the magnetic roller.
According to the second invention, in addition to the action of the first invention, the electrode member further reduces the thickness of the toner layer at the time of development on the front side of the image carrier, and removes the toner layer at the time of non-development. Since it is arranged at a position to facilitate scraping, the toner layer arrangement of the developing roller can be adjusted, and the amplitude operation of the toner on the developing roller can be performed immediately before the developing region, so that the toner adheres to the developing roller. Therefore, it is possible to perform development in a state where the property is reduced, and it is possible to suppress image density defects. In addition, this makes it easier for the toner layer to be scraped off by the brush during non-development, and development ghosting can be suppressed. As a result, image disturbance is avoided.
第3の発明は、第1や第2の発明の構成において、像担持体に形成された画像パッチの画像濃度が低下した場合には、現像ローラと磁気ローラとの間に生ずる電位差を大きくするとともに、電圧制御手段は、現像ローラから電極部材へとトナーが移動する電界の強度または電極部材への電圧の印加時間を大きくすることを特徴とする。
第3の発明によれば、第1の発明の作用に加えてさらに、現像ローラに形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータのうち、像担持体に形成された画像パッチの画像濃度の大きさが監視されている。そして、この画像濃度が低下した場合には、現像ローラと磁気ローラとの間に生ずる電位差を大きくし、且つ、電圧制御手段は、現像ローラから電極部材へとトナーが移動する電界の強度または電極部材への電圧の印加時間を大きくする。よって、仮に、画像形成装置の使用に伴ってトナーの帯電量が大きくなったとしても、電位差を大きくするので、画像濃度が長期に亘って高められ、像担持体への現像効率が上昇する。一方、この電位差の増加により、仮に、当該トナー層がブラシに掻き取られ難くなったとしても、電極部材への印加電圧を制御しているので、現像ゴーストの発生がより一層抑制され、画像劣化を抑制することができる。
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first or second aspect, when the image density of the image patch formed on the image carrier is lowered, the potential difference generated between the developing roller and the magnetic roller is increased. In addition, the voltage control means increases the intensity of the electric field at which the toner moves from the developing roller to the electrode member or the application time of the voltage to the electrode member.
According to the third invention, in addition to the function of the first invention, the image density of the image patch formed on the image carrier among the parameters having a correlation with the charge amount of the toner formed on the developing roller. The size is being monitored. When the image density is lowered, the potential difference generated between the developing roller and the magnetic roller is increased, and the voltage control means is configured to increase the electric field strength or the electrode that moves the toner from the developing roller to the electrode member. Increase the voltage application time to the member. Therefore, even if the charge amount of the toner increases as the image forming apparatus is used, the potential difference is increased, so that the image density is increased over a long period of time, and the development efficiency to the image carrier is increased. On the other hand, even if it becomes difficult for the toner layer to be scraped off by the brush due to the increase in the potential difference, since the voltage applied to the electrode member is controlled, the development ghost is further suppressed and the image deterioration Can be suppressed.
第4の発明は、第3の発明の構成において、電圧制御手段は、現像ローラと磁気ローラとの間に生ずる電位差が所定の閾値を超えた場合にのみ、現像ローラから電極部材へとトナーが移動する電界の強度または電極部材への電圧の印加時間を大きくすることを特徴とする。
第4の発明によれば、第3の発明の作用に加えてさらに、現像ローラに形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータのうち、現像ローラと磁気ローラとの間に生ずる電位差の大きさも監視されている。そして、この電位差が所定の閾値を超えた場合にのみ、電圧制御手段は、現像ローラから電極部材へとトナーが移動する電界の強度または電極部材への電圧の印加時間を大きくする。換言すれば、この電位差が所定の閾値を超えていないときには、当該トナー層がブラシに掻き取られ易い状態にあることから、電圧制御手段は電極部材に電圧を印加しなくても良いか、元の印加電圧から変更する必要がない。これにより、省力化に寄与する画像乱れの回避が可能になる。
According to a fourth aspect of the invention, in the configuration of the third aspect of the invention, the voltage control means causes the toner to be transferred from the developing roller to the electrode member only when the potential difference generated between the developing roller and the magnetic roller exceeds a predetermined threshold value. It is characterized in that the strength of the electric field that moves or the voltage application time to the electrode member is increased.
According to the fourth aspect of the invention, in addition to the action of the third aspect, among the parameters correlated with the charge amount of the toner formed on the developing roller, the potential difference generated between the developing roller and the magnetic roller is large. It is also monitored. Only when this potential difference exceeds a predetermined threshold value, the voltage control means increases the strength of the electric field in which the toner moves from the developing roller to the electrode member or the application time of the voltage to the electrode member. In other words, when this potential difference does not exceed the predetermined threshold value, the toner layer is easily scraped off by the brush, so that the voltage control means does not need to apply a voltage to the electrode member. There is no need to change the applied voltage. Thereby, it is possible to avoid image disturbance that contributes to labor saving.
第5の発明は、第1や第2の発明の構成において、電圧制御手段は、画像形成装置による印字率が低下した場合に、現像ローラから電極部材へとトナーが移動する電界の強度または電極部材への電圧の印加時間を大きくすることを特徴とする。
第5の発明によれば、第1や第2の発明の作用に加えてさらに、現像ローラに形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータのうち、画像形成装置による印字率の大きさが監視されている。そして、トナーの消費が少なくなって印字率が低下した場合には、電圧制御手段は、現像ローラから電極部材へとトナーが移動する電界の強度または電極部材への電圧の印加時間を大きくする。よって、仮に、画像形成装置の使用に伴ってトナーの帯電量が大きくなり、トナー層がブラシに掻き取られ難くなったとしても、電極部材への印加電圧を制御しているので、現像ゴーストの発生がより一層抑制され、高画質になる。
According to a fifth aspect of the invention, in the configuration of the first or second aspect of the invention, the voltage control means is configured such that the strength of the electric field at which the toner moves from the developing roller to the electrode member or the electrode when the printing rate by the image forming apparatus decreases The application time of the voltage to the member is increased.
According to the fifth invention, in addition to the effects of the first and second inventions, among the parameters having a correlation with the charge amount of the toner formed on the developing roller, the magnitude of the printing rate by the image forming apparatus is Is being monitored. When the toner consumption is reduced and the printing rate is reduced, the voltage control unit increases the strength of the electric field in which the toner moves from the developing roller to the electrode member or the application time of the voltage to the electrode member. Therefore, even if the toner charge amount increases with the use of the image forming apparatus and the toner layer becomes difficult to be scraped off by the brush, the voltage applied to the electrode member is controlled. Occurrence is further suppressed, resulting in high image quality.
第6の発明は、第1から第5の発明の構成において、電極部材と現像ローラとの間に生ずる電界は、現像ローラと磁気ローラとの間に生じており、磁気ブラシによって現像ローラのトナー層を掻き取って回収する電界よりも小さくされていることを特徴とする。
第6の発明によれば、第1から第5の発明の作用に加えてさらに、電極部材と現像ローラとの間に生ずる電界が、現像ローラのトナー層を掻き取って回収する電界よりも小さくされているので、現像ローラのトナーは電極部材に向けて移動することなく振動する。これにより、現像ローラのトナー層の配列が適切に整えられる。
According to a sixth aspect of the present invention, in the configurations of the first to fifth aspects, the electric field generated between the electrode member and the developing roller is generated between the developing roller and the magnetic roller, and the toner of the developing roller is generated by the magnetic brush. It is characterized in that it is smaller than the electric field for scraping and collecting the layer.
According to the sixth invention, in addition to the effects of the first to fifth inventions, the electric field generated between the electrode member and the developing roller is smaller than the electric field that scrapes off and collects the toner layer of the developing roller. Therefore, the toner on the developing roller vibrates without moving toward the electrode member. Thereby, the arrangement of the toner layer of the developing roller is appropriately arranged.
第7の発明は、第1から第6の発明の構成において、磁気ローラには、直流電圧が印加され、現像ローラには、直流電圧を重畳させた交流電圧が印加される一方、電極部材には、交流電圧が少なくとも印加されていることを特徴とする。
第7の発明によれば、第1から第6の発明の作用に加えてさらに、磁気ローラに対し、直流電圧が印加されると、磁気ブラシはトナーを現像ローラに向けて搬送させるし、この磁気ブラシは現像後のトナー層を現像ローラから掻き取る。また、現像ローラに対し、直流電圧を重畳させた交流電圧が印加されると、現像ローラのトナーが像担持体に向けて飛翔する。ここで、電極部材にも交流電圧が少なくとも印加されているので、像担持体への現像効率が上昇及び現像ローラのトナー層を掻き取って回収し易くなるため、残留トナーが現像ローラ上に残り難く、すなわち、前回の印字履歴が残り難くなり、その結果としてトナー層の配列を均一にするほか、トナー帯電を除電し帯電を均一化し、且つ、現像領域直前までトナーを振幅運動させるので、上記現像効率をさらに高めるし、上記掻き取り性もより向上する。また、トナー層の厚みの均一化も可能になる。
According to a seventh invention, in the configuration of the first to sixth inventions, a DC voltage is applied to the magnetic roller, and an AC voltage superimposed with the DC voltage is applied to the developing roller, while the electrode member is applied to the electrode member. Is characterized in that an AC voltage is applied at least.
According to the seventh invention, in addition to the actions of the first to sixth inventions, when a DC voltage is applied to the magnetic roller, the magnetic brush conveys the toner toward the developing roller. The magnetic brush scrapes off the developed toner layer from the developing roller. Further, when an AC voltage on which a DC voltage is superimposed is applied to the developing roller, the toner on the developing roller flies toward the image carrier. Here, since at least an AC voltage is also applied to the electrode member, the development efficiency on the image carrier is increased and the toner layer of the developing roller is easily scraped and collected, so that residual toner remains on the developing roller. In other words, the previous print history is difficult to remain, and as a result, the toner layer arrangement is made uniform, the toner charge is neutralized to make the charge uniform, and the toner moves in amplitude until just before the development area. The development efficiency is further increased and the scraping property is further improved. In addition, the thickness of the toner layer can be made uniform.
第8の発明は、第7の発明の構成において、電極部材に印加される交流電圧は、現像ローラに印加される交流電圧と同位相の電圧であって、現像ローラに印加される交流電圧よりも小さくされていることを特徴とする。
第8の発明によれば、第1から第の発明の作用に加えてさらに、電極部材に印加される交流電圧は、現像ローラに印加される交流電圧と同位相の電圧であって、この現像ローラに印加される交流電圧よりも小さくされているので、現像ローラのトナーは電極部材に向けて移動してしまい、電極部材にトナーが蓄積されることを抑制する。また、このトナー層の厚みをより均一に保つことができる。
In an eighth aspect based on the seventh aspect, the AC voltage applied to the electrode member is a voltage having the same phase as the AC voltage applied to the developing roller, and is based on the AC voltage applied to the developing roller. Is also made smaller.
According to the eighth invention, in addition to the effects of the first to the second inventions, the AC voltage applied to the electrode member is a voltage having the same phase as the AC voltage applied to the developing roller. Since the voltage is smaller than the AC voltage applied to the roller, the toner on the developing roller moves toward the electrode member, and accumulation of toner on the electrode member is suppressed. Further, the thickness of the toner layer can be kept more uniform.
第9の発明は、第1から第8の発明の構成において、像担持体の周速は、約180mm/sec以上に設定されていることを特徴とする。
第9の発明によれば、第1から第8の発明の作用に加えてさらに、像担持体の周速が約180mm/sec以上に設定され、画像形成プロセススピードが速い場合には、現像時間や未現像トナーの回収時間が短くなるが、本発明は、このような高速化にも特に好適に対応できる。
A ninth invention is characterized in that, in the configurations of the first to eighth inventions, the peripheral speed of the image carrier is set to about 180 mm / sec or more.
According to the ninth invention, in addition to the effects of the first to eighth inventions, when the peripheral speed of the image carrier is set to about 180 mm / sec or more and the image forming process speed is high, the development time is increased. In addition, although the recovery time of undeveloped toner is shortened, the present invention can particularly suitably cope with such a high speed.
第10の発明は、第1から第9の発明の現像装置を搭載した画像形成装置であることを特徴とする。
第10の発明によれば、第1から第9の発明の作用に加えてさらに、画像乱れが回避され、良好な画像形成が行われるので、画像形成装置の信頼性向上に寄与する。
A tenth invention is an image forming apparatus equipped with the developing device of the first to ninth inventions.
According to the tenth invention, in addition to the effects of the first to ninth inventions, image disturbance is avoided and good image formation is performed, which contributes to improving the reliability of the image forming apparatus.
本発明によれば、現像時におけるトナーの帯電量と非現像時におけるトナーの帯電量との差をなくし、各帯電量も小さくさせ、画像乱れを防止する現像装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, a developing device that eliminates the difference between the toner charge amount during development and the toner charge amount during non-development, reduces each charge amount, and prevents image distortion, and an image forming apparatus equipped with the same. Can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施例であるタンデム方式のカラープリンタの概略構成図であり、同図の右方向がプリンタ1の正面に対応し、左方向が背面に対応している。
同図に示されるように、この装置本体2の下部には用紙のカセット3が配置されており、カセット3には画像形成前の用紙Pが積層状態で収容され、この用紙Pはローラ21を介して1枚ずつ分離され、カセット3から左方向に向けて送出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a tandem color printer according to the present embodiment, in which the right direction corresponds to the front of the printer 1 and the left direction corresponds to the back.
As shown in the figure, a
カセット3から送出された用紙Pは本体2の左側面に沿って上方に向けて搬送される。この本体2の内部には、用紙搬送方向でみて下流側にフィードローラ22、レジストローラ24、画像形成部4及び転写部71が順番に配置されている。この画像形成部4の下方には露光ユニット20が備えられており、このユニット20からは画像形成部4の感光体ドラム(像担持体)5に向けてレーザ光が照射される。
The paper P delivered from the
また、用紙搬送方向でみて転写部71の下流側には、定着部72及び排出分岐部74が順番に配置され、片面印刷の場合には、定着部72から排出された用紙Pは排出分岐部74を経て排紙トレイ76に排出される。
一方、この排出分岐部74とカセット3との間には両面印刷用ユニット78が配置されており、このユニット78では定着部72から排出された用紙Pをレジストローラ24に戻し、画像形成部4に向けて再び送出する。
In addition, a fixing
On the other hand, a
ここで、本実施例の画像形成部4は、4つの画像形成ユニット4a,4b,4c,4dで構成されている。これら各ユニット4a〜4dは、プリンタ1の正面側から背面側に向けて順に配列され、異なる4色(イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程を通じてイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの画像を順次形成している。
Here, the image forming unit 4 according to the present exemplary embodiment includes four
具体的には、各ユニット4a〜4dには、各対応色の可視像(トナー画像)を担持するドラム5a,5b,5c,5dが設けられている。各ドラム5a〜5dは本体2に対して回転自在に設置され、図示しない駆動モータによって同図の反時計回りに駆動する。
また、各ドラム5a〜5dの周囲の適宜位置には、それぞれ対応する帯電器6a,6b,6c,6d、現像装置7a,7b,7c,7d、クリーニング部8a,8b,8c,8dや、中間転写ローラ9a,9b,9c,9dが設けられている。
Specifically, each of the
Further, at appropriate positions around the respective drums 5a to 5d, corresponding
この帯電器6a〜6dでは、対応するドラム5a〜5dの表面を一様に帯電させる。また、現像装置7a〜7dでは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーを用いてドラム5a〜5dの表面に静電的に付着させる。これにより、ドラム5a〜5dの表面には、露光ユニット20による静電潜像に応じたトナー画像が現像される。そして、これらドラム5a〜5d上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト10上に順次転写され、1ページ分のトナー画像として合成される。
In the
詳しくは、上記ベルト10は、誘電体樹脂製のシート材の両端部分を重ね合わさせて接合したエンドレス形状のベルトや、継ぎ目を有しないシームレスのベルトが用いられており、駆動ローラ12と搬送ローラ11との間に掛け回され、図示しない駆動モータによって同図の時計回りに走行する。
このベルト10は、ドラム5a〜5dと中間転写ローラ9a〜9dとの間を走行しており、これにより、ドラム5a〜5d上に形成されたトナー画像はベルト10上に1次転写される。なお、クリーニング部8a〜8dでは、ドラム5a〜5d上に残留したトナーが除去される。
Specifically, the
The
上述した転写部71は駆動ローラ12に隣接して設けられ、この転写部71のローラとベルト10との間を用紙Pが通過すると、ベルト10上に転写されたトナー画像は用紙Pに2次転写され、この用紙Pは定着部72に向けて搬送される。
ここで、上述した現像装置7等は装置本体2内のコントローラ(メインECU)90に電気的に接続されている(図2)。
The
Here, the developing
このコントローラ90では、印刷の元になる画像データが得られたか否かを検出している。具体的には、本実施例の入力ポート80は、図示しない外部コンピュータから画像データが受信可能に構成されており、この画像データがコントローラ90に入力されている。
そして、コントローラ90は画像データの受信を検出した場合には、露光ユニット20、画像形成部4、転写部71及び定着部72を作動させる。
This
When the
すなわち、コントローラ90はレジストローラ24を駆動させ、待機した用紙Pを画像転写タイミングに間に合うように転写部71に向けて給紙させる。なお、このコントローラ90は、カセット3内の用紙Pを待機させる場合には、ローラ21,22も駆動させる。
ここで、本実施例の各現像装置7には、いわゆるハイブリッド現像による方式が採用されている。
That is, the
Here, a so-called hybrid development method is employed for each developing
すなわち、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させ、この帯電されたトナーのみを各ドラム5に向けて飛翔させており、非接触の現像方式によってトナー画像をドラム5に現像している。より具体的には、現像装置7は図3に示されたハウジング30を有しており、本実施例のハウジング30は、ドラム5に対峙する開口32と、この開口32から下方に向けて延設する周壁34と、この周壁34の下端部分に形成される底壁36とを有している。
That is, non-magnetic toner is charged using a magnetic carrier, and only the charged toner is caused to fly toward each
この底壁36には上述のキャリア及びトナーが収納され、撹拌ミキサー40及びパドルミキサー44がそれぞれ配置されている。各ミキサー40,44の軸42,46はハウジング30に対して回転自在に支持されており、これらミキサー40,44が図示しない駆動モータによって回転すると、キャリア及びトナーが撹拌されてトナーを帯電させる。そして、これらキャリア及びトナーはミキサー44を介して磁気ブラシローラ(磁気ローラ)50に搬送される。
The
磁気ブラシローラ50は、ミキサー44の上方に配設されており、その軸52はハウジング30に対して回転自在に支持されている。本実施例の軸52の外周には管状のブラシ側スリーブ54がフランジを介して嵌合されている。これにより、軸52が図示しない駆動モータによって回転すると、このスリーブ54は図3の時計回りに回転する。
The
一方、ブラシ側スリーブ54内において、軸52の同一線上には保持軸が配設されている。この保持軸の外周側にはブラシ側磁石56が所定の主極磁力や主極角度を有して保持されており、ミキサー44からのキャリア及びトナーを吸引して磁気ブラシを形成させる。詳しくは、当該磁気ブラシは、スリーブ54の外周面において、ブラシ側磁石56を有する領域に形成される。
On the other hand, a holding shaft is disposed on the same line as the
また、この磁気ブラシの厚さは穂切りブレード38で規制されており、所定の直流(DC)バイアスが印加されると、磁気ブラシはトナーを現像ローラ60に向けて搬送させる。一方、この磁気ブラシは現像後のトナー層を現像ローラ60から掻き取っている。
このように、当該磁気ブラシでは、強固に付着したトナー層を現像ローラ60から機械的な力で引き剥がす一方、現像に必要な新たなトナーを現像ローラ60に供給している。
Further, the thickness of the magnetic brush is regulated by the
As described above, in the magnetic brush, the toner layer firmly attached is peeled off from the developing
そして、上述した磁気ブラシによれば、現像後のトナーは掻き取りブレードなどの特別な装置を設けなくて済み、この磁気ブラシは、現像ローラ60のトナー層に接触し、各ローラ50,60の回転速度差によるブラシ効果と、ミキサー40,44での攪拌による磁気ブラシの現像剤の入れ替えとによってトナーの回収と搬送とが容易にされている。
According to the magnetic brush described above, it is not necessary to provide a special device such as a scraping blade for the toner after development. This magnetic brush contacts the toner layer of the developing
この現像ローラ60は、ブラシローラ50の上方にて開口32の近傍に配設されている。
ローラ60の軸62は、ブラシローラ50の回転軸線に対して略平行に並設されており、ハウジング30に回転自在に支持されている。また、本実施例の軸62の外周にも管状の現像側スリーブ64がフランジを介して嵌合されている。これにより、軸62が図示しない駆動モータによって回転すると、スリーブ64は図3の時計回りに回転する。
The developing
The
なお、このスリーブ64内においても、軸62の同一線上には保持軸が配設されており、現像側磁石が所定の主極磁力や主極角度を有して保持されている。これにより、各ローラ50,60に対峙した部分の磁気ブラシの密度が高められる。そして、これらブラシローラ50と現像ローラ60との電位差によって、ブラシローラ50から移送されたトナーのみの薄層が形成される。
Also in the
また、上述した各軸52,62は図示しない軸受に支持され、この軸受は、軸52を回転中心として回動可能に構成されている。そして、現像バイアス、すなわち、所定のDCバイアスを重畳した交流(AC)バイアスが印加されると、現像ローラ60のトナーがドラム5に向けて飛翔する。これにより、各ドラム5の表面にはトナー画像が現像されることになる。
The
ところで、上述したドラム5への現像時(用紙Pへの印字時)におけるトナーの帯電量と、ドラム5への非現像時(用紙Pへの非印字時)、換言すれば、現像ローラ60のトナー層の掻き取り時におけるトナーの帯電量との間には差が生ずるとの懸念がある。しかも、これら現像ローラ60のトナーの各帯電量は、トナーの劣化やその使用状況によって、いずれも大きな値になるとの懸念もある。
By the way, the toner charge amount at the time of development on the drum 5 (at the time of printing on the paper P) and at the time of non-development on the drum 5 (at the time of non-printing on the paper P), in other words, of the developing
そこで、本実施例では、現像ローラ60に対向する対向電極プレート(電極部材)78を設け、このプレート78に所定の電圧を印加している。
具体的には、図3に示されるように、当該プレート78は、ハウジング30内に配設されており、現像ローラ60の回転方向で見て、ドラム5の軸心と現像ローラ60の軸62の軸心とを結ぶ位置の上流側であって、この軸62の軸心とブラシローラ50の軸52の軸心とを結ぶ位置の下流側までの領域にて、現像ローラ60の外周側を部分的に囲繞している。
Therefore, in this embodiment, a counter electrode plate (electrode member) 78 facing the developing
Specifically, as shown in FIG. 3, the
また、コントローラ90は、プレート電圧制御部(電圧制御手段)92を有しており(図2)、現像ローラ60に形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータの大きさに応じて、プレート78に印加される電圧を制御している。
本実施例では、当該パラメータの1つとして画像濃度(ID)を用いている。この画像濃度は、ドラム5に形成された画像パッチの画像濃度であり、より具体的には、ドラム5からベルト10に転写された画像パッチの画像濃度である。この画像濃度がベルト10に対向配置されたIDセンサ82で検知され、コントローラ90に入力されている。
Further, the
In this embodiment, image density (ID) is used as one of the parameters. This image density is the image density of the image patch formed on the
そして、プレート電圧制御部92は、この画像濃度が低下した場合には、プレート78に電圧を印加している。なお、この場合のコントローラ90は、ブラシローラ50と現像ローラ60との電位差も大きくしている。
但し、プレート78に対して単に電圧を印加すると、現像ローラ60のトナーがプレート78に向けて移動し、このプレート78に付着してしまう。そこで、本実施例では、プレート78と現像ローラ60との間に生ずる電界は、ブラシローラ50と現像ローラ60との間に生じており、磁気ブラシによって現像ローラ60のトナー層を掻き取って回収する電界の現像ローラ60からブラシローラ50側へトナーを移動させるバイアス成分よりも、現像ローラ60からプレート78側にトナーを移動させるバイアス成分が小さくされている。
The plate
However, when a voltage is simply applied to the
より詳しくは、上述の如く、ブラシローラ50には、DCバイアスが印加され、現像ローラ60には、DCバイアスを重畳したACバイアスが印加されているのに対し、このプレート78には、ACバイアスが少なくとも印加されている。そして、このプレート78に印加されるACバイアスは、現像ローラ60に印加されるACバイアスと同位相の電圧であって、このACバイアスの現像ローラ60からドラム5側へトナーを移動させるバイアス成分よりも、現像ローラ60からプレート78側にトナーを移動させるバイアス成分よりも小さな値に設定されている。
More specifically, as described above, a DC bias is applied to the
これにより、現像ローラ60のトナーは、ドラム5に飛翔する前に、プレート78との間で僅かに振動する。そして、このトナーは、プレート78に付着しない程度の電界を通過してドラム5に達することになる。
そして、この現像装置7を搭載したプリンタ1では、カセット3から用紙Pが1枚ずつ分離して送出され、この用紙Pはレジストローラ24に到達する。このローラ24は、用紙Pの斜め送りを矯正しつつ、画像形成部4で形成されるトナー画像とのタイミングを計りながら、用紙Pを転写部71へと送出する。
As a result, the toner on the developing
In the printer 1 equipped with the developing
また、コントローラ90からの画像データに基づき、プリンタ1では露光ユニット20によるレーザ光の照射が制御される。これにより、画像形成部4において各ドラム5a〜5d上に原稿画像の静電潜像が作られ、続いてこの潜像から各ドラム5a〜5d上にトナー画像が形成され、中間転写ベルト10に転写合成される。続いて、このベルト10に転写合成されたトナー画像は転写部71にて用紙Pに転写される。
Further, based on the image data from the
その後、用紙Pは未定着トナー画像を担持した状態で定着部72に向けて送られる。次いで、定着部72から排出された用紙Pは排出分岐部74を通ってトレイ76に排出される。
この片面印刷に対し、両面印刷を行う場合には、定着部72から排出された用紙Pは排出分岐部74にてユニット78側に引き戻され、この用紙Pはレジストローラ24を経て、再び転写部71に向けて送られる。そして、この場合には、用紙Pの未だ印刷がされていない方の面にトナー画像が転写される。
Thereafter, the paper P is fed toward the fixing
When double-sided printing is performed in contrast to this single-sided printing, the paper P discharged from the fixing
次に、図4を参照すると、コントローラ90によるプレート電圧制御のフローチャートが示されており、以下、本発明の作用について説明する。
同図のステップS401では、上述の如くプリンタ1にて画像を用紙Pに印刷し、ステップS402では、この印刷された用紙Pの枚数をカウントする。続いて、ステップS403では、コントローラ90は、プリンタ1の使用期間が長いか否かを判別する。
Next, referring to FIG. 4, there is shown a flowchart of plate voltage control by the
In step S401 in the figure, the image is printed on the paper P by the printer 1 as described above. In step S402, the number of the printed paper P is counted. Subsequently, in step S403, the
本実施例では、プリンタ1の印刷枚数が例えば500枚を超えたか否かを判別しており、コントローラ90が500枚を超えた旨を判定した場合、すなわち、YESのときには、現像ローラ60のトナーの帯電量が大きくなっているものと擬制し、ステップS404に進む。一方、500枚を未だ超えていないときには、一連のルーチンを抜ける。
In this embodiment, it is determined whether or not the number of printed sheets of the printer 1 has exceeded 500, for example. If the
このステップS404では、コントローラ90の指示により、ドラム5に画像パッチを形成してステップS405に進み、コントローラ90が、画像パッチの画像濃度をIDセンサ82からの信号を用いて測定する。
続いて、ステップS406では、コントローラ90は、この画像濃度が低下しているか否かを判別する。そして、IDセンサ82による検知結果が所定の濃度(例えば1.30)に達しない旨を判定した場合、すなわち、YESのときには、現像ローラ60のトナー層が薄くなっているものと擬制し、ステップS407に進む。なお、この画像濃度が所定の濃度に達している場合には、一連のルーチンを抜ける。
In step S404, an image patch is formed on the
Subsequently, in step S406, the
ステップS407では、コントローラ90が、この画像濃度を高めるべく、ブラシローラ50と現像ローラ60との電位差ΔVを大きくする。そして、ステップS408では、プレート電圧制御部92がプレート78に電圧を印加し、一連のルーチンを抜ける。この電位差ΔVを大きくすることにより、現像ローラ60のトナー層は厚くなるが、このままでは、トナーをブラシで回収し難くなるからである。
In step S407, the
ところで、上述したトナーの帯電量に相関のあるパラメータは、ブラシローラ50と現像ローラ60との電位差ΔVであっても良い。この電位差ΔVは、IDセンサ82による検知結果と、格納されているトナー層の厚みに関するテーブルデータとを比較して算出できるからである。
詳しくは、図5には、コントローラ90による他のプレート電圧制御のフローチャートが示されており、このステップS501では、画像を用紙Pに印刷し、ステップS502では、印刷された用紙Pの枚数をカウントする。そして、ステップS503では、コントローラ90は、プリンタ1の使用期間が長いか否かを判別する。
Incidentally, the parameter having a correlation with the toner charge amount described above may be the potential difference ΔV between the
Specifically, FIG. 5 shows a flowchart of another plate voltage control by the
本実施例では、プリンタ1の駆動時間が例えば600秒を超えたか否かを判別しており、コントローラ90が600秒を超えた旨を判定した場合には、ステップS504に進む。この場合にも、現像ローラ60のトナーの帯電量が大きくなっているものと擬制できるからである。
続いて、ステップS504では、ドラム5に画像パッチを形成し、ステップS505では、画像パッチの画像濃度をIDセンサ82からの信号を用いて測定し、ステップS506に進む。
In this embodiment, it is determined whether or not the driving time of the printer 1 has exceeded 600 seconds, for example. If the
Subsequently, in step S504, an image patch is formed on the
ここで、このステップS506では、コントローラ90が画像濃度の低下を判別しておらず、ブラシローラ50と現像ローラ60との電位差ΔVが、現像ローラ60のトナーをブラシで回収し難くさせる所定の閾値(例えば250V)を超えているか否かを判別している。
そして、この電位差ΔVが当該閾値を超えている旨を判定した場合のみ、すなわち、YESのときに限り、ステップS507に進み、プレート電圧制御部92がプレート78に電圧を印加し、一連のルーチンを抜けている。
Here, in step S506, the
Only when it is determined that the potential difference ΔV exceeds the threshold value, that is, only when YES, the process proceeds to step S507, where the plate
一方、上述したトナーの帯電量に相関のあるパラメータは、プリンタ1による印字率であっても良い。
具体的には、図7には、コントローラ90によるさらに他のプレート電圧制御のフローチャートが示されており、このステップS701では、画像を用紙Pに印刷し、ステップS702では、印刷された用紙Pの印字率をカウントしている。
On the other hand, the parameter having a correlation with the toner charge amount described above may be a printing rate by the printer 1.
Specifically, FIG. 7 shows a flowchart of still another plate voltage control by the
そして、コントローラ90は、トナーの消費量が少ないか否かを判別する。つまり、ステップS703では、印字率が所定の閾値(例えば2%)に達していない旨を判定した場合、すなわち、YESのときには、トナーの帯電量がやはり大きくなっているものと擬制し、ステップS704に進む。そして、プレート電圧制御部92がプレート78に電圧を印加し、一連のルーチンを抜けることになる。
Then, the
以上のように、本発明は、現像性及び引き剥がし性を高めるために電極部材を設けており、この電極部材に電圧を印加すると、現像ローラには残留トナーが少なくなり、当該トナーの帯電量も小さくなる点に着目している。
そして、本実施例によれば、キャリア及びトナーからなる2成分現像剤が用いられており、ブラシローラ50では、この現像剤による磁気ブラシが形成され、このブラシは現像ローラ60にトナーの薄層を形成させる。そして、このトナーがドラム5に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ローラ60のトナー層を掻き取って回収する。
As described above, according to the present invention, an electrode member is provided in order to improve developability and peelability. When a voltage is applied to the electrode member, residual toner is reduced on the developing roller, and the charge amount of the toner is increased. We focus on the point that becomes smaller.
According to the present embodiment, a two-component developer composed of a carrier and toner is used, and the
ここで、上述の如くドラム5へのトナーの供給と、ブラシによる現像ローラ60のトナー層の掻き取りとを単に繰り返した場合には、現像時におけるトナーの帯電量と非現像時におけるトナーの帯電量とに差が生じたままになるし、現像ローラ60に形成されたいずれのトナーの帯電量も大きな値になる。
しかしながら、本実施例の現像装置7は、現像ローラ60の外周側を部分的に囲繞する対向電極プレート78を有し、プレート電圧制御部92が、プレート78に印加されている電圧を、現像ローラ60のトナーの帯電量に相関のあるパラメータの大きさに応じて制御している。これにより、現像時におけるトナーの帯電量と非現像時におけるトナーの帯電量との差が少なくなるし、いずれのトナーの帯電量も小さな値になり、画像乱れが回避可能になる。
Here, when the supply of toner to the
However, the developing
また、プレート78は、ドラム5の手前側において、現像時にはそのトナー層の厚みを減らさず、非現像時にはそのトナー層を掻き取り易くさせる位置に配置され、現像ローラ60のトナー層の配列を整えることができると共に、ドラム5に対峙した現像領域直前まで現像ローラ60上のトナーの振幅動作を行わせることができるため、トナーと現像ローラ60との付着性を低減させた状態で現像することが可能になり、画像濃度の不良が抑制可能になる。さらに、このことにより非現像時には当該トナー層がブラシに掻き取られ易くなり、現像ゴーストの発生も抑制可能になる。これらの結果、画像乱れが回避される。
The
これらの点につき詳述する。図6は、プレート78への印加電圧の大きさと画像乱れとの関係を調べた実験結果である。
当該実験条件は、まず、画像形成条件として、ドラム5の周速は180mm/sec、ドラム5の表面電位は300V(暗電位)及び20V(明電位)であり、トナーの粒径(体積平均粒径)は7.5μm(1μm=1×10−6m)である。
These points will be described in detail. FIG. 6 shows the experimental results of examining the relationship between the magnitude of the voltage applied to the
The experimental conditions are as follows. First, the peripheral speed of the
なお、このドラム5の径はφ30mm、現像ローラ60の径はφ20mm、ブラシローラ50の径はφ25mmであり、これらドラム5と現像ローラ60との距離は0.2mm、現像ローラ60とブラシローラ50との距離は0.35mm、また、ブラシローラ50と穂切りブレード38との距離も0.35mmである。
The diameter of the
次に、印字時における現像バイアス条件は、現像ローラ60に対する現像バイアスのDC成分Vdcは100V、AC成分Vppは1.6kV、周波数fは2.7kHzであって、デューティ比は30%である。一方、ブラシローラ50に対する現像バイアスのDC成分Vdcは300V、周波数fは2.7kHzであって、デューティ比は70%である。また、ドラム5の周速D、現像ローラ60の周速S、ブラシローラ50の周速Mとすれば、S/D=1.5、M/S=1.5である。そして、現像ローラ60のトナー層の厚さがトナー量略0.6mg/cm2で一定となるようにした。
Next, the development bias conditions at the time of printing are 100 V for the DC component Vdc of the development bias for the developing
ここで、まず、上述の図4に示されたプレート電圧制御を実施しており(図6にて実施例1で示す)、実験開始時点(図6(A))では、プレート78に印加する直流電圧vdcは90V、交流電圧vppは1.0kVである。この交流電圧vppは、現像ローラ60に印加させた電圧Vppと同位相であって、このVppよりも小さくされている。周波数fは2.7kHzであって、デューティ比は30%であり、印字率を5%に設定して500枚の連続出力を実施した。
Here, first, the plate voltage control shown in FIG. 4 is performed (shown as Example 1 in FIG. 6), and is applied to the
この500枚の連続出力後に、印字率を1%に変更してさらに500枚の連続出力を実施した。そして、この残り500枚、つまり、計1000枚の出力時点までは、IDセンサ82による検知結果に応じて、電位差ΔVを増加し、且つ、プレート78に印加する直流電圧vdcは60Vに、プレート78に印加する交流電圧vppは0.8kVにそれぞれ変更している(図6(B))。なお、当該交流電圧vppも、現像ローラ60に印加させた電圧Vppと同位相であって、このVppよりも小さくされている。周波数fは2.7kHzであって、デューティ比は30%である。
After the continuous output of 500 sheets, the printing rate was changed to 1%, and another 500 sheets were continuously output. Then, up to the output time of the remaining 500 sheets, that is, a total of 1000 sheets, the potential difference ΔV is increased according to the detection result by the ID sensor 82, and the DC voltage vdc applied to the
一方、図6に示された比較例1は、この500枚の連続出力後に、印字率を1%に変更してさらに500枚の連続出力を実施するが、計1000枚の出力時点まで、プレート78に印加する直流電圧vdcは60Vに変更せず、90Vのまま維持し、交流電圧vppも1.0kVのまま維持している。
そして、吸引式小型帯電量測定装置Model 210HS(TREK社製)を用いてトナーの帯電量を測定すると、上記比較例1では、実験開始時点のトナーの帯電量は20μC/gであるのに対し(図6(A))、1000枚出力時点のトナーの帯電量は29μC/gであり(図6(B))、大きく増加している。また、センサ82による画像濃度は大きく減少している。
On the other hand, in Comparative Example 1 shown in FIG. 6, after the continuous output of 500 sheets, the printing rate is changed to 1% and the continuous output of 500 sheets is further performed. The DC voltage vdc applied to 78 is not changed to 60V, but is maintained at 90V, and the AC voltage vpp is also maintained at 1.0 kV.
Then, when the charge amount of the toner is measured by using a suction type small charge amount measuring device Model 210HS (manufactured by TREK), in Comparative Example 1, the charge amount of the toner at the start of the experiment is 20 μC / g. (FIG. 6 (A)), the toner charge amount at the time of outputting 1000 sheets is 29 μC / g (FIG. 6 (B)), which is greatly increased. Further, the image density by the sensor 82 is greatly reduced.
さらに、マルチサイザーIII(ベックマン・コールター社製)アパチャー径100μm、測定範囲2〜40μmにてトナー粒子径やトナー粒度分布を測定すると、体積平均粒子径が小さくなり、分布が広がっている。
これに対し、上記実施例1では、実験開始時点のトナーの帯電量は20μC/gであり(図6(A))、1000枚出力時点のトナーの帯電量は22μC/gであり(図6(B))、僅かに増加しているのみである。つまり、本実施例によれば、プリンタ1の使用時間が長くなっても、現像ローラ60には同じトナーがそのまま残っていないことが分かる。
Further, when the toner particle diameter and the toner particle size distribution are measured with Multisizer III (manufactured by Beckman Coulter) having an aperture diameter of 100 μm and a measurement range of 2 to 40 μm, the volume average particle diameter is decreased and the distribution is expanded.
In contrast, in Example 1 described above, the charge amount of the toner at the start of the experiment is 20 μC / g (FIG. 6A), and the charge amount of the toner when 1000 sheets are output is 22 μC / g (FIG. 6). (B)), only a slight increase. That is, according to the present embodiment, it can be seen that the same toner does not remain on the developing
また、この実施例1の画像濃度はごく僅かに減少しているだけであり、画像濃度が実験開始時のまま維持されていることが分かる。さらに、体積平均粒子径は同じであり、分布も殆ど広がっていないので、磁気ブラシによるトナーの回収及び新たなトナーの供給が問題なく実施されていることも分かる。
このように、図4に示された実施例1によれば、現像ローラ60に形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータのうち、ドラム5に形成された画像パッチの画像濃度の大きさがコントローラ90に監視されている。
In addition, it can be seen that the image density in Example 1 is only slightly decreased, and the image density is maintained at the start of the experiment. Further, since the volume average particle diameter is the same and the distribution is hardly spread, it can be seen that the toner collection and the supply of new toner by the magnetic brush are carried out without any problem.
As described above, according to the first embodiment shown in FIG. 4, the image density magnitude of the image patch formed on the
そして、この画像濃度が低下した場合には、コントローラ90がブラシローラ50と現像ローラ60との電位差ΔVを大きくし、且つ、プレート電圧制御部92は、現像ローラ60からプレート78へとトナーが移動する電界の強度を大きく、またはプレート78への電圧の印加時間を大きくする。よって、仮に、プリンタ1の使用に伴ってトナーの帯電量が大きくなったとしても、電位差ΔVを大きくするので、画像濃度が長期に亘って高められ、ドラム5への現像効率が上昇する。一方、これにより、仮に、当該トナー層がブラシに掻き取られ難くなったとしても、プレート78への印加電圧を制御しているので、現像ゴーストの発生がより一層抑制され、高画質を維持することができる。
When the image density decreases, the
続いて、上述の図5に示されたプレート電圧制御を実施した(図6にて実施例2で示す)。
当該実験条件のうち、画像形成条件は上記実施例1と同じであるが、印字時における現像バイアス条件は、実験開始時点(図6(A))では、プレート78に印加する直流電圧vdcは90V、交流電圧vppは1.0kV、周波数fは2.7kHzであって、デューティ比は30%であるものの、印字率を6%に設定して500枚の連続出力を実施した。
Subsequently, the plate voltage control shown in FIG. 5 was performed (shown in Example 2 in FIG. 6).
Among the experimental conditions, the image forming conditions are the same as those in the first embodiment. However, the developing bias condition at the time of printing is that the DC voltage vdc applied to the
この500枚の連続出力後に、印字率を2%に変更してさらに500枚の連続出力を実施した。
但し、この残りの500枚については、IDセンサ82による画像濃度の検出結果から現像ローラ60のトナー層の厚さを算出し、ブラシローラ50と現像ローラ60との電位差ΔVを算出しており、この電位差ΔVと所定の閾値(250V)とを比較し、電位差ΔVが当該閾値を超えている場合に限り、プレート78に印加する直流電圧vdcは90Vから60Vに変更している。
After the continuous output of 500 sheets, the printing rate was changed to 2%, and another 500 sheets were continuously output.
However, for the remaining 500 sheets, the toner layer thickness of the developing
つまり、501枚目から1000枚目の出力時点までは、プレート78に印加する直流電圧vdcや交流電圧vppは、電位差ΔVが当該閾値を超えていることを条件として、それぞれ60Vや0.8kVに変更している(図6(B))。なお、当該交流電圧vppも、現像ローラ60に印加させた電圧Vppと同位相であって、このVppよりも小さくされている。周波数fは2.7kHzであって、デューティ比は30%である。
That is, from the 501st sheet to the 1000th sheet output time, the DC voltage vdc and the AC voltage vpp applied to the
一方、図6に示された比較例2は、この500枚の連続出力後に、印字率を2%に変更してさらに500枚の連続出力を実施するが、計1000枚の出力時点まで、プレート78に印加する直流電圧vdcは90Vのまま維持し、交流電圧vppも1.0kVのまま維持している。
そして、上記実施例1や比較例1と同様に、トナーの帯電量を測定すると、当該比較例2では、実験開始時点のトナーの帯電量は24μC/gであるのに対し(図6(A))、1000枚出力時点のトナーの帯電量は36μC/gであり(図6(B))、非常に大きく増加している。また、センサ82による画像濃度は非常に大きく減少している。
On the other hand, in Comparative Example 2 shown in FIG. 6, after the continuous output of 500 sheets, the printing rate is changed to 2% and another continuous output of 500 sheets is performed. The DC voltage vdc applied to 78 is maintained at 90V, and the AC voltage vpp is also maintained at 1.0 kV.
As in Example 1 and Comparative Example 1, the toner charge amount was measured. In Comparative Example 2, the toner charge amount at the start of the experiment was 24 μC / g (FIG. 6A )), The charge amount of toner at the time of output of 1000 sheets is 36 μC / g (FIG. 6B), which is very large. Further, the image density by the sensor 82 is greatly reduced.
さらに、トナー粒子径やトナー粒度分布も測定すると、体積平均粒子径がやはり小さくなり、分布も広がっている。
これに対し、この実施例2では、実験開始時点のトナーの帯電量と1000枚出力時点のトナーの帯電量とが同じである(図6(A)、(B))。つまり、当該実施例でも、現像ローラ60には同じトナーが残っていないことが分かる。
Further, when the toner particle size and the toner particle size distribution are also measured, the volume average particle size is also reduced and the distribution is expanded.
On the other hand, in Example 2, the toner charge amount at the start of the experiment is the same as the toner charge amount at the time of 1000 sheets output (FIGS. 6A and 6B). That is, it can be seen that the same toner does not remain on the developing
また、この実施例2の画像濃度は僅かに減少しているだけであり、画像濃度が実験開始時のまま維持可能であることが分かる。さらに、体積平均粒子径がほぼ同じであり、分布も殆ど広がっていないことから、磁気ブラシによるトナーの回収及び新たなトナーの供給も問題なく実施されていることも分かる。
このように、図5に示された実施例2によれば、現像ローラ60に形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータのうち、ブラシローラ50と現像ローラ60との電位差ΔVの大きさもコントローラ90に監視されている。
In addition, it can be seen that the image density in Example 2 is only slightly decreased, and the image density can be maintained as it was at the start of the experiment. Furthermore, since the volume average particle diameters are almost the same and the distribution is hardly spread, it can be understood that the toner collection and the supply of new toner by the magnetic brush are performed without any problem.
As described above, according to the second embodiment shown in FIG. 5, the magnitude of the potential difference ΔV between the
そして、この電位差ΔVが所定の閾値を超えた場合にのみ、プレート電圧制御部92は、現像ローラ60からプレート78へとトナーが移動する電界の強度を大きく、またはプレート78への電圧の印加時間を大きくする。換言すれば、この電位差ΔVが所定の閾値を超えていないときには、プリンタ1が長期に亘って使用されたとしても、当該トナー層がブラシに未だ掻き取られ易い状態にあることから、電圧制御部92はプレート78に電圧を印加しなくても良いか、若しくは元の印加電圧の値から変更する必要がない。これにより、省力化に寄与する画像乱れの回避が可能になる。
Only when the potential difference ΔV exceeds a predetermined threshold value, the plate
また、図7に示された実施例によれば、現像ローラ60に形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータのうち、プリンタ1による印字率の大きさもコントローラ90に監視されている。そして、トナーの消費量が少なくなって印字率が低下した場合には、電圧制御部92は、現像ローラ60からプレート78へとトナーが移動する電界の強度を大きく、またはプレート78への電圧の印加時間を大きくする。よって、仮に、プリンタ1の使用に伴ってトナーの帯電量が大きくなり、トナー層がブラシに掻き取られ難くなったとしても、プレート78への印加電圧を制御しているので、現像ゴーストの発生がより一層抑制され、高画質が維持される。
In addition, according to the embodiment shown in FIG. 7, among the parameters having a correlation with the charge amount of the toner formed on the developing
さらに、プレート78と現像ローラ60との間に生ずる電界が、現像ローラ60のトナー層を掻き取って回収する電界よりも小さくされているので、現像ローラ60のトナーはプレート78に向けて移動することなく振動する。これにより、現像ローラ60のトナー層の配列が適切に整えられる。
さらにまた、ブラシローラ50に対し、DCバイアスが印加されると、磁気ブラシはトナーを現像ローラ60に向けて搬送させるし、この磁気ブラシは現像後のトナー層を現像ローラ60から掻き取る。また、現像ローラ60に対し、DCバイアスを重畳させたACバイアスが印加されると、現像ローラ60のトナーがドラム5に向けて飛翔する。ここで、プレート78にもACバイアスが少なくとも印加されているので、ドラム5への現像効率が上昇及び現像ローラ60のトナー層を掻き取って回収し易くなり、残留トナーが現像ローラ60に残り難く、すなわち、前回の印字履歴が残り難くなる。その結果、トナー層の配列が均一になるほか、トナー帯電量も小さくされ、且つ、現像領域直前までトナーを振幅運動させるので、これら現像効率や掻き取り性がさらに向上する。また、トナー層の厚みの均一化も可能になる。
Furthermore, since the electric field generated between the
Furthermore, when a DC bias is applied to the
また、プレート78に印加されるACバイアスは、現像ローラ60に印加されるACバイアスと同位相の電圧であって、このACバイアスよりも小さくされているので、現像ローラ60のトナーはプレート78に向けて移動せず、しかも、当該トナー層の配列がより一層整えられ、このトナー層の厚みもより均一に保つことができる。
Further, the AC bias applied to the
さらに、ドラム5の周速が約180mm/sec以上に設定され、画像形成プロセススピードが速い場合には、現像時間や未現像トナーの回収時間が短くなるが、本発明は、このような高速化にも特に好適に対応できる。
なお、トナーの粒径(体積平均粒径)については、この粒径が約7.5μm以下の場合には、現像ローラ60への付着力が強くなる。よって、本発明は、体積平均粒径が約7.5μm以下、特に、約6.5μm以下の場合に顕著な効果を奏する。
Further, when the peripheral speed of the
As for the particle size (volume average particle size) of the toner, when the particle size is about 7.5 μm or less, the adhesion force to the developing
さらにまた、画像乱れが回避され、良好な画像形成が行われるので、プリンタ1の信頼性向上に寄与する。
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
例えば、上記実施例では画像形成装置としてプリンタに具現化した例を示しているが、本発明の画像形成装置は複合機、複写機やファクシミリ等にも当然に適用可能である。
Furthermore, image disturbance is avoided and good image formation is performed, which contributes to improving the reliability of the printer 1.
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims.
For example, in the above-described embodiment, an example in which the image forming apparatus is embodied in a printer is shown. However, the image forming apparatus of the present invention can naturally be applied to a multifunction machine, a copier, a facsimile machine, and the like.
1 プリンタ(画像形成装置)
5 感光体ドラム(像担持体)
7 現像装置
30 ハウジング
32 開口
50 磁気ブラシローラ(磁気ローラ)
60 現像ローラ
78 対向電極プレート(電極部材)
92 プレート電圧制御部(電圧制御手段)
1 Printer (image forming device)
5 Photosensitive drum (image carrier)
7 Developing
60 Developing
92 Plate voltage controller (voltage control means)
Claims (10)
前記像担持体に対峙した開口を有するハウジングと、
該ハウジング内に配設されており、前記キャリア及び前記トナーによる磁気ブラシを形成させる磁気ローラと、
前記開口にて前記磁気ローラの回転軸線に対して略平行に並設されており、前記磁気ブラシから移送されたトナーの薄層を形成させる現像ローラと、
該現像ローラの外周側を部分的に囲繞しており、所定の電圧が印加される電極部材と、
前記現像ローラに形成されたトナーの帯電量に相関のあるパラメータの大きさに応じて、前記電極部材に印加される電圧を制御する電圧制御手段と
を具備することを特徴とする現像装置。 A developing device for charging a toner using a carrier and supplying the toner to an image carrier to develop a toner image;
A housing having an opening facing the image carrier;
A magnetic roller disposed in the housing and forming a magnetic brush with the carrier and the toner;
A developing roller which is arranged in parallel with the rotation axis of the magnetic roller at the opening and forms a thin layer of toner transferred from the magnetic brush;
An electrode member that partially surrounds the outer peripheral side of the developing roller and to which a predetermined voltage is applied;
A developing device comprising: voltage control means for controlling a voltage applied to the electrode member in accordance with a parameter having a correlation with a charge amount of toner formed on the developing roller.
前記電極部材は、前記現像ローラの回転方向で見て、前記像担持体の軸心と前記現像ローラの軸心とを結ぶ位置の上流側であって、該現像ローラの軸心と前記磁気ローラの軸心とを結ぶ位置の下流側までの領域にて、前記現像ローラの外周側を部分的に囲繞していることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The electrode member is upstream of a position connecting the axis of the image carrier and the axis of the developing roller when viewed in the rotation direction of the developing roller, and the axis of the developing roller and the magnetic roller A developing device characterized in that an outer peripheral side of the developing roller is partially surrounded in a region up to a downstream side of a position connecting with the axial center of the developing roller.
前記像担持体に形成された画像パッチの画像濃度が低下した場合には、前記現像ローラと前記磁気ローラとの間に生ずる電位差を大きくするとともに、前記電圧制御手段は、前記現像ローラから前記電極部材へとトナーが移動する電界の強度または前記電極部材への電圧の印加時間を大きくすることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
When the image density of the image patch formed on the image carrier is lowered, the potential difference generated between the developing roller and the magnetic roller is increased, and the voltage control unit is connected to the electrode from the developing roller. A developing device characterized in that the intensity of an electric field at which toner moves to a member or a voltage application time to the electrode member is increased.
前記電圧制御手段は、前記現像ローラと前記磁気ローラとの間に生ずる電位差が所定の閾値を超えた場合にのみ、前記現像ローラから前記電極部材へとトナーが移動する電界の強度または前記電極部材への電圧の印加時間を大きくすることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 3,
The voltage control means is configured such that the electric field strength at which the toner moves from the developing roller to the electrode member or the electrode member only when a potential difference generated between the developing roller and the magnetic roller exceeds a predetermined threshold value. A developing apparatus characterized in that the voltage application time is increased.
前記電圧制御手段は、画像形成装置による印字率が低下した場合に、前記現像ローラから前記電極部材へとトナーが移動する電界の強度または前記電極部材への電圧の印加時間を大きくすることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
The voltage control means increases the strength of the electric field in which the toner moves from the developing roller to the electrode member or the application time of the voltage to the electrode member when the printing rate by the image forming apparatus decreases. A developing device.
前記電極部材と前記現像ローラとの間に生ずる電界は、該現像ローラと前記磁気ローラとの間に生じており、前記磁気ブラシによって前記現像ローラのトナー層を掻き取って回収する電界よりも小さくされていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 5,
The electric field generated between the electrode member and the developing roller is generated between the developing roller and the magnetic roller, and is smaller than the electric field that scrapes and collects the toner layer of the developing roller with the magnetic brush. A developing device.
前記磁気ローラには、直流電圧が印加され、前記現像ローラには、直流電圧を重畳させた交流電圧が印加される一方、
前記電極部材には、交流電圧が少なくとも印加されていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 6,
A DC voltage is applied to the magnetic roller, and an AC voltage superimposed with a DC voltage is applied to the developing roller,
A developing device, wherein at least an alternating voltage is applied to the electrode member.
前記電極部材に印加される交流電圧は、前記現像ローラに印加される交流電圧と同位相の電圧であって、該現像ローラに印加される交流電圧よりも小さくされていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 7,
The AC voltage applied to the electrode member is a voltage having the same phase as the AC voltage applied to the developing roller, and is smaller than the AC voltage applied to the developing roller. apparatus.
前記像担持体の周速は、約180mm/sec以上に設定されていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 8,
The developing device according to claim 1, wherein the peripheral speed of the image carrier is set to about 180 mm / sec or more.
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1.
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