JP2008197482A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】 一つの潜像担持体に複数のトナー像を形成するもので、2つ目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 1つ目のトナー像を形成するマゼンタの現像領域から感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど、感光体1と現像剤搬送部材であるトナー搬送部材402との間隙である現像ギャップが広くなるように、且つ、現像領域での感光体1表面とトナー搬送部材402の表面との電位差である現像ポテンシャルが大きくなるように設定する。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus which forms a plurality of toner images on one latent image carrier and can suppress unevenness in image density of second and subsequent toner images.
SOLUTION: A developing area on the downstream side in the surface movement direction of the surface of the photosensitive member 1 from a magenta developing region for forming a first toner image is a gap between the photosensitive member 1 and a toner conveying member 402 as a developer conveying member. It is set so that a certain developing gap is widened and a developing potential that is a potential difference between the surface of the photoreceptor 1 and the surface of the toner conveying member 402 in the developing region is increased.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に係り、詳しくは、一つの潜像担持体の表面に複数の現像手段が対向し、複数のトナー像を潜像担持体上で重ね合わせる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, a printer, or a facsimile. Specifically, a plurality of developing units are opposed to the surface of one latent image carrier, and a plurality of toner images are superimposed on the latent image carrier. The present invention relates to an image forming apparatus for matching.
従来、フルカラーの画像形成装置として、潜像担持体である感光体一つに対して、複数の帯電手段及び現像手段が対向して配置され、各帯電手段で帯電が成された後の感光体表面を露光する露光手段を備えたものがある。露光手段としては、複数の露光装置を各帯電手段と各現像手段との間それぞれ配置するものや、一つの露光装置が照射する光を反射部材で案内して、各帯電手段と各現像手段との間の感光体表面に照射するものがある。このような画像形成装置では、一つの感光体表面上に複数色のトナー像を重ね合わせ、重ね合わせたトナー像を転写手段によって転写紙等の記録媒体または中間転写ベルトなどのトナー像担持体に転写位置で転写して、カラー画像を形成する。この種の画像形成装置であれば、各色に一つの感光体を備える現像装置に比べて感光体の数を少なくすることができ、感光体のコストの低減を図ることができ、さらに、装置全体の容量の低減を図ることができる。また、感光体上に重ね合わせて画像を形成するために転写の回数を低減する事が可能となり、画質の劣化を抑制できる。
このような画像形成装置としては、特許文献1、特許文献2等に記載された画像形成装置がある。
Conventionally, as a full-color image forming apparatus, a plurality of charging means and developing means are arranged to face one photosensitive member as a latent image carrier, and the photosensitive member is charged by each charging unit. Some have exposure means for exposing the surface. As the exposure means, a plurality of exposure apparatuses are arranged between each charging means and each developing means, or the light irradiated by one exposure apparatus is guided by a reflecting member, and each charging means, each developing means, In some cases, the surface of the photoreceptor is irradiated. In such an image forming apparatus, toner images of a plurality of colors are superposed on the surface of one photoconductor, and the superposed toner images are transferred onto a recording medium such as transfer paper or a toner image carrier such as an intermediate transfer belt by a transfer unit. Transfer at the transfer position to form a color image. With this type of image forming apparatus, the number of photoconductors can be reduced compared to a developing device having one photoconductor for each color, and the cost of the photoconductor can be reduced. The capacity can be reduced. In addition, the number of times of transfer can be reduced in order to form an image superimposed on the photoreceptor, so that deterioration in image quality can be suppressed.
As such an image forming apparatus, there are image forming apparatuses described in
しかしながら、一つの感光体に複数色のトナー像を形成する場合、2色目以降の潜像を現像するときに、感光体表面上に既存のトナー像がある部分と無い部分とでは潜像部の表面電位が異なる。例えば、マイナス極性に一様帯電した感光体表面を露光して除電することで潜像を形成し、この潜像を一様帯電と同極性であるマイナス極性に帯電したトナーで現像すると、次の現象が生じる。すなわち、トナー像がある部分の最表面であるトナー層表面の潜像部の電位はトナー像のない部分の感光体表面の潜像部の電位よりも大きな絶対値のマイナス極性の電位となった。また、既存トナー層が形成されている箇所でもその層厚が厚いほど、潜像部のマイナス極性の電位の絶対値が大きな値となった。
このように、2色目以降の現像時に既存のトナー層の有無、及び既存のトナー層の厚さの違いによって潜像部の表面電位が異なると、現像手段が備える現像剤搬送部材の表面との電位差である現像ポテンシャルがそれぞれ異なるようなる。現像ポテンシャルが異なることによりトナーの付着量に違いが生じ、トナー層の有無、及びトナー層の厚さの違いによって画像濃度にムラが生じることになる。
However, when a plurality of color toner images are formed on one photoconductor, when developing the latent image for the second and subsequent colors, the latent image portion of the surface where the existing toner image is present on the surface of the photoconductor The surface potential is different. For example, a latent image is formed by exposing and neutralizing a negatively charged photoreceptor surface and developing the latent image with a negatively charged toner having the same polarity as the uniform charge. A phenomenon occurs. That is, the potential of the latent image portion on the surface of the toner layer, which is the outermost surface of the portion where the toner image is present, has a negative polarity potential that is larger in absolute value than the potential of the latent image portion on the surface of the photoreceptor where there is no toner image. . In addition, the absolute value of the negative polarity potential of the latent image portion was increased as the layer thickness was increased even at the location where the existing toner layer was formed.
As described above, when the surface potential of the latent image portion varies depending on the presence or absence of the existing toner layer and the difference in the thickness of the existing toner layer during development for the second and subsequent colors, the surface of the developer conveying member provided in the developing unit The development potential, which is a potential difference, becomes different. The difference in development potential causes a difference in the toner adhesion amount, and the image density varies depending on the presence or absence of the toner layer and the thickness of the toner layer.
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、一つの潜像担持体に複数のトナー像を形成するもので、2つ目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to form a plurality of toner images on one latent image carrier, and to adjust the image density of the second and subsequent toner images. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing unevenness.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、表面移動する潜像担持体と、該潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、該帯電手段によって帯電された該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体と現像領域で対向してその表面で現像剤を搬送する現像剤搬送部材を備え、該現像領域で該現像剤搬送部材が搬送する現像剤中の帯電したトナーを該潜像担持体上の該潜像に供給してトナー像を形成する現像手段と、該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体またはトナー像担持体に転写位置で転写する転写手段とを有し、一つの該潜像担持体の表面に対して複数の該現像手段が対向し、複数の該現像手段によって該潜像担持体上で複数のトナー像を重ね合わせて形成し、該転写手段は重ね合わせたトナー像を、該記録媒体または該トナー像担持体に該転写位置で一括転写する画像形成装置において、1つ目のトナー像を形成する現像領域から該潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど、該潜像担持体と該現像剤搬送部材との間隙が広くなるように、且つ、該現像領域での該現像剤搬送部材の表面と該潜像担持体の表面の該潜像が形成された潜像部との間の電位差が大きくなるように設定することを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の画像形成装置において、一つの上記潜像担持体に対して二つの上記現像手段が対向することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の画像形成装置において、一つの上記現像手段によって形成されるトナー像の層厚が、現像に用いるトナーの平均粒径の一倍以上、二倍未満であり、画像濃度IDに対するトナー付着量の比率を1.4/0.4[mg/cm2]−1以上とすることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3の画像形成装置において、上記現像剤搬送部材は、トナーを移動させる進行波電界を発生させるための複数の電極を備え、該進行波電界によってトナーを潜像担持体と対向する位置まで搬送することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2または3の画像形成装置において、上記現像剤搬送部材は、無端表面移動する表面上に絶縁層を介して複数の電極を表面移動方向に並べて備え、該複数の電極のうちの一つの電極を起点にした奇数番目の電極の集合体と、偶数番目の電極の集合体との間に時間周期的に電位差を形成することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4または5の画像形成装置において、上記現像手段が上記潜像担持体表面に供給するトナーの平均円形度が90[%]以上であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, the two developing units are opposed to the one latent image carrier.
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, or third aspect, the developer conveying member includes a plurality of electrodes for generating a traveling wave electric field for moving the toner, and the traveling wave The toner is conveyed to a position facing the latent image carrier by an electric field.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the first, second, or third aspect, the developer conveying member has a plurality of electrodes arranged in the surface moving direction via an insulating layer on a surface that moves endlessly. Characterized in that a potential difference is formed in a periodic manner between an assembly of odd-numbered electrodes starting from one of the plurality of electrodes and an assembly of even-numbered electrodes. It is.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third, fourth or fifth aspect, the average circularity of the toner supplied from the developing unit to the surface of the latent image carrier is 90% or more. It is characterized by being.
潜像担持体上の潜像部へのトナーの付着量は、現像領域での現像ポテンシャルの大きさの影響を受けるが、現像領域の間隙である現像ギャップの広さにも影響を受ける。現像ポテンシャルが大きいほどトナーの付着量は増加し、現像ギャップが広いほどトナーの付着量は減少する。すなわち、潜像部へのトナーの付着量は、潜像部での現像ポテンシャルを現像ギャップで除した、電界強度の値の大きさに依存する。
潜像担持体表面上にトナー像が形成されている状態で、トナー層の表面に形成された潜像部と潜像担持体表面に形成された潜像部の電位差をΔV、潜像担持体表面上の潜像部における現像ポテンシャルをVPとし、現像ギャップをLとする。このとき、トナー層の表面の潜像部における現像ポテンシャルはVP−ΔVとなり、潜像担持体表面上の潜像部における電界強度はVP/Lとなる。そして、現像ギャップLに対するトナー層の層厚の比率が、現像ポテンシャルVPに対する電位差ΔVの比率に比べて十分小さい値である場合、トナー層表面上の潜像部における電界強度は(VP−ΔV)/Lとなる。
現像ポテンシャルによる潜像担持体へのトナーの付着量は、電界強度に依存するため、潜像担持体表面上とトナー層表面上との潜像部における電界強度の差であるΔV/Lが小さいほど、トナーの付着量のムラを軽減することができる。
また、トナー層の層厚が厚いほどΔVは大きくなるため、3つ以上のトナー像を重ねて潜像担持体上に形成する場合、トナー像の重なり具合によりΔVの値は異なるが、トナー層の層厚が厚いほどΔVの値は大きくなるので潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほどΔVの最大値は大きくなる。
上記請求項1乃至6の画像形成装置においては、潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップLが広くなるように各部材を配置しているため、2つ目以降のトナー像の現像時に、既存のトナー層の有無によって潜像部に電位差ΔVが生じても、電界強度の差であるΔV/Lを低減することができる。また、3つ以上のトナー像重ね合わせて現像を行う場合、トナー像が重なり、層厚が厚いほど潜像部の電位差ΔVの最大値は大きくなるが、層厚が厚くなりうる潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップLが広くなるため、潜像部の電位差ΔVの最大値についてもΔV/Lを低減することができる。
ここで、現像ギャップLの値を大きくすると、潜像担持体表面上の潜像部における現像ポテンシャルによる電界強度のVP/Lも小さくなり、トナーの付着量の減少につながるおそれがある。しかし、上記請求項1乃至6の画像形成装置においては、潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ポテンシャルVPが大きくなるように設定しているため、電界強度VP/Lの減少を抑制し、トナーの付着量が減少することを防止することができる。また、現像ポテンシャルVPが大きくなるように設定してもトナーの付着量のムラの原因となるΔV/Lは変化しないため、電界強度VP/Lを維持しつつ、電界強度の差ΔV/Lを低減することができる。
The amount of toner adhering to the latent image portion on the latent image carrier is affected by the magnitude of the development potential in the development area, but is also affected by the width of the development gap, which is the gap between the development areas. The larger the development potential, the more the toner adhesion amount, and the wider the development gap, the smaller the toner adhesion amount. That is, the amount of toner adhering to the latent image portion depends on the value of the electric field strength value obtained by dividing the development potential at the latent image portion by the development gap.
In a state where a toner image is formed on the surface of the latent image carrier, the potential difference between the latent image portion formed on the surface of the toner layer and the latent image portion formed on the surface of the latent image carrier is ΔV, and the latent image carrier the development potential of the latent image portion on the surface and V P, the development gap and L. At this time, the development potential in the latent image portion on the surface of the toner layer is V P −ΔV, and the electric field strength in the latent image portion on the surface of the latent image carrier is V P / L. Then, the ratio of the layer thickness of the toner layer to the developing gap L is, if it is sufficiently smaller than the ratio of the potential difference ΔV with respect to the development potential V P, electric field intensity in the latent image portion of the toner layer on the surface (V P - ΔV) / L.
Since the amount of toner adhering to the latent image carrier due to the development potential depends on the electric field strength, ΔV / L, which is the difference in electric field strength between the latent image carrier surface and the toner layer surface, is small. As a result, unevenness in the toner adhesion amount can be reduced.
Also, ΔV increases as the toner layer thickness increases. Therefore, when three or more toner images are superimposed on a latent image carrier, the value of ΔV varies depending on how the toner images overlap. Since the value of ΔV increases as the layer thickness increases, the maximum value of ΔV increases in the developing region on the downstream side in the surface movement direction of the latent image carrier.
In the image forming apparatus according to any one of
Here, when the value of the development gap L is increased, the electric field strength VP / L due to the development potential in the latent image portion on the surface of the latent image carrier is also decreased, which may lead to a decrease in the amount of toner adhesion. However, in the image forming apparatus according to the first to sixth aspects, since the developing potential V P is set to be larger in the developing region on the downstream side in the surface movement direction of the latent image carrier, the electric field strength V P / L Can be suppressed, and the amount of toner adhesion can be prevented from decreasing. Further, even if the development potential VP is set to be large, ΔV / L that causes unevenness of the toner adhesion amount does not change, so that the electric field strength difference ΔV / L is maintained while maintaining the electric field strength V P / L. L can be reduced.
請求項1乃至6の発明によれば、2つ目以降のトナー像の現像時に電界強度を維持しつつ、トナー層表面上と潜像担持体上との潜像部の電界強度の差を低減することができるので、2つ目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができるという優れた効果がある。 According to the first to sixth aspects of the present invention, the difference in the electric field strength of the latent image portion between the surface of the toner layer and the latent image carrier is reduced while maintaining the electric field strength during the development of the second and subsequent toner images. Therefore, there is an excellent effect that unevenness in image density of the second and subsequent toner images can be suppressed.
〔実施形態1〕
以下、本発明を、画像形成装置に適用した一つ目の実施形態(以下、実施形態1と呼ぶ)について説明する。
図1は、実施形態1に係るフルカラー画像形成装置としてのプリンタ100の全体の概略構成図である。
図1に示すプリンタ100は、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のトナー像を、潜像担持体である感光体1上で重ね合わせることによりカラー画像の形成をおこなう、いわゆる感光体上色重ね合わせ方式の画像形成装置である。プリンタ100では、ドラム状の感光体1の周回方向(矢印a方向)に沿って上流部分から下流部分に、M、Y、C、Kの4色の帯電手段としての帯電装置2(M,Y,C,K)と現像手段としての現像装置4(M,Y,C,K)とが設けられている。帯電装置2Mでは感光体1を一様に帯電させ、潜像形成手段である書込み装置3によって感光体1を光走査することで感光体1の表面を露光してその表面上にマゼンタ色の静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置4Mによって現像し、マゼンタ色トナー像を感光体1上に形成する。YCK色についてもマゼンタ色と同じようにしてトナー像を感光体1上に重ねて形成する。
この重ね合わせトナー像は、転写手段である転写装置6が備える転写ローラ61と感光体1との対向部である転写位置で感光体1上から記録媒体である転写紙Pへと一括して(M、C、Y、Kの4色のトナー像が全て同時に)転写される。転写紙Pへと転写されたトナー像は不図示の定着装置において熱定着され、転写紙P上の画像となる。
Hereinafter, a first embodiment (hereinafter referred to as Embodiment 1) in which the present invention is applied to an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
The
The superposed toner images are collectively transferred from the
転写装置6は、導電性と弾性とを有する転写ローラ61及び転写紙搬送部材としての転写搬送ベルト60からなる。
転写紙Pは不図示の用紙バンクから搬送手段によって搬送されたあとに、不図示のレジストローラで所定のタイミングを取り、転写装置6へと搬送される。転写装置6の転写ローラ61と感光体1との対向部である転写位置では、上述したように感光体1上のトナー像(4色分のトナー像)が転写紙P上の所望の位置に転写される。定着装置は、トナー像が転写された記録用紙を加熱・加圧することによって、トナー像が記録用紙上に定着され、機外へと排出される。
図1に示す書込み装置3は一つの光源から発せられるレーザー光を各色に対応した潜像を形成するようにミラーを介して各色ようの帯電装置2と現像装置4との間の感光体1表面に照射している。書込み装置3としてはこのような構成に限るものではなく、例えば、各色の静電潜像を形成するために4つの光源を備える構成であっても良い。
The
After the transfer paper P is transported by a transport means from a paper bank (not shown), the transfer paper P is transported to the
The
次に、現像装置4(M,Y,C,K)について説明する。なお、4つの現像装置4(M,Y,C,K)については、収容されるトナーの色が異なるのみで、同じ構成で同じ動作をおこなうものであるため、現像装置4として説明を行う。
図2は、現像装置4の概略構成図である。
図2に示すように、現像装置4のケーシング401の内部には、感光体1側から、現像剤搬送部材としてのトナー搬送部材402、トナー供給部材としての磁気ブラシローラ403、攪拌・搬送部材404、405が配設されている。ケーシング401内のトナー10と磁性粒子11とを含む二成分現像剤(以下、「現像剤」という。)12は、攪拌・搬送部材404、405で攪拌され、その一部が、磁気ブラシローラ403上に担持される。磁気ブラシローラ403上の現像剤12は、現像剤規制部材としての規制ブレード406で層厚が規制された後、トナー供給領域A2でトナー搬送部材402に接触する。このトナー供給領域A2で磁気ブラシローラ403上の現像剤12内のトナー10のみが分離されてトナー搬送部材402に供給される。
Next, the developing device 4 (M, Y, C, K) will be described. The four developing devices 4 (M, Y, C, and K) are described as developing
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the developing
As shown in FIG. 2, inside the
磁性粒子11は金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子11の粒径は20〜50[μm]の範囲が好適である。また、磁性粒子11の抵抗は、ダイナミック抵抗DRで104〜1015[Ω]の範囲が好適である。
ここで、磁性粒子11のダイナミック抵抗DRの測定は、図3に示す測定システムを用いて次のように行った。まず、接地した台座200の上方に、固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ20[mm]の回転可能なスリーブ201をセットする。このスリーブ201の表面には、幅:65[mm]及び長さ:0.5〜1[mm]の対向面積を有する対向電極(ドクタ)202を、ギャップ:0.9[mm]で対向させる。次に、スリーブ201を回転速度600[rpm](線速628[mm/sec])で回転駆動し始める。そして、回転しているスリーブ201上に測定対象の磁性粒子を所定量(14[g])だけ担持させ、スリーブ201の回転により磁性粒子11を10分間攪拌する。次に、スリーブ201に電圧を印加しない状態で、スリーブ201と対向電極202との間を流れる電流IRII[A]を電流計203で測定する。次に、直流電源204からスリーブ201に耐圧上限レベル(高抵抗シリコンコートキャリアでは400[V]から鉄粉キャリアでは数[V])の印加電圧E[V]を5分間印加する。本実施形態では200[V]を印加した。そして、電圧Eを印加した状態でスリーブ201と対向電極202との間を流れる電流IRQ[A]を電流計203で測定する。これらの測定結果から、以下の式(1)を用いてダイナミック抵抗DR[Ω]を算出する。
DR=E/(IRQ−IRII)・・・・(1)
The
Here, the measurement of the dynamic resistance DR of the
DR = E / (I RQ −I RII ) (1)
磁気ブラシローラ403は、複数の磁極を有する磁石部材407を内蔵した非磁性の回転可能な供給スリーブ408で構成されている。磁石部材407は固定配置され、現像剤12が供給スリーブ408上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。現像装置4が備える供給スリーブ408は、直径がφ18[mm]であり、表面粗さRz(十点平均粗さ)が10〜20[μm]の範囲に入るようにサンドブラスト処理されている。
The
磁気ブラシローラ403に内蔵された磁石部材407は、規制ブレード406による規制箇所から供給スリーブ408の回転方向にN極(N1)、S極(S1)、N極(N2)、S極(S2)、S極(S3)の5つの磁極を有する。なお、磁石部材407の磁極の配置は、図2の構成に限定されるものではなく、磁気ブラシローラ403の周囲の規制ブレード406等の配置に応じて他の配置に設定してもよい。例えば図4に示すように、規制ブレード406による規制箇所から供給スリーブ408の回転方向にN極(N1)、S極(S1)、N極(N2)、S極(S2)の4つの磁極を配置してもよい。
The
磁石部材407の磁力により、供給スリーブ408上にトナー10及び磁性粒子11からなる現像剤12がブラシ状に担持される。そして、磁気ブラシローラ403上の磁気ブラシ中のトナー10は、磁性粒子11と混合されることで規定の帯電量を得る。この磁気ブラシローラ403上のトナーの帯電量としては、−10〜−40[μC/g]の範囲が好適である。
Due to the magnetic force of the
トナー搬送部材402は、磁気ブラシローラ403内の磁極N2に隣接するトナー供給領域A2で磁気ブラシローラ403上の磁気ブラシと接触するようにして対向するとともに、現像領域A1で感光体1に対向するように配設されている。
また、現像装置4では規制ブレード406と磁気ブラシローラ403の間の最近接部における間隔を500[μm]に設定している。さらに、規制ブレード406に対向した磁石部材407の磁極N1を、規制ブレード406との対向位置よりも磁気ブラシローラ403の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。これにより、ケーシング401内における現像剤12の循環流を容易に形成することができる。
The
In the developing
規制ブレード406は、磁気ブラシローラ403との対向部で磁気ブラシローラ403上に形成された現像剤12の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所定量の現像剤がトナー供給領域に搬送されるようにするとともに、現像剤12中のトナー10と磁性粒子11との摩擦帯電を促進させている。
The
また、磁気ブラシローラ403の供給スリーブ408は、図示しない回転駆動装置により図2の矢印c方向に回転駆動され、トナー供給領域A2でトナーのみがトナー搬送部材402の表面に供給される。現像装置4では、トナー供給領域A2におけるトナー搬送部材402と磁気ブラシローラ403の供給スリーブ408とのギャップは0.1[mm]に設定した。
Further, the
また、詳細は後述するトナー搬送部材402の搬送電極には、搬送電源409が接続され、複数の位相の電圧が印加される。現像領域A1に現像電界を形成するための現像バイアスVbを印加する搬送電源409が接続されている。また、磁気ブラシローラ403の供給スリーブ408には、トナー供給領域A2にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給バイアスを印加する供給電源410が接続されている。
また、詳細は後述するトナー搬送部材402に担持されたトナー10のうち、現像領域A1で感光体1に供給されなかったトナー10を回収するトナー回収手段として、図4に示すようにトナー回収ローラ411を設けても良い。トナー回収ローラ411はトナー回収電源412からの電圧の印加によって、トナー搬送部材402からトナー10を回収する。トナー回収ローラ411によって回収されたトナー10は不図示の除去部材によってトナー回収ローラ411上から除去され、現像剤12内に取り込まれる。
Further, a
Further, a toner collecting roller as shown in FIG. 4 is used as a toner collecting means for collecting the
次に、現像装置4でのトナー搬送部材402へのトナーの供給動作を説明する。
ケーシング401内に収容された現像剤12は、トナー10と磁性粒子11が混合されたものであり、攪拌・搬送部材404,405や磁気ブラシローラ403の供給スリーブ408の回転力、磁石部材407の磁力によって攪拌され、そのときに、トナー10に磁性粒子11との摩擦帯電により電荷が付与される。
Next, a toner supply operation to the
The
一方、磁気ブラシローラ403上に担持された現像剤12は規制ブレード406によって規制され、現像剤12の一定量がトナー供給バイアスで形成された電界等により、トナー搬送部材402に転移し、残りはケーシング401内に戻される。
On the other hand, the
トナー供給領域A2では、磁気ブラシ中のトナーが分離されてトナー搬送部材402に転移する。なお、磁気ブラシローラ403にはACバイアスの電圧が印加されている。
In the toner supply area A <b> 2, the toner in the magnetic brush is separated and transferred to the
次に、現像装置4が備えるトナー搬送部材402によるトナーの搬送について説明する。
図5は、トナー搬送部材402と感光体1との対向部である現像領域A1近傍の概略図であり、トナー搬送部材402の説明図である。
Next, toner conveyance by the
FIG. 5 is a schematic diagram of the vicinity of the developing area A1 that is a facing portion between the
トナー搬送部材402は、粉体であるトナー10を搬送、ホッピング、回収するための電界を発生するための複数の電極102を有する搬送基板110を備え、この搬送基板110の各電極102に対しては搬送電源回路である搬送電源409から所要の電界を発生させるためのn相(ここでは3相とする。)の異なる駆動波形Va1〜Vc1及びVa2〜Vc2が印加される。
The
ここでは、搬送基板110は、駆動波形Va1〜Vc1及びVa2〜Vc2を与える電極102の範囲と感光体1との関係において、トナー10を感光体1近傍まで移送する搬送領域Ar1、感光体1の潜像にトナー10を付着させてトナー像を形成するための現像領域Ar2(図2におけるA1)、トナー10を搬送基板110側に回収するための現像領域通過後の領域(これを、以下「回収領域」という。)Ar2とに分けられる。
Here, in the relationship between the
そして、現像装置4は、搬送基板110の搬送領域Ar1ではトナー10を感光体1の近傍まで移送し、現像領域Ar2では感光体1上の潜像の画像部に対してはトナー10が感光体1側に向かい、非画像部に対してはトナー10が感光体1と反対側(搬送基板110側)に向かう方向の電界を形成して、トナー10を潜像に付着させて現像を行うための電界を発生し、回収領域Ar3ではトナー10が潜像の画像部及び非画像部のいずれに対しても感光体1と反対側(搬送基板110側)に向かう方向の電界を形成する。
Then, the developing
これにより、現像領域Ar2では感光体1上の潜像にトナーが付着して可視像化され、現像に寄与しなかったトナーは感光体1の回転方向(移動方向)下流側の回収領域で搬送基板110側に回収されるので、飛散トナーの発生が防止される。なお、回収領域Ar3は現像領域Ar2よりも感光体1の表面移動方向下流側とすることで、確実に浮遊トナーの回収を行うことができる。
As a result, in the development area Ar2, the toner adheres to the latent image on the
次に、トナー搬送部材402の搬送基板110について、より詳しく説明する。図6は、トナー搬送部材402の表面上の搬送基板110の平面説明図であり、図7は図6のA−A´線に沿った断面における搬送基板110の断面説明図である。
Next, the
搬送基板110は、ベース基板(支持基板)101上に3本の搬送電極102a、102b、102c(これらを「電極102」とも総称する。)を1セットとして配置している。詳しくは、各セットの搬送電極102を所定の間隔で、トナー移送方向(図6、図7で矢印X方向。トナー進行方向、トナー移動方向とも言う。)に沿ってトナー移送方向と略直交する方向が長手方向となる細長い形状で繰り返し形成配置している。また、搬送基板110は、繰り返し形成配置した搬送電極102の上に搬送面を形成する絶縁性の搬送面形成部材で、搬送電極102の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層103を積層している。なお、ここでは、表面保護層103が搬送面を形成しているが、表面保護層103上に更に粉体(トナー)との適合性に優れた表面層を別途成膜することもできる。
In the
これらの搬送電極102(a、b、c)の両側には、搬送電極102(a、b、c)とそれぞれ両端部で相互接続した共通電極105a、105b、105c(これらを「共通電極105」とも総称する。)をトナー移送方向に沿って、すなわち、個々の電極と略直交する方向に設けている。この場合、共通電極105の幅(この幅は、トナー移送方向と直交する方向の幅)は電極102の幅(この幅は、トナー移送方向に沿う方向の幅)よりも広くしている。なお、図6では、共通電極105を、搬送領域Ar1では共通電極105(a1、b1、c1)を、現像領域Ar2では共通電極105(a2、b2、c2)、回収領域Ar3では共通電極105(a3、b3、c3)と、区別して表記している。 Common electrodes 105a, 105b, and 105c interconnected with both ends of the transport electrodes 102 (a, b, c) on both sides of the transport electrodes 102 (a, b, c) (these are referred to as “common electrodes 105”). Are also provided along the toner transfer direction, that is, in a direction substantially orthogonal to the individual electrodes. In this case, the width of the common electrode 105 (this width is the width in the direction orthogonal to the toner transfer direction) is larger than the width of the electrode 102 (this width is the width along the toner transfer direction). In FIG. 6, the common electrode 105, the common electrode 105 (a1, b1, c1) in the transport area Ar1, the common electrode 105 (a2, b2, c2) in the development area Ar2, and the common electrode 105 (in the recovery area Ar3). a3, b3, and c3).
ここでは、支持基板101上に共通電極105(a、b、c)のパターンを形成した後、層間絶縁膜107(表面保護層103と同じ材料でも異なる材料のいずれでも良い。)を形成し、この層間絶縁膜107にコンタクトホールを形成した後、搬送電極102(a、b、c)を形成する。このとき、層間絶縁膜107のコンタクトホールで搬送電極102(a、b、c)と共通電極105(a、b、c)とがそれぞれ相互接続している。
Here, after the pattern of the common electrode 105 (a, b, c) is formed on the
また、搬送基板110の形成方法としてはこれに限るものではない。例えば、次の方法がある。第一搬送電極102aと第一共通電極105aとを一体形成したパターン上に層間絶縁膜を形成し、この層間絶縁膜上に第二搬送電極102bと第二共通電極105bとを一体形成したパターンを形成する。更にその上に層間絶縁膜を形成して、この層間絶縁膜上に第三搬送電極102cと第三共通電極105cを一体形成したパターンを形成する、つまり、電極を三層構造とすることもでき、あるいは、一体形成による相互接続とコンタクトホールによる相互接続とを混在させることもできる。
Further, the method for forming the
さらに、これらの共通電極105(a、b、c)には図示しないが搬送電源回路としての搬送電源409からの駆動信号(駆動波形)Va、Vb、Vcを入力するための駆動信号印加用入力端子を設けている。この駆動信号入力用端子は、支持基板101に裏面側に設けてスルーホールを介して共通電極105に接続してもよいし、あるいは後述する層間絶縁膜107上に設けてもよい。
Further, although not shown, these common electrodes 105 (a, b, c) are input for driving signal application for inputting driving signals (driving waveforms) Va, Vb, Vc from a
ここで、支持基板101としては、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、SUSなどの導電性材料からなる基板にSiO2等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。
Here, as the
搬送電極102は、支持基板101上にAl、Ni−Cr等の導電性材料を0.1〜10[μm]厚、好ましくは0.5〜2.0[μm]で成膜し、これをフォトリソ技術等を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。これらの複数の搬送電極102の粉体進行方向における幅W1は移動させる粉体の平均粒径の1倍以上20倍以下とし、かつ、搬送電極102同士の粉体進行方向の間隔W2も移動させる粉体の平均粒径の1倍以上20倍以下としている。
The
表面保護層103としては、例えばSiO2、TiO2、TiO4、SiON、BN、TiN、Ta2O5などを厚さ0.5〜10[μm]、好ましくは厚さ0.5〜3[μm]で成膜して形成している。また、無機ナイトライド化合物、例えばSiN、Bn、Wなどを用いることができる。特に、表面水酸基が増えると帯電トナーの帯電量が搬送途中で下がる傾向にあるので、表面水酸基(SiOH、シラトール基)が少ない無機ナイトライド化合物が好ましい。
As the surface
次に、このように構成した搬送基板110におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。
搬送基板110の複数の搬送電極102に対してn相の駆動波形を印加することにより、複数の搬送電極102によって移相電界(進行波電界)が発生する。そして、搬送基板110上の帯電したトナーは反発力及び/又は吸引力を受けて移送方向にホッピングと搬送を含んで移動する。
Next, the principle of electrostatic transport of toner on the
By applying an n-phase driving waveform to the plurality of
例えば、搬送基板110の複数の搬送電極102に対して図8に示すようにグランドG(0V)と正の電圧+との間で変化する3相のパルス状駆動波形(駆動信号)A(A相)、B(B相)、C(C相)をタイミングをずらして印加する。
For example, as shown in FIG. 8, with respect to the plurality of
このとき、図9に示すように、搬送基板110上に負帯電トナー10があり、搬送基板110の連続した複数の搬送電極102に図9の1つ目のタイミングT1で示すようにそれぞれ「G」、「G」、「+」、「G」、「G」が印加されたとすると、負帯電のトナー10は「+」の搬送電極102上に位置する。
At this time, as shown in FIG. 9, the negatively charged
次のタイミングで複数の搬送電極102には2つ目のタイミングT2に示すようにそれぞれ「+」、「G」、「G」、「+」、「G」が印加され、負帯電のトナー10には同図で左側の「G」の搬送電極102との間で反発力と、右側の「+」の搬送電極102との間で吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電のトナー10は「+」の搬送電極102側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の搬送電極102には3つ目のタイミングT3に示すようにそれぞれ「G」、「+」、「G」、「G」、「+」が印加され、負帯電のトナー10には同様に反発力と吸引力とがそれぞれ作用するので、負帯電のトナー10は更に「+」の搬送電極102側に移動する。
At the next timing, “+”, “G”, “G”, “+”, and “G” are respectively applied to the plurality of
このように複数の搬送電極102に電圧の変化する複数相の駆動波形を印加することで、搬送基板110上には進行波電界が発生し、この進行波電界の進行方向に負帯電のトナー10は搬送及びホッピングを行いながら移動する。なお、正帯電のトナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。
In this way, by applying a plurality of phases of drive waveforms whose voltages change to the plurality of
トナーの静電搬送について、図10を参照してさらに具体的に説明する。なお、図10では、複数の搬送電極102を、電極A〜Fとして説明する。図10(a)に示すように、搬送基板110の電極A〜Fがいずれも0[V](G)で搬送基板110上に負帯電のトナー10が載っている状態から、図10(b)に示すように電極A、Dに「+」の電圧が印加されると、トナー10は電極A及び電極Dに吸引されて電極A、D上に移る。次のタイミングで、図10(c)に示すように、電極A、Dがいずれも「0」になり、電極B、Eに「+」の電圧が印加されると、電極A、D上のトナー10は反発力を受けるとともに、電極B、Eの吸引力を受けることになって、トナー10は電極B及び電極Eに移送される。さらに、次のタイミングで、図10(d)に示すように、電極B、Eがいずれも「0」になり、電極C、Fに「+」の電圧が印加されると、電極B、E上のトナー10は反発力を受けるとともに、電極C、Fの吸引力を受けることになって、トナー10は電極C及び電極Fに移送される。このように進行波電界によって負帯電のトナー10は順次図10における右方向に移送されることになる。
The electrostatic transfer of toner will be described more specifically with reference to FIG. In FIG. 10, the plurality of
次に、搬送電源回路である搬送電源409の全体構成について説明する。図11は、搬送電源409のブロック図である。
搬送電源409は、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路121と、このパルス信号発生回路121からのパルス信号を入力して駆動波形Va1、Vb1、Vc1を生成出力する波形増幅器122a、122b、122cと、パルス信号発生回路121からのパルス信号を入力して駆動波形Va2、Vb2、Vc2を生成出力する波形増幅器123a、123b、123cとを有する。
Next, the overall configuration of the
The
パルス信号発生回路121は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各120[°]に位相シフトした2組みパルスで、次段の波形増幅器122a〜122c、123a〜123cに含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して100[V]のスイッチングを行うことができるレベルの出力電圧10〜15[V]のパルス信号を生成して出力する。
The pulse
波形増幅器122a、122b、122cは、搬送領域Ar1のそれぞれ搬送電極102及び回収領域Ar3のそれぞれの搬送電極102に対して、例えば図12に示すように、各相の+100[V]の印加時間taを繰り返し周期tfの1/3である約33[%]に設定した(これを「搬送電圧パターン」又は「回収搬送電圧パターン」という。)3相の駆動波形(駆動パルス)Va1、Vb1、Vc1を印加する。
For example, as shown in FIG. 12, the
波形増幅器123a、123b、123cは、現像領域Ar2のそれぞれの搬送電極102に対して、例えば図13又は図14に示すように、各相の+100[V]、又は0[V]の印加時間taを繰り返し周期tfの2/3である約67[%]に設定した(これを「ホッピング電圧パターン」という。)3相の駆動波形(駆動パルス)Va2、Vb2、Vc2を印加する。
For example, as shown in FIG. 13 or FIG. 14, the
以上の説明のように、実施形態1の現像装置4は、トナー10をホッピングさせることによって感光体1の静電潜像を一成分現像方式で反転現像を行ういわゆるEH現像の現像装置である。すなわち、現像領域Ar2で、トナー10が潜像の画像部に対しては感光体1側に向かい、非画像部に対してはトナー10が感光体1と反対側に向かう方向の電界を形成する手段を備えることによって現像を行うことができる。
As described above, the developing
例えば、図14に示すホッピング電圧パターンの駆動波形のように、0〜−100[V]で遷移するパルス状電圧波形である場合、感光体1上の非画像部電位が−100[V]より低いときには、画像部に対してはトナー10が感光体1側に向かい、非画像部に対してはトナー10が感光体1と反対側に向かうことになる。この場合、潜像の非画像部の電位を−150[V]や後述する−170[V]とした場合に、トナー10が感光体1側に向かうことが確認された。
また、ホッピング電圧パターンの駆動波形が20[V]〜−80[V]で遷移するパルス状電圧波形である場合、画像部の電位を約0[V]、非画像部の電位が−110[V]のときにも、パルス状駆動波形のローレベルの電位が潜像の画像部電位と非画像部電位との間にある。このため、同様に、画像部に対してはトナー10が感光体1側に向かい、非画像部に対してはトナーが感光体1と反対側に向かうことになる。
要するに、パルス状駆動波形のローレベルの電位を潜像の画像部の電位と非画像部の電位との間の電位に設定することで、非画像部へのトナー10の付着を防止し、高品質の現像を行うことができる。
For example, in the case of a pulsed voltage waveform transitioning from 0 to −100 [V] as in the driving waveform of the hopping voltage pattern shown in FIG. 14, the non-image portion potential on the
Further, when the driving waveform of the hopping voltage pattern is a pulsed voltage waveform transitioning from 20 [V] to −80 [V], the potential of the image portion is about 0 [V] and the potential of the non-image portion is −110 [V]. V], the low-level potential of the pulse-like drive waveform is between the latent image portion potential and the non-image portion potential. For this reason, similarly, the
In short, by setting the low-level potential of the pulse-like driving waveform to a potential between the potential of the image portion of the latent image and the potential of the non-image portion, adhesion of the
このように、EH現像においては、トナー10がホッピングしていることにより潜像の画像部に対してトナー10が吸引付着し、非画像部ではトナーが反発されて付着されないので、トナーによる潜像の現像を行うことができ、このとき、既にホッピングしているトナーは搬送基板110との間で吸着力が生じないため、容易に感光体1体側に移送することができ、高い画像品質が得られる現像を低電圧で行うことができるようになる。
As described above, in the EH development, since the
すなわち、従来の所謂ジャンピング現像方式にあっては、現像ローラから帯電トナーを剥離させて感光体に移送させるには、トナーの現像ローラに対する付着力以上の印加電圧が必要であり、DC600〜900[V]のバイアス電圧をかけなければならない。これに対して、EH現像方式であれば、トナーの付着力は通常50〜200[nN]であるが、搬送基板110上でホッピングしているために搬送基板110に対する付着力が略零になるので、トナーを搬送基板110から剥離する力が不要になる。その結果、低電圧で十分にトナー10を感光体1側に移送することが可能になるのである。
That is, in the conventional so-called jumping development method, in order to peel off the charged toner from the developing roller and transfer it to the photosensitive member, an applied voltage higher than the adhesion force of the toner to the developing roller is required. V] bias voltage must be applied. On the other hand, in the case of the EH development method, the adhesion force of the toner is usually 50 to 200 [nN], but since the hopping is performed on the
しかも、搬送電極102同士間に印加する電圧の絶対値が150〜100[V]、または、この値以下の低電圧であっても発生する電界が非常に大きい値となり、搬送電極102表面に付着しているトナーを容易に剥離し、飛翔、ホッピングさせることが可能になる。また、OPC等の感光体1を帯電する時に発生するオゾン、NOxが非常に少なく、又は皆無にすることができて、環境問題、感光体の耐久性に非常に有利となる。
Moreover, the absolute value of the voltage applied between the
したがって、従来方式の現像ローラ表面、またはキャリア表面に付着しているトナーを剥離するために現像ローラと感光体の間に印加していた500[V]〜数K[V]の高電圧バイアスを必要とすることがなく、感光体の帯電電位を非常に低い値として、潜像を形成して現像することが可能になる。 Therefore, a high voltage bias of 500 [V] to several K [V] applied between the developing roller and the photoconductor for peeling off toner adhering to the surface of the conventional developing roller or the carrier surface is applied. The latent image can be formed and developed with the charging potential of the photoconductor set to a very low value without the necessity.
例えば、OPCの感光体1を使用し、その表面のCTL(Charge Transport Layer)の厚さが15[μm]、その比誘電率εが3、帯電したトナーの電荷密度が(−3×10−4[C/m2]の場合、OPC表面電位は約−170[V]となるが、この場合、搬送基板110の搬送電極102への印加電圧として、0〜−100[V]、デューティー50[%]のパルス状駆動電圧を印加すると、平均で−50[V]となり、トナーが負帯電であれば搬送基板110の搬送電極102とOPCの感光体1との間の電界は前述した関係になる。
For example, using the
このとき、搬送基板110とOPCの感光体1とのギャップ(間隔)が0.3[mm]以下であれば十分に現像が可能となる。トナーのQ/M、搬送基板110の搬送電極102への印加電圧、印刷速度すなわち感光体1の回転速度によっても異なるが、負帯電トナーの場合、少なくとも感光体1を帯電する電位は−300[V]以下、または現像効率を優先した構成の場合は−100[V]以下でも十分に現像を行うことができる。なお、正帯電の場合の帯電電位はプラス電位となる。
At this time, if the gap (interval) between the
図15を用いて現像について説明する。
現像領域における感光体と現像剤搬送部材との間隙である現像ギャップが非常に狭く形成されている場合は、
現像ポテンシャル=露光後電位−DC現像バイアス
で与えられる現像ポテンシャルに対応する量のトナーが現像される。詳しくは、図15(a)に示すように現像ポテンシャル分のトナーが潜像部に付着して、現像がストップする。図15(a)に示す現像では、現像財担持体の表面電位が−160[V]で感光体上の潜像部の電位が−40[V]であり、感光体上の非潜像部の電位が−200[V]である。このとき、現像ポテンシャル120[V]分のトナーが潜像部に付着して、トナー層の表面電位が現像担持体の表面電位と同じ−160[V]になるまで現像される。
このような現像方式では、現像ポテンシャルの値が大きければ大きいほど、トナーの付着量が多くなるため、必要量以上のトナーが潜像部に付着することがある。
Development will be described with reference to FIG.
If the development gap, which is the gap between the photoconductor and the developer transport member in the development area, is very narrow,
An amount of toner corresponding to the development potential given by development potential = post-exposure potential-DC development bias is developed. Specifically, as shown in FIG. 15A, toner corresponding to the development potential adheres to the latent image portion, and development stops. In the development shown in FIG. 15A, the surface potential of the developer carrier is −160 [V] and the potential of the latent image portion on the photosensitive member is −40 [V], and the non-latent image portion on the photosensitive member. Is -200 [V]. At this time, the toner of the developing potential of 120 [V] adheres to the latent image portion and is developed until the surface potential of the toner layer becomes −160 [V] which is the same as the surface potential of the developing carrier.
In such a development method, the larger the value of the development potential, the larger the amount of toner attached, so that more toner than necessary may adhere to the latent image portion.
図15(b)は、実施形態1のプリンタ100の、感光体1に対する1色目の現像(図1中のマゼンタ用の現像装置4Mによる現像)の現像特性を示すグラフである。
図15(b)に示すように、プリンタ100の現像装置4Mによる現像では、現像ポテンシャルが100[V]でトナーの付着量は0.5[mg/cm2]となり、現像ポテンシャルが100[V]を越えてもトナーの付着量は変化しない。すなわち、プリンタ100では、現像領域における単位面積あたりのトナーの付着量に上限を設定している。この現像方式では、トナーの付着量の上限に達する現像ポテンシャルよりも大きな現像ポテンシャルとなっても、トナーの付着量はその上限からは変化しない。
トナー付着量の上限を設定する方法としては、現像剤搬送部材の単位面積あたりに搬送するトナー量を予め設定し、潜像部と対向する現像剤搬送部材上のトナーが全て潜像部に移動した状態をトナーの付着量の上限値とすることができる。図15(b)のトナー付着量が0.5[mg/cm2]となるように、潜像部に付着するトナーが上限値となる現像を飽和現像と呼び、飽和現像を行う現像ポテンシャルの最小値(図15(b)では100[V])を飽和現像ポテンシャルと呼ぶ。
FIG. 15B is a graph showing the development characteristics of the first color development (development by the
As shown in FIG. 15B, in the development by the developing
As a method of setting the upper limit of the toner adhesion amount, the toner amount to be conveyed per unit area of the developer conveying member is set in advance, and all the toner on the developer conveying member facing the latent image portion is moved to the latent image portion. This state can be set as the upper limit of the toner adhesion amount. The development in which the toner adhering to the latent image portion becomes the upper limit so that the toner adhesion amount in FIG. 15B is 0.5 [mg / cm 2 ] is called saturation development, and the development potential for performing the saturation development is The minimum value (100 [V] in FIG. 15B) is called a saturated development potential.
図15(b)に示すような現像方式では、飽和現像ポテンシャル以上の現像ポテンシャルであってもトナー付着量は変化しないが、飽和現像ポテンシャル未満の現像ポテンシャルでは、その値に応じてトナー付着量が変化する。そして、この現像方式では現像ポテンシャルに対してトナーの付着量が敏感になり、少しの変動で付着量がその影響を受ける。具体的には図15(b)に示すように、その傾きが約5[mg/cm2/kV]となるので±10[V]の変動で0.1[mg/cm2]の変動幅を有してしまう。 In the developing method as shown in FIG. 15B, the toner adhesion amount does not change even when the development potential is equal to or higher than the saturation development potential. However, in the development potential less than the saturation development potential, the toner adhesion amount depends on the value. Change. In this development method, the toner adhesion amount becomes sensitive to the development potential, and the adhesion amount is affected by a slight fluctuation. Specifically, as shown in FIG. 15 (b), the inclination is about 5 [mg / cm 2 / kV], so that the fluctuation range is 0.1 [mg / cm 2 ] with a fluctuation of ± 10 [V]. Will have.
プリンタ100では、トナー像が形成された感光体上に、潜像を形成してこの潜像を現像することにより感光体1上でトナー像を重ね合わせる。このような構成では、2色目以降の潜像が既存のトナー層の表面上に形成されるか、感光体1表面上に形成されるかによって、現像する潜像部の電位が異なる。また、トナー層がある箇所であってもその層厚によっても、現像する潜像部の電位が異なる。
In the
ここで、複数の色のトナー像を感光体1上で重ねあわせる場合に、2色目のトナー像形成時に、2色目の潜像が形成された位置が1色目のトナー層の表面上か、感光体1の表面上かによって、2色目の潜像部の電位が異なる状態となる一例について説明する。
図16は、1色目のマゼンタのトナー像を感光体1の表面上に現像する工程の説明図であり、図16(a)は、1色目の帯電時、図16(b)は、1色目の潜像形成時、図16(c)は、1色面の現像時の説明図である。また、図17は、マゼンタのトナー像が形成された感光体1の表面上に2色目のイエローのトナー像を感光体1の表面上に現像する工程の説明図である。そして、図17(a)は、2色目の帯電時、図17(b)は、2色目の潜像形成時、図17(c)は、2色面の現像時の説明図である。
Here, when a plurality of color toner images are overlaid on the
FIG. 16 is an explanatory diagram of a process of developing a magenta toner image of the first color on the surface of the
1色目であるマゼンタの現像は、次のように行われる。先ず、図16(a)のように、1色目の帯電装置2Mによって感光体1の表面が−200[V]に一様帯電される。
次に、図16(b)のように、1色目のマゼンタに対応する画像情報に基づいて生成されたマゼンタのレーザー光LMが、感光体1の表面に照射され、感光体1の表面にマゼンタの潜像IMが形成される。このとき、マゼンタの潜像IMが形成された感光体1表面上の電位は−50[V]であり、潜像が形成されていない感光体1表面上の電位は−200[V]である。
その次に、図16(c)に示すように、マゼンタのトナー搬送部材402Mと感光体1との対向部である1色目の現像領域で、感光体1表面上のマゼンタの潜像IMが現像される。このとき、図16(c)に示すように、マゼンタのトナー搬送部材402Mの現像バイアスは−150[V]であり、表面電位が−50[V]となるマゼンタの潜像IMが形成された感光体1表面上の現像ポテンシャルは100[V]となる。なお、マゼンタの潜像IMが形成された感光体1表面上には、現像ポテンシャル100[V]分のトナーが付着してマゼンタのトナー層TM表面の電位が−150[V]になるのではなく、本例では、トナー層表面が−75[V]となる程度のトナーが付着する。すなわち、この時のトナー層の最下面電位に対する最上面電位の増増加分(以下、トナー層電位と呼ぶ)は−25[V]程度となる。
Development of magenta, which is the first color, is performed as follows. First, as shown in FIG. 16A, the surface of the
Next, as shown in FIG. 16 (b), the laser beam L M for magenta generated based on the image information corresponding to the first color magenta is irradiated on the surface of the
The next, as shown in FIG. 16 (c), in the developing area of the first color is a portion facing the
2色目であるイエローの現像は、次のように行われる。先ず、図17(a)のように、2色目の帯電装置2Yによって感光体1の表面が−250[V]に一様帯電される。ここで、図16(c)に示すように、マゼンタの現像後の感光体1の表面では、表面電位が−85[V]のマゼンタのトナー層TMの表面と、表面電位が−200[V]のトナー層が形成されていない感光体1表面とでは電位差がある。しかし、図17(a)に示すように、2色目の帯電で、感光体1表面を1色目の帯電よりも絶対値が大きい値の−250[V]となるように一様帯電することにより、マゼンタのトナー層TM表面の電位もトナー層が形成されていない感光体1表面の電位も−250[V]となる。このとき、マゼンタのトナー層TMのトナー層電位の−25[V]は維持されたままであり、マゼンタのトナー層TMが形成されている箇所の感光体1表面の電位は−225[V]になる。
Development of the second color, yellow, is performed as follows. First, as shown in FIG. 17A, the surface of the
次に、図17(b)のように、2色目のイエローに対応する画像情報に基づいて生成されたイエローレーザー光LYが、感光体1の表面に照射され、感光体1の表面上にイエローの潜像IYが形成される。ここで、イエローの潜像IYのうち感光体1表面上の潜像部を第一潜像IYa、マゼンタのトナー層TMが存在する箇所に形成された潜像を第二潜像IYbとする。このとき、イエローの潜像IYが形成されていない表面は、マゼンタのトナー層TM及び感光体1ともに−250[V]である。
Next, as shown in FIG. 17 (b), 2 color yellow laser beam L Y generated based on the image information corresponding to yellow is irradiated on the surface of the
第二潜像IYbが形成される箇所では、マゼンタのトナー層TMが除電されるのではなく、マゼンタのトナー層TMが形成されたマゼンタのトナー層TMの下にある感光体1の表面が除電される。
ここで、潜像形成時のレーザー光は強い光であるため、潜像形成前の感光体1表面にある程度の電位差があっても、露光した後の潜像部の電位は略一様になり、さらに、露光による除電はトナー層の有無による影響が少ない。そして、この一例の説明では、露光前の感光体表面上にある程度の電位差があっても、露光した後の潜像部の電位は一様になるとして、さらに、感光体表面上にトナーがあることによる露光量の減衰は考慮に入れずに説明する。
このため、マゼンタのトナー層TMが形成された感光体1の表面は、電位が−225[V]でトナー層が形成されていない感光体1表面と25[V]の電位差があり、その表面にマゼンタのトナー層TMが形成されていても、イエローレーザー光LYによって除電されると、第一潜像IYaの表面電位と同様に−100[V]となる。すなわち、第二潜像IYbが形成されている箇所のマゼンタのトナー層TMの下にある感光体1表面の電位は図17(b)に示すように、−100[V]となる。
そして、イエローレーザー光LYによる除電がなされた後も、トナー層電位は維持されるため、第二潜像IYbが形成されたマゼンタのトナー層TMの表面電位は−125[V]となる。このように、マゼンタのトナー層TMの潜像部である第二潜像IYbの表面電位は、トナー層がない部分の感光体1の潜像部である第一潜像IYaの表面電位、−100[V]よりもトナー層電位の−25[V]分、絶対値が高い電位となる。
In the portion where the second latent image I Y b are formed, rather than the toner layer T M of magenta is neutralization, the photoreceptor underlying the toner layer T M of magenta toner layer T M of magenta is formed The surface of 1 is neutralized.
Here, since the laser beam at the time of forming the latent image is strong light, the potential of the latent image portion after the exposure becomes substantially uniform even if there is a certain potential difference on the surface of the
Therefore, the toner layer T M is formed surface of the
Even after the neutralization of the yellow laser beam L Y is made, the toner layer potential is maintained, the surface potential of the toner layer T M of the magenta second latent image I Y b are formed is -125 [V] It becomes. Thus, the surface potential of the second latent image I Y b is a latent image portion of the toner layer T M of magenta, the first latent image I Y a a latent image portion of the
イエローレーザー光LYによって除電がなされた後は、図17(c)に示すように、イエローのトナー搬送部材402Yと感光体1との対向部である2色目の現像領域で、感光体1表面上のイエローの潜像IYが現像され、イエローのトナー層TYが形成される。ここで、イエローのトナー層TYのうち第一潜像IYa上に形成されるものを第一トナー層TYa、第二潜像IYb上に形成されるものを第二トナー層TYb、とする。このとき、図17(c)に示すように、イエローのトナー搬送部材402Yの現像バイアスは−200[V]であり、表面電位が−100[V]となる第一潜像IYaの現像ポテンシャルは100[V]となる。一方、表面電位が−125[V]となる第二潜像IYbの現像ポテンシャルは75[V]となる。このように、第一潜像IYaと第二潜像IYbとでは、現像領域での現像ポテンシャルが異なる。そして、その値が小さい第二潜像IYbでの現像ポテンシャルが飽和現像ポテンシャルよりも小さい場合は、第一潜像IYaよりも第二潜像IYbの方が単位面積あたりのイエローのトナー付着量が少なくなる。すなわち、第一トナー層TYaよりも第二トナー層TYbの方が薄い層厚となり、2色目であるイエロー画像の画像濃度及び色調が変化する。
このように、第一潜像IYaと第二潜像IYbとでは電位に差があり、以下、この潜像部の電位差を潜像部電位差ΔVとする。なお、図16及び図17を用いた例では、トナー層電位の絶対値が潜像部電位差ΔVとなる。また、図16及び図17を用いた例では、前色のトナー層の有無の違いによって、潜像部電位差ΔVが生じることについて説明したが、前色までにトナー層が複数層形成されている場合などは、潜像が形成された部分の層厚の違いによっても潜像部電位差ΔVは生じる。
After neutralization by the yellow laser beam L Y it is made, as shown in FIG. 17 (c), in the developing area of the second color is a facing portion of the yellow
Thus, there is a difference in potential between the first latent image I Y a and the second latent image I Y b. Hereinafter, the potential difference of the latent image portion is referred to as a latent image portion potential difference ΔV. In the example using FIGS. 16 and 17, the absolute value of the toner layer potential is the latent image portion potential difference ΔV. In the example using FIGS. 16 and 17, it has been described that the latent image portion potential difference ΔV is caused by the presence or absence of the toner layer of the previous color. However, a plurality of toner layers are formed by the previous color. In some cases, the latent image portion potential difference ΔV also occurs due to the difference in the layer thickness of the portion where the latent image is formed.
上述したように、感光体1上のトナー層の有無の違い、または、層厚の違いによって、現像剤搬送部材であるトナー搬送部材402と感光体1上の潜像部との電位差である現像ポテンシャルが変動する。そして、現像ポテンシャルが変動すると図15(b)を用いて説明したように、トナーの付着量も変動し、画像濃度及び色調が変化してしまう。
また、感光体1上の潜像部へのトナーの付着量は、現像領域A1での現像ポテンシャルの大きさの影響を受けるが、現像領域A1の現像ギャップの広さにも影響を受ける。現像ポテンシャルが大きいほどトナーの付着量は増加し、現像ギャップが広いほどトナーの付着量は減少する。すなわち、潜像部へのトナーの付着量は、現像ポテンシャルを現像ギャップで除した、電界強度の値の大きさに依存する。
As described above, development is a potential difference between the
Further, the toner adhesion amount to the latent image portion on the
ここで、トナー層電位の算出方法について説明する。
図18は、感光体表面上にトナー層が形成された状態の模式図である。
図18中の各パラメータの説明を以下に示す。
M:トナー付着量(単位面積あたり)[g/m2]
Q:トナーの帯電量(単位質量あたり)[C/g]
Vt:トナー層表面の電位
Vk:感光体表面の電位
h:トナー層の高さ
d:感光体の厚さ
εt:トナー層の誘電率
εk:感光体の誘電率
C0:感光体の単位面積あたりの静電容量
このとき、トナー層表面の電位Vtは次の式(2)で求めることができる。
Vt=Vk+(Q・M2)/(2・g・f・εt)
=Q・M/C0+(Q・M2)/(2・g・f・εt) ・・・(2)
ここで、式(2)の各パラメータの説明を以下に示す。
C0=εk/d
εt=ε0(1−f+κt・f)
εk=κk・ε0
g:トナーの比重
f:トナー充填率
κt:トナーの比誘電率
κk:感光体の比誘電率
ε0:真空の誘電率
Here, a method for calculating the toner layer potential will be described.
FIG. 18 is a schematic view showing a state where a toner layer is formed on the surface of the photoreceptor.
A description of each parameter in FIG. 18 is given below.
M: Toner adhesion amount (per unit area) [g / m 2 ]
Q: Charge amount of toner (per unit mass) [C / g]
Vt: potential on the surface of the toner layer Vk: potential on the surface of the photoreceptor h: height of the toner layer d: thickness of the photoreceptor εt: dielectric constant of the toner layer εk: dielectric constant of the photoreceptor C 0 : unit area of the photoreceptor At this time, the potential Vt of the toner layer surface can be obtained by the following equation (2).
Vt = Vk + (Q · M 2 ) / (2 · g · f · εt)
= Q · M / C 0 + (Q · M 2 ) / (2 · g · f · εt) (2)
Here, description of each parameter of Formula (2) is shown below.
C 0 = εk / d
εt = ε0 (1−f + κt · f)
εk = κk · ε0
g: specific gravity of toner f: toner filling rate κt: relative dielectric constant of toner κk: relative dielectric constant of photoconductor ε0: dielectric constant of vacuum
ここで、トナー層電位は、Vt−Vkであるので、トナー層電位をV(t−k)とすると、トナー層電位V(t−k)は、次の式(3)で求めることができる。
V(t−k)=(Q・M2)/(2・g・f・εt)
=(Q・M2)/{2・g・f・ε0・(1−f+κt・f)} ・・・・・・(3)
Here, since the toner layer potential is Vt−Vk, when the toner layer potential is V (t−k), the toner layer potential V (t−k) can be obtained by the following equation (3). .
V (t−k) = (Q · M 2 ) / (2 · g · f · εt)
= (Q · M 2 ) / {2 · g · f · ε0 · (1−f + κt · f)} (3)
ここで、式(3)のパラメータにプリンタ100で用いるトナーの設定値とした場合の、トナーの付着量とトナー層電位との関係を示すグラフを図19に示す。図19のグラフを算出する各パラメータの値は、トナー粒径:6[μm]、トナーの帯電量:−30[μC/g]、トナーの充填率:30[%]、トナーの比誘電率:1.05である。
また、プリンタ100で用いるトナーを用いて現像を行ってトナー層を形成したあとに、感光体の電位を低減するために全面露光を行い、トナー層の表面電位を表面電位で計測した。詳しくは、トナー層を形成するトナーの付着量が、0.9[mg/cm2]となる現像を行い、ACチャージャ(コロトロン)による再帯電(VDC=−700[V])を行った後に、全面露光をして、トナー層の表面電位を計測した。このとき、トナー層の表面電位は約−70[V]であった。そして、全面露光によって感光体表面の電位は略0[V]であるので、トナーの付着量が、0.9[mg/cm2]であるときのトナー層電位の測定値は、−70[V]となる。ここで、図19に示す計算値のグラフにおいて、トナー付着量が0.9[mg/cm2]のときのトナー層電位は、測定値である約−70[V]と略一致することが確認できる。
Here, FIG. 19 shows a graph showing the relationship between the toner adhesion amount and the toner layer potential when the parameter of the expression (3) is set to the toner used in the
Further, after developing with the toner used in the
次に、実施形態1の特徴部について説明する。
図20は、実施形態1の特徴部を説明するものであり、1色目のトナー層Tが形成された感光体1の、感光体1表面上とトナー層T表面上とに2色目の潜像が形成された状態の模式図である。図20の各符号は以下のものを示す。
T :1色目のトナー層
Ea:現像バイアス
Eb:感光体上の潜像部の表面電位
Ec:トナー層表面の潜像部の表面電位
VP:現像ポテンシャル
ΔV:潜像部電位差
VT:トナー層表面の潜像部での現像ポテンシャル(=VP−ΔV)
L :現像ギャップ
α :トナーが付着していない感光体表面に形成された第一潜像部
β :トナー層表面に形成された第二潜像部
図20では、第二潜像部βはトナー層表面に形成された潜像部として説明しているが、図16及び図17を用いて説明したように、トナー層の下にある感光体1の表面が除電されることで、トナー層表面に潜像が形成されたような状態となる。
Next, the characteristic part of
FIG. 20 is a diagram for explaining the characteristic part of the first embodiment. The latent image of the second color on the surface of the
T: toner layer of the first color Ea: development bias Eb: surface potential of the latent image portion on the photoreceptor Ec: surface potential of the latent image portion on the surface of the toner layer V P : development potential ΔV: latent image portion potential difference V T : toner Development potential at the latent image portion on the surface of the layer (= V P −ΔV)
L: development gap α: first latent image portion formed on the surface of the photoreceptor to which toner is not attached β: second latent image portion formed on the surface of the toner layer In FIG. 20, the second latent image portion β is the toner Although described as a latent image portion formed on the surface of the layer, as described with reference to FIGS. 16 and 17, the surface of the toner layer is removed by removing the surface of the
図20に示す2色目の現像領域での第一潜像部αへのトナーの付着量は、現像ポテンシャルVPの大きさの影響を受けるが、現像領域の間隙である現像ギャップLの距離にも影響を受ける。そして、現像ポテンシャルVPが大きいほどトナーの付着量は増加し、現像ギャップLが広いほどトナーの付着量は減少する。すなわち、潜像部へのトナーの付着量は、潜像部での現像ポテンシャルVPを現像ギャップLで除した、電界強度の値(VP/L)の大きさに依存する。トナー付着量に上限がなければ、電界強度(VP/L)が大きければ大きいほどトナー付着量が多くなる。 Amount of toner adhering to the first latent image portion α in the developing area of the second color shown in FIG. 20 is affected by the size of the development potential V P, the distance of a gap between the developing area developing gap L Is also affected. The adhesion amount of the toner as the development potential V P is high increases, the amount of toner adhering as developing gap L is wide decreases. That is, the amount of toner adhering to the latent image portion, the development potential V P at the latent image portion obtained by dividing the developing gap L, depends on the magnitude of the value of the electric field strength (V P / L). If there is no upper limit on the toner adhesion amount, the greater the electric field strength (V P / L), the greater the toner adhesion amount.
2色目の現像領域では、感光体1上でトナー像を重ね合わせるため、感光体1上に1色目のトナー層Tが形成されている状態で、2色目の画像形成を行うためにトナー層Tが形成されたままの状態で、一様帯電され、露光により潜像が形成される。2色目の潜像が形成されたときに、トナー層Tがない感光体1表面上の第一潜像部αの電位と、トナー層T表面上の第二潜像部βの電位とが異なり、潜像部電位差ΔVが生じる。
In the development area for the second color, the toner image is superimposed on the
このとき、トナー層Tの表面の第二潜像部βにおける現像ポテンシャルVTは(VP−ΔV)となり、感光体1表面上の第一潜像部αにおける電界強度は(VP/L)となる。そして、現像ギャップLに対するトナー層Tの層厚の比率が、現像ポテンシャルVPに対する潜像部電位差ΔVの比率に比べて十分小さい値である場合、トナー層T表面上の第二潜像部βにおける電界強度はVT/L=(VP−ΔV)/Lとなる。
現像ポテンシャルによる潜像担持体へのトナーの付着量は電界強度に依存するため、トナー付着量の差は、電界強度の差によって生じる。
ここで、感光体1表面の第一潜像部αとトナー層T表面の第二潜像部βとの電界強度の差を求めると、
VP/L−VT/L=VP/L−(VP−ΔV)/L=ΔV/L
となる。
そして、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差である(ΔV/L)が小さいほど、感光体1表面の潜像部αとトナー層T表面の潜像部βとのトナー付着量の差が低減し、2色目のトナーの付着量のムラを軽減することができる。
At this time, the development potential V T at the second latent image portion β on the surface of the toner layer T is (V P −ΔV), and the electric field strength at the first latent image portion α on the surface of the
Since the adhesion amount of the toner to the latent image carrier due to the development potential depends on the electric field strength, the difference in the toner adhesion amount is caused by the difference in the electric field strength.
Here, when the difference in electric field strength between the first latent image portion α on the surface of the
V P / L−VT / L = V P / L− (V P −ΔV) / L = ΔV / L
It becomes.
The smaller the electric field intensity difference (ΔV / L) between the first latent image portion α and the second latent image portion β, the smaller the latent image portion α on the surface of the
また、トナー層の層厚が厚いほど潜像部電位差ΔVは大きくなるため、3つ以上のトナー像を重ねて潜像担持体上に形成する場合、トナー像の重なり具合により潜像部電位差ΔVの値は異なる。そして、トナー層の層厚が厚いほど潜像部電位差ΔVの値は大きくなるので潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど潜像部電位差ΔVの最大値は大きくなる。 In addition, as the toner layer thickness increases, the latent image portion potential difference ΔV increases. Therefore, when three or more toner images are stacked on the latent image carrier, the latent image portion potential difference ΔV is determined depending on the overlapping state of the toner images. The value of is different. Since the latent image portion potential difference ΔV increases as the thickness of the toner layer increases, the maximum value of the latent image portion potential difference ΔV increases in the developing region downstream of the surface movement direction of the latent image carrier.
実施形態1のプリンタ100では、感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップLが広くなるように各部材を配置している。このため、2色目のトナー像の現像時に、既存のトナー層Tの有無によって第一潜像部αと第二潜像部βとの間に潜像部層電位差ΔVが生じても、電界強度の差である(ΔV/L)を低減することができる。また、3つ以上のトナー像重ね合わせて現像を行うシアン用の現像装置4Cやブラック用の現像装置4Kの現像領域では、トナー像が重なり、層厚が厚いほど潜像部電位差ΔVの最大値は大きくなる。プリンタ100では、トナー層の層厚が厚くなりうる潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップLが広くなるため、3色目以降の現像領域での潜像部電位差ΔVの最大値についてもΔV/Lを低減することができる。
In the
ここで、現像ギャップLの値を大きくすると、感光体1表面上の第一潜像部αにおける電界強度(VP/L)や、トナー層T表面上の第二潜像部βにおける電界強度[(VP−ΔV)/L]も小さくなり、2色目の現像時の全体的なトナー付着量の減少につながるおそれがある。しかし、プリンタ100では、感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ポテンシャルVPが大きくなるように設定しているため、潜像部αにおける電界強度(VP/L)、及び、潜像部βにおける電界強度[(VP−ΔV)/L]が減少することを抑制し、2色目の現像時のトナー付着量が減少することを防止することができる。
ここで、現像ポテンシャルVPが大きくなるように設定してもトナー付着量のムラの原因となる(ΔV/L)の値は変化しないため、電界強度(VP/L)及び[(VP−ΔV)/L]の値を維持しつつ、電界強度の差(ΔV/L)を低減することができる。このように、2色目のトナー像の現像時に電界強度を維持しつつ、感光体1表面の第一潜像部αと、トナー層T表面の第二潜像部βとの電界強度の差(ΔV/L)を低減することができるので、2色目のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
Here, when the value of the development gap L is increased, the electric field strength (V P / L) in the first latent image portion α on the surface of the
Here, even if the developing potential VP is set to be large, the value of (ΔV / L) that causes unevenness of the toner adhesion amount does not change, so the electric field strength (V P / L) and [(V P The difference in electric field strength (ΔV / L) can be reduced while maintaining the value of −ΔV) / L]. In this way, the difference in electric field strength between the first latent image portion α on the surface of the
感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ポテンシャルVPが大きくなるように、且つ、感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップLが広くなるように設定した、一実施例の現像条件の各数値を表1に示す。
The development potential VP is set to be larger in the development area downstream of the surface movement direction of the
また、比較例として、4つの現像領域における、現像ポテンシャルVPと現像ギャップLとが一定の場合の現像条件の各数値を表2に示す。 As a comparative example, Table 2 shows numerical values of development conditions when the development potential VP and the development gap L are constant in the four development regions.
表1及び表2について、表1の3色目及び4色目の潜像部電位差ΔVは、トナー像の重なり具合によって異なる。表1及び表2に示す潜像部電位差ΔVの値は、トナーの層厚が最も厚い部分(トナー像が一番多く重なった部分)の表面に形成された潜像部と、感光体1表面に形成された潜像部との電位差である。詳しくは、3色目の現像では、2色のトナー像が重なり合ったトナー層の表面の潜像部と感光体1表面の潜像部との電位差、4色目の現像では、3色のトナー像が重なり合ったトナー層の表面の潜像部と感光体1表面の潜像部との電位差である。
また、表1に示す実施例は表2の比較例に対して、現像剤搬送部材であるトナー搬送部材402の電位の絶対値を大きくする、すなわち、現像バイアスEaの絶対値を大きくすることで現像ポテンシャルVPが大きくなるように設定している。
Regarding Tables 1 and 2, the latent image portion potential difference ΔV for the third and fourth colors in Table 1 varies depending on the overlapping state of the toner images. The values of the latent image portion potential difference ΔV shown in Tables 1 and 2 are the latent image portion formed on the surface of the portion where the toner layer is thickest (the portion where the toner images overlap most), and the surface of the
Further, in the example shown in Table 1, the absolute value of the potential of the
表1及び表2に示す現像条件では、感光体1表面に形成された潜像部における飽和現像ポテンシャルによる電界強度(以下、飽和電界強度と呼ぶ。)を2.0[V/μm]に設定する。すなわち、電界強度が2.0[V/μm]以上であってもトナー付着量は、電界強度が2.0[V/μm]の場合のトナー付着量とほとんど変化しない。そして、4色のいずれのトナーを用いて現像した場合でも、電界強度が2[V/μm]のときのトナー付着量が0.45[mg/cm2]となるような各色のトナーを用いるものとする。
Under the development conditions shown in Tables 1 and 2, the electric field strength (hereinafter referred to as saturation electric field strength) due to the saturation development potential in the latent image portion formed on the surface of the
表1に示す実施例では、1色目(マゼンタ)の現像時の現像ギャップLを50[μm]、現像ポテンシャルVPを100[V]として現像を行う。2色目(イエロー)は、現像ギャップLを75[μm]、現像ポテンシャルVPを150[V]として現像を行う。ここで、1色目、2色目ともに感光体1表面上の潜像部における電界強度は2[V/μm]で同一であるので、現像時には同様にトナーが移動し、トナー付着量は同一となる。
なお、1色目の現像と2色目の現像との飽和電界強度が同じ場合は、現像ギャップLの増加した割合と同じ割合かそれ以上の割合で現像ポテンシャルVPを増加させる。プリンタ100では、表1に示すように現像ギャップLは1色目が50[μm]であるのに対して、2色目が75[μm]としているため、現像ギャップLは1.5倍に増加している。そして、現像ポテンシャルVPは、1色目が100[V]であるのに対して、2色目を150[V]として、現像ポテンシャルVPも1.5倍に増加している。これにより、2色目の現像を行うときに、トナーが付着していない感光体表面の第一潜像部αでの電界強度を1色目と同様に2.0[V/μm]とすることができる。
In the examples shown in Table 1, development is performed with the development gap L during development of the first color (magenta) being 50 [μm] and the development potential VP being 100 [V]. The second color (yellow) is developed with a development gap L of 75 [μm] and a development potential VP of 150 [V]. Here, since the electric field strength in the latent image portion on the surface of the
Incidentally, when the saturation field strength of the development of the first color developing and the second color are the same, increases the development potential V P at the same rate or greater than the proportion of the increased proportion of the developing gap L. In the
表2に示す比較例では、2色目の現像条件を1色目と同じように現像ギャップLを50[μm]、現像ポテンシャルVPを100[V]としている。このとき、トナーが付着していない感光体表面の第一潜像部αの電界強度は1色目と同様に、2[V/μm]となり、2色目の現像で第一潜像部αに付着するトナーの量は0.45[mg/cm2]となる。
一方、第二潜像部βが形成されるトナー層Tのトナーの付着量は0.45[mg/cm2]であるので、このときのトナー層電位は図19より約−25[V]である。本実施形態では、トナー層電位の絶対値が潜像部電位差ΔVとなるので、表2に示すように潜像部電位差ΔVは25[V]となる。そして、トナー層表面での現像ポテンシャルVTはVP−ΔVで、75[V]となる。表2に示す比較例では、2色目の現像ギャップLも50[μm]であるので、比較例の第二潜像部βでの電界強度は1.5[V/μm]となる。このとき、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差ΔV/Lは、0.5[V/μm]である。また、図15(b)を用いて説明したように、飽和電界強度となるまでのトナー付着量は電界強度に比例するため、2色目の現像で電界強度が1.5[V]の第二潜像部βに付着するトナーの量は0.34[mg/cm2]となる。
In the comparative example shown in Table 2, the development condition for the second color is the same as that for the first color, the development gap L is 50 [μm], and the development potential VP is 100 [V]. At this time, the electric field strength of the first latent image portion α on the surface of the photoconductor on which the toner is not attached becomes 2 [V / μm] similarly to the first color, and it adheres to the first latent image portion α by the development of the second color. The amount of toner to be applied is 0.45 [mg / cm 2 ].
On the other hand, since the toner adhesion amount of the toner layer T on which the second latent image portion β is formed is 0.45 [mg / cm 2 ], the toner layer potential at this time is about −25 [V] from FIG. It is. In this embodiment, since the absolute value of the toner layer potential is the latent image portion potential difference ΔV, the latent image portion potential difference ΔV is 25 [V] as shown in Table 2. The development potential V T in the toner layer surface is V P - [Delta] V, a 75 [V]. In the comparative example shown in Table 2, since the development gap L for the second color is also 50 [μm], the electric field strength at the second latent image portion β of the comparative example is 1.5 [V / μm]. At this time, the difference ΔV / L in the electric field strength between the first latent image portion α and the second latent image portion β is 0.5 [V / μm]. Further, as described with reference to FIG. 15B, since the toner adhesion amount until the saturation electric field intensity is reached is proportional to the electric field intensity, the second electric field intensity of 1.5 [V] is developed in the second color development. The amount of toner adhering to the latent image portion β is 0.34 [mg / cm 2 ].
一方、表1に示す実施例では、2色目の現像条件について、現像ギャップLを75[μm]とし、現像ポテンシャルVPを150[V]に設定している。このような現像条件であれば、トナー層T表面での現像ポテンシャルは125[V]となり、第二潜像部βの電界強度は1.66[V/μm]となる。このとき、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差ΔV/Lは、0.34[V/μm]である。また、2色目の現像で電界強度が1.66[V/μm]となる第二潜像部βに付着するトナーの量は0.38[mg/cm2]となる。一方、2色目の現像で電界強度が2.0[V/μm]となる第一潜像部αに付着するトナーの量は0.45[mg/cm2]となる。
表2に示す比較例のように、現像ギャップと現像ポテンシャルとが1色目と同じ場合は、ΔV/Lの値は0.5[V/μm]であるので、現像ギャップを広げて、現像ポテンシャルを大きくすることにより、潜像部電位差に起因する電界強度の差異を軽減することができる。表1に示す実施例の現像条件であれば、2色目のトナー像の現像時に、第一潜像部αの電界強度は2[V/μm]と1色目の潜像部と同じ電界強度を維持しつつ、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差を低減することができる。電界強度を維持することにより、2色目の現像で感光体上に付着するトナーの量は1色目と同様に0.45[mg/cm2]となる。また、第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差を低減することにより、2色目の現像で第一潜像部αに付着するトナーの量と第二潜像部βに付着するトナーの量との差を低減することができる。このため、2色目のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
Meanwhile, in the embodiment shown in Table 1, the developing conditions of the second color, the developing gap L and 75 [[mu] m], have set development potential V P to 0.99 [V]. Under such development conditions, the development potential on the surface of the toner layer T is 125 [V], and the electric field strength of the second latent image portion β is 1.66 [V / μm]. At this time, the difference ΔV / L in the electric field strength between the first latent image portion α and the second latent image portion β is 0.34 [V / μm]. Further, the amount of toner attached to the second latent image portion β in which the electric field strength is 1.66 [V / μm] by the development of the second color is 0.38 [mg / cm 2 ]. On the other hand, the amount of toner adhering to the first latent image portion α with the electric field strength of 2.0 [V / μm] in the development of the second color is 0.45 [mg / cm 2 ].
As in the comparative example shown in Table 2, when the development gap and the development potential are the same as those in the first color, the value of ΔV / L is 0.5 [V / μm]. By increasing, the difference in electric field intensity due to the latent image portion potential difference can be reduced. In the development conditions of the examples shown in Table 1, the electric field strength of the first latent image portion α is 2 [V / μm] and the same electric field strength as that of the first color latent image portion when developing the second color toner image. While maintaining, the difference in electric field strength between the first latent image portion α and the second latent image portion β can be reduced. By maintaining the electric field strength, the amount of toner adhering to the photoconductor by the development of the second color is 0.45 [mg / cm 2 ] as in the first color. Further, by reducing the difference in electric field strength between the first latent image portion α and the second latent image portion β, the amount of toner adhering to the first latent image portion α in the second color development and the second latent image portion The difference from the amount of toner adhering to β can be reduced. For this reason, unevenness in the image density of the toner image of the second color can be suppressed.
表2に示す比較例では、2色目と同様に3色目も現像ギャップと現像ポテンシャルとを1色目の現像ギャップと現像ポテンシャルと同じ条件としている。
比較例の3色目の現像前の2色のトナー層が重なっている箇所では、1色目の現像で0.45[mg/cm2]のマゼンタのトナーが付着したトナー層の上に、2色目の現像で0.34[mg/cm2]のイエローのトナーが付着している。このため、3色目の現像前のトナー付着量が最も多い箇所では、0.79[mg/cm2]のトナーが付着している状態である。トナー付着量が0.79[mg/cm2]のときのトナー層電位は図19より約−55[V]であるため、ここでは、潜像部電位差ΔVを55[V]として考える。
3色目の現像時の潜像部電位差ΔVが55[V]で現像ポテンシャルVPが100[V]であるため、トナー層表面の現像ポテンシャルVTは45[V]となる。また、現像ギャップLは50[μm]であるため、2色のトナー層が重なっているところに形成された第二潜像部βの電界強度は0.90[V/μm]となる。そして、このときの第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差は1.1[V/μm]であり、3色目の現像で第二潜像部βに付着するトナーの量は0.2[mg/cm2]となる。
さらに、4色目の現像前の、3色のトナー層が重なっている箇所では、2色目の現像までに0.79[mg/cm2]のトナーが付着したトナー層の上に、3色目の現像で0.2[mg/cm2]のシアンのトナーが付着している。このため、3色目の現像前のトナー付着量が最も多い箇所では、0.99[mg/cm2]のトナーが付着している状態である。トナー付着量が0.99[mg/cm2]のときのトナー層電位は図19より約−75[V]であるため、ここでは、潜像部電位差ΔVを75[V]として考える。
4色目の現像時の潜像部電位差ΔVが75[V]で現像ポテンシャルVPが100[V]であるため、トナー層表面の現像ポテンシャルVTは25[V]となる。また、現像ギャップLは50[μm]であるため、2色のトナー層が重なっているところに形成された第二潜像部βの電界強度は0.50[V/μm]となる。そして、このときの第一潜像部αと第二潜像部βとの電界強度の差は1.5[V/μm]であり、4色目の現像で第二潜像部βに付着するトナーの量は0.11[mg/cm2]となる。
In the comparative example shown in Table 2, the development gap and the development potential of the third color are the same as the development gap and the development potential of the first color as in the second color.
In the comparative example, where the two color toner layers before development of the third color overlap, the second color is formed on the toner layer to which 0.45 [mg / cm 2 ] of magenta toner has adhered in the development of the first color. In this development, 0.34 [mg / cm 2 ] yellow toner is adhered. For this reason, in the portion where the toner adhesion amount before development of the third color is the largest, 0.79 [mg / cm 2 ] of toner is adhered. Since the toner layer potential when the toner adhesion amount is 0.79 [mg / cm 2 ] is about −55 [V] from FIG. 19, the latent image portion potential difference ΔV is considered as 55 [V].
Since the latent image portion potential difference ΔV during development of the third color is 55 [V] and the development potential VP is 100 [V], the development potential VT on the surface of the toner layer is 45 [V]. Since the development gap L is 50 [μm], the electric field strength of the second latent image portion β formed where the two color toner layers overlap is 0.90 [V / μm]. At this time, the difference in electric field strength between the first latent image portion α and the second latent image portion β is 1.1 [V / μm], and it adheres to the second latent image portion β by the development of the third color. The amount of toner is 0.2 [mg / cm 2 ].
Further, in the portion where the three color toner layers overlap before the development of the fourth color, the third color is formed on the toner layer to which 0.79 [mg / cm 2 ] of toner has adhered by the development of the second color. In the development, 0.2 [mg / cm 2 ] cyan toner is adhered. For this reason, in the portion where the toner adhesion amount before the development of the third color is the largest, 0.99 [mg / cm 2 ] of toner is adhered. Since the toner layer potential when the toner adhesion amount is 0.99 [mg / cm 2 ] is about −75 [V] from FIG. 19, the latent image portion potential difference ΔV is considered as 75 [V].
Since the latent image portion potential difference ΔV during development of the fourth color is 75 [V] and the development potential VP is 100 [V], the development potential VT on the toner layer surface is 25 [V]. Further, since the development gap L is 50 [μm], the electric field strength of the second latent image portion β formed where the two color toner layers are overlapped is 0.50 [V / μm]. At this time, the difference in electric field strength between the first latent image portion α and the second latent image portion β is 1.5 [V / μm], and it adheres to the second latent image portion β in the development of the fourth color. The amount of toner is 0.11 [mg / cm 2 ].
一方、表1に示す実施例では3色目の現像条件を、現像ギャップを125[μm]とし、現像ポテンシャルを250[V]に設定している。
実施例の3色目の現像前のトナー付着量が最も多い箇所では、0.83[mg/cm2]のトナーが付着している状態である。トナー付着量が0.83[mg/cm2]のときのトナー層電位は図19より約−60[V]であるため、ここでは、潜像部電位差ΔVを60[V]として考える。
3色目の現像時の潜像部電位差ΔVが60[V]で現像ポテンシャルVPが250[V]であるため、トナー層表面の現像ポテンシャルVTは190[V]となり、2色のトナー層が重なっているところに形成された第二潜像部βの電界強度は1.52[V/μm]となる。そして、このときの3色目の現像で第二潜像部βに付着するトナーの量は0.34[mg/cm2]となる。
また、実施例では4色目の現像条件を、現像ギャップを180[μm]とし、現像ポテンシャルを360[V]に設定している。
実施例の4色目の現像前のトナー付着量が最も多い箇所では、1.17[mg/cm2]のトナーが付着している状態である。トナー付着量が1.17[mg/cm2]のときのトナー層電位は図19より約−95[V]であるため、ここでは、潜像部電位差ΔVを95[V]として考える。
4色目の現像時の潜像部電位差ΔVが95[V]で現像ポテンシャルVPが360[V]であるため、トナー層表面の現像ポテンシャルVTは265[V]となり、3色のトナー層が重なっているところに形成された第二潜像部βの電界強度は1.47[V/μm]となる。そして、このときの4色目の現像で第二潜像部βに付着するトナーの量は0.33[mg/cm2]となる。
このように、表1に示す実施例の現像条件であれば、3色目、4色目においても、電界強度を維持しつつ、トナー層表面上と感光体表面上との潜像部の電界強度の差を低減することができる。そして、各現像領域において第一潜像部αに付着するトナーと第二潜像部βに付着するトナーとの付着量の差を低減することができるので、トナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
On the other hand, in the embodiment shown in Table 1, the development condition for the third color is set such that the development gap is 125 [μm] and the development potential is 250 [V].
In the embodiment, at the portion where the toner adhesion amount before development of the third color is the largest, 0.83 [mg / cm 2 ] of toner is adhered. Since the toner layer potential when the toner adhesion amount is 0.83 [mg / cm 2 ] is about −60 [V] from FIG. 19, the latent image portion potential difference ΔV is considered as 60 [V].
For the third color latent image portion potential difference ΔV at the time of development of a 60 [V] in the development potential V P is 250 [V], the development potential V T of the toner layer surface 190 [V], and the two-color toner layer The electric field strength of the second latent image portion β formed at the overlap is 1.52 [V / μm]. At this time, the amount of toner attached to the second latent image portion β by the development of the third color is 0.34 [mg / cm 2 ].
In the embodiment, the development condition for the fourth color is set such that the development gap is 180 [μm] and the development potential is 360 [V].
In the embodiment, at the portion where the toner adhesion amount before the development of the fourth color is the largest, 1.17 [mg / cm 2 ] of toner is adhered. Since the toner layer potential when the toner adhesion amount is 1.17 [mg / cm 2 ] is about −95 [V] from FIG. 19, the latent image portion potential difference ΔV is considered as 95 [V].
4 for developing potential V P at the latent image portion potential difference ΔV is 95 [V] at the time of development of the color is 360 [V], the development potential V T of the toner layer surface 265 [V], and the three color toner layer The electric field strength of the second latent image portion β formed at the overlap is 1.47 [V / μm]. At this time, the amount of toner attached to the second latent image portion β by the development of the fourth color is 0.33 [mg / cm 2 ].
As described above, in the development conditions of the examples shown in Table 1, the electric field strength of the latent image portion on the surface of the toner layer and on the surface of the photosensitive member is maintained while maintaining the electric field strength in the third and fourth colors. The difference can be reduced. In addition, since the difference in the amount of toner adhered to the first latent image portion α and the toner adhered to the second latent image portion β can be reduced in each developing region, unevenness in the image density of the toner image is suppressed. can do.
先に説明したように、2色目の画像を形成するときに、トナー層表面と感光体表面とを同じように帯電し、露光して潜像を形成すると、トナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とでは、潜像部電位差ΔVが生じる。そして、この潜像部電位差ΔVがトナー付着量に反映され、画像濃度のムラとなる。このような画像濃度のムラを軽減するために、従来から、2色目の露光を行うときに書込み制御を行うことが一般的である。具体的には、1色目の画像情報に基づいて、2色目の露光時の光の強度を変更可能として、1色目のトナー層が形成されている領域に潜像を形成する場合は、他の領域に潜像を形成する場合よりも強い光を照射する。このような書込み制御を行う場合も、プリンタ100のように、現像ギャップを広げ、現像ポテンシャルを増加させることで、トナー層表面の潜像と感光体表面の潜像との電界強度の差を小さくすることにより、書込み制御による調節の精度が向上する。
プリンタ100では、2色目以降のトナー像を形成する場合は、トナー層の有無による電界強度の差は低減されたとしても存在するので画像処理等を行い、更に差異を低減するように潜像を変化させる。具体的にはディザ形成時の書込みレベルの調整を行うもので、前色までの画像情報に基づいてトナー層の存在する部分には露光時に他の箇所よりも強い光を照射して、深めの潜像を形成するものである。これにより、潜像部電位差を低減することができ、現像ギャップを広げ、現像ポテンシャルを増加させる構成と組み合わせることで、さらに、トナー層の有無による電界強度の差を低減することができる。また、3色目、4色目については、トナー像の重なり具合に応じて、すなわち、トナー層の層厚に応じて、トナー層が厚い部分ほど深めの潜像を形成するように書込み装置3が照射する光量を制御しても良い。
As described above, when the second color image is formed, the surface of the toner layer and the surface of the photoconductor are charged in the same manner and exposed to form a latent image. A latent image portion potential difference ΔV occurs with the latent image portion on the body surface. The latent image portion potential difference ΔV is reflected in the toner adhesion amount, resulting in uneven image density. In order to reduce such image density unevenness, writing control is generally performed when the second color exposure is performed. Specifically, based on the image information of the first color, the intensity of light at the time of exposure of the second color can be changed, and when a latent image is formed in the region where the toner layer of the first color is formed, A stronger light is irradiated than when a latent image is formed in an area. Even when such writing control is performed, the difference in electric field strength between the latent image on the surface of the toner layer and the latent image on the surface of the photosensitive member is reduced by widening the development gap and increasing the development potential as in the
In the
図21は、表1で示す実施例の画像形成装置と、表2で示す比較例の画像形成装置とでフルカラーの画像形成を行った場合の、各色のトナー付着量を比較するグラフである。
なお、図21に示すグラフは、実施例及び比較例ともに、各色の画像情報に対応する潜像形成時の感光体1表面上のトナー層の層厚に応じて、トナー層が厚い部分ほど深めの潜像を形成するように書込み装置3が照射する光量を制御したものである。
図21に示すように、表面移動方向下流側の現像領域ほど、実施例と、比較例とのトナー付着量の差が大きくなることがわかる。
FIG. 21 is a graph comparing the toner adhesion amounts of the respective colors when full-color image formation is performed by the image forming apparatus of the example shown in Table 1 and the image forming apparatus of the comparative example shown in Table 2.
In the graph shown in FIG. 21, the thicker the toner layer, the deeper the toner layer on the surface of the
As shown in FIG. 21, it can be seen that the difference in the toner adhesion amount between the example and the comparative example becomes larger in the development region on the downstream side in the surface movement direction.
表1に示すように、プリンタ100では、現像ギャップと現像ポテンシャルとの組み合わせを、次のように設定している。1色目は50[μm]、100[V]、2色目は75[μm]、150[V]、3色目は125[μm]、250[V]、4色目は180[μm]、360[V]である。このような設定で、感光体1表面上に4色のトナー像を形成して、転写位置で感光体1と接触して搬送される転写紙Pにカラートナー像を一括転写し、定着装置を経て、転写紙P上にフルカラー画像が形成される。
As shown in Table 1, in the
プリンタ100では、2色目以降のトナー像を形成するときに、帯電したトナーによって形成されるトナー層のトナー層電位によってトナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とで電位差が生じることについて説明した。しかし、トナー層表面と感光体表面との潜像部電位差の発生のメカニズムはこれに限るものではない。2色目以降のトナー像を形成するときの帯電した後、露光を行ったときに、トナー層が存在することにより、露光量が減衰してトナー層が形成されている箇所が除電されにくくなり、トナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とで電位差が生じることも考えられる。さらに、トナー層が形成されている表面と感光体表面との帯電性の違い、または帯電前の電位の違いによって帯電した後で、且つ、露光を行うの前であってもトナー層が形成されている表面と感光体表面とに電位差が生じる場合がある。このように、潜像を形成する前に、トナー層表面と感光体表面とに電位差があり、潜像を形成した後の潜像部についても、トナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とで電位差がある場合も、実施形態1の特徴部は適用可能である。すなわち、一つの感光体表面に複数のトナー像を重ね合わせる画像形成装置において、2色目以降の現像領域で、トナー層表面の潜像部と感光体表面の潜像部とで電位差が発生するものであれば、感光体の表面移動方向下流側の現像領域ほど、現像ギャップを広くし、現像ポテンシャルを大きくすることにより、トナー層の有無による潜像部電位差に起因する潜像部の電界強度の差を抑制することができる。潜像部の電界強度の差を抑制することにより、トナーの付着量のムラを抑制し、画像濃度ムラを抑制することができる。
In the
また、表1の実施例では、2〜4色目の現像領域での潜像部電位差ΔVは重なりあったトナー層が最も多い部分のトナー層電位の絶対値であり、25[V]、60[V]及び95[V]となっている。潜像部電位差ΔVは、感光体上に形成されているトナーの付着量だけでなく、トナー層が形成された表面の帯電性、帯電装置2の帯電条件、潜像形成時の露光条件、感光体表面の帯電性など、様々の条件の影響を受けることが考えられる。しかし、潜像部電位差ΔVがどのような値であっても、実施例のように現像領域での現像ギャップを広げ、現像ポテンシャルの値を大きくすることにより、トナー層表面上の潜像部と感光体表面上の潜像部との電界強度の差を軽減することができる。
また、トナー層が厚ければ厚いほど潜像部電位差ΔVは大きくなる。このため、プリンタ100のように、トナー層がより厚くなりうる感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど、現像ギャップLを広くなるように、且つ、現像ポテンシャルVPの値が大きくなるように設定することにより、2色目以降の現像領域で電界強度を維持しつつ、トナー層表面上の潜像部と感光体表面の潜像部との電界強度の差を低減することができる。
Further, in the examples of Table 1, the latent image portion potential difference ΔV in the development regions of the second to fourth colors is the absolute value of the toner layer potential of the portion where the overlapping toner layers are the most, and is 25 [V], 60 [ V] and 95 [V]. The latent image portion potential difference ΔV is not only the amount of toner deposited on the photoreceptor, but also the chargeability of the surface on which the toner layer is formed, the charging conditions of the
Further, the thicker the toner layer, the larger the latent image portion potential difference ΔV. Therefore, as in the
[変形例1]
なお、感光体1上のトナー層の層厚が厚ければ厚い程、トナー層表面の潜像部と感光体1表面の潜像部との電位差が大きくなる傾向がある。そこで、より薄いトナー層厚で所望の画像濃度を得るために、着色度の高いトナーを用いてもよい。
着色度が高いトナーとして、通常使用されるトナーよりも着色剤の含有率を1.5倍から2倍に増加させたものを用いる。変形例1のトナーとしては、着色剤の含有量がトナー全体に対して着色剤の量が2倍程度のものを用いる。
図22は、通常の着色剤の含有量のトナーと、通常の2倍の着色剤の含有量のトナーとのトナー付着量[mg/cm2]に対する画像濃度IDの値である。図22に示すように、高着色のトナー用いることにより、トナーの付着量に対する画像濃度IDの関係を示すグラフの傾きが大きくなる。着色剤としては、カーボン系材料、キナクリドン系材料、カーミン系材料等の通常使用されるものである。
このような高着色度のトナーを使用する事で必要な付着量が低減でき、トナー層の厚みを減らすことができる。
[Modification 1]
Note that the thicker the toner layer on the
As the toner having a high degree of coloring, a toner in which the content of the colorant is increased from 1.5 times to 2 times that of a commonly used toner is used. As the toner of Modification Example 1, a toner having a colorant content approximately twice that of the entire toner is used.
FIG. 22 shows the values of the image density ID with respect to the toner adhesion amount [mg / cm 2 ] between the toner having the normal colorant content and the toner having the double colorant content. As shown in FIG. 22, the use of highly colored toner increases the slope of the graph indicating the relationship between the image density ID and the toner adhesion amount. As the colorant, carbon materials, quinacridone materials, carmine materials and the like are usually used.
By using such a highly colored toner, the necessary amount of adhesion can be reduced, and the thickness of the toner layer can be reduced.
また、トナーの粒径を小さくすることにより、トナー全体の表面積の総和を大きくして着色度を上げるようにしても良い。また、トナーの粒子を小さくすることと、着色剤の含有量を増加させることとを組み合わせるようにしても良い。例えば、粒径が5.8[μm]である通常の球形トナーであればIDを1.4とするために0.45[mg/cm2]のトナーを付着させるところを、トナー粒径を1/1.5として、着色剤の含有量を1.2倍とすることにより、0.3[mg/cm2]程度のトナーの付着量でID:1.4とすることができるようになる。 Further, by reducing the particle size of the toner, the total surface area of the entire toner may be increased to increase the coloring degree. Further, the reduction of the toner particles may be combined with the increase of the colorant content. For example, in the case of a normal spherical toner having a particle size of 5.8 [μm], a toner particle size of 0.45 [mg / cm 2 ] is adhered to make the ID 1.4. By setting the colorant content 1.2 times as 1 / 1.5, the toner adhesion amount of about 0.3 [mg / cm 2 ] can be set to ID: 1.4. Become.
画像濃度IDは、ID=1.4で飽和値となる。すなわち、ID=1.4に到達したトナー付着量よりも多くのトナーを付着させても画像濃度IDの値は変化しない。図22に示す高着色のトナーであれば、トナー付着量が0.3[mg/cm2]で画像濃度IDの値が1.4となり、飽和値となるため、飽和現像のときのトナー付着量を0.3[mg/cm2]に設定することができる。一方、実施形態1のトナーは通常のトナーであり、トナー付着量が0.45[mg/cm2]で画像濃度IDはID=1.4に到達する。
これにより、飽和現像のときのトナー付着量が0.5[mg/cm2]である実施形態1のプリンタ100よりもトナー層を薄くすることができる。このようなトナーを1色目に用いることにより、2色目のトナー像を形成するときの既存トナー層を薄くすることができるので、2色目の潜像を形成したときのトナー層表面と感光体表面との潜像部の電位差を実施形態1よりも低減することができる。
The image density ID becomes a saturation value when ID = 1.4. In other words, the value of the image density ID does not change even if a larger amount of toner is attached than the amount of toner that has reached ID = 1.4. In the case of the highly colored toner shown in FIG. 22, since the toner adhesion amount is 0.3 [mg / cm 2 ] and the value of the image density ID is 1.4, which is a saturation value, the toner adhesion at the time of saturation development is achieved. The amount can be set to 0.3 [mg / cm 2 ]. On the other hand, the toner of
Thereby, the toner layer can be made thinner than the
なお、変形例1の2色目の現像条件が表1で示した実施例と同様に現像ポテンシャルが150[V]、現像ギャップが75[V]の場合、感光体表面の潜像部の電界強度は2.0[V/μm]である。実施形態1の2色目の現像は、電界強度2.0[V/μm]でトナー付着量が0.5[mg/cm2]の飽和現像なる。2色目のトナーにも高着色のトナーを用いると、変形例1の現像では電界強度2.0[V/μm]の状態でトナー付着量が0.3[mg/cm2]となり、電界強度に余裕がある飽和現像となる。また、1色目のトナーも高着色のトナーを用い、トナー層厚を実施形態1よりも薄くしているので、2色目の現像時の潜像部電位差は、表1を用いて説明した実施例の25[V]よりも小さくなる。このため、変形例1の2色目の現像時のトナー層表面の電界強度は、実施形態1の2色目の現像時のトナー層表面の潜像部の電界強度である1.67[V/μm]よりも大きくなる。
このように、変形例1では、トナー層表面の潜像部の電界強度が、1.67[V/μm]よりも大きくなって感光体表面の潜像部の電界強度の2.0[V/μm]に近くなり、飽和電界強度は2.0[V/μm]よりも小さくなる。このため、トナー層表面の潜像部での電界強度が、飽和電界強度に達するか、または、それに近い値となる。また、3色目、4色目についても同様に、実施形態1よりもトナー層表面の潜像部の電界強度を飽和電界強度に近づけることができる。
変形例1のように、着色度の高いトナーを用いることにより、感光体表面の潜像部の電界強度が飽和電界強度を上回り、トナー層表面の潜像部の電界強度が飽和電界強度に近づくため、感光体表面の潜像部とトナー層表面の潜像部とのトナー付着量の差をさらに低減することができる。
When the development condition for the second color of
As described above, in
As in
図23は、変形例1のプリンタ100の2色目の現像領域の階調レベルに対するトナーの付着量を示すグラフである。
ここで階調レベルとは、画像濃度のレベルであり、階調レベルが高いほど、潜像形成時の露光する光が強い光となる。
プリンタ100のように、感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど、現像ギャップが広くなり、現像ポテンシャルが大きくなるように設定し、着色度の高いトナーを用いて現像を行うことにより、1色目のトナー層が存在するところでも付着量が0.3[mg/cm2]またはそれに近い値となり、トナー層が存在しないと部分と比較してほとんど差の無いトナー付着量が得られている。
FIG. 23 is a graph illustrating the toner adhesion amount with respect to the gradation level of the development area of the second color of the
Here, the gradation level is an image density level. The higher the gradation level, the stronger the light to be exposed when forming a latent image.
As in the
〔実施形態2〕
次に、図24を用いて、本発明を画像形成装置であるフルカラー電子写真複写機に適用した2つ目の実施形態(以下、「実施形態2」という。)について説明する。
図24は、実施形態2に係るフルカラー画像形成装置としてのプリンタ100の全体の概略構成図である。実施形態2のプリンタ100は、感光体1を2つ備え、2つの感光体のそれぞれに2つずつの現像装置4が対向する点で、実施形態1のプリンタ100と相違する。尚、実施形態2におけるプリンタ100の画像形成動作は、基本的には実施形態1におけるものと同じであるので、実施形態1と同様に構成され、動作する部分についての説明は省略する。
なお、それぞれの現像装置4の構成は、図2、図4等を用いて説明した実施形態1の現像装置4と同様の構成のものを用いることができる。
また、実施形態2でのトナーは実施形態1と同様のものを用い、トナー付着量が0.45[mg/cm2]で画像濃度IDが1.4となる。
実施形態2のプリンタ100は、一つの感光体1に対向する現像装置4を2つとすることによって、実施形態1の構成よりも画像形成の安定化を図るものである。すなわち、感光体1への重ね合わせ回数を低減することにより、既存のトナー層の層厚が増えてその影響が大きくなることを防止するものである。
[Embodiment 2]
Next, a second embodiment (hereinafter, referred to as “
FIG. 24 is a schematic configuration diagram of an
In addition, the structure of each developing
The toner in the second embodiment is the same as that in the first embodiment. The toner adhesion amount is 0.45 [mg / cm 2 ] and the image density ID is 1.4.
In the
実施形態1では、一つの感光体1に4色のトナー像が重ね合わされてフルカラー画像が形成されているが、実施形態2のプリンタ100では感光体1を2つ備える。そして、それぞれの感光体1に現像装置4が二つずつ対向するように配置されている。第一の感光体1aには、黒用の現像装置4K及びイエロー用の現像装置4Y、第二の感光体1bにはマゼンタ用の現像装置4M及びシアン用の現像装置4Cがそれぞれ対向して、配置されている。なお、各感光体1に対する色の配置の構成は適宜変更可能である。
実施形態2のプリンタ100の構成であれば、重ねるトナーが2種類に限定されるのでトナー層厚の増加が少なく潜像部電位差の増加を抑制できる事にある。なお、実施形態1と同様に電界強度2[V/μm]でトナー付着量0.45[mg/cm2]となる。
In the first embodiment, four color toner images are superimposed on one
With the configuration of the
次に、飽和現像の供給量制限について説明する。
実施形態1の図15(b)を用いて説明したものと同様に、実施形態2のプリンタ100も潜像部の電界強度が所定の電界強度(飽和電界強度)を越えても、飽和電界強度のときのトナー付着量を超えるトナーが潜像部に付着しない構成である。
実施形態2では、感光体上の潜像部のトナー付着量を制限するために、現像装置4が備えるトナー搬送部材402へのトナーの供給量を制限する構成である。具体的には、トナー供給領域A2でトナー搬送部材402へトナーを供給する供給スリーブ408にトナー供給バイアスを印加する供給電源410の印加電圧のDC成分を下げる、磁気ブラシを形成する現像剤12中のトナー濃度を低減させる等によりトナー供給領域A2でのトナー供給能力を低減させる。これにより、トナー搬送部材402上を搬送されるトナーの量を制限することができ、現像ポテンシャルが高くなり、電界強度が高くなった場合でも一定量以上のトナーが感光体1上の潜像部に付着することを防止することができる。
Next, the supply limit for saturated development will be described.
Similar to that described with reference to FIG. 15B of the first embodiment, the
In the second embodiment, the toner supply amount to the
実施形態2のトナー供給には2成分磁気ブラシを使用しており、トナー供給領域A2におけるトナー搬送部材402と供給スリーブ408との間隙の幅である供給ギャップ及び供給時のトナー供給領域A2におけるトナー搬送部材402と供給スリーブ408との電位差(以下、供給電位差と呼ぶ)にトナー供給量は依存する。
図25(a)は、トナー搬送量と供給電位差との関係を示すグラフであり、図25(b)は、感光体上の潜像部のトナー付着量の上限値と供給電位差との関係を示すグラフである。なお、図25(a)のトナー搬送量[mg/cm・s]は、トナー搬送部材402の単位時間あたりの全搬送量[mg/s]を幅方向(スリーブ軸方向)の長さ[cm]で除したものである。
The toner supply of the second embodiment uses a two-component magnetic brush, and the supply gap that is the width of the gap between the
FIG. 25A is a graph showing the relationship between the toner conveyance amount and the supply potential difference, and FIG. 25B shows the relationship between the upper limit value of the toner adhesion amount of the latent image portion on the photoreceptor and the supply potential difference. It is a graph to show. Note that the toner transport amount [mg / cm · s] in FIG. 25A is the total transport amount [mg / s] per unit time of the
実施形態1の図15(b)で説明した構成では、飽和現像の状態でのトナー付着量が0.5[mg/cm2]であるので、図25に示すように供給電位差を−1.2[kV]として、トナー搬送部材402によるトナー搬送量が13[mg/cm・s]となっている。実施形態1及び実施形態2で用いるトナーは、トナー付着量が0.45[mg/cm2]で、画像濃度IDが飽和値であるID=1.4となるため、トナー付着量0.5[mg/cm2]は過剰なトナーが付着している状態である。そこで、実施形態2では、供給電位差を−1.1[kV]に設定し、実施形態1よりも低減している。これにより、トナー搬送部材402で搬送するトナー搬送量は12[mg/cm・s]となり、実施形態1の13[mg/cm・s]よりも少なくなる。このため、飽和現像の状態でのトナー付着量が0.46[mg/cm2]となり、画像濃度ID=1.4を満たしつつ、トナー付着量を実施形態1よりも低減することができる。このように、トナー搬送部材402へのトナーの供給量を制限することにより、感光体1の潜像部へのトナー付着量が所定量を越えない状態に設定することができる。
なお、変形例1で説明した着色度の高いトナーを用いる場合は、トナー付着量をさらに少なくすることが可能である。例えば、供給電位差を−0.9[kV]に設定することで、トナー搬送量は9.9[mg/cm・s]となり、飽和現像でのトナー付着量を0.38[mg/cm2]に設定することができる。変形例1のトナーは、トナー付着量が0.3[mg/cm2]で、画像濃度IDが飽和値であるID=1.4となるため、供給電位差の値をさらに低く設定しても良い。
In the configuration described with reference to FIG. 15B of the first embodiment, the toner adhesion amount in the saturated development state is 0.5 [mg / cm 2 ], so that the supply potential difference is set to −1. As 2 [kV], the toner conveyance amount by the
In addition, when using the toner with high coloring degree demonstrated in the
2色目の画像形成で潜像を形成するとき、1色目のトナー層が形成されている領域は、他の領域よりも強い光を照射するように書込み制御を行うが、トナー層が形成されている領域の潜像部を同一の書込み光量とすると、1色目のトナーの付着量が少ない部分は、露光時の光透過性が高くなるので必要以上に露光後の電位が低下する。この状態で、均一な現像バイアスが印加されると、1色目のトナーの付着量が少ない部分はトナー付着量が過剰になり、十分な画像品質を確保する事が出来なくなるおそれがある。これに対して、供給量規制を行う事で現像ポテンシャルが多めになってもトナー付着量の最大値を設定する事ができるのでトナー付着量を規制する事ができる。
なお、トナー層が形成されている領域を同一の光量で露光するのではなく、1色目の画像情報に基づいて、1色目の画像濃度が低い部分、すなわち、1色目のトナーの付着量が少ない部分は、光量調整により平均露光後電位を高めになるように設定し、1色目のトナー層のトナー付着量に応じて、2色目のトナーが必要な付着量になるように制御するようにしても良い。
When forming a latent image in the second color image formation, the area where the first color toner layer is formed is controlled so as to emit light stronger than the other areas, but the toner layer is formed. If the latent image portions in the existing area have the same amount of writing light, the portion with a small amount of toner of the first color has a higher light transmittance during exposure, and therefore the potential after exposure decreases more than necessary. In this state, when a uniform developing bias is applied, the toner adhesion amount becomes excessive in a portion where the toner adhesion amount of the first color is small, and there is a possibility that sufficient image quality cannot be ensured. On the other hand, by controlling the supply amount, the maximum value of the toner adhesion amount can be set even if the development potential becomes larger, so that the toner adhesion amount can be regulated.
The area where the toner layer is formed is not exposed with the same amount of light, but the portion where the image density of the first color is low, that is, the amount of toner attached to the first color is small, based on the image information of the first color The portion is set so that the average post-exposure potential is increased by adjusting the light amount, and is controlled so that the second color toner has a necessary adhesion amount according to the toner adhesion amount of the first color toner layer. Also good.
実施形態2では、一つの感光体1に対応する現像装置4を2つにすることで、トナーの重ね合わせ回数を規定するものである。1色目に現像されるトナーは規定の画像濃度IDを得るために、使用するトナーの平均粒径を6[μm]として、トナー付着量を約0.45[mg/cm2]と想定している。その時のトナー帯電量を−30[μC/g]として充填率約30[%]とすると、トナー層の層厚は、トナー粒径の1〜1.5倍になる。また、この時のトナー層の最下面と最上面との電位差であるトナー層電位差は35[V]程度となる。既存トナー層が存在する状態で再帯電、露光、現像を繰り返すわけであるが、実施形態2の構成は繰り返し回数を2回に制限した構成である。そして、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の4色が必要となるので感光体が2つで感光体上の画像は直接転写紙に転写か中間転写体という構成を考える事ができる。図24に示すように実施形態2では直接転写紙に転写し、定着工程を経て画像を形成するものである。
In the second embodiment, the number of toner overlaps is defined by using two developing
1色目画像形成が終了して、トナー層を含めた全体を一様に1色目より絶対値で高い値で再帯電を行う。1色目の−200[V]に対して−250[V]である。この時にトナー層電位差の約35[V]は維持されている。ここで露光を行うが、実施形態2のプリンタ100は重ねあわせるのは2色だけであり、トナー付着量が最大でも0.45[mg/cm2]である。さらに、トナーも負帯電で同一極性であるので反発しやすく、間隔が空いた状態になっており、光透過性は極めて良好である。図26に2色目の露光後電位を示したものであるが、付着量が多いものと比較して十分低下している。現像時にトナー層の存在する部分とそうでない部分でトナー層による電位の影響でポテンシャルが変化するがトナー層が存在する部分に合わせて枯渇特性を有する現像を用いて現像を行う事でトナー層の有無にかかわらず均一な画像特性が得られる。なお、枯渇特性とは、図15(b)を用いて説明したように、現像剤搬送部材上にトナーが存在しない状況になれば、それ以上は現像がなされない特性である。
After the first color image formation is completed, the entire image including the toner layer is uniformly recharged with a higher absolute value than the first color. It is -250 [V] with respect to -200 [V] of the first color. At this time, the toner layer potential difference of about 35 [V] is maintained. Here, exposure is performed, but the
また、トナーとしては、球形トナーを使用することが望ましい。
球形トナーを用いることにより、1色目トナー付着量に依存せずに必要なトナーを付着させる事ができる。球形トナーは表面積を一番小さいものとする事が可能である。トナー層が存在する状態で露光を行い適正な露光後電位を得るには光がトナー層を透過して感光体表面に到達する事が必要になる。しかしトナー自体、本実施形態では負(マイナス)に帯電しているので反発するという点から完全に細密充填の形で存在しているわけではない。ところがトナー層の層厚がトナー粒子径の2〜3倍に重なった状態で露光を行うときに従来の不定形トナーでは表面積が大きいために散乱光を含めてもかなり届き難くなるのに対して、球形トナーの場合は表面積が小さく、且つ、トナーの周りに添加剤が外添されている(外添剤は不定形トナーでも同様)のでトナー同士の間隔が確保されるので、光が透過しやすくなる。図27は一般的な1色目付着量と必要書込み量の関係の傾向を示すが、図28は横軸を1色目トナー付着量、縦軸を露光後平均電位とした場合のトナー形状による差異を表したもので球形トナーの方がよりトナー層数が増えても光の透過に対して余裕度を有している事が分かる。
As the toner, it is desirable to use a spherical toner.
By using the spherical toner, the necessary toner can be adhered without depending on the first-color toner adhesion amount. The spherical toner can have the smallest surface area. In order to obtain an appropriate post-exposure potential by performing exposure in the presence of the toner layer, it is necessary for light to pass through the toner layer and reach the surface of the photoreceptor. However, since the toner itself is negatively (minus) charged in this embodiment and repels, it does not exist in a completely finely packed form. However, the conventional amorphous toner has a large surface area when it is exposed in a state where the thickness of the toner layer is 2 to 3 times as large as the toner particle diameter. In the case of a spherical toner, since the surface area is small and an additive is externally added around the toner (the external additive is the same as that of an irregular toner), the distance between the toners is secured, so that light is transmitted. It becomes easy. FIG. 27 shows a general tendency of the relationship between the first color adhesion amount and the required writing amount. FIG. 28 shows the difference depending on the toner shape when the horizontal axis is the first color toner adhesion amount and the vertical axis is the average potential after exposure. It can be seen that the spherical toner has a margin for light transmission even when the number of toner layers increases.
〔変形例2〕
実施形態1のプリンタ100が有する現像装置4では、トナー搬送部材402が備える搬送基板110上の複数の搬送電極によって進行波電界を発生させて、搬送基板110上のトナーを搬送するものである。
トナー搬送部材402としてはこのような構成に限るものではない。以下、変形例2として、トナーがトナー搬送部材402表面上の隣り合う電極の間を往復運動し、トナー搬送部材402が表面移動することによってトナーを現像領域A1まで搬送する現像装置4について説明する。
[Modification 2]
In the developing
The
図29は、変形例2の現像装置4が備えるトナー搬送部材402の表面基板210と搬送電源回路の概略説明図である。図29(a)は表面電極(21、22、23・・・・2n)にAC電圧を印加する前の状態の説明図であり、図29(b)は、表面電極にAC電圧を印加した状態の説明図である。また、図30は、図29で示すトナー搬送部材402を備える現像装置4の概略構成図である。
変形例2の現像装置は、潜像担持体である感光体1上に形成された静電潜像を現像するために、トナーを感光体1との対向部である現像領域A1へ搬送する現像剤搬送部材としてのトナー搬送部材402を備える。また、トナーとキャリアとからなる現像剤12を担持して、トナー供給領域A2でトナー搬送部材402にトナーを供給する供給スリーブ408と、供給スリーブ408が担持する現像剤12を収容するケーシング401とを備える。さらに、トナー供給領域A2に対してトナー搬送部材402の表面移動方向下流側、且つ、現像領域A1に対してトナー搬送部材402の表面移動方向上流側でトナー搬送部材402の表面に接触または近接してトナー層の層厚を規制するトナー規制部材69を備える。トナー搬送部材402は、その表面に表面基板210を備える。
FIG. 29 is a schematic explanatory diagram of the
The developing device of
表面基板210は、絶縁層である表面保護層103を介して、W3[μm]のピッチ幅で、空間周期的な電極パターン20が設けられている。図29の第一電極21の左側にある不図示の電極を起点にして、奇数番目の電極(第一電極21、第三電極23・・・・)の集合体(以下、奇数番電極群)と、偶数番目の電極(第二電極22、第四電極24・・・・)の集合体(以下、偶数番電極群)との間に時間周期的な電位差を形成するものである。
図29(a)には、バイアス電圧を印加する交流電源66が示されているが、AC電圧を印加することで図29(a)のトナー層が形成された状態から、図29(b)のように電極間の電位差により形成される電界に沿ってトナーが移動するものである。
図30に示す現像装置4では電極にAC電圧が印加されるので基本的には2電極間を往復動するものであり、現像装置4では表面電極(21、22、23・・・・2n)を含む表面基板210を、トナー搬送部材402の表面に無端状に形成する。そして、トナー搬送部材402を機械的に回転させる事によりトナーを搬送しつつ、ホッピングを行わせて現像を行うものである。
変形例2では、トナー搬送部材402を回転させることで搬送にかかわる問題を改善でき、搬送の品質を含めた信頼性を向上させることができる。また、実施形態1の構成に比べて搬送部材の距離を短くすることができるので、より高画質な現像を実現でき、さらに、小型化を実現できる。
The
FIG. 29A shows an
In the developing
In the second modification, the
実施形態1、実施形態2、変形例1及び変形例2の何れの現像装置4においても、トナー搬送部材402は表面に電極を備え、トナーをホッピングさせながらトナーを現像領域A1まで搬送する構成だが、トナー搬送部材402としてはトナーをホッピングさせながら搬送する構成に限るものではない。
一つの感光体1に複数の現像装置4が対向する構成で、2色目以降の現像装置4が非接接触の現像方式であれば、本発明の特徴部である、感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップを広くし、現像ポテンシャルを増加させる構成は適用可能である。
In any of the developing
If the developing
以上、実施形態1によれば、潜像担持体である感光体1に4つの現像手段である現像装置4が対向する画像形成装置としてのプリンタ100において、感光体1が転写ローラ61と対向する転写位置から感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど、すなわち、1つ目のトナー像を形成するマゼンタの現像領域から感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど、感光体1と現像剤搬送部材であるトナー搬送部材402との間隙である現像ギャップLが広くなるように、且つ、トナーの帯電極性と同極性のトナー搬送部材402の電位の絶対値を大きくすることで現像領域での感光体1表面とトナー搬送部材402の表面との電位差である現像ポテンシャルVPが大きくなるように設定しており、感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ギャップLが広くなるように各部材を配置しているため、2つ目以降のトナー像の現像時に、既存のトナー層の有無によってトナー層表面の潜像部と感光体1表面の潜像部とに電位差ΔVが生じても、電界強度の差であるΔV/Lを低減することができる。さらに、感光体1の表面移動方向下流側の現像領域ほど現像ポテンシャルVPが大きくなるように設定しているため、感光体1表面の潜像部の電界強度VP/Lやトナー層表面の潜像部の電界強度(VP−ΔV)/Lの減少を抑制し、トナーの付着量が減少することを防止することができる。また、現像ポテンシャルVPが大きくなるように設定してもトナーの付着量のムラの原因となるΔV/Lは変化しないため、電界強度VP/Lを維持しつつ、電界強度の差ΔV/Lを低減することができる。このように、2つ目以降のトナー像の現像時に電界強度を維持しつつ、トナー層表面上と感光体1上との潜像部の電界強度の差を低減することができるので、2つ目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
また、実施形態2のように、一つの感光体1に対向する現像装置4を2つとすることにより、トナー層の層厚が少ないのでトナー層による電位増加を抑制でき、現像ポテンシャルのトナー層の有無による差異を減少することができるので、トナー層表面上と感光体1上との潜像部の電界強度の差を低減することができるので、2色目のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
また、一つの現像装置4によって形成されるトナー像の層厚が、現像に用いるトナーの平均粒径の一倍以上、二倍未満として、画像濃度IDに対するトナー付着量の比率を1.4/0.4[mg/cm2]−1以上とすることにより、全体的なトナー層厚が少ないため、潜像部電位差の増加を抑制でき、現像ポテンシャルのトナー層の有無による差異を減少することができる。このため、トナー層表面上と感光体1上との潜像部の電界強度の差を低減することができ、2色目以降のトナー像の画像濃度のムラを抑制することができる。
また、実施形態1の現像装置4ように、トナー搬送部材402が、粉体を移動させる進行波電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材であることにより、非接触の重ね合わせ現像を効率的に達成することができる。これは、次に理由による。すなわち、接触現像では重ね合わせ時に接触により、感光体上に形成されている前色までの既存のトナー層に干渉する可能性があるため非接触の現像が重ね合わせには有利である。非接触現像であっても、従来のACバイアス印加の現像ではトナーが感光体と現像剤担持体との間を往復動する可能性があり、干渉する可能性が有る。一方、進行波電界による搬送システムを使用することにより、既存のトナー層に影響を与えることなく、重ね合わせ現像を行うことができる。よって、非接触の重ね合わせ現像を効率的に達成することができる。
また、変形例2の現像装置4ように、トナー搬送部材402が表面移動するものであり、その表面上に表面基板210を備え、表面基板210が、絶縁層である表面保護層103を介して空間周期的な電極パターン20が設けられており、ある電極を起点にした奇数番目の電極の集合体と偶数番目の電極の集合体との間に時間周期的な電位差を形成することにより、トナー搬送部材がその表面上の二種の電極間でトナーを往復運動させながら表面移動することにより、トナーを現像領域まで搬送する。このようなトナー搬送部材を用いることにより、トナーの付着量を低減することができ、トナー同士の反発力を受けるトナーの比率が同じであっても、絶対量が少なくなるため、散りによる画像劣化を抑制することができる。
また、トナーとして、平均円形度が90[%]以上の球形トナーを用いることにより、不定形トナーを用いるものに比べて、供給トナーの帯電特性が安定しているので現像ポテンシャル制御したときに正確に付着特性が得られ、所望の画像形成を行うことができる。
As described above, according to the first embodiment, in the
Further, as in the second embodiment, by providing two developing
Further, the layer thickness of the toner image formed by one developing
Further, like the developing
Further, like the developing
In addition, since spherical toner having an average circularity of 90% or more is used as the toner, the charging characteristics of the supplied toner are more stable than those using an indeterminate toner. Adhesive properties can be obtained, and desired image formation can be performed.
1 感光体
2 帯電装置
3 書込み装置
4 現像装置
6 転写装置
10 トナー
11 磁性粒子
12 現像剤
100 プリンタ
402 トナー搬送部材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
該潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電手段と、
該帯電手段によって帯電された該潜像担持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
該潜像担持体と現像領域で対向してその表面で現像剤を搬送する現像剤搬送部材を備え、該現像領域で該現像剤搬送部材が搬送する現像剤中の帯電したトナーを該潜像担持体上の該潜像に供給してトナー像を形成する現像手段と、
該潜像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体またはトナー像担持体に転写位置で転写する転写手段とを有し、
一つの該潜像担持体の表面に対して複数の該現像手段が対向し、複数の該現像手段によって該潜像担持体上で複数のトナー像を重ね合わせて形成し、該転写手段は重ね合わせたトナー像を、該記録媒体または該トナー像担持体に該転写位置で一括転写する画像形成装置において、
1つ目のトナー像を形成する現像領域から該潜像担持体の表面移動方向下流側の現像領域ほど、該潜像担持体と該現像剤搬送部材との間隙が広くなるように、且つ、該現像領域での該現像剤搬送部材の表面と該潜像担持体の表面の該潜像が形成された潜像部との間の電位差が大きくなるように設定することを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier that moves on the surface;
Charging means for uniformly charging the surface of the latent image carrier;
Latent image forming means for forming a latent image on the surface of the latent image carrier charged by the charging means;
A developer conveying member that conveys the developer on the surface thereof facing the latent image carrier in the developing region is provided, and charged toner in the developer conveyed by the developer conveying member in the developing region is transferred to the latent image. Developing means for supplying the latent image on the carrier to form a toner image;
Transfer means for transferring the toner image formed on the latent image carrier to a recording medium or toner image carrier at a transfer position;
A plurality of the developing means are opposed to the surface of one latent image carrier, and a plurality of toner images are formed on the latent image carrier by the plurality of developing means. In the image forming apparatus for collectively transferring the combined toner images to the recording medium or the toner image carrier at the transfer position,
The gap between the latent image carrier and the developer transport member is increased from the development region where the first toner image is formed to the development region downstream of the latent image carrier in the surface movement direction, and Image formation characterized in that the potential difference between the surface of the developer conveying member in the development region and the latent image portion on the surface of the latent image carrier on which the latent image is formed is increased. apparatus.
一つの上記潜像担持体に対して二つの上記現像手段が対向することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1.
An image forming apparatus, wherein two developing means are opposed to one latent image carrier.
一つの上記現像手段によって形成されるトナー像の層厚が、現像に用いるトナーの平均粒径の一倍以上、二倍未満であり、画像濃度IDに対するトナー付着量の比率を1.4/0.4[mg/cm2]−1以上とすることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1 or 2,
The layer thickness of the toner image formed by one of the developing means is one or more times and less than twice the average particle diameter of the toner used for development, and the ratio of the toner adhesion amount to the image density ID is 1.4 / 0. 4 [mg / cm 2 ] −1 or more.
上記現像剤搬送部材は、トナーを移動させる進行波電界を発生させるための複数の電極を備え、該進行波電界によってトナーを潜像担持体と対向する位置まで搬送することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, 2 or 3.
The developer conveying member includes a plurality of electrodes for generating a traveling wave electric field for moving the toner, and conveys the toner to a position facing the latent image carrier by the traveling wave electric field. apparatus.
上記現像剤搬送部材は、無端表面移動する表面上に絶縁層を介して複数の電極を表面移動方向に並べて備え、該複数の電極のうちの一つの電極を起点にした奇数番目の電極の集合体と、偶数番目の電極の集合体との間に時間周期的に電位差を形成することを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, 2 or 3.
The developer transport member includes a plurality of electrodes arranged in the surface moving direction on an endless surface moving surface via an insulating layer, and a set of odd-numbered electrodes starting from one of the plurality of electrodes. An image forming apparatus characterized in that a potential difference is formed periodically between a body and an assembly of even-numbered electrodes.
上記現像手段が上記潜像担持体表面に供給するトナーの平均円形度が90[%]以上であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, or 5.
An image forming apparatus, wherein an average circularity of toner supplied to the surface of the latent image carrier by the developing unit is 90% or more.
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