JP2010044167A - Developing device, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents
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Abstract
【課題】フレア現像方式で、トナー担持体の表面電位の変動を抑制して画像の濃度ムラ、地汚れを防止する。
【解決手段】
所定方向に並ぶ複数の電極と絶縁性の表面保護層を有するフレアローラ61と、フレアローラにトナーを供給する供給ローラ62と、フレアローラの互いに隣り合う電極に所定の周期で時間的に変化する電圧を印加する電源と、フレアローラ上のトナー厚みを規制する規制部材73とを有し、フレアローラ上でトナーをホッピングさせながら、フレアローラの回転に伴って現像位置まで搬送して現像する現像装置4おいて、現像位置よりも下流、且つ、規制部材よりも上流にフレアローラ表面に当接する導電性当接部材71を設け、フレアローラの電極に印加される電圧の平均値と同じ平均値を持つ電圧を導電性当接部材に印加する。
【選択図】図2In a flare development system, fluctuations in the surface potential of a toner carrier are suppressed to prevent image density unevenness and background smearing.
[Solution]
A flare roller 61 having a plurality of electrodes arranged in a predetermined direction and an insulating surface protective layer, a supply roller 62 for supplying toner to the flare roller, and electrodes adjacent to each other in the flare roller change with time in a predetermined cycle. A development having a power source for applying a voltage and a regulating member 73 for regulating the thickness of the toner on the flare roller, and transporting the toner to the development position with the rotation of the flare roller while developing the toner on the flare roller. In the apparatus 4, a conductive contact member 71 that contacts the surface of the flare roller is provided downstream of the development position and upstream of the regulating member, and the same average value as the average value of the voltage applied to the electrode of the flare roller Is applied to the conductive contact member.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は現像装置、プロセスカートリッジ、及び、これを用いて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine that forms an image using the developing device.
従来、現像装置として、現像ローラや磁性キャリアに吸着させたトナーを現像に用いるのではなく、トナー搬送基板等のトナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるものが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a developing device, a toner that is hopped on the surface of a toner carrier such as a toner transport substrate is used for development, instead of using toner adsorbed on a developing roller or a magnetic carrier for development. .
例えば、特許文献1に記載の現像装置は、周方向に所定のピッチで配設された複数の電極を具備する筒状のトナー担持体を有している。これら電極は、互いに隣り合う2つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものであるが、それぞれの電極対における2つの電極の間には振動電界が形成される。この振動電界により、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地したり、他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地したりする。トナーはこのようにして2つの電極の間でホッピングによる往復移動を繰り返しながら、筒状のトナー担持体の回転に伴って潜像担持体に対向する現像位置まで搬送される。現像位置では、トナー担持体の表面からホッピングして潜像担持体上の近傍まで浮上したトナーが、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。この付着により、潜像がトナー像に現像される。このような現像は、フレア現像方式と呼ばれ、ホッピングによってトナー担持体表面との付着力から解放されたトナーを用いることで、低電位現像を実現することができる。例えば、周囲の非画像部との電位差が僅か数十[V]である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。
For example, the developing device described in
上記フレア現像方式の現像装置では、電極の保護のためにトナー担持体表面に絶縁性の表面保護層を設けている。また、トナー担持体上のトナーの厚みムラによる画像濃度ムラを防止するために、トナー担持体上におけるトナーの厚みを規制する規制部材を設けている。さらに、トナー担持体にトナーを供給するトナー供給手段に、トナーがトナー供給手段からトナー担持体へ移動するような電界を形成する電圧を印加してトナーの供給効率を向上させるものもある。このような構成で、トナー担持体を回転させると、規制部材とトナー担持体表面保護層との摩擦帯電、ホッピングするトナー自身とトナー担持体表面保護層との摩擦帯電、トナー供給手段とトナー担持体表面保護層との摩擦帯電、および、トナー供給手段に印加する電圧によるトナー担持体表面保護層への電荷注入等により、トナー担持体表面の表面保護層に徐々に電荷が蓄積して、表面電位が大きく変動してしまうことを見出した。トナー担持体の表面電位が大きく変動すると、潜像担持体との対向部で、トナー担持体表面と潜像担持体との電位差が変動し、画像濃度ムラ、地汚れ等を発生させる原因となってしまう。 In the flare developing type developing device, an insulating surface protective layer is provided on the surface of the toner carrier to protect the electrode. Further, in order to prevent image density unevenness due to toner thickness unevenness on the toner carrier, a regulating member for regulating the toner thickness on the toner carrier is provided. Further, there is also a toner supply unit that supplies toner to the toner carrying member, by applying a voltage that forms an electric field that moves the toner from the toner supply unit to the toner carrying member, thereby improving the toner supply efficiency. With such a configuration, when the toner carrier is rotated, friction charging between the regulating member and the toner carrier surface protective layer, frictional charging between the toner itself to be hopped and the toner carrier surface protective layer, toner supply means and toner carrier Charge is gradually accumulated on the surface protective layer on the surface of the toner carrier due to frictional charging with the surface protective layer of the body and injection of charge into the surface of the toner carrier by the voltage applied to the toner supply means. It was found that the potential fluctuated greatly. If the surface potential of the toner carrier greatly fluctuates, the potential difference between the surface of the toner carrier and the latent image carrier fluctuates at the portion facing the latent image carrier, which causes image density unevenness, background stains, and the like. End up.
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、トナー担持体の表面電位の変動を抑制して、画像の濃度ムラ、地汚れを防止することのできるフレア現像方式を採用する現像装置、プロセスカートリッジ及び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 perform flare development capable of suppressing fluctuations in the surface potential of a toner carrier and preventing unevenness in image density and background staining. The present invention provides a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that employ a method.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、所定方向に並ぶ複数の電極と、該電極を保護する絶縁性の表面保護層を具備するトナー担持体と、該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、該トナー担持体の複数の電極のうち互いに隣り合う電極の間でトナーがホッピングによって繰り返し往復移動するような振動電界を形成するよう、少なくとも一部の電極に所定の周期で時間的に変化する電圧を印加する電極電圧印加手段と、該トナー担持体の表面上でトナーをホッピングさせながら、該トナー担持体の表面移動に伴って、規制部材によるトナー厚み規制位置を通した後、潜像担持体との対向位置である現像位置まで搬送して該潜像担持体上の潜像に付着させる現像装置において、上記トナー担持体の表面移動方向に関して上記現像位置よりも下流、且つ、上記規制部材よりも上流で該トナー担持体表面に当接するよう配置される導電性の当接部材と、該当接部材に電圧を印加する当接部材電圧印加手段とを設け、該当接部材電圧印加手段により該当接部材に印加される電圧の平均値と、上記電極電圧印加手段により該トナー担持体の電極に印加される電圧の平均値とが同じであ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の現像装置において、上記電極電圧印加手段により上記トナー担持体の隣り合う電極のうち一方の電極群に印加する電圧と、他方の電極群に印加する電圧とが互いに逆位相の時間的に変化する波形の電圧であり、且つ、上記当接部材電圧印加手段により上記当接部材に印加する電圧が直流電圧であ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の現像装置において、上記電極電圧印加手段により上記トナー担持体の隣り合う電極のうち一方の電極群に印加する電圧が時間的に変化する波形の電圧であり、他方の電極群に印加する電圧が直流電圧であり、且つ、上記当接部材電圧印加手段により上記当接部材に印加する電圧が直流電圧であ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の現像装置において、上記電極電圧印加手段により上記トナー担持体の隣り合う電極のうち一方の電極群に印加する電圧と、他方の電極群に印加する電圧とが互いに逆位相の時間的に変化する波形の電圧であり、且つ、上記当接部材電圧印加手段により上記当接部材に印加する電圧が時間的に変化する波形の電圧であ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4の現像装置において、上記当接部材電圧印加手段により上記当接部材に印加する電圧が、上記電極電圧印加手段により上記一方の電極群、または、他方の電極群の何れかに印加する電圧と同一であ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の現像装置において、上記電極電圧印加手段により上記トナー担持体の隣り合う電極のうち一方の電極群に印加する電圧が時間的に変化する波形の電圧であり、他方の電極群に印加する電圧が直流電圧であり、且つ、上記当接部材電圧印加手段により上記当接部材に印加する電圧が上記一方の電極群に印加する時間的に変化する波形の電圧と同一であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1乃至請求項6の何れかの現像装置において、上記当接部材が不織布であることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至請求項6の何れかの現像装置において、上記当接部材が弾性体であることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項1乃至請求項6の何れかの現像装置において、上記当接部材が発泡体であることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項1乃至請求項6の何れかの現像装置において、上記当接部材がファーブラシであることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項1乃至請求項6の何れかの現像装置において、上記当接部材が円筒ローラであることを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項11の現像装置において、上記円筒ローラが上記トナー担持体にトナーを供給するトナー供給手段としての機能を併せ持つことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として請求項1乃至12の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項13の画像形成装置において、上記現像装置を複数個備え、複数の現像装置にて現像を行い上記潜像担持体上に像を重ねて多色画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項13または14の画像形成装置において、潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、現像手段とを一体に保持し、本体に脱着可能なプロセスカートリッジを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項16の発明は、潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、現像手段とを一体に保持し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として請求項1乃至12の何れかの現像装置を採用することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the developing device of the first aspect, the voltage applied to one electrode group of the adjacent electrodes of the toner carrier and the other electrode group are applied by the electrode voltage applying means. The voltage is a voltage having a waveform that changes in time opposite in phase to each other, and the voltage applied to the contact member by the contact member voltage applying means is a DC voltage.
According to a third aspect of the present invention, in the developing device of the first aspect, a voltage having a waveform in which a voltage applied to one electrode group among adjacent electrodes of the toner carrier by the electrode voltage applying unit changes with time. The voltage applied to the other electrode group is a DC voltage, and the voltage applied to the contact member by the contact member voltage applying means is a DC voltage.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to the first aspect, the voltage applied to one electrode group among the adjacent electrodes of the toner carrier and the other electrode group are applied by the electrode voltage applying means. The voltage is a voltage having a waveform that changes in time opposite in phase, and the voltage applied to the contact member by the contact member voltage applying means is a voltage having a waveform that changes in time. It is what.
According to a fifth aspect of the present invention, in the developing device according to the fourth aspect, the voltage applied to the contact member by the contact member voltage application means is the one electrode group or the other applied by the electrode voltage application means. The voltage applied to any one of the electrode groups is the same.
According to a sixth aspect of the present invention, in the developing device according to the first aspect, the voltage applied to one of the adjacent electrodes of the toner carrier by the electrode voltage applying means has a waveform voltage that changes with time. And the voltage applied to the other electrode group is a DC voltage, and the voltage applied to the contact member by the contact member voltage applying means is applied to the one electrode group over time. It is characterized by the same voltage as
According to a seventh aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to sixth aspects, the contact member is a non-woven fabric.
The invention according to
According to a ninth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to sixth aspects, the contact member is a foam.
According to a tenth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to sixth aspects, the contact member is a fur brush.
The invention according to claim 11 is the developing device according to any one of
According to a twelfth aspect of the present invention, in the developing device of the eleventh aspect, the cylindrical roller also has a function as a toner supply means for supplying toner to the toner carrier.
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a latent image carrier, latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the latent image carrier, and an electrostatic latent image formed on the latent image carrier. An image forming apparatus including a developing unit for developing employs the developing device according to any one of
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the thirteenth aspect, a plurality of the developing devices are provided, development is performed by a plurality of developing devices, and images are superimposed on the latent image carrier to form a multicolor image. It is characterized by forming.
The invention according to claim 15 is the image forming apparatus according to claim 13 or 14, wherein at least one of the latent image carrier, the charging means, and the cleaning means and the developing means are integrally held and can be detached from the main body. It is characterized by having a process cartridge.
According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided a process cartridge in which at least one of the latent image carrier, the charging unit, and the cleaning unit and the developing unit are integrally held, and the developing unit is detachable from the main body of the image forming apparatus. The developing device according to any one of
本発明においては、トナー担持体の電極に印加される電圧の平均値と同じ平均値の電圧を印加した導電性の当接部材をトナー担持体表面に接触させることにより、トナー担持体の表面電位を一定になるよう維持することができる。なお、トナー担持体の電極に印加される電圧の平均値と異なる平均値の電圧を導電性の当接部材に印加すると、トナー担持体の絶縁性の表面保護層に平均値の差分の電荷が蓄積してから表面電位が一定となるため、トナー担持体の表面電位は変動してしまう。 In the present invention, the surface potential of the toner carrier is brought into contact with the surface of the toner carrier by a conductive contact member to which a voltage having the same average value as the voltage applied to the electrode of the toner carrier is applied. Can be maintained constant. When a voltage having an average value different from the average value of the voltage applied to the electrode of the toner carrier is applied to the conductive contact member, the charge of the difference between the average values is generated in the insulating surface protective layer of the toner carrier. Since the surface potential becomes constant after accumulation, the surface potential of the toner carrying member fluctuates.
以上、本発明によれば、トナー担持体の表面電位の変動を抑制して、画像の濃度ムラ、地汚れを防止することのできるフレア現像方式を採用する現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができるという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, there is provided a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that employ a flare developing system capable of suppressing fluctuations in the surface potential of a toner carrier and preventing image density unevenness and background smearing. There is an excellent effect that it can be provided.
以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置に適用した一実施形態について説明する。 まず、本実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、複数の現像装置を有し、潜像担持体としてのベルト状の感光体1上に各色のトナー像を重ねて多色画像を形成する画像形成装置である。ベルト状の感光体1は、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢で複数のローラに張架しながら、図示しない駆動部により図中時計回り方向に回転駆動される。この感光体1における図中左側の張架面(以下、左側張架面という)はほぼ鉛直方向に延在する姿勢になっている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic image forming apparatus will be described. First, the configuration and operation of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present embodiment. This image forming apparatus is an image forming apparatus that has a plurality of developing devices and forms a multicolor image by superimposing toner images of respective colors on a belt-
感光体1の左側張架面の図中左側方には、感光体1と対向するよう、複数色、例えばマゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(K)の画像をそれぞれ形成する複数の画像形成手段として4つのプロセスユニット6M,C,Y,Kが鉛直方向に並ぶように配設されている。これら4つのプロセスユニット6M,C,Y,Kは、それぞれ、現像装置4M,C,Y,Kと、感光体1を一様帯電せしめる帯電装置2M,C,Y,Kと、図示しない除電器とを1つのユニットとして図示しない共通の保持体に保持している。そして、画像形成装置の筺体に対して現像装置4M,C,Y,K、帯電装置2M,C,Y,K及び除電器がそれぞれ一体的にプロセスユニット6M,C,Y,Kとして着脱され、ユーザーによる交換が可能となっている。
On the left side of the left-side stretched surface of the
また、プロセスユニット6M,C,Y,Kの、帯電装置2M,C,Y,Kと現像装置4M,C,Y,Kとの間には、図示しない光書込装置による各色の露光ビーム3M,C,Y,Kが照射される露光部が設けられている。さらに、図示しない転写手段と、クリーニング手段、給紙装置、定着装置などを備えている。 Further, between the charging devices 2M, C, Y, and K and the developing devices 4M, C, Y, and K of the process units 6M, C, Y, and K, exposure beams 3M of respective colors by an optical writing device (not shown) are provided. , C, Y, K are provided. Furthermore, a transfer unit (not shown), a cleaning unit, a paper feeding device, a fixing device, and the like are provided.
感光体1は図1中矢印方向に回転駆動され、マゼンタのプロセスユニット6Mでマゼンタの帯電装置2Mにより一様に帯電されて、次いで図示しない光書込装置によりマゼンタの画像データで変調された露光ビーム3Mによって露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像がマゼンタの現像装置4Mにより現像されてマゼンタのトナー像となる。その後、感光体1は図示しない除電器により除電されて次のシアンの画像形成に備える。
次いで感光体1は、シアンのプロセスユニット6Cで、シアンの帯電装置2Cにより一様に帯電されて、次いで図示しない光書込装置によりシアンの画像データで変調された露光ビーム3Cによって露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像がシアンの現像装置4Cにより現像されて上記マゼンタのトナー像と重なるシアンのトナー像となる。その後、感光体1は図示しない除電器により除電されて次の色の画像形成に備える。
さらに感光体1は、イエローのプロセスユニット6Yで、イエローの帯電装置2Yにより一様に帯電されて、次いで図示しない光書込装置によりイエローの画像データで変調された露光ビーム3Yによって露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像がイエローの現像装置4Yにより現像されて上記マゼンタのトナー像及び上記シアンのトナー像と重なるイエローのトナー像となる。その後、感光体1は図示しない除電器により除電されて次の色の画像形成に備える。
最後に感光体1は、ブラックのプロセスユニット6Kで、ブラックの帯電装置2Kにより一様に帯電されて、次いで図示しない光書込装置によりブラックの画像データで変調された露光ビーム3Kによって露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像がブラックの現像装置4Kにより現像されて、上記マゼンタのトナー像、上記シアンのトナー像及び上記イエローのトナー像と重なるブラックのトナー像となることでフルカラー画像が形成される。
The
Next, the
Further, the
Finally, the
一方、給紙装置(不図示)から記録紙等の記録媒体が給送され、この記録媒体は転写バイアスが印加される転写手段としての転写ローラにより感光体1上のフルカラー画像が転写される。フルカラー画像が転写された記録媒体は、定着装置(不図示)によりフルカラー画像が定着され、外部へ排出される。感光体1は、フルカラー画像転写後にクリーニング手段(不図示)により残留トナー等が除去される。
On the other hand, a recording medium such as recording paper is fed from a paper feeding device (not shown), and a full color image on the
このような構成の画像形成装置では、同一の感光体1上に4色の書き込みを行うので、通常の4連タンデム方式と比較すると、原理的に位置ズレがほとんど発生せず、感光体1上で色重ねができて位置ズレのない高画質のフルカラー画像を得ることができる。
In the image forming apparatus having such a configuration, four colors are written on the
次に、本実施形態の画像形成装置に採用される現像装置について説明する。なお、現像装置4M,C,Y,Kは、収容されるトナーが異なる以外は、同じ構成、動作であるので、以下添え字M,C,Y,Kを省略して説明を行う。 Next, the developing device employed in the image forming apparatus of the present embodiment will be described. The developing devices 4M, C, Y, and K have the same configuration and operation except that the toners to be stored are different. Therefore, the subscripts M, C, Y, and K will be omitted below.
図2は、現像装置4の概略構成図である。この現像装置4のトナー担持体は、複数の電極を備え、互いに隣り合う電極間に形成される電界によってトナーをホッピングさせた状態で担持し、回転駆動による表面移動によってトナーを感光体1との対向部である現像位置に搬送して現像させる、いわゆるフレア現像方式を採用するものである。このフレア現像方式の現像に用いられる筒状のトナー担持体を、以下、フレアローラという。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the developing
現像装置4は、感光体1に供給するトナーを収容するトナー収容部を形成するケーシング70と、ケーシング70の開口部で感光体1と対向するトナー担持体であるフレアローラ61と、トナー収容部内のトナーをフレアローラ61に供給するトナー供給手段である供給ローラ62と、トナー収容部内のトナーを攪拌しながら供給ローラ62へトナーを汲み上げるパドル64とを備えている。フレアローラ61、供給ローラ62及びパドル64は不図示の回転駆動機構によって回転されるようになっている。また、現像位置に対してフレアローラ61のトナー搬送方向上流側には、フレアローラ61上のトナー量を規制するブレード状の規制部材63を備えている。また、現像位置に対してフレアローラ61のトナー搬送方向下流側のケーシング70入口には、ケーシング70内のトナーの漏出しを抑制するトナー漏出し防止部材65を備えている。
The developing
この現像装置64では、トナー収容部に収容されているトナーは、パドル64の回転により供給ローラ62に運ばれ、供給ローラ62の回転によりフレアローラ61に供給される。フレアローラ61へのトナーの供給効率を向上させるためには、供給ローラ62に供給電圧を印加することが好ましい。フレアローラ61への供給時にトナーは摩擦帯電し、後述するようにホッピングさせた状態で担持される。その後、トナーはフレアローラ61の回転とともに運ばれ、規制部材63で付着量が規制される。規制部材63は絶縁性のゴムブレードでフレアローラ61に当接されており、規制部材63とフレアローラ61との当接部を通過するときに、フレアローラ61や規制部材63とトナーとの摩擦によってトナーはさらに帯電される。付着量を規制されたトナーはホッピングしながら均一に再配置されつつ、現像位置に搬送され、感光体1上の静電潜像を非接触で現像する。
In the developing
一方、現像に寄与しなかった不要なトナーはトナー漏れ防止部材65との当接領域を通過して、回収ローラ62との対向領域へ運ばれてくる。フレアローラ61上のトナーはホッピングしているため、フレアローラ61とトナーの付着力は非常に低く、供給ローラ62をフレアローラ61とカウンタ方向に回転させていることにより、容易に回収される。そして供給ローラ62との対向領域では、再び新しいトナーがフレアローラ61に供給される。これを繰り返すことによって、フレアローラ61上には常に一定量のトナーがホッピングしている状態が形成される。
On the other hand, unnecessary toner that has not contributed to development passes through the contact area with the toner
なお、規制部材63としてはブレード状のものに限らず、ローラ状の部材をフレアローラ61に当接させても良い。なお、この現像装置4では、供給ローラ62が現像位置通過後のフレアローラ61からトナーを回収する回収手段としての機能も兼ねている。もちろん、供給ローラ62が回収手段を兼ねず、回収手段を別途設けても良い。
The regulating
ここで、フレア現像方式について詳しく説明する。
図3は、フレアローラ61の概略構成を示す斜視図である。このフレアローラ61は、ローラ部の周面上において、ローラ軸線方向に延在しつつローラ周方向に所定のピッチで並ぶ複数の電極66を有している。より詳しく説明すると、これら複数の電極66は、2相のA相電極66aと、B相電極66bとがローラ周方向に交互に並べられたものである。図4は、フレアローラ61の電極部の平面展開図である。
Here, the flare development method will be described in detail.
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the
図3、4に示すように、フレアローラ61のローラ部における軸線方向の一端部には、A相共通電極67aがローラ部の全周に渡って延在するように設けられており、これには複数のA相電極66aの一端部がそれぞれ接続されている。また、ローラ部における軸線方向の他端部には、B相共通電極67bがローラ部の全周に渡って延在するように設けられており、これには複数のB相電極66bの他端部がそれぞれ接続されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, an A-phase
図5は、フレアローラ61の電極部の周方向断面拡大図である。便宜上、図3、4には示していないが、支持基板上69に複数のA相電極66a、B相電極66bが所定の間隔で配置され、その上に無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層68が積層されており、この表面保護層68によって電極66とトナーとの接触が回避される。なお、図5において、各A相電極66a、各B相電極66bから伸びる線はそれぞれの電極に電圧を印加するための導電線を表しており、各導電線の重なる部分のうち黒丸で示した部分だけが電気的に接続されており、他の部分は電気的に絶縁状態である。各A相電極66a、各B相電極66bには、本体側にも受けられたフレアローラ用電源24であるA相フレアローラ用電源24a、B相フレアローラ用電源24bから、それぞれ2相の異なる電圧が印加される。
FIG. 5 is an enlarged sectional view in the circumferential direction of the electrode portion of the
フレアローラ61の回転に伴ってその回転軌道上を無端移動するA相共通電極67aには、ケーシング70に固定された不図示のA相ブラシ接点部材が摺擦する。そして、図3や図5に示されるA相フレアローラ用電源24aから出力されるA相パルス電圧が、このA相ブラシ接点部材とA相共通電極67aとを介して、各A相電極66aに印加される。また、フレアローラ61の回転に伴ってその回転軌道上を無端移動するB相共通電極67bには、ケーシングに固定された図示しないB相ブラシ接点部材が摺擦する。そして、B相フレアローラ用電源24bから出力されるB相パルス電圧が、このB相ブラシ接点部材とB相共通電極67bとを介して、各B相電極66bに印加される。
An A-phase brush contact member (not shown) fixed to the
なお、以下、A相パルス電圧が印加される複数のA相電極66aの集合をA相電極群66Aという。また、B相パルス電圧が印加される複数のB相電極66bの集合をB相電極群66Bという。A相電極66aとB相電極66bとは交互に配設されているため、複数のA相電極66aはローラ周方向における所定位置からの並び順が何れも、奇数番目又は偶数番目となる。また、複数のB相電極66bの並び順は、A相電極66aの並び順が奇数番目である場合には偶数番目、A相電極66aの並び順が偶数番目である場合には偶数番目となる。
Hereinafter, a set of a plurality of
図6(b)は、A相電極群66AにA相フレアローラ用電源24aから、B相電極群66BにB相フレアローラ用電源24bよりそれぞれ印加される2相の異なる電圧の一例である。A相電極群66Aには、例えば図6(b)に示すような所定周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す矩形波状のA相パルス電圧Vaが印加される。これに対し、B相電極群66Bには、立ち上がりや立ち下がりの位相がA相パルス電圧Vbと逆位相になる矩形波状のB相パルス電圧Vbが印加される。それぞれのパルス電圧の周期T、周波数f(f=1/T)、ピーク・ツウ・ピーク電圧Vpp、及び振幅中心電位Vcは同じである。このようなパルス電圧が印加されると、フレアローラ61上のトナーは、A相電極66aの真上から浮上して放物線を描くようにして隣のB相電極66bの真上に着地したり、B相電極66bの真上から浮上して放物線を描くようにして隣のA相電極66a上に逆戻りしたりするという、ホッピングによる往復移動を繰り返す。
このように、フレアローラ用電源24(24a、24b)は、複数の電極(A相電極66a、B相電極66b)間の電界が時間的に変化するように電圧を印加する電極電圧印加手段である。
FIG. 6B shows an example of two different voltages applied to the A-phase electrode group 66A from the A-phase flare
Thus, the flare roller power supply 24 (24a, 24b) is an electrode voltage application means for applying a voltage so that the electric field between the plurality of electrodes (
このようにしてホッピングによる往復移動を繰り返しているトナーは、上述したように、フレアローラ61の回転駆動によって現像位置まで搬送される。そして、現像位置にて、その放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体1の静電潜像の近傍に至ったトナーは、静電潜像の静電気力によって引かれながらホッピング軌跡から外れて、静電潜像に付着する。これに対し、放物線状のホッピング軌跡の頂点付近で感光体1の地肌部(一様帯電部)の近傍に至ったトナーは、ホッピング軌跡から外れることなく下降して、フレアローラ61の表面に着地する。
As described above, the toner that repeats reciprocating movement by hopping in this way is conveyed to the developing position by the rotational drive of the
かかる構成においては、ホッピングによってフレアローラ61との吸着力が解かれた状態のトナーを現像に用いることで、従来の一成分現像方式や二成分現像方式では実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。
In such a configuration, by using toner in a state where the adsorptive power to the
フレアローラ61の構造について図5に基づき説明する。
支持基板69としては、ガラス基材、樹脂基材、セラミックス基材等の絶縁性材料からなる基材を例示することができる。また、ステンレス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材などを用いてもよい。
The structure of the
Examples of the
電極66(A相電極66a、B相電極66b)は、支持基板69上に、Al、Ni−Cr等の導電性材料を0.1〜10μm厚、好ましくは0.5〜2.0μmで成膜し、これをフォトリソ技術等で所要の電極形状にパターニングして形成している。
The electrodes 66 (
表面保護層68は、例えばSiO2、BaTiO2、TiO2、TiO4、SiON、BN、TiN、Ta2O5などの材料を成膜したものを例示することができる。また、SiO2等の上にポリカーボネイトなどの有機材料をコートしても良い。ジルコニア、あるいは二成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂を選択することもできる。表面保護層68は、絶縁性、耐久性、フレアローラ自体の製法、及び使用するトナーとの帯電列との関係から適宜選択される。
As the surface
次に、フレアローラ61の電極66の電極幅Lと電極間隔R、および、表面保護層68の厚さについて説明する。フレアローラ61における電極幅Lと電極間隔Rはトナーのホッピング効率に大きく影響する。なお電極ピッチPは、P=R+Lで表される。
Next, the electrode width L and electrode interval R of the
電極と電極の間にあるトナーはほぼ水平方向の電界により、基板上を隣接する電極位置まで移動する。これに対して、電極上に乗っているトナーは、少なくとも垂直方向の成分も持った初速が与えられることから、多くは基板上から離れて飛翔する。特に、電極端面付近にあるトナーは、隣接電極を飛び越えて移動するため、電極幅Lが広い場合には、その電極上に乗っているトナーの数が多くなり、移動距離の大きいトナーが増える。ただし、電極幅Lが広すぎると、電極中央付近の電界強度が低下するためにトナーが電極に付着し、ホッピング効率が低下することになる。そこで、本発明者らは鋭意研究した結果、低電圧で効率よくトナーをホッピングさせるための適正な電極幅があることを見出した。 The toner between the electrodes moves on the substrate to an adjacent electrode position by an electric field in a substantially horizontal direction. On the other hand, since the toner on the electrode is given an initial velocity having at least a component in the vertical direction, most of the toner flies away from the substrate. In particular, since the toner near the electrode end surface moves over the adjacent electrode, when the electrode width L is wide, the number of toners on the electrode increases, and the toner having a large moving distance increases. However, if the electrode width L is too wide, the electric field strength in the vicinity of the center of the electrode is lowered, so that the toner adheres to the electrode and the hopping efficiency is lowered. Therefore, as a result of intensive studies, the present inventors have found that there is an appropriate electrode width for efficiently hopping toner at a low voltage.
また、電極間隔Rは、距離と印加電圧の関係から電極間の電界強度を決定し、間隔Rが狭い程電界強度は当然強く、ホッピングの初速が得られやすい。しかし、電極から電極へ移動するようなトナーについては、一回の移動距離が短くなり、駆動周波数を高くしないとホッピングしている時間が短くなり、着地している時間が長くなる。これについても、本発明者らは鋭意研究した結果、低電圧で効率よくトナーを搬送、ホッピングするための適正な電極間隔があることを見出した。 The electrode interval R determines the electric field strength between the electrodes from the relationship between the distance and the applied voltage. The smaller the interval R, the stronger the electric field strength, and the easier the initial hopping speed is obtained. However, toner that moves from electrode to electrode has a short moving distance, and unless the drive frequency is increased, the hopping time is shortened and the landing time is lengthened. As a result of intensive studies, the present inventors have found that there is an appropriate electrode interval for efficiently transporting and hopping toner at a low voltage.
さらに、電極表面を覆う表面保護層68の厚さも電極表面の電界強度に影響を与え、特に垂直方向成分の電気力線への影響が大きく、ホッピングの効率を決定することをも見出した。
Further, it has also been found that the thickness of the surface
すなわち、フレアローラ61の電極幅L、電極間隔R、表面保護層68の厚さの関係を適正に設定することによって、低電圧で効率的なホッピングを行うことができる。そこで本実施形態では、電極幅Lはトナー平均粒径の1倍以上20倍以下とし、かつ、電極間隔Rもトナー平均粒径の1倍以上20倍以下としている。また、表面保護層68の厚さは、0.5〜10[μm]、好ましくは0.5〜3[μm]としている。
That is, by appropriately setting the relationship among the electrode width L, the electrode interval R, and the thickness of the surface
また、 本実施形態の画像形成装置でフレアローラ61を使用する際、大きさとしては少なくともA4縦幅21cm、または横幅30cm以上の長尺、大面積に電極66を形成したファインパターンの実用が必要になってくる。そこで、フレアローラ61の製法についていくつかの例を説明する。
Further, when the
まず、フレキシブルな電極パターンを形成し、それを支持ドラムに巻きつけてフレアローラ61を形成する場合について説明する。フレキシブルなファインピッチ薄層電極を有する基板の一例としては、ポリイミドのベースフィルム(厚さ20〜100μm)を基材(支持基板69)として、その上に蒸着法によって0.1〜0.3μmのCu、Al、Ni-Cr等を成膜する。幅30〜60cmであれば、ロール・トゥ・ロールの装置で製造可能であり、量産性が非常に高まる。共通バスラインは同時に幅1〜5mm程度の電極を形成する。
First, a case where a
蒸着法の具体的手段としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、CVD法、イオンビーム法、等の方法が可能である。例えば、スパッタ法で電極を形成する場合において、ポリイミドとの密着性を向上させるため、Cr膜を介在させても良いし、プラズマ処理やプライマー処理によっても密着性を向上させることができる。 As specific means of the vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method, an ion beam method, or the like can be used. For example, when an electrode is formed by sputtering, a Cr film may be interposed in order to improve adhesion with polyimide, and adhesion can also be improved by plasma treatment or primer treatment.
また、蒸着法以外の工法としては、電着法によっても薄層電極を形成することができる。この場合は、前記ポリイミドの基材上に、まず、無電解メッキによって電極を形成する。塩化Sn、塩化Pd、塩化Niに順次浸漬して下地電極を形成した後、Ni電解液中で電解メッキを行ってNi膜1〜3μmをロール・トゥ・ロールで製造することが可能である。 Further, as a method other than the vapor deposition method, a thin layer electrode can be formed also by an electrodeposition method. In this case, an electrode is first formed on the polyimide substrate by electroless plating. A base electrode can be formed by sequentially immersing in Sn chloride, Pd chloride, and Ni chloride, and then electroplating can be performed in a Ni electrolyte solution to produce a Ni film of 1 to 3 μm in a roll-to-roll manner.
そして、これらの薄膜電極にレジスト塗布、パタンニング、エッチングで電極66を形成する。この場合、0.1〜3μm厚さの薄層電極であれば、フォトリソ、エッチング処理によって5μm〜数10μm幅、又は間隔のファインパターン電極を精度良く形成することができる。
Then, an
次いで、表面保護層68としてSiO2、BaTiO2、TiO2等を、厚さ0.5〜2μmをスパッタ等により形成する。或いは、表面保護層68としてPI(ポリイミド)を厚さ2〜5μmにロールコータ、その他コーティング装置により塗布し、ベークして仕上げる。PIのままで支障を生じるときには、更に最表面にSiO2 、その他無機膜を0.1〜0.5μmの厚みにスパッタ等で形成すればよい。また、SiO2等の上にポリカなどの有機材料をコートしても良い。ジルコニア、あるいは二成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂を選択することもできる。
Next, SiO 2 , BaTiO 2 , TiO 2 or the like is formed as the surface
このようなフレキシブル基板を構成することによって、円筒形状のドラムに貼り付けたり、或いは、部分的に曲面形状にしたりすることが容易に行える。 By configuring such a flexible substrate, it can be easily attached to a cylindrical drum, or partially curved.
また、別の例としては、ポリイミドのベースフィルム(厚さ20〜100μm)を基材(支持基板69)として、その上に電極材料として、厚さ10〜20μmのCu、SUS等を使用することも可能である。この場合は、逆に金属材の上にポリイミドをロールコータにて20〜100μm塗布してベークする。その後、金属材をフォトリソ、エッチング処理によって電極66の形状にパターン化し、その電極66面上に表面保護層68としてポリイミドをコーティング、金属材電極の厚さ10〜20μmに応じた凹凸がある場合は平坦化して完成する。
As another example, a polyimide base film (
例えば、粘度50〜10,000cps、より好ましくは100〜300cpsのポリイミド系材料、ポリウレタン系材料をスピンコートして放置することによって、材料の表面張力によって基板の凹凸がスムージングされ、搬送部材最表面が平坦化される。 For example, when a polyimide material or a polyurethane material having a viscosity of 50 to 10,000 cps, more preferably 100 to 300 cps is spin-coated and left standing, the unevenness of the substrate is smoothed by the surface tension of the material, and the outermost surface of the conveying member is Flattened.
さらに、フレキシブル基板の強度を上げた更に他の例としては、基材(支持基板69)として厚さ20〜30μmのSUS、Al材等を用いて、その表面に絶縁層(電極と基材との間の絶縁)として5μm程度の希釈したポリイミド材をロールコータによりコーティングする。そして、このポリイミドを例えば150℃−30分のプリベーク、350℃−60分のポストベークして薄層ポリイミド膜を形成して支持基板69とする。
Furthermore, as still another example of increasing the strength of the flexible substrate, SUS, Al material, etc. having a thickness of 20 to 30 μm is used as a base material (support substrate 69), and an insulating layer (electrode and base material) is formed on the surface thereof. As an insulation between the two, a diluted polyimide material of about 5 μm is coated with a roll coater. The polyimide is then pre-baked at 150 ° C. for 30 minutes and post-baked at 350 ° C. for 60 minutes to form a thin-layer polyimide film, which is used as the
その後、密着性向上のプラズマ処理やプライマー処理を施した後、薄層電極層としてNi-Crを0.1〜0.2μmの厚みに蒸着し、フォトリソ、エッチングによって前記数10μmのファインパターンの電極66を形成する。さらに、表面に前記SiO2、BaTiO2、TiO2等の表面保護層68を0.5〜1μm程度の厚みにスパッタにより形成することで、フレキシブル搬送部材を得ることができる。また、SiO2等の上にポリカなどの有機材料をコートしても良い。ジルコニア、あるいは二成分現像剤のキャリアのコート材料として一般的に使われる材料、例えばシリコーン系樹脂を選択することもできる。
Then, after performing plasma treatment and primer treatment for improving adhesion, Ni—Cr is deposited as a thin electrode layer to a thickness of 0.1 to 0.2 μm, and the fine pattern electrode of several tens of μm is formed by photolithography and etching. 66 is formed. Furthermore, a flexible transport member can be obtained by forming the surface
フレアローラ61の別の製法としては、はじめから円筒ドラムに対して電極をパターニング及び表面保護層68を形成する方法もある。一例として図7に示すような工法が挙げられる。この実施形態では図7の工程a〜eによりパターン電極を形成する。図7はフレアローラ表面を、回転軸に沿った方向に見たときの図である。工程aではローラの表面を外周旋削によって平滑に仕上げる。工程bでは溝のピッチが100μm、溝幅が60μmとなるように溝切削を行う。工程cでは無電解ニッケルメッキを施し、工程dでは外周を旋削して不要な導体膜を取り除く。この時点で電極が溝部分に形成される。工程eでは、シリコーン系樹脂でコーティングすることでローラ表面を平滑にし、同時に表面保護層68とした。なお、このときの表面保護層68の厚みは約5μm、体積抵抗率約1010Ω・cmとした。
As another manufacturing method of the
また、フレアローラ61の別の製法としては、導電インクを用いたスクリーン印刷、インクジェットによるプリント、メッキ加工した電極の非電極部をレーザ加工で除去する等の製法も挙げられる。フレアローラ61の電極パターンおよび表面保護層68の作成方法は上述の方法に限定されるものではなく、電極材料としては銀、銅などを使用しても良い。
Further, as another manufacturing method of the
このようなフレア現像方式の現像装置を用いた色重ねシステムは、フレアローラ61と感光体1とが非接触で、かつ現像位置で交番電界がかかっていないため、次の色の現像工程が、感光体1上に一度形成されたトナー像に対しては機械的にも電界的にも影響を与えないので、スキャベンジや混色などの問題が無く、高画質な作像プロセスを長期的に渡り安定して行うことができる。
In the color superposition system using such a flare development type developing device, the
さて、このような構成のフレア現像方式の現像装置4においては、経時でフレアローラ61の絶縁性の表面保護層68に徐々に電荷が蓄積して、表面電位が大きく変動してしまい、フレアローラ61表面と感光体1との電位差が変動し、濃度ムラ、地汚れ等を発生さてしまう。本発明者らはこのメカニズムを鋭意研究した結果、フレアローラ61の表面電位の変動要因として以下のものがあることを発見した。
In the flare developing
1.コンデンサーモデルによる電荷の蓄積(図11、図12参照)
トナーの介在をなくし、供給ローラ62とフレアローラ61の影響のみを抽出するために、供給ローラ62とフレアローラ61のみを空回転させ、フレアローラ61の表面電位の時間推移を測定した。なお、フレアローラ61へのトナーの供給効率を向上させるために、フレアローラ61と供給ローラ62との間に電位差Vpを設けるよう、供給ローラ62に供給電圧を印加している。図11に、フレアローラ61表面電位の時間推移の測定結果を示す。図11に示すように、供給ローラ62とフレアローラ61の表面電位の電位差Vpがなくなるまでフレアローラ61の表面保護層68に電荷が蓄積し、電位が飽和する。この挙動は、図12に示したRC直列回路のコンデンサーに蓄積される電荷が生み出すコンデンサーの表面電位に他ならない。供給ローラ62に印加する供給電圧、フレアローラ61に印加する電圧の電源をオフにして放置すれば電荷は徐々に失われるが、表面保護層68は電極間の絶縁性を出すために抵抗が高いため、いったん蓄えた電荷をなかなか自然にはリークしない。したがって、除電機能を設けずにシステムを成立させるのは難しいと考えられる。
1. Charge accumulation by capacitor model (see Fig. 11 and Fig. 12)
In order to eliminate the toner and extract only the influence of the
2.フレアローラと供給ローラの摩擦帯電(図13参照)
供給ローラ62とフレアローラ61表面電位の影響のうち、上記1.よりさらに、供給ローラ62に印加する供給電圧、フレアローラ61に印加する電圧の影響を取り除き、両者の摩擦帯電特性のみを調べる。すなわち、供給電圧、フレアローラ61に印加する2相の電圧をすべてグランド接続して、同様にフレアローラ表面電位の時間推移を測定した。図13に、フレアローラ61表面電位の時間推移の測定結果を示す。図13に示すように、フレアローラ61と供給ローラ62の摩擦帯電のみでフレアローラが−40V程度帯電することが分かった。この−40Vという値や収束速度は、供給ローラ62とフレアローラ61の表面保護層68材料の帯電系列との関係や、供給ローラ62の食い込み量なども影響する。
2. Frictional charging of flare roller and supply roller (see Fig. 13)
Among the influences of the surface potential of the
3.トナーのマイナス電荷を打ち消す電荷の誘起(図14参照)
供給ローラ62から供給されたマイナス帯電トナーがフレアローラ61上でホッピングしていると、逆チャージのプラス電荷がフレアローラ61の表面保護層68に誘起され、トナーを除去した後のフレアローラ61表面電位を測定すると、プラス側の表面電位を持つ。トナーの帯電量が高いほど、この値は顕著となる。
3. Induction of charge to cancel negative charge of toner (see FIG. 14)
When the negatively charged toner supplied from the
ここで、上記1.コンデンサーモデルによる電荷の蓄積だけならば、トナーの供給、回収を機械的な掻き取りのみに頼るようにして、フレアローラ61と供給ローラ62との間に電位差Vpを設けなければ、表面電位の変動は避けることができる。しかし、2.フレアローラと供給ローラの摩擦帯電と、3.トナーのマイナス電荷を打ち消す電荷の誘起とで、表面保護層68が帯電してしまう。さらに、フレアローラ61に当接している規制部材63と表面保護層68との摩擦帯電により、表面保護層68が帯電してしまう。このようにして徐々に表面保護層68が帯電することにより、フレアローラの表面電位が大きく変動してしまう。
Here, the above 1. If only the accumulation of electric charges by the capacitor model is performed, the supply and recovery of the toner may be relied only on mechanical scraping, and the surface potential may vary unless the potential difference Vp is provided between the
本実施形態の現像装置4では、上記フレアローラ61の表面電位の変動を抑制するために、現像位置よりも下流で、規制部材63よりも上流に導電性当接部材71を設ける。この導電性当接部材71は、薄板状に形成された発泡部材であり、フレアローラ61に対して弾性的に当接する。そして、フレアローラ用電源24であるA相フレアローラ用電源24a、B相フレアローラ用電源24bより、フレアローラ61の電極66であるA相電極群66A、B相電極群66Bにそれぞれ印加される電圧の平均値と等しい平均値をもつ電圧を、当接部材電圧印加手段としての当接部材用電源(不図示)より導電性当接部材71に印加する。以下、実施例、比較例に基づき具体的に説明する。
In the developing
<実施例1>
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるために、A相フレアローラ用電源24a、B相フレアローラ用電源24bからそれぞれA相電極群66A、B相電極群66Bに印加される電圧としては、上述の図6(b)に示すような逆位相の矩形波電圧を用いた。具体的には、A相電極群66A及びB相電極群66Bとも、平均値Voが−200V、周波数fが1kHz、ピークツーピーク電圧Vppが300V、Dutyが50%の矩形波電圧である。なお、供給ローラ62には、フレアローラ61へのトナーの供給効率を向上させるために、フレアローラ61と供給ローラ62との間に電位差Vp+250を設けるような供給電圧を印加している。導電性当接部材71には、当接部材用電源(不図示)から、DC電圧としてVo−200Vを印加した。フレアローラ61のA相電極群66A及びB相電極群66Bに印加する電圧の平均値Vaveは、このようにDutyが50%の場合、矩形波電圧のオフセット電圧Voに一致する。よって、フレアローラ61のA相電極群66A及びB相電極群66Bに印加する電圧の平均値Vaveは−200Vであり、導電性当接部材71に印加されるDC電圧−200Vは同じ平均値を持つ。一方、矩形波電圧のDutyが50%でない等、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveとオフセット電圧Voに一致しない場合には、そのDuty等に応じてフレアローラ61に印加する電圧の平均値VaveとなるDC電圧を導電性当接部材71に印加する。
<Example 1>
In the developing
上記条件のように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とを同電位とすることによって、フレアローラ61を連続回転させても、フレアローラ表面電位を常に一定に維持することができた。また、フレアローラ61を連続回転させても、規制部材63による層厚規制後のトナー付着量と帯電量は一定であった。さらに、フレアローラ61のクラウド電位の時間変化を測定したものを図8に示す。なお、クラウド電位とは、フレアローラ61の上にトナーを付着させ、かつ、フレアローラ61に電圧を印加してホッピングしてクラウド状になっているトナーを担持した状態で、トナーを含めた表面電位を測定したものであり、実際の現像特性をあらわす電位であるといえる。図8に示すように、導電性当接部材71に実施例1の条件で電圧を印加することにより、フレアローラ61のクラウド電位は一定となる。クラウド電位が一定であると、感光体1上の潜像電位との電位差が一定に保たれるので、画像濃度は安定しており地汚れも発生せず、良好な画像形成を行うことができた。 なお、図8でフレアローラ回転開始2秒程度までの極初期のクラウド電位の変化は、実験上トナーをフレアローラ61に担持させるまでの間であり、実際の画像形成時には問題にならない。
As described above, even if the
<比較例>
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、実施例1と同じである。導電性当接部材71に、DC電圧としてVo−400Vを印加した。このように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とが異なると、フレアローラ表面電位を一定に維持することは難しい。また、フレアローラ61のクラウド電位の時間変化を測定したものを図9に示す。図9に示すように、フレアローラ回転開始後20秒程度までクラウド電位は下がり続けた。このとき、感光体1上の潜像電位との電位差が大きくなり、画像濃度が濃くなり、地汚れも発生するという不具合が生じた。また、実質的に、フレアローラ61と供給ローラ62との間に電位差が初期より小さくなってしまっているため、十分な量のトナーがフレアローラ61に供給されないという問題も発生した。これらの結果から、導電性当接部材71に比較例の条件で電圧を印加しても、フレアローラ61の表面電位変動を抑制することはできず、画像濃度が濃くなり、地汚れも発生するという不具合が生じた。
<Comparative example>
In the developing
<実施例2>
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、図6(a)に示すような電圧を用いた。具体的には、A相電極群66Aには、平均値Voが−300V、周波数fが1kHz、ピークツーピーク電圧Vppが600V、Dutyが50%の矩形波電圧である。B相電極群66Bには、直流電圧として−300Vを印加した。このように、2相の電極群のうち、一方の電極群に矩形波電圧を印加しておき、他方の電極群に一定のDC電圧を印加しても、同様にトナーをホッピングさせることが可能である。フレアローラ61に印加する一方の電圧をDC電圧にすることで、パルスを生成する電源系統を1つ減らすことができ、電源の低コスト化が可能である。また、導電性当接部材71には−300VのDC電圧を印加した。
上記条件のように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とを同電位とすることによって、フレアローラ61を連続回転させても、フレアローラ表面電位を常に一定に維持することができた。また、クラウド電位も一定であり、画像濃度が安定した、地汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
<Example 2>
A voltage as shown in FIG. 6A is used as the voltage applied to the
Even if the
<実施例3>
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、図6(b)に示すような逆位相の矩形波電圧を用いた。具体的には、A相電極群66A及びB相電極群66Bとも、平均値Voが−300V、周波数fが1kHz、ピークツーピーク電圧Vppが300V、Dutyが50%の矩形波電圧である。また、導電性当接部材71には、平均値平均値Voが−300V、周波数fが500Hz、ピークツーピーク電圧Vppが200Vの矩形波電圧を印加した。上記条件のように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とを同電位とすることによって、フレアローラ61を連続回転させても、フレアローラ表面電位を常に一定に維持することができた。また、クラウド電位も一定であり、画像濃度が安定した、地汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
<Example 3>
The voltage applied to the
<実施例4>
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、実施例3と同じである。また、導電性当接部材17には、フレアローラ61のA相電極群66AおよびB相電極群66Bに印加する逆位相の矩形波電圧のうち、どちらかの矩形波電圧と同一の矩形波電圧を印加した。上記条件のように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とを同電位とすることによって、フレアローラ61を連続回転させても、フレアローラ表面電位を常に一定に維持することができた。また、クラウド電位も一定であり、画像濃度が安定した、地汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
<Example 4>
In the developing
<実施例5>
図2の現像装置4で、トナーをホッピングさせるためにフレアローラ61に印加する電圧は、図6(a)に示すよう電圧を用いた。具体的には、A相電極群66Aには、平均値Voが−300V、周波数fが1kHz、ピークツーピーク電圧Vppが600V、Dutyが50%の矩形波電圧である。B相電極群66Bには、直流電圧として−300Vを印加した。また、導電性当接部材71に印加する電圧は、フレアローラ61のA相電極群66Aに印加したのと同一の矩形波電圧を印加する。上記条件のように、フレアローラ61に印加する電圧の平均値と導電性当接部材71に印加する電圧とを同電位とすることによって、フレアローラ61を連続回転させても、フレアローラ表面電位を常に一定に維持することができた。また、クラウド電位も一定であり、画像濃度が安定した、地汚れのない良好な画像形成を行うことができた。
<Example 5>
The voltage applied to the
上記実施例1〜5では、導電性当接部材71として発泡部材を用いたが、導電性当接部材としてフエルトや、不織布、ファーブラシ、ゴム部材等を用いることも可能である。また、導電性当接部材の形状は板状に限定されるものではなく、図15に示すようにローラ状の導電性当接ローラ72としても良い。
In Examples 1 to 5, a foamed member is used as the
また、フレアローラ61の回転方向は、図2に示す反時計回り方向に限定されるものではなく、反対方向であってもかまわない。図16は板状の導電性当接部材71を用いてフレアローラ61を逆方向にしたものの概略構成図、図17は導電性当接ローラ72を用いてフレアローラ61を逆方向にしたものの概略構成図である。
Further, the rotation direction of the
さらに、図16に示すように、導電性当接ローラ72を供給ローラ62の下流に設け、導電性当接ローラ72の下流に規制部材63が配置される構成でも構わない。このように、導電性当接部材71や導電性当接ローラ72の位置は現像位置よりも下流で、規制部材63よりも上流であれば、供給ローラ62や回収ローラとの位置関係を限定されるものではない。
Further, as shown in FIG. 16, the
また、図10,17はトナー供給機能と回収機能、および、フレアローラ表面電位安定化機能を1つに集約化し、1つの導電性供給ローラ73としたものである。このような構成としても、導電性供給ローラ73に上記電圧を印加することによって、フレアローラ表面電位を一定に維持することができ、画像濃度ムラのなく、地汚れのない良好な画像が得られる。
10 and 17 collectively show the toner supply function, the recovery function, and the flare roller surface potential stabilization function as one
以上、本実施形態によれば、現像位置よりも下流で、規制部材63よりも上流に、フレアローラ61に対して当接する導電性当接部材71を設ける。そして、フレアローラ用電源24であるA相フレアローラ用電源24a、B相フレアローラ用電源24bより、フレアローラ61の電極66であるA相電極群66A、B相電極群66Bにそれぞれ印加される電圧の平均値と等しい平均値をもつ電圧を、導電性当接部材71に印加する。これにより、フレアローラ61の表面電位を一定に維持することができる。
また、フレアローラ61のA相電極群66A、B相電極群66Bに印加する電圧としては、図6(b)に示すような逆位相の矩形波電圧を用いた。また、導電性当接部材71には、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveと同じDC電圧を印加する。これにより、フレアローラ61の表面電位を一定に維持することができる。
また、フレアローラ61に印加する電圧としては、図6(a)に示すように、A相電極群66Aには矩形波電圧、B相電極群66Bには直流電圧を用いた。このように、2相の電極群のうち、一方の電極群に矩形波電圧を印加しておき、他方の電極群に一定のDC電圧を印加しても、同様にトナーをホッピングさせることが可能であり、一方の電圧をDC電圧にすることで、パルスを生成する電源系統を1つ減らせ、電源の低コスト化が可能である。また、導電性当接部材71には、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveと同じDC電圧を印加する。これにより、フレアローラ61の表面電位を一定に維持することができる。
また、フレアローラ61のA相電極群66A、B相電極群66Bに印加する電圧としては、図6(b)に示すような逆位相の矩形波電圧を用いた。また、導電性当接部材71には、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveと同じ平均値を持つ矩形波電圧を印加する。これにより、フレアローラ61の表面電位を一定に維持することができる。さらに、また、導電性当接部材71には、A相電極群66AまたはB相電極群66Bのどちらかに印加される矩形波電圧と同一の矩形波電圧を印加することにより、フレアローラ用電源24を用いて導電性当接部材71に電圧を供給することができる。よって、新たに当接部材用印加電源を設けずにフレアローラ用電源24の2系統だけで済み、電源の低コスト化が図れる。
また、フレアローラ61に印加する電圧としては、図6(a)に示すように、A相電極群66Aには矩形波電圧、B相電極群66Bには直流電圧を用いた。また、導電性当接部材71には、フレアローラ61に印加する電圧の平均値Vaveと同じ平均値を持つ矩形波電圧を印加する。これにより、フレアローラ61の表面電位を一定に維持することができる。これにより、矩形波電圧の出力が1系統出で済み、電源の低コスト化が図れる。
また、導電性当接部材71として不織布を用いることにより、簡易な構成で、且つ、フレアローラ61へ対するストレスを低ストレスとすることができる。
また、導電性当接部材71として弾性ブレード等の弾性部材を用いることにより、簡易な構成とすることができる。
また、導電性当接部材71として発泡部材を用いることにより、簡易な構成とすることができる。
また、導電性当接部材71としてファーブラシを用いることにより、簡易な構成とすることができる。
また、導電性当接部材72としてローラ状部材を用いることにより、長期にわたり安定した効果を得ることができる。
また、導電性供給ローラ73としてローラ状部材を用い、供給ローラとしての機能を併せ持つことにより、現像装置の小型化、低コスト化が図れる。
また、上記現像装置4を用いた画像形成装置では、画像濃度ムラや地汚れのない良好な画像を得ることができる。
また、上記現像装置4では、感光体1と非接触の現像が可能であり、感光体1上で複数回の色重ねを行うことができ、色ずれのない高画質なカラー画像を得ることができる。 また、感光体1の劣化が少なく、高耐久化が可能となる。
また、上記現像装置4と帯電装置2とを一体に保持し、本体に脱着可能なプロセスカートリッジとすることにより、メンテナンス性が向上できる。
As described above, according to the present embodiment, the
Further, as the voltages applied to the A-phase electrode group 66A and the B-phase electrode group 66B of the
Further, as the voltage applied to the
Further, as the voltages applied to the A-phase electrode group 66A and the B-phase electrode group 66B of the
Further, as the voltage applied to the
In addition, by using a non-woven fabric as the
Further, by using an elastic member such as an elastic blade as the
Further, by using a foam member as the
Further, by using a fur brush as the
Further, by using a roller-shaped member as the
Further, by using a roller-like member as the
In addition, in the image forming apparatus using the developing
Further, the developing
Further, maintenance performance can be improved by integrally holding the developing
1 感光体
2 帯電装置
3 露光部
4 現像装置
6 プロセスユニット
61 フレアローラ
62 供給ローラ
63 規制部材
64 パドル
65 トナー漏出し防止部材
66 電極
66a A相電極
66b B相電極
67a A相共通電極
67b B相共通電極
68 表面保護層
69 支持基盤
70 ケーシング
71 導電性当接部材(板状)
72 導電性当接ローラ
73 導電性供給ローラ
DESCRIPTION OF
72
Claims (16)
該トナー担持体の表面にトナーを供給するトナー供給手段と、
該トナー担持体の複数の電極のうち互いに隣り合う電極の間でトナーがホッピングによって繰り返し往復移動するような振動電界を形成するよう、少なくとも一部の電極に所定の周期で時間的に変化する電圧を印加する電極電圧印加手段と、
該トナー担持体の表面上でトナーをホッピングさせながら、該トナー担持体の表面移動に伴って、規制部材によるトナー厚み規制位置を通した後、潜像担持体との対向位置である現像位置まで搬送して該潜像担持体上の潜像に付着させる現像装置において、
上記トナー担持体の表面移動方向に関して上記現像位置よりも下流、且つ、上記規制部材よりも上流で該トナー担持体表面に当接するよう配置される導電性の当接部材と、該当接部材に電圧を印加する当接部材電圧印加手段とを設け、該当接部材電圧印加手段により該当接部材に印加される電圧の平均値と、上記電極電圧印加手段により該トナー担持体の電極に印加される電圧の平均値とが同じであることを特徴とする現像装置。 A plurality of electrodes arranged in a predetermined direction; and a toner carrier including an insulating surface protective layer that protects the electrodes;
Toner supply means for supplying toner to the surface of the toner carrier;
A voltage that changes with time at a predetermined cycle in at least some of the electrodes so as to form an oscillating electric field in which the toner repeatedly moves back and forth by hopping between adjacent electrodes among the plurality of electrodes of the toner carrier. Electrode voltage applying means for applying
While hopping the toner on the surface of the toner carrier, after passing through the toner thickness regulating position by the regulating member as the surface of the toner carrier moves, to the developing position that is the position facing the latent image carrier In the developing device for transporting and attaching to the latent image on the latent image carrier,
A conductive contact member disposed to contact the surface of the toner carrier downstream of the development position and upstream of the regulating member with respect to the surface movement direction of the toner carrier, and a voltage applied to the contact member A contact member voltage applying means for applying a voltage, an average value of voltages applied to the contact member by the contact member voltage applying means, and a voltage applied to the electrode of the toner carrier by the electrode voltage applying means. A developing device characterized in that the average value is the same.
上記現像手段として請求項1乃至12の何れかの現像装置を採用することを特徴とする画像形成装置。 An image comprising: a latent image carrier; a latent image forming unit that forms an electrostatic latent image on the latent image carrier; and a developing unit that develops the electrostatic latent image formed on the latent image carrier. In the forming device,
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1 as the developing means.
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