JP2004157458A

JP2004157458A - Image forming apparatus and image forming method

Info

Publication number: JP2004157458A
Application number: JP2002325270A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ikeguchi; 弘池口; Katsuhiro Aoki; 勝弘青木; Hajime Koyama; 一小山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-11-08
Filing date: 2002-11-08
Publication date: 2004-06-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an image of high quality by preventing the leakage of the potential of a latent image carrier and a developing bias, as to a low-potential system introducing a one-component contact developing method. <P>SOLUTION: As for the image forming apparatus using a one-component contact developing apparatus for developing a toner image by carrying a toner on a developing roller 5 constituted of a conductive shaft part 5a and a surface layer 5b, and bringing the developing roller in press contact with the photoreceptor drum 1, and wherein the absolute value of the electrified potential of the photoreceptor drum is ≤ 400V, a developing potential ¾V<SB>B</SB>-V<SB>L</SB>¾ as the absolute value of the potential difference between an exposure part potential V<SB>L</SB>and the developing bias V<SB>B</SB>is ≤250V, and the volume resistivity of the surface layer of the developing roller is ≤ 10<SP>7</SP>[Ωcm], the surface roughness Rz of the developing roller is made smaller than the weight average particle size R of the toner. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置及び画像形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の画像形成装置では、潜像担持体の表面を一様に帯電した後、画像情報に基づいて潜像担持体の表面に光を選択的に照射することにより、潜像担持体上に潜像が形成される。この潜像は、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用いる二成分現像装置や、トナーを一成分現像剤として用いる一成分現像装置によって現像される。一成分現像装置は、二成分現像装置に比べ、二成分現像剤特有の磁気ブラシ穂によるざらつき感のない画像が得られる、小型化が容易である等のメリットがある。なかでも、トナーを担持したトナー担持体と潜像担持体を接触させる一成分接触現像装置は、潜像に対して忠実な画像を再現ができるというメリットがある。
【０００３】
また、近年、画像形成装置では、環境への対応から部品を長期使用できるよう長寿命化することが望まれている。長寿命化を達成するには、潜像担持体として用いられる感光体の劣化防止が有効である。そこで、潜像担持体（感光体）の帯電電位を４００Ｖ以下の比較的低い電位に抑えた低電位システムを採用したものが知られている（例えば、特許文献１）。この低電位システムを採用することにより、潜像担持体の帯電・露光という繰り返しによる通電電荷量による静電疲労を低減することができ、潜像担持体の寿命を延ばすことができると考えられる。また、上記潜像担持体の初期帯電時には強いハザードを受けるおそれがある。スコロトロンチャージャに代表される放電を利用した帯電システムでは、潜像担持体の表面に直接荷電粒子が降りかかるために、電離作用が表面劣化を促進させる要因となる。このような放電による潜像担持体の表面劣化に対しても、上記低電位システムが有効である。
【０００４】
上記低電位システムを採用した画像形成装置では、現像が飽和する現像ポテンシャルを低減することが同時に必要となる。従って、かかる低い現像ポテンシャルでも良好な現像を実現しようとすると、現像装置の現像能力を高める必要がある。現像能力を高め、比較的低い現像ポテンシャル（例えば、２００Ｖ以下）で現像が可能となる高い現像γ特性を有するよう方法として、本出願人は、一成分現像装置において体積抵抗の低いトナー担持体の用いた画像形成条件を提案している（特許文献２）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−８４４３９号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１４８２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
また、潜像担持体としてアルミ素管をベースとした剛体の感光体ドラムを用いた場合、一成分接触現像装置のトナー担持体として導電性基体上に弾性体からなる表層を設けたものを用いることが広く知られている。トナー担持体の表層は、通常表面に微少な凹凸を有しているが、この凹凸がトナー粒径に比べて大きいと、図５にしめすように、トナーは凹部に埋没した状態で担持され、トナーとトナーとの間から凸部先端が突出した状態となる。現像領域では、このような状態でトナーを担持したトナー担持体を感光体ドラムに押し当てるので、トナー担持体表層の凸部が感光体ドラムの表面に接触してしまう。トナー担持体の導電性基体には現像バイアスが印加されているので、トナー担持体表層の凸部が感光体ドラム表面に接触していると、感光体ドラム上の潜像とトナー担持体表層の凸部とが電気的に接続されてしまう。このようになっても、従来の一成分現像装置では、トナー担持体として表層の体積抵抗が比較的高いものを用いているので、トナー担持体の表層の抵抗成分により感光体ドラムの電位とトナー担持体の導電性基体に印加される現像バイアスとはリークしにくい。しかしながら、低電位システムを採用した画像形成装置では、表層の体積抵抗の低いトナー担持体を用いるので、感光体ドラムの電位とトナー担持体の導電性基体に印加される現像バイアスとがリークしてしまい、感光体ドラムの静電潜像が維持できない状態となる。このため、現像ポテンシャルが変動し、画像濃度が低下してしまうという問題がおこった。また、低電位システムでは、現像γが大きいので、リークによる電位変動が、画像濃度の低下に顕著に顕れてしまう。
【０００７】
本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、一成分接触現像方式を採用する低電位システムにおいて、潜像担持体の電位と現像バイアスとのリークを防止して、高品質の画像を得ることのできる画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、該潜像担持体の表面を一様に帯電し画像情報に基づいて露光することにより該潜像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、導電性基体上に形成した表層にトナーを担持して搬送するトナー担持体、及び、該トナー担持体の導電性基体に現像バイアスＶ_Ｂを印加するバイアス印加手段を備え、該潜像担持体に対向する現像領域で該トナー担持体を該潜像担持体に押し当てて、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置とを有し、該潜像担持体の帯電電位Ｖ_Ｄの絶対値が４００Ｖ以下であり、該潜像担持体上の露光によって電位が低下した露光部電位Ｖ_Ｌと該現像バイアスＶ_Ｂとの電位差の絶対値である現像ポテンシャル｜Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ｌ｜が２５０Ｖ以下であり、該トナー担持体表層の体積固有抵抗が１０^７［Ω・ｃｍ］以下である画像形成装置において、上記トナー担持体の表面粗さＲｚがトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいことを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記トナー担持体の表層がゴム硬度が７０（ＪＩＳ−Ａ）以下の弾性体からなること特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記潜像担持体がベルト状であること特徴とするものである。
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、上記トナー担持体がローラ形状の回転体であり、ローラ軸方向の振れが５０μｍ以下であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記トナー担持体にトナーを供給する手段が、トナーと磁性粒子からなる二成分現像剤を担持する現像剤担持体と、該現像剤担持体と該トナー担持体とが対向する領域で該現像剤担持体上に現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる磁界発生手段とから成り、該現像剤担持体と該トナー担持体とが対向する領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の二成分現像剤を接触させることにより、該二成分現像剤より該トナー担持体上にトナーを供給することを特徴とするものである。
請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記二成分現像剤のトナー濃度が２〜１２ｗｔ％であることを特徴とするものである。
請求項７の発明は、潜像担持体の表面を一様に帯電した後、画像情報に基づいて潜像担持体の表面に光を選択的に照射することにより、潜像を形成した潜像担持体に、導電性基体上に形成した表層にトナーを担持して搬送するトナー担持体を押し当てて、該トナー担持体の導電性基体に現像バイアスＶ_Ｂを印加して、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置を有し、該潜像担持体の帯電電位Ｖ_Ｄの絶対値が４００Ｖ以下であり、該潜像担持体上の露光によって電位が低下した露光部電位Ｖ_Ｌと該現像バイアスＶ_Ｂとの電位差の絶対値である現像ポテンシャル｜Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ｌ｜が２５０Ｖ以下であり、該トナー担持体表層の体積固有抵抗が１０^７［Ω・ｃｍ］以下である画像形成方法において、上記トナー担持体の表面粗さＲｚがトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいことを特徴とするものである。
これらの画像形成装置及び画像形成方法においては、トナー担持体の表面粗さＲｚをトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいものとして、トナー担持体表層の凹凸がトナーの重量平均粒径Ｒより小さくなるようにする。このため、図４に示すように、トナーはトナー担持体表面の凹部に埋没することなく担持され、トナー担持体の凸部が担持されたトナーとトナーとの間から突出しないようになる。そこで、現像領域でトナーを担持したトナー担持体を潜像担持体に押し当てた際、トナー担持体表面の凸部が潜像担持体表面に接触することがない。よって、上記低電位ブロセスにより、上記低抵抗のトナー担持体を用いた場合でも、現像領域における潜像担持体とトナー担持体との間のリークによる電位変動を防止し、高品位な画像を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真式レーザプリンタ（以下「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
〔実施形態１〕
まず、本発明の第１の実施形態に係るプリンタの全体の概略構成及び動作について説明する。図１は、画像形成装置の概略構成図である。潜像担持体としてアルミ素管をベースとした剛体の感光体ドラム１を用いた。この感光体ドラム１の周囲には、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写装置１２、クリーニング装置１４、除電装置１５が順に配設されている。また、図示しない給紙トレイより転写紙を感光体ドラム１１と転写装置１６との対向部に向けて給紙する図示しない給紙搬送装置と、トナー像を転写された転写紙Ｓが感光体ドラム１から分離した後、トナーを転写紙に定着する定着装置１３とを備えている。
上記構成のプリンタにおいて、矢印方向に回転する感光体ドラム１の表面は、帯電装置２で所定の帯電電位（絶対値で４００Ｖ以下の帯電電位）に一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体ドラム１上に静電潜像が形成される。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、現像装置４と対向する現像領域において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。一方、転写紙Ｓは図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ１１により所定のタイミングで感光体ドラム１と転写装置１２とが対向する転写部に送出・搬送される。そして、転写装置１２により、転写紙Ｓに感光体ドラム１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が転写紙Ｓに転写される。次いで、転写紙Ｓは、感光体ドラム１から分離され、定着装置１３に送られ、定着装置１３でトナー像が定着された転写紙Ｓが出力される。転写装置１２でトナー像が転写された後の感光体ドラム１の表面は、クリーニング装置１４でクリーニングされ、感光体ドラム１上に残ったトナーが除去される。
【００１０】
次に、現像装置４について詳しく説明する。この現像装置４は、一成分現像剤であるトナー１０をトナー担持体としての現像ローラ５で担持して、感光体ドラム１に対して接触現像を行う一成分接触現像方式の現像装置である。この現像装置４は、感光体ドラム１の側方に配置され、感光体ドラム１に向けて開口部が形成された現像ケース４ａを有しており、現像ケース４ａ内にはトナー１０を収容している。この現像ケース４ａの開口部から、トナー１０を表面に坦持した現像ローラ５が一部露出するよう配置されている。また、現像ローラ５上のトナー１０の層厚を規制する規制部材６と、現像ローラ５にトナー１０を供給する供給部材としての供給ローラ７と、現像ケース４ａ内のトナー１０を攪拌するアジテータ８とを備えている。
【００１１】
本実施形態のプリンタでは、剛体の感光体ドラム１を用いているので、現像ローラ５は導電性基体としての軸部５ａに、硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ−Ａ）の範囲のゴム材料の表層を設けたものがよい。また、現像ローラ５の直径は１０〜３０ｍｍが好適である。現像ローラ５のゴム材料として使用できるものとしてシリコン、ブタジエン、ＮＢＲ、ヒドリン、ＥＰＤＭ、ウレタン等を挙げることができる。これに導電性をあたえるため、適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。電気抵抗に関してはバルクの体積抵抗率を設定するもので、１０^７［Ω・ｃｍ］以下に設定できるように調整を行う。なお、潜像担持体としてはベルト状感光体も使用でき、この場合には現像ローラ５の硬度は低くする必要がないので、金属ローラに体積抵抗率１０^７［Ω・ｃｍ］以下の表層を設けたものを使用することが可能である。
【００１２】
また、現像ローラ５を感光体ドラム１に押圧し、一定荷重で接触させるための押圧手段を有している。この押圧手段９としては、例えば現像ケース４ａの後方側と画像形成装置の本体フレーム１７との間に介在される単数もしくは複数の弾性部材９であり、現像ケース４ａを介して現像ローラ５を感光体ドラム１に押圧するように構成されている。また、現像ローラ５の軸部には、感光体ドラム１と対向する現像領域で現像電界を形成するための現像バイアス電圧を印加する図示しない電源が接続されている。
【００１３】
本実施形態のトナー１０は、ポリエステル、ポリオール、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色材を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添している。平均粒径の範囲は３〜１２μｍであるが、本実施形態では６μｍのものを用いた。
【００１４】
上記構成の現像装置４では、現像ケース４ａ内のトナー１０は、撹拌手段としてのアジテータ８の回転により攪拌され、機械的に供給ロ−ラ７に供給される。供給ロ−ラ７は発泡ポリウレタン等で形成されていて、可撓性を有するセル構造のものであり、トナ−を保持し易い構造となっている。供給ローラ７は現像ローラ５と同方向、すなわち両ローラの対向部で互いに表面が逆方向に移動するように回転駆動されている。また、供給ローラ７を、現像ローラ５と逆方向、すなわち両ローラの対向部で互いに表面が同方向に移動するように回転させてもよい。
【００１５】
現像ケース４ａ内または供給ローラ７に担持されるトナー１０は、これらの部材との接触により所定の極性に帯電する。さらに、供給ローラ７の回転により接触点で互いに反対方向に回転する現像ローラ５と挟まれることにより、摩擦帯電効果で所定の帯電電荷を得て現像ローラ５上に担持されるようになる。現像ローラ５上に担持されたトナーは、規制部材６により、均一な層厚を形成される。この際、トナー１０は規制部材との接触により、さらに帯電する。そして、感光体ドラム１上の潜像と対向する現像領域において、現像バイアスを印加されること、感光体ドラム１上の静電潜像に従いトナーを供給する。
【００１６】
図２は、現像領域における感光体ドラム１の表面電位と現像バイアスとの関係を模式的に示したものである。図中の「Ｖ_Ｄ」が未露光の帯電電位、「Ｖ_Ｌ」が露光後の露光部電位、「Ｖ_Ｂ」が現像バイアスの電圧である。図中の「Ｖ_Ｄ−Ｖ_Ｌ」の絶対値は、露光の有無における電位の差異を示す「露光ポテンシャル」である。また、「Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ｌ」の絶対値は、現像領域における実質的な現像電位差を示す「現像ポテンシャル」であり、「Ｖ_Ｄ−Ｖ_Ｂ」の絶対値は、地肌部（未露光部）と現像バイアスとの電位差を示す「地肌ポテンシャル」である。
ここで、ネガポジ現像方式を採用した場合、地肌部が現像されないように、現像バイアスＶ_Ｂの絶対値｜Ｖ_Ｂ｜は帯電電位Ｖ_Ｄの絶対値｜Ｖ_Ｄ｜よりも小さく設定される。また、画像濃度と地肌汚れのバランスが取れるように、地肌ポテンシャル｜Ｖ_Ｄ−Ｖ_Ｂ｜は少なくとも現像ポテンシャル｜Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ｌ｜より小さくなるように設定される。
上記３つのポテンシャルは、最終的な画像特性の一つである画像濃度に影響を与えるため、現像プロセスの諸条件を設定するときに特に重要なパラメータである。
【００１７】
本実施形態のプリンタでは、上述の表層が１０^７［Ω・ｃｍ］以下の現像ローラ５を用いることで、現像ポテンシャルとトナー付着量との関係の傾きである現像γを立てて、小さい現像ポテンシャルで飽和濃度を得るものである。
【００１８】
また、本実施形態のプリンタでは、現像ロール５の表面粗さＲｚを１〜４μｍの範囲のものを用いた。これは、トナー１０の重量平均粒径Ｒ６μｍよりも小さいものとし、図４に示すように、トナー１０が現像ローラ５表面の凹部に埋没することなく担持されるようになり、現像ローラ５の凸部が担持されたトナーとトナーとの間から突出しにくくするものである。そこで、感光体ドラム１表面には現像ローラ５表面の凸部が接触する確率を低減できる。よって、低電位プロセスにより、体積抵抗の低い現像ローラ５を用いた場合でも、現像領域における感光体ドラム１と現像ローラ５との間のリークによる電位変動を防止できる。
【００１９】
また、現像ローラ５の表面が粗く凹凸が大きいと、トナー１０が凹部に埋没して滞留しやすい。トナーが滞留すると、現像ローラ５でストレスを受けつづけることにより現像ローラ５へのトナーフィルミングが発生し易くなる。一方、本実施形態のように現像ローラ５表面の凹凸がトナーの重量平均粒径Ｒよりも小さいと、トナー１０が凹部に埋没することが少ないので、現像ローラ５上のトナーは入れ替わりやすく、滞留しにくくなる。そこで、現像ローラ５へのトナーフィルミングも発生し難い。また、トナーは凹部に埋没することがないので、トナーが規制部材６で薄層化されるときに、規制部材６に接触しないトナーを減少させることができる。よって、規制部材６との接触部においてもトナーが摩擦帯電する機会が増え、帯電量分布が安定する。
【００２０】
実施例１として、トナー重量平均粒径６μｍ、現像ロール５の表面粗さＲｚを４μｍとして、上記プリンタで現像ポテンシャル｜Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ｌ｜を変化させ、画像形成を行った。また、比較例として、トナー重量平均粒径６μｍ、現像ロール５の表面粗さＲｚを８μｍとして同様の画像形成を行った。なお、現像ローラ５の表面粗さＲｚは表面粗さ計（ホンメルテスタ）にて実測した。図７に、表面粗さ計（ホンメルテスタ）にて表面粗さＲｚは実測した時のチャートをしめす。図３に実施例１および比較例の現像ポテンシャルと画像濃度の関係を示す。実施例１の条件では、現像ポテンシャルが１５０Ｖで十分な画像濃度が得られた。一方、比較例では、全体的に画像濃度が低下して、現像ポテンシャルが５００Ｖとないと十分な画像濃度が得られなかった。
【００２１】
〔実施形態２〕
次に、本発明の第２の実施形態に係るプリンタについて説明する。プリンタ全体の構成及び動作並びに光書込みによる潜像形成方法については、上記第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。図７は、本実施形態の現像装置の概略構成図である。本実施形態の現像装置４００は、上記第１の実施形態の現像装置とは異なり、一成分現像剤を使用し、トナー担持体としての現像ローラ４０２上にトナー層を形成し、現像ローラ４０２上のトナー層を感光体ドラム１と接触させるように搬送することにより、感光体ドラム１上の静電潜像を現像する接触一成分現像を行うものである。
【００２２】
図７において、現像装置４００のケーシング４０１の内部には、感光体ドラム１側から、トナー担持体としての現像ローラ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４１１と磁性粒子４１２とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）４１３は、攪拌・搬送部材４０４、４０５や磁気ブラシローラ４０３の回転力で攪拌され、そのとき、トナー４１１は、磁性粒子４１２との摩擦帯電により電荷が付与される。このように摩擦帯電されたトナー４１１を含む現像剤４１３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４１３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で現像ローラ４０２に接触する。このトナー供給領域Ａ２で、現像ローラ４０２と磁気ブラシローラ４０３との間に形成されるトナー補給ポテンシャル等により、磁気ブラシローラ４０３上の現像剤４１３から一定量のトナー４１１が分離されて現像ローラ４０２に供給され、残りのトナー４１１は、攪拌・搬送部材４０４による撹拌部に戻される。また、磁気ブラシローラ４０３より供給されたトナーを担持した現像ローラ４０２は、現像領域Ａ１で感光体ドラム１に接触するよう配設されている。また、現像ローラ４０２の軸部には、現像領域Ａ１に現像電界を形成するための現像バイアスＶ_Ｂを印加する電源４０９が接続されている。また、磁気ブラシローラ４０３のスリーブ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Ｖｓｕｐを印加する電源４１０が接続されている。
【００２３】
本実施形態のプリンタでは、アルミ素管をベースとした剛体の感光体ドラム１を用いている。そこで、上記第１の実施形態の現像装置４の現像ローラ５と同様の、導電性基体としての軸部に、硬度は１０〜７０°（ＪＩＳ−Ａ）の範囲のゴム材料の表層を設けた現像ローラ４０２を用いればよい。さらに、本実施形態における現像ローラ４０２の機能はトナーを担持するためだけのものであり、上記第１の実施形態の現像装置４のようにトナー１０と現像ローラ４０２との摩擦帯電によるトナー１０への帯電電荷付与の必要がない。このため、現像ローラ４０２は電気抵抗、表面性、硬度と寸法精度を満たせば良く、材料の選択幅は格段に増えることとなる。
【００２４】
上記現像ローラ４０２の表層コート材料は、帯電がトナー４１１と逆極性でも良いし、トナーを所望の極性に摩擦帯電する機能を持たせない場合は同極性でも良い。前者の表層コート材料としては、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また後者の表層コート材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン（登録商標）系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけるトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更に均一に現像ローラ４０２にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、層厚１〜５ｍｍで１０^７Ω・ｃｍ以下に設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用するベース層の体積抵抗率は１０^５Ω・ｃｍ以下なので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
【００２５】
上記構成の現像装置４００において、ケーシング４０１内に収容された現像剤４１３は、トナー４１１と磁性粒子４１２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４１１に磁性粒子４１２との摩擦帯電により電荷が付与される。一方、磁気ブラシローラ４０３上に担持された現像剤４１３は規制ブレード４０６によって規制され、現像剤４１３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、現像ローラ４０２に転移し、残りはケーシング４０１内に戻される。上記トナー供給領域Ａ２では、磁気ブラシ中のトナーが分離されて現像ローラ４０２に転移し、薄層状のトナー４１１が担持される。そして、現像ローラ４０２上に担持された薄層状のトナー４１１は、該ローラ４０２の回転により現像領域Ａ１に搬送される。そして、上記現像バイアスで形成された現像電界により、感光体ドラム１上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像される。
【００２６】
また、本実施形態のトナー４１１は、上記第一の実施形態と同様の、重量平均粒径６μｍのものを用いた。そして、現像ローラ４０２の表面粗さＲｚを１〜４μｍの範囲のものを用いた。これは、トナー１０の重量平均粒径Ｒ６μｍよりも小さいものとし、トナー４１１が現像ローラ４０２表面の凹部に埋没することなく担持されるようになり、現像ローラ４０２の凸部が担持されたトナーとトナーとの間から突出し難くするものである。そこで、感光体ドラム１表面には現像ローラ４０２表面の凸部が接触する確率を低減できる。よって、低電位ブロセスにより、体積抵抗の低い現像ローラ４０２を用いた場合でも、現像領域における感光体ドラム１と現像ローラ４０２との間のリークによる電位変動を防止できる。
【００２７】
また、この現像装置４００のケーシング４０１内の現像剤のトナー濃度の最適範囲について説明する。これは、トナー濃度が低すぎると、磁気ブラシローラ４０３から現像ローラへ供給されるトナーの量が少なく、現像ローラ４０２上のトナー層が疎の状態になる。すると、現像ローラ４０２の表面がトナーに覆われなくなり、現像ローラ４０２表面の凸部と感光体ドラム１表面とが接触する確率が高くなってしまう。一方、トナー濃度が高く、現像ローラ４０２上のトナー層が多すぎると、トナー飛散や地汚れが発生しやすい。そこで、本発明者は、トナー濃度を１．５％から２０％まで変化させて、トナー飛散、地汚れ、リークによる画像濃度低下について評価した。なお、現像ローラ４０２のコート層を含めた表層の体積抵抗率を１０^４Ω・ｃｍのものを用いた。この結果を表１に示す。表１より、トナー濃度が２％より低いと、現像ローラ４０２上のトナー層が疎の状態になり、現像ローラ４０２の凸部が感光体ドラム１表面とが接触して、静電潜像と現像バイアスとのリークが起こり、画像濃度が低下し、所望の現像能力が得られない。一方、トナー濃度が１５％より高いと、トナー飛散が発生し、トナー濃度が２０％より高いと地汚れも発生した。以上のことから、現像装置４００のケーシング４０１内の現像剤のトナー濃度は、２〜１２％が適当である。また、現像装置４００において２〜１２％範囲のトナー濃度であれば、現像ポテンシャルが１５０Ｖで十分な画像濃度が得られた。
【表１】

【００２８】
以上、第１の実施形態、第２の実施形態で述べたように、一成分接触現像方式を採用する低電位システムにおいて、感光体ドラム１の電位と現像バイアスとのリークを防止して、高品質の画像を得ることができる。
また、現像ローラ５の表層がゴム硬度を７０°（ＪＩＳ−Ａ）以下の弾性体からなるものとする。現像ローラ５のゴム硬度が７０°より高いと、現像領域でトナーを担持した現像ローラ５を感光体ドラム１に押し当てて均一に接触させることが難しく、画像濃度ムラ等の画像劣化を生じやすい。現像ローラ５のゴム硬度を７０°（ＪＩＳ−Ａ）以下にすると、感光体ドラム１に押し当てて均一に接触させることが可能となり、高品位な画像が得られる。
また、像担持体としてはベルト状感光体も使用することができる。この場合には現像ローラの硬度は低くする必要がないので、金属ローラに体積抵抗率１０^７［Ω・ｃｍ］以下の表層を設けたものを用いる。このようなトナー担持体にトナーを担持して、ベルト状感光体に押し当てることで、トナー担持体とベルト状感光体とを均一に接触させることができる。よって、画像濃度ムラ等の画像劣化のない高品位な画像が得られる。
また、現像ローラ５の振れを５０μｍ以下とする。現像ローラ５の振れが５０μｍより大きいと、現像領域でトナーを担持した現像ローラ５を感光体ドラム１に押し当てて均一に接触させることが難しく、画像濃度ムラ等の画像劣化を生じやすい。現像ローラ５の振れを５０μｍ以下とすると、感光体ドラム１に押し当てて均一に接触させることが可能となり、高品位な画像が得られる。
また、現像ローラ４０２にトナーを供給する手段として、トナーと磁性粒子からなる二成分現像剤を担持する磁気ブラシローラ４０３を用いる。磁気ブラシローラ４０３と現像ローラ４０２とが対向する領域で磁気ブラシローラ４０３表面に担持したブラシ状の二成分現像剤を接触させることにより、二成分現像剤より現像ローラ４０２上にトナーを供給する。このようなトナー供給手段を用いると、現像ローラ４０２上へのトナー層形成時の現像ローラ及びトナーへのストレスが通常の一成分現像方式に比べて少なく、現像ローラ及びトナーの劣化を低減することができる。また、現像装置内での現像剤の帯電は通常の二成分現像方式と同じなので、通常の一成分現像方式に比べて良好で、二成分現像方式と同等レベルの耐久性及び帯電安定性が得られる。また、潜像担持体上の潜像をトナーで現像する工程は一成分現像方式と同じ工程であるので、一成分現像方式と同等に忠実な潜像再現性を得ることができる。これらのことより、通常の一成分現像方式に比べて帯電量の安定したトナーを用いた接触一成分現像方式の現像を行うので、より高画質な画像が得られるとともに、高耐久性が得られる。
また、上記現像ローラ４０２にトナーを供給する手段として、トナーと磁性粒子からなる二成分現像剤を担持する磁気ブラシローラ４０３を用いる際、二成分現像剤のトナー濃度を２〜１２ｗｔ％とする。トナー濃度が低すぎると、磁気ブラシローラ４０３から現像ローラへ供給されるトナーの量が少なく、現像ローラ４０２上のトナー層が疎の状態になる。すると、現像ローラ４０２の表面がトナーに覆われなくなり、現像ローラ４０２表面の凸部と感光体ドラム１表面とが接触する虞がでてきてしまう。一方、トナー濃度が高く、現像ローラ４０２上のトナー層が多すぎると、トナー飛散や地汚れが発生しやすい。上述の実験により、トナー濃度が２ｗｔ％より低いと、現像ローラ４０２の凸部が感光体ドラム１表面とが接触して、静電潜像と現像バイアスとのリークが起こり、画像濃度が低下することが解った。また、トナー濃度が１２ｗｔ％より高いと、トナー飛散、地汚れ等の問題が発生することが解った。そこで、二成分現像剤のトナー濃度を２〜１２ｗｔ％とすることで、リークを防止すると共に、トナー飛散、地汚れ等が発生しないようにし、低電位システムにおいて高画質な画像を得る。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１乃至７の発明によれば、一成分接触現像方式を採用する低電位システムにおいて、潜像担持体の電位と現像バイアスとのリークを防止して、高品質の画像を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかるプリンタの概略構成図。
【図２】同プリンタにおける各部電位の関係を示す説明図。
【図３】同プリンタにおける現像ポテンシャルと画像濃度ＩＤとの関係を示すグラフ。
【図４】同プリンタにおけるトナー担持体と感光体ドラムとの接触部の説明図。
【図５】従来のプリンタにおけるトナー担持体と感光体ドラムとの接触部の説明図。
【図６】第２の実施形態にかかるプリンタの現像装置の概略構成図である。
【図７】現像ローラ表面粗さの測定例を示すチャート。
【符号の説明】
１感光体ドラム
２帯電装置
３露光装置
４現像装置
４ａ現像ケース
５現像ローラ
５ａ現像ローラの軸部（導電性基体）
５ｂ現像ローラの表層
６規制部材
７供給ローラ
８パドル
９押圧手段
１０トナー
１２転写装置
１３定着装置
１４クリーニング装置
１５除電装置
１７本体フレーム
４０１現像ケース
４０２現像ローラ
４０２ａ現像ローラの軸部（導電性基体）
４０２ｂ現像ローラの表層
４０３磁気ブラシローラ
４０４、４０５攪拌・搬送部材
４０６規制ブレード
４０７磁石部材
４０８スリーブ
４０９電源（現像バイアス用）
４１０電源（トナー供給バイアス用）
４１１トナー
４１２磁性粒子
４１３二成分現像剤
Ａ１現像領域
Ａ２トナー供給領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer, and an image forming method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of image forming apparatus, the surface of the latent image carrier is uniformly charged, and then the surface of the latent image carrier is selectively irradiated with light based on image information, so that the latent image carrier is A latent image is formed thereon. This latent image is developed by a two-component developing device using a two-component developer containing toner and magnetic particles, or a one-component developing device using toner as a one-component developer. The one-component developing device has advantages compared to the two-component developing device, such as being able to obtain an image without a feeling of roughness due to the magnetic brush ears peculiar to the two-component developer, and being easy to miniaturize. Above all, the one-component contact developing device in which the toner carrier carrying the toner and the latent image carrier are brought into contact has an advantage that an image faithful to the latent image can be reproduced.
[0003]
Further, in recent years, it has been desired to extend the life of an image forming apparatus so that components can be used for a long period of time in response to the environment. In order to achieve a longer life, it is effective to prevent deterioration of a photoconductor used as a latent image carrier. In view of this, there has been known a system employing a low potential system in which the charging potential of a latent image carrier (photoconductor) is suppressed to a relatively low potential of 400 V or less (for example, Patent Document 1). By adopting this low-potential system, it is possible to reduce electrostatic fatigue due to the amount of electric charge caused by repetition of charging and exposure of the latent image carrier, and to extend the life of the latent image carrier. Further, there is a possibility that a strong hazard may occur during the initial charging of the latent image carrier. In a charging system using a discharge represented by a scorotron charger, the charged particles directly fall on the surface of the latent image carrier, so that the ionization function is a factor that promotes surface deterioration. The above-mentioned low potential system is also effective against the surface deterioration of the latent image carrier due to such discharge.
[0004]
In the image forming apparatus employing the low potential system, it is necessary to reduce the developing potential at which development is saturated. Therefore, in order to achieve good development even with such a low development potential, it is necessary to increase the developing capability of the developing device. As a method of increasing the developing ability and having a high developing γ characteristic that enables development at a relatively low developing potential (for example, 200 V or less), the present applicant has proposed a method for developing a toner carrier having a low volume resistance in a one-component developing apparatus. An image forming condition used is proposed (Patent Document 2).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-7-84439
[Patent Document 2]
JP-A-2002-214820
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When a rigid photosensitive drum based on an aluminum tube is used as a latent image carrier, a toner carrier of a one-component contact developing device having a surface layer made of an elastic body on a conductive substrate is used. It is widely known. The surface layer of the toner carrier usually has fine irregularities on the surface, but if the irregularities are larger than the toner particle size, the toner is carried in a state of being buried in the concave portions as shown in FIG. The tip of the projection protrudes from between the toners. In the developing area, the toner carrier carrying the toner is pressed against the photosensitive drum in such a state, so that the convex portion of the surface layer of the toner carrier comes into contact with the surface of the photosensitive drum. Since a developing bias is applied to the conductive substrate of the toner carrier, if the convex portion of the toner carrier surface layer is in contact with the surface of the photosensitive drum, the latent image on the photosensitive drum and the toner carrier surface layer The protrusions are electrically connected. Even in such a case, the conventional one-component developing apparatus uses a toner carrier having a relatively high volume resistance of the surface layer as a toner carrier, so that the potential of the photosensitive drum and the toner are determined by the resistance component of the surface layer of the toner carrier. It is difficult to leak with the developing bias applied to the conductive substrate of the carrier. However, in an image forming apparatus employing a low potential system, since a toner carrier having a low surface resistance is used, the potential of the photosensitive drum and the developing bias applied to the conductive substrate of the toner carrier leak. As a result, the electrostatic latent image on the photosensitive drum cannot be maintained. For this reason, there has been a problem that the development potential fluctuates and the image density is reduced. Further, in the low potential system, since the development γ is large, the fluctuation in the potential due to the leak is conspicuously reduced in the image density.
[0007]
The present invention has been made in view of the above background, and in a low-potential system employing a one-component contact developing system, a high-quality image is obtained by preventing a leak between a potential of a latent image carrier and a developing bias. And an image forming method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide a latent image carrier that uniformly charges the surface of the latent image carrier and exposes the latent image carrier based on image information to form a latent image on the latent image carrier. Image forming means, a toner carrier for carrying and transporting toner on a surface layer formed on the conductive substrate, and a developing bias V applied to the conductive substrate of the toner carrier. _B Biasing means for applying the toner image, and pressing the toner carrier against the latent image carrier in a developing area facing the latent image carrier to develop the latent image on the latent image carrier to form a toner image. And a developing device for forming the charged potential V of the latent image carrier. _D Is not more than 400 V, and the exposed portion potential V whose potential has been reduced by exposure on the latent image carrier is _L And the developing bias V _B Potential | V, which is the absolute value of the potential difference from _B -V _L Is 250 V or less, and the volume resistivity of the surface layer of the toner carrier is 10 ⁷ In the image forming apparatus of [Ω · cm] or less, the surface roughness Rz of the toner carrier is smaller than the weight average particle diameter R of the toner.
According to a second aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, the surface layer of the toner carrier is made of an elastic material having a rubber hardness of 70 (JIS-A) or less.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first aspect, the latent image carrier has a belt shape.
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second or third aspect, the toner carrier is a roller-shaped rotating body, and a runout in a roller axis direction is 50 μm or less. is there.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the first, second, third or fourth aspect, the means for supplying the toner to the toner carrier carries a two-component developer composed of toner and magnetic particles. And a magnetic field generating means for generating a magnetic field for causing the developer to stand on the developer carrier in a region where the developer carrier and the toner carrier face each other. By contacting a brush-like two-component developer carried on the surface of the developer carrier in a region facing the toner carrier, toner is supplied from the two-component developer onto the toner carrier. It is assumed that.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fifth aspect, the toner concentration of the two-component developer is 2 to 12% by weight.
According to a seventh aspect of the present invention, a latent image is formed by uniformly irradiating the surface of the latent image carrier and selectively irradiating the surface of the latent image carrier with light based on image information. A toner carrier that carries and conveys the toner on the surface layer formed on the conductive substrate is pressed against the carrier, and the developing bias V is applied to the conductive substrate of the toner carrier. _B And a developing device for developing the latent image on the latent image carrier to form a toner image by applying a charge potential V to the latent image carrier. _D Is not more than 400 V, and the exposed portion potential V whose potential has been reduced by exposure on the latent image carrier is _L And the developing bias V _B Potential | V, which is the absolute value of the potential difference from _B -V _L Is 250 V or less, and the volume resistivity of the surface layer of the toner carrier is 10 ⁷ In the image forming method of [Ω · cm] or less, the surface roughness Rz of the toner carrier is smaller than the weight average particle diameter R of the toner.
In these image forming apparatuses and image forming methods, the surface roughness Rz of the toner carrier is smaller than the weight average particle diameter R of the toner, and the unevenness of the surface layer of the toner carrier is smaller than the weight average particle diameter R of the toner. To be. Therefore, as shown in FIG. 4, the toner is carried without being buried in the concave portion on the surface of the toner carrier, so that the convex portion of the toner carrier does not protrude from between the carried toner and the toner. Therefore, when the toner carrying member carrying the toner in the developing area is pressed against the latent image carrying member, the projection on the surface of the toner carrying member does not contact the surface of the latent image carrying member. Therefore, even when the low-resistance toner carrier is used by the low-potential process, potential fluctuation due to leakage between the latent image carrier and the toner carrier in the developing area is prevented, and a high-quality image is obtained. be able to.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic laser printer (hereinafter, referred to as a “printer”) as an image forming apparatus will be described.
[Embodiment 1]
First, an overall schematic configuration and operation of the printer according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus. A rigid photosensitive drum 1 based on an aluminum tube was used as a latent image carrier. Around the photosensitive drum 1, a charging device 2, an exposing device 3, a developing device 4, a transfer device 12, a cleaning device 14, and a charge removing device 15 are arranged in this order. Further, a paper feeder (not shown) that feeds the transfer paper from a paper feed tray (not shown) toward the opposing portion of the photosensitive drum 11 and the transfer device 16, and a transfer paper S on which the toner image has been transferred And a fixing device 13 for fixing the toner to transfer paper after separation from the transfer paper.
In the printer having the above configuration, the surface of the photosensitive drum 1 rotating in the direction of the arrow is uniformly charged to a predetermined charging potential (charging potential of 400 V or less in absolute value) by the charging device 2 and then, based on image information. The modulated laser beam is scanned and irradiated in the axial direction of the photoconductor. As a result, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1. The electrostatic latent image formed on the photoreceptor drum 1 is developed by attaching toner charged by the developing device 4 to a developing region facing the developing device 4 to form a toner image. On the other hand, the transfer paper S is fed and conveyed by a paper feeder (not shown), and is sent and conveyed by a registration roller 11 to a transfer unit where the photosensitive drum 1 and the transfer device 12 face each other at a predetermined timing. Then, the toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred to the transfer paper S by applying a charge having a polarity opposite to that of the toner image on the photosensitive drum 1 to the transfer paper S by the transfer device 12. . Next, the transfer paper S is separated from the photosensitive drum 1 and sent to the fixing device 13, and the transfer paper S on which the toner image is fixed by the fixing device 13 is output. The surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image by the transfer device 12 is cleaned by the cleaning device 14, and the toner remaining on the photosensitive drum 1 is removed.
[0010]
Next, the developing device 4 will be described in detail. The developing device 4 is a one-component contact developing type developing device in which a toner 10 as a one-component developer is carried by a developing roller 5 as a toner carrier, and a contact development is performed on the photosensitive drum 1. The developing device 4 has a developing case 4a which is disposed on a side of the photosensitive drum 1 and has an opening formed toward the photosensitive drum 1, and contains a toner 10 in the developing case 4a. ing. The developing roller 5 carrying the toner 10 on its surface is arranged to be partially exposed from the opening of the developing case 4a. Further, a regulating member 6 for regulating the layer thickness of the toner 10 on the developing roller 5, a supply roller 7 as a supplying member for supplying the toner 10 to the developing roller 5, and an agitator 8 for stirring the toner 10 in the developing case 4a. And
[0011]
In the printer of the present embodiment, since the rigid photosensitive drum 1 is used, the developing roller 5 is provided on the shaft portion 5a as a conductive substrate, and is made of a rubber material having a hardness of 10 to 70 ° (JIS-A). Those provided with a surface layer are preferred. The diameter of the developing roller 5 is preferably 10 to 30 mm. Silicon, butadiene, NBR, hydrin, EPDM, urethane and the like can be used as the rubber material of the developing roller 5. In order to impart conductivity thereto, a conductive material such as carbon black is often included as appropriate. Regarding the electric resistance, the volume resistivity of the bulk is set. ⁷ Adjust so that it can be set to [Ω · cm] or less. Note that a belt-shaped photoconductor can also be used as the latent image carrier. In this case, since the hardness of the developing roller 5 does not need to be low, the metal roller has a volume resistivity of 10%. ⁷ It is possible to use one having a surface layer of [Ω · cm] or less.
[0012]
Further, a pressing unit for pressing the developing roller 5 against the photosensitive drum 1 and bringing the developing roller 5 into contact with a constant load is provided. The pressing means 9 is, for example, one or a plurality of elastic members 9 interposed between the rear side of the developing case 4a and the main body frame 17 of the image forming apparatus, and exposes the developing roller 5 through the developing case 4a. It is configured to press against the body drum 1. A power supply (not shown) for applying a developing bias voltage for forming a developing electric field in a developing region facing the photosensitive drum 1 is connected to the shaft of the developing roller 5.
[0013]
In the toner 10 of the present embodiment, a charge control agent (CCA) and a coloring material are mixed with a resin such as polyester, polyol, and styrene acrylic, and a substance such as silica and titanium oxide is externally added around the mixture. The range of the average particle size is 3 to 12 μm, but in this embodiment, the average particle size is 6 μm.
[0014]
In the developing device 4 having the above configuration, the toner 10 in the developing case 4a is stirred by rotation of the agitator 8 as stirring means, and is mechanically supplied to the supply roller 7. The supply roller 7 is made of foamed polyurethane or the like, has a flexible cell structure, and has a structure that can easily hold the toner. The supply roller 7 is driven to rotate in the same direction as the developing roller 5, that is, so that the surfaces thereof move in opposite directions at the opposing portions of the two rollers. Further, the supply roller 7 may be rotated so that the surfaces thereof move in the opposite direction to the developing roller 5, that is, the surfaces move in the same direction at the opposing portions of the two rollers.
[0015]
The toner 10 carried in the developing case 4a or carried on the supply roller 7 is charged to a predetermined polarity by contact with these members. Further, the supply roller 7 is pinched by the rotation of the supply roller 7 with the developing roller 5 rotating in the opposite direction at the contact point, so that a predetermined charge is obtained by the frictional charging effect and is carried on the development roller 5. The regulating member 6 forms a uniform layer thickness of the toner carried on the developing roller 5. At this time, the toner 10 is further charged by contact with the regulating member. Then, in a development area facing the latent image on the photosensitive drum 1, a developing bias is applied, and toner is supplied according to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1.
[0016]
FIG. 2 schematically shows the relationship between the surface potential of the photosensitive drum 1 and the developing bias in the developing area. "V" in the figure _D "" Indicates an unexposed charging potential, and "V _L Is the exposed portion potential after exposure, and "V _B "Is the voltage of the developing bias. "V" in the figure _D -V _L Is the "exposure potential" indicating the difference in potential between the presence and absence of exposure. Also, "V _B -V _L Is a “development potential” indicating a substantial development potential difference in the development region, and “V _D -V _B Is the "background potential" indicating the potential difference between the background portion (unexposed portion) and the developing bias.
Here, when the negative-positive developing method is adopted, the developing bias V is set so that the background portion is not developed. _B Absolute value of | V _B | Is the charged potential V _D Absolute value of | V _D Is set smaller than |. In addition, the background potential | V is set so that the image density and the background stain can be balanced. _D -V _B | Is at least the development potential | V _B -V _L | Is set to be smaller than
The above three potentials affect the image density, which is one of the final image characteristics, and are therefore particularly important parameters when setting various conditions of the development process.
[0017]
In the printer of this embodiment, the above-mentioned surface layer is 10 ⁷ By using the developing roller 5 of [Ω · cm] or less, the developing density γ, which is the slope of the relationship between the developing potential and the amount of applied toner, is set, and a saturated density is obtained with a small developing potential.
[0018]
Further, in the printer of the present embodiment, the developing roll 5 having a surface roughness Rz in the range of 1 to 4 μm was used. This is because the toner 10 is smaller than the weight average particle diameter R6 μm. As shown in FIG. 4, the toner 10 is carried without being buried in the concave portion on the surface of the developing roller 5. This makes it difficult for the portion to protrude from between the carried toner and the toner. Therefore, it is possible to reduce the probability that the projection of the surface of the developing roller 5 comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1. Therefore, even when the developing roller 5 having a low volume resistance is used by the low potential process, it is possible to prevent the potential fluctuation due to the leak between the photosensitive drum 1 and the developing roller 5 in the developing area.
[0019]
Further, if the surface of the developing roller 5 is rough and has large irregularities, the toner 10 is easily buried in the concave portion and stays. When the toner stays, the developing roller 5 continues to receive the stress, so that the toner filming to the developing roller 5 easily occurs. On the other hand, when the unevenness on the surface of the developing roller 5 is smaller than the weight average particle diameter R of the toner as in the present embodiment, the toner 10 is less likely to be buried in the concave portion, so that the toner on the developing roller 5 is easily replaced, and It becomes difficult to do. Therefore, toner filming on the developing roller 5 hardly occurs. Further, since the toner is not buried in the concave portions, when the toner is thinned by the regulating member 6, the amount of toner not in contact with the regulating member 6 can be reduced. Therefore, even in the contact portion with the regulating member 6, the chances of the toner being frictionally charged increase, and the charge amount distribution is stabilized.
[0020]
As Example 1, the toner had an average particle diameter of 6 μm and the surface roughness Rz of the developing roll 5 was 4 μm. _B -V _L Was changed to perform image formation. As a comparative example, the same image formation was performed with the toner weight average particle diameter being 6 μm and the surface roughness Rz of the developing roll 5 being 8 μm. The surface roughness Rz of the developing roller 5 was actually measured by a surface roughness meter (Hommel tester). FIG. 7 shows a chart when the surface roughness Rz is actually measured by a surface roughness meter (Hommel tester). FIG. 3 shows the relationship between the developing potential and the image density in Example 1 and Comparative Example. Under the conditions of Example 1, a sufficient image density was obtained when the developing potential was 150 V. On the other hand, in the comparative example, the image density decreased as a whole, and a sufficient image density could not be obtained unless the developing potential was 500 V.
[0021]
[Embodiment 2]
Next, a printer according to a second embodiment of the present invention will be described. The configuration and operation of the entire printer and a method of forming a latent image by optical writing are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the developing device of the present embodiment. Unlike the developing device of the first embodiment, the developing device 400 of this embodiment uses a one-component developer, forms a toner layer on a developing roller 402 as a toner carrier, Is carried out so as to make the toner layer contact with the photosensitive drum 1, thereby performing contact one-component development for developing an electrostatic latent image on the photosensitive drum 1.
[0022]
7, a developing roller 402 as a toner carrier, a magnetic brush roller 403 as a toner supply member, and stirring / transport members 404 and 405 are arranged inside a casing 401 of the developing device 400 from the photosensitive drum 1 side. Is established. A two-component developer (hereinafter referred to as “developer”) 413 containing the toner 411 and the magnetic particles 412 in the casing 401 is agitated by the rotational force of the agitating / transporting members 404 and 405 and the magnetic brush roller 403, The toner 411 is charged by frictional charging with the magnetic particles 412. A part of the developer 413 including the toner 411 triboelectrically charged as described above is carried on the magnetic brush roller 403. After the thickness of the developer 413 on the magnetic brush roller 403 is regulated by the regulating blade 406 as a developer regulating member, the developer 413 contacts the developing roller 402 in the toner supply area A2. In the toner supply area A2, a certain amount of toner 411 is separated from the developer 413 on the magnetic brush roller 403 by a toner supply potential formed between the developing roller 402 and the magnetic brush roller 403, and the like. And the remaining toner 411 is returned to the agitating section by the agitating / transporting member 404. The developing roller 402 carrying the toner supplied from the magnetic brush roller 403 is disposed so as to contact the photosensitive drum 1 in the developing area A1. A developing bias V for forming a developing electric field in the developing area A1 is provided on the shaft of the developing roller 402. _B Is connected to the power supply 409 for applying the. The power supply 410 for applying a toner supply bias Vsup for forming a toner supply electric field in the toner supply area A2 is connected to the sleeve 408 of the magnetic brush roller 403.
[0023]
In the printer of the present embodiment, a rigid photosensitive drum 1 based on an aluminum pipe is used. Therefore, a surface layer of a rubber material having a hardness in the range of 10 to 70 ° (JIS-A) is provided on the shaft portion as the conductive base, similar to the developing roller 5 of the developing device 4 of the first embodiment. The developing roller 402 may be used. Further, the function of the developing roller 402 in the present embodiment is only to carry the toner, and is applied to the toner 10 by the frictional charging of the toner 10 and the developing roller 402 as in the developing device 4 of the first embodiment. Need not be applied. For this reason, the developing roller 402 only needs to satisfy the electric resistance, surface properties, hardness and dimensional accuracy, and the selection range of materials is greatly increased.
[0024]
The surface coating material of the developing roller 402 may have the opposite polarity to the toner 411 or may have the same polarity if the toner is not provided with a function of frictionally charging the toner to a desired polarity. Examples of the former surface coating material include materials containing a resin such as silicon, acrylic, and polyurethane, and rubber. Further, as the latter surface layer coating material, a material containing fluorine can be exemplified. A so-called Teflon (registered trademark) -based material containing fluorine has a low surface energy and excellent releasability, so that toner filming over time is extremely unlikely to occur. Examples of general resin materials that can be used for the surface layer coating material include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether (PFA), and tetrafluoroethylene hexafluoropropylene polymer (FEP). , Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), chlorotrifluoroethylene / ethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), etc. Can be mentioned. In order to obtain conductivity, a conductive material such as carbon black is often included in the composition. In order to coat the developing roller 402 more evenly, another resin may be mixed. Regarding the electric resistance, the volume resistivity of the bulk including the coat layer is set. ⁷ Adjust the resistance of the base layer so that it can be set to Ω · cm or less. The volume resistivity of the base layer used in this embodiment is 10 ⁵ Since it is Ω · cm or less, the volume resistivity of the surface layer may be set slightly higher.
[0025]
In the developing device 400 having the above-described configuration, the developer 413 contained in the casing 401 is a mixture of the toner 411 and the magnetic particles 412, and is a mixture of the stirring / conveying members 404 and 405 and the sleeve 408 of the magnetic brush roller 403. The toner 411 is agitated by the rotational force and the magnetic force of the magnet member 407, and at this time, charge is applied to the toner 411 by frictional charging with the magnetic particles 412. On the other hand, the developer 413 carried on the magnetic brush roller 403 is regulated by the regulating blade 406, and a certain amount of the developer 413 is transferred to the developing roller 402 by an electric field or the like formed by the toner supply bias, and the remainder is a casing. Returned to 401. In the toner supply area A2, the toner in the magnetic brush is separated and transferred to the developing roller 402, and the thin toner 411 is carried. Then, the thin layer toner 411 carried on the developing roller 402 is transported to the developing area A1 by the rotation of the roller 402. Then, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is selectively adhered to the electrostatic latent image by the developing electric field formed by the developing bias, and the electrostatic latent image is developed.
[0026]
Further, as the toner 411 of the present embodiment, the same toner having the weight average particle diameter of 6 μm as in the first embodiment was used. The developing roller 402 had a surface roughness Rz in the range of 1 to 4 μm. This is because the toner 411 is smaller than the weight average particle diameter R6 μm of the toner 10 and the toner 411 is carried without being buried in the concave portion on the surface of the developing roller 402. This makes it difficult for the toner to protrude from between the toner. Therefore, it is possible to reduce the probability that the protrusion on the surface of the developing roller 402 contacts the surface of the photosensitive drum 1. Therefore, even when the developing roller 402 having a low volume resistance is used by the low potential process, it is possible to prevent a potential change due to a leak between the photosensitive drum 1 and the developing roller 402 in the developing area.
[0027]
The optimum range of the toner concentration of the developer in the casing 401 of the developing device 400 will be described. This is because if the toner concentration is too low, the amount of toner supplied from the magnetic brush roller 403 to the developing roller is small, and the toner layer on the developing roller 402 becomes sparse. Then, the surface of the developing roller 402 is not covered with the toner, and the probability that the convex portion on the surface of the developing roller 402 and the surface of the photosensitive drum 1 come into contact increases. On the other hand, if the toner concentration is high and the toner layer on the developing roller 402 is too large, toner scattering and background contamination are likely to occur. Therefore, the present inventors changed the toner density from 1.5% to 20% and evaluated the image density reduction due to toner scattering, background stain, and leak. The volume resistivity of the surface layer including the coating layer of the developing roller 402 is 10 ⁴ Ω · cm was used. Table 1 shows the results. According to Table 1, when the toner concentration is lower than 2%, the toner layer on the developing roller 402 is in a sparse state, and the convex portion of the developing roller 402 comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1 to form an electrostatic latent image. Leakage with the developing bias occurs, the image density decreases, and the desired developing ability cannot be obtained. On the other hand, when the toner concentration was higher than 15%, toner scattering occurred, and when the toner concentration was higher than 20%, background contamination also occurred. From the above, it is appropriate that the toner concentration of the developer in the casing 401 of the developing device 400 is 2 to 12%. Further, when the toner concentration was in the range of 2 to 12% in the developing device 400, a sufficient image density was obtained at a developing potential of 150V.
[Table 1]

[0028]
As described in the first and second embodiments, in the low-potential system adopting the one-component contact developing method, the leakage between the potential of the photosensitive drum 1 and the developing bias is prevented, Quality images can be obtained.
The surface layer of the developing roller 5 is made of an elastic material having a rubber hardness of 70 ° (JIS-A) or less. If the rubber hardness of the developing roller 5 is higher than 70 °, it is difficult to uniformly contact the developing roller 5 bearing the toner in the developing area against the photosensitive drum 1 and image deterioration such as uneven image density is likely to occur. . When the rubber hardness of the developing roller 5 is set to 70 ° or less (JIS-A) or less, it is possible to press the photosensitive drum 1 and bring it into uniform contact, thereby obtaining a high-quality image.
Further, a belt-shaped photoconductor can also be used as the image carrier. In this case, since it is not necessary to lower the hardness of the developing roller, a volume resistivity of 10 ⁷ A substrate provided with a surface layer of [Ω · cm] or less is used. By carrying the toner on such a toner carrier and pressing it against the belt-shaped photoconductor, the toner carrier and the belt-shaped photoconductor can be brought into uniform contact. Therefore, a high-quality image without image degradation such as uneven image density can be obtained.
Further, the run-out of the developing roller 5 is set to 50 μm or less. If the run-out of the developing roller 5 is larger than 50 μm, it is difficult to uniformly contact the developing roller 5 carrying the toner in the developing area against the photosensitive drum 1, and image deterioration such as uneven image density is likely to occur. When the run-out of the developing roller 5 is 50 μm or less, the developing roller 5 can be pressed against the photosensitive drum 1 to make uniform contact, and a high-quality image can be obtained.
As means for supplying toner to the developing roller 402, a magnetic brush roller 403 carrying a two-component developer composed of toner and magnetic particles is used. By contacting a brush-like two-component developer carried on the surface of the magnetic brush roller 403 in a region where the magnetic brush roller 403 and the developing roller 402 face each other, toner is supplied onto the developing roller 402 from the two-component developer. When such a toner supply unit is used, the stress on the developing roller and the toner when the toner layer is formed on the developing roller 402 is smaller than that in the normal one-component developing method, and the deterioration of the developing roller and the toner is reduced. Can be. In addition, since the charging of the developer in the developing device is the same as that of the normal two-component developing method, it is better than that of the normal one-component developing method, and has the same level of durability and charging stability as the two-component developing method. Can be In addition, since the process of developing the latent image on the latent image carrier with toner is the same as that of the one-component developing method, it is possible to obtain a faithful latent image reproducibility equivalent to that of the one-component developing method. From these facts, since the development of the contact one-component developing method using a toner having a stable charge amount is performed as compared with the normal one-component developing method, a higher quality image can be obtained and high durability can be obtained. .
When a magnetic brush roller 403 carrying a two-component developer composed of toner and magnetic particles is used as a means for supplying the toner to the developing roller 402, the toner concentration of the two-component developer is set to 2 to 12% by weight. If the toner concentration is too low, the amount of toner supplied from the magnetic brush roller 403 to the developing roller is small, and the toner layer on the developing roller 402 becomes sparse. Then, the surface of the developing roller 402 is not covered with the toner, and there is a possibility that the convex portion of the surface of the developing roller 402 and the surface of the photosensitive drum 1 come into contact with each other. On the other hand, if the toner concentration is high and the toner layer on the developing roller 402 is too large, toner scattering and background contamination are likely to occur. According to the above-described experiment, when the toner concentration is lower than 2 wt%, the convex portion of the developing roller 402 comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1, causing a leak between the electrostatic latent image and the developing bias, thereby lowering the image density. I understood that. It has also been found that when the toner concentration is higher than 12% by weight, problems such as toner scattering and background contamination occur. Therefore, by setting the toner concentration of the two-component developer to 2 to 12 wt%, leakage is prevented, toner scattering, background contamination, and the like are prevented from occurring, and a high-quality image is obtained in a low potential system.
[0029]
【The invention's effect】
According to the first to seventh aspects of the present invention, in a low-potential system employing a one-component contact developing method, a high-quality image can be obtained by preventing leakage between the potential of the latent image carrier and the developing bias. There is an excellent effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a printer according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a relationship between potentials of respective parts in the printer.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a development potential and an image density ID in the printer.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a contact portion between a toner carrier and a photosensitive drum in the printer.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a contact portion between a toner carrier and a photosensitive drum in a conventional printer.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a developing device of a printer according to a second embodiment.
FIG. 7 is a chart showing a measurement example of a developing roller surface roughness.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor drum
2 Charging device
3 Exposure equipment
4 Developing device
4a Developing case
5 Developing roller
5a Shaft of developing roller (conductive substrate)
5b Surface layer of developing roller
6 Regulation members
7 Supply roller
8 paddles
9 Pressing means
10 Toner
12 Transfer device
13 Fixing device
14 Cleaning device
15 Static eliminator
17 Body frame
401 Developing case
402 developing roller
402a Shaft of developing roller (conductive substrate)
402b Surface layer of developing roller
403 magnetic brush roller
404, 405 stirring / transporting member
406 regulatory blade
407 magnet member
408 sleeve
409 Power supply (for developing bias)
410 Power supply (for toner supply bias)
411 toner
412 magnetic particles
413 Two-component developer
A1 Development area
A2 Toner supply area

Claims

A latent image carrier,
Latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier by uniformly charging the surface of the latent image carrier and exposing based on image information;
Toner carrying member for conveying a surface layer formed on a conductive substrate carrying the toner, and includes a bias applying means for applying a developing bias V _B to the conductive substrate of the toner bearing member, the latent image bearing member A developing device that presses the toner carrier against the latent image carrier in an opposing development area to develop a latent image on the latent image carrier to form a toner image;
The absolute value of the charging potential V _D of the latent image bearing member is not more than 400V,
Developing potential by exposure on the latent image bearing member is the absolute value of the potential difference between the exposed portion potential V _L and the developing bias V _B where the potential is lowered | V B _-V L _| is less 250V,
In an image forming apparatus in which the volume resistivity of the surface layer of the toner carrier is 10 ⁷ [Ω · cm] or less,
An image forming apparatus, wherein the surface roughness Rz of the toner carrier is smaller than the weight average particle diameter R of the toner.

2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a surface layer of the toner carrier is made of an elastic material having a rubber hardness of 70 (JIS-A) or less.

2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the latent image carrier has a belt shape.

4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner carrier is a roller-shaped rotating body, and a fluctuation in a roller axis direction is 50 μm or less.

5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the means for supplying toner to the toner carrier carries a two-component developer comprising toner and magnetic particles, and the developer carrier. And a magnetic field generating means for generating a magnetic field for causing a developer to stand on the developer carrier in a region where the body and the toner carrier face each other, wherein the developer carrier and the toner carrier face each other. An image forming apparatus, wherein a toner is supplied from the two-component developer onto the toner carrier by contacting a brush-like two-component developer carried on the surface of the developer carrier in a region.

6. The image forming apparatus according to claim 5, wherein the toner concentration of the two-component developer is 2 to 12% by weight.

After uniformly charging the surface of the latent image carrier, the surface of the latent image carrier is selectively irradiated with light based on image information, so that the latent image carrier on which the latent image has been formed is electrically conductive. pressing a toner carrying member for carrying and conveying the toner on the surface layer formed in the above, by applying a developing bias V _B to the conductive substrate of the toner bearing member, developing the latent image on the latent image bearing member A developing device for forming a toner image by
The absolute value of the charging potential V _D of the latent image bearing member is not more than 400V,
Developing potential by exposure on the latent image bearing member is the absolute value of the potential difference between the exposed portion potential V _L and the developing bias V _B where the potential is lowered | V B _-V L _| is less 250V,
In the image forming method, a volume resistivity of the surface layer of the toner carrier is 10 ⁷ [Ω · cm] or less.
An image forming method, wherein the surface roughness Rz of the toner carrier is smaller than the weight average particle diameter R of the toner.