JP2004295148A - Digital image developing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、乾式現像剤を薄層担持する回動部材である現像ローラを用いて像担持体表面の静電潜像を現像するデジタル画像の現像装置に関する、さらに詳細には、レーザ光などで像担持体表面にドットにより形成される潜像を現像剤により顕像化するためのデジタル画像の現像装置に関するものである。 The present invention relates to a digital image developing device that develops an electrostatic latent image on the surface of an image carrier using a developing roller that is a rotating member that carries a thin layer of dry developer, and more particularly, to a laser beam or the like. The present invention relates to a digital image developing device for developing a latent image formed by dots on the surface of an image carrier with a developer.
電子写真方法による静電潜像の画像情報を顕像化する方法は、現在様々の分野で利用されている。電子写真方法においては、帯電、露光工程により感光体上に静電潜像を形成し、トナーを含む現像剤で静電潜像を現像し、転写し、定着する工程により顕像化される。ここで用いられる現像剤には、トナーとキャリアからなる2成分現像剤と、磁性体を含む磁性トナー等のようにトナー単独で用いられる1成分現像剤と、さらに磁性体を含まないが単独で用いられる非磁性1成分現像剤がある。いずれの現像剤も、現像ローラとして磁石を配置するロール部材を用いる磁気ブラシ現像法によって現像工程に供される。電子写真方式を用いた画像形成装置では、近年カラー画像やモノクロ画像の区別無く、高画質画像の要求が強くなっている。画像形成装置では、通常、帯電、露光、現像、転写の工程を繰り返すが、この工程の中で、現像工程がとくに、画像の品位に大きく影響するために、静電潜像に忠実な現像方法及び現像装置が求められている。 A method for visualizing image information of an electrostatic latent image by an electrophotographic method is currently used in various fields. In the electrophotographic method, an electrostatic latent image is formed on a photoconductor by a charging and exposing process, and the electrostatic latent image is developed with a developer containing toner, transferred, and fixed to be visualized by a process of fixing. The developer used here includes a two-component developer composed of a toner and a carrier, a one-component developer used alone with a toner such as a magnetic toner containing a magnetic material, and a single component developer that does not further contain a magnetic material. There are non-magnetic one-component developers used. Each developer is subjected to a developing process by a magnetic brush developing method using a roll member having a magnet as a developing roller. 2. Description of the Related Art In an image forming apparatus using an electrophotographic method, in recent years, there has been a strong demand for high-quality images without distinction between color images and monochrome images. In an image forming apparatus, charging, exposure, development, and transfer steps are usually repeated. In this step, the development step particularly affects the quality of an image. And a developing device are required.
このような問題を解消するために、ロール部材を現像剤搬送担体として用い、潜像担持体と現像剤を非接触状態に保持しながら交流電界を作用させて現像を行う方法と、直流電界のみを作用させて現像を行う方法があるが、ライン画像の画質、特に細線再現性の点から、前者の交流電界を作用させて現像を行う方法が有利であるとされている。さらに、この現像方法では、現像剤により形成される磁気ブラシ層を潜像担持体に対して非接触状態に保つためには、従来の接触現像法と比較して、磁気ブラシ層をより薄層にするために、現像空間に供給できるトナー量を相対的に少なくなり、現像空間中のトナーを接触現像法よりも高効率で潜像に移行させなければ画像濃度が高く、かつ高品位の画像を得ることができない。 また、例えば、特許文献1には、良好なハーフトーンの画像が得られ、また画像にカブリが発生する事がなく、適切な画像濃度を有すると共にきめの良い画像を得るために、交流電界作用期間と交流電界休止期間を交互に繰り返す態様で、且つ交流電界作用期間の最初と最後の電界の方向を逆にすると共に、休止期間を経過した後の次の作用期間における交流電界の最初の電界の方向を先の作用期間における交流電界の最後の電界の方向と同方向になるようにし、該交流電界の作用期間の長さを休止期間の長さの2/3倍以上の長さになるようにする現像装置が提案されている。また、特許文献2には、安価な構成で、適切に濃度を調整するために、現像濃度の基準運を示す濃度基準に応じて、所定レベルの現像バイアスを供給する時間とゼロレベルを供給する時間の割合を調整する手段を備える画像記録装置及び方法が提案されている。 In order to solve such a problem, a method of performing development by applying an AC electric field while maintaining the latent image carrier and the developer in a non-contact state by using a roll member as a developer carrier, and a method using only a DC electric field. There is a method in which development is performed by applying the above method. However, from the viewpoint of the image quality of a line image, particularly, the reproducibility of fine lines, the former method in which the development is performed by applying an AC electric field is considered to be advantageous. Furthermore, in this developing method, in order to keep the magnetic brush layer formed by the developer in a non-contact state with respect to the latent image carrier, the magnetic brush layer is thinner than in the conventional contact developing method. Therefore, the amount of toner that can be supplied to the developing space becomes relatively small, and if the toner in the developing space is not transferred to the latent image with higher efficiency than the contact developing method, the image density is high and the image quality is high. Can not get. Also, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163, an AC electric field is applied to obtain a good halftone image, no fog in the image, an appropriate image density, and a fine-textured image. Period and the alternating electric field rest period alternately, and the directions of the first and last electric fields of the alternating electric field operation period are reversed, and the first electric field of the alternating electric field in the next operation period after the rest period has elapsed. In the same direction as the direction of the last electric field of the AC electric field in the previous operation period, and the length of the operation period of the AC electric field becomes 2 times or more the length of the idle period. There has been proposed a developing device for such a configuration. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163, in order to appropriately adjust the density with an inexpensive configuration, a time for supplying a predetermined level of a developing bias and a zero level are supplied according to a density reference indicating a reference operation of the developing density. An image recording apparatus and method including means for adjusting a time ratio have been proposed.
しかしながら、上記のような現像装置等では以下に示すような問題点がある。上記現像装置では、カブリがなく、適切な濃度で、きめの細かい良好な画像が得られ、また上記画像記録装置では、安価な構成で、適切に濃度調整を行うことができるが、これらのデジタル画像形成装置における交流(AC)バイアス現像では、静電潜像よりトナー顕像の方が広がり気味になり、副走査方向については画像の高解像度化の画像が得られないという問題点がある。 However, the above-described developing device has the following problems. In the developing device, fine and good images can be obtained at an appropriate density without fog, and in the image recording device, the density can be appropriately adjusted with an inexpensive configuration. In the alternating current (AC) bias development in the image forming apparatus, there is a problem that the toner visualized image tends to spread rather than the electrostatic latent image, and an image with high resolution cannot be obtained in the sub-scanning direction.
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、現像方向の前後差に起因する濃度ムラを目立たなくするために、画像部後端部が前端部より濃くするデジタル画像の現像装置を提供することである。また、現像方向の前後差に起因する濃度ムラを目立たなくするために、画像部前端部が後端部より濃くするデジタル画像の現像装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and in order to make density unevenness caused by a front-to-back difference in the developing direction less noticeable, a digital image in which a rear end of an image portion is darker than a front end is provided. An object of the present invention is to provide a developing device. Another object of the present invention is to provide a developing device for a digital image in which the front end of an image portion is darker than the rear end in order to make density unevenness caused by a front-back difference in a developing direction less noticeable.
上記問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、現像剤を無端移動可能に担持する現像ローラと、現像ローラにより現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラと感光体間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう電源を具備するデジタル画像の現像装置において、 感光体の移動方向に対し現像ローラの現像領域での対向部分が同方向で、且つより早く移動させ、パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー非現像側バイアスVL と印加時間TL 内で、予め設定する現像バイアスのレベルを二段階VL1、VL2とし、かつ パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー現像側バイアスVH と印加時間TH直前側バイアスVL1との差を、 次パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー現像側バイアスVH と印加時間TH 直後側VL2との差より大きくすることを特徴とするデジタル画像の現像装置である。
In order to solve the above problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、 現像剤を無端移動可能に担持する現像ローラと、現像ローラにより現像剤を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラと感光体間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう電源を具備する現像装置において、 感光体の移動方向に対し現像ローラの現像領域での対向部分が反対方向に移動させ、 パルス状の交流現像バイアス1周期内トナー非現像側バイアスVL を印加時間TL 内で現像バイアスレベルを二段階VL1、VL2とし、かつ パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー現像側バイアスVH と印加時間TH 直後側バイアスVL2との差を、 次パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー現像側バイアスVH と印加時間TH 直前側VL1との差より大きくすることを特徴とするデジタル画像の現像装置である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a developing roller for carrying the developer movably endlessly, and the developing roller conveys the developer to a developing area facing the image carrier, and forms a pulse-like state between the developing roller and the photosensitive member. In a developing device provided with a power supply for performing development by applying an AC developing bias, a portion of the developing roller opposite to a developing region of the developing roller is moved in a direction opposite to a moving direction of the photoconductor, so that a pulse-shaped AC developing bias within one cycle. toner undeveloped side bias V L application time T L two-stage development bias level in V L1, and V L2, and toner development-side bias V H and the applied time T H after the pulsed
本発明により、画像部後端部が前端部より濃くなるようにし、現像方向の前後差に起因する濃度ムラを防止することができるデジタル画像の現像装置を提供することができる。また、本発明は、画像部前端部が後端部より濃くなるようにし、現像方向の前後差に起因する濃度ムラを防止することができるデジタル画像の現像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a digital image developing apparatus capable of making the rear end of an image portion darker than the front end and preventing density unevenness due to a front-back difference in a developing direction. Further, the present invention can provide a digital image developing apparatus in which the front end of the image portion is made darker than the rear end, and density unevenness caused by a front-back difference in the developing direction can be prevented.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本発明は、現像剤5を無端移動可能に担持する現像ローラと、現像ローラにより現像剤5を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラと感光体間にパルス状の交流バイアスを作用させて現像を行なう電源6を具備するデジタル画像の現像装置において、 現像ローラ2に印加するパルス状の交流現像バイアスの1周期内でトナー現像側バイアスVH と印加時間TH を、ドットの副走査方向最小径dy の現像ローラ通過時間T1 以下にし、かつデューティーηが0.5KL≦η≦1.5KH の関係を満足するデジタル画像の現像装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. According to the present invention, a developing roller that carries the
図1は、本発明の一実施形態である1成分現像装置を示す概略構成図である。ここでは、本発明を一成分現像装置により説明するが、本発明は以下の説明する条件に限定するものではない。この1成分現像装置は、表面に帯電させる静電電荷による電位の差により静電潜像を形成することができる像担持体(以下、「感光体ドラム」と記す。)と対向する位置に設けられ、1成分現像装置内に、現像剤5を貯蔵し、必要により現像ローラ2にトナーを供給する現像剤収納部4と、表面にトナーを付着させて搬送し、感光体ドラム1に近接する現像ローラ2と、この現像ローラ2表面に付着させるトナー量を規制して現像剤5層を形成させる現像剤薄層ブレード3と、さらに、感光体ドラム1の表面に形成した静電潜像を直流及び交流の現像バイアス印加することができる現像バイアス回路を有している。現像ローラ2は、回転可能に支持され、現像バイアス回路から感光体ドラム1と現像ローラ2間に電圧が印加される。これにより、現像ローラ2と感光体ドラム1との間に電界が形成され、現像剤5が感光体ドラム1の静電潜像を現像し顕像化することができる。このとき、印加される電圧は直流と交流が重畳されているものである。また、とくに、ここでは、現像剤層を長期にわたり安定に維持する為、現像ローラ2表面を微粒子によるブラスト加工で適度に且つ均等に粗面化処理することができ、以下ではブラスト加工処理した現像ローラ2が抱えている表面削れによる現像ローラ2の現像剤搬送能力の経時低下問題を、簡単且つ安価な現像ローラ加工方法、条件を付加することにより改良した現像ローラ2を使用することができる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a one-component developing device according to one embodiment of the present invention. Here, the present invention will be described using a one-component developing apparatus, but the present invention is not limited to the conditions described below. The one-component developing device is provided at a position facing an image carrier (hereinafter, referred to as a “photosensitive drum”) capable of forming an electrostatic latent image by a difference in potential due to electrostatic charges charged on the surface. The
この一成分現像装置に用いられる現像剤5は、磁性一成分現像剤5で、スチレン系樹脂、アクリ系樹脂、ポリエステル系樹脂又はこれらの混合された樹脂等の熱可塑性樹脂中に磁性体、顔料、ワックス等を適宜選択して含有することができる。また、この他に現像剤5の帯電性に合わせて、負帯電用のアゾ系含金属染料、正帯電用のニグロシン系染料を含有するものであってもよい。また、5〜20μmに粉砕された後に、疎水化処理されたシリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子を含するものであってもよい。また、この一成分現像装置では、上述した磁性1成分現像剤5のうち磁性体を除いた非磁性磁性一成分現像剤5も用いることができる。
The
図2は、本発明の一実施形態を模式的に示す図である。図2(a)は、感光体ドラム上に形成される静電潜像を示す図であり、図2(b)は、現像バイアス回路により、感光体ドラムと現像ローラとの間に印加される交流バイアスを模式的に示す図であり、図2(c)は、感光体ドラム上に現像された現像剤を模式的に示す図である。この1成分現像装置では、以下のように動作し顕像8を形成する。現像剤収納部4から供給される現像剤5が現像ローラ2表面に付着し、現像ローラ2の回転により、付着している現像剤5の一部が現像剤薄層ブレード3の押圧力を受けながら、現像剤薄層ブレード3と現像ローラ2間を通過し現像ローラ2上に現像剤5層を形成する。このとき、現像剤薄層ブレード3表面をフッ素樹脂、シリコーン樹脂で被覆しておくことにより現像剤5を所望の極性に摩擦帯電させることができる。現像ローラ2上に形成された現像剤5層は、現像ローラ2の回転により感光体ドラム1と対向する現像領域に搬送される。このとき、感光体ドラム1上には、図2(a)に示すように、レーザ発光素子によるレーザ光線によって、副走査方向の1ドットに相当する静電潜像が形成されている。また、感光体ドラム1と現像ロール間には、図2(b)に示すように、現像バイアスが印加されている。ここで、V0−VHは直流流のみ同レベル現像バイアス印可時現像ローラ2上トナーの大半(67%以上)が感光体ドラム1に付着するレベルの電位差に設定する。しかし、用いる現像剤5、現像ローラ2の磁界、感光体ドラム1と現像ローラ2の間隙等を考慮として設定することが必要である。VD−VLは直流のみ同レベル現像バイアス印可時現像ローラ2上トナーの大部分(95%以上)が現像ローラ2に留まるレベルの電位差に設定する。上記同様に、用いる現像剤5、現像ローラ2の磁界、感光体ドラム1と現像ローラ2の間隙等を考慮して設定することが必要である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a diagram showing an electrostatic latent image formed on the photoconductor drum, and FIG. 2B is applied between the photoconductor drum and the developing roller by a developing bias circuit. FIG. 2C is a diagram schematically illustrating an AC bias, and FIG. 2C is a diagram schematically illustrating a developer developed on a photosensitive drum. This one-component developing device operates as follows to form the
現像バイアスは、現像ローラ2に印加するパルス状の交流バイアスで、1周期内でトナー現像側バイアスVH の印加時間TH をドットの副走査方向最小径dy の現像ローラ通過時間T1 以下にし、デューティーη(交流バイアスの1周期に対するTH の比率)を0.5KL≦η≦1.5KHとすることにより、最小ドット画像パターンは潜像パターンに忠実に過不足無く現像できた。このときに、η<0.5KLのときは、最小ドットトナー顕像パターンは潜像パターンより濃度不足や面積不足になり易く、η>1.5KHのときは、最小ドットトナー顕像パターンは潜像パターンより濃度過多や面積過大になり易い。また、より好ましくはデューティーηは、KL≦η≦KHとの範囲がよい。
Developing bias, a pulse-like alternating current bias applied to the developing
但し、現像ローラ通過時間T1は、次の式(1)
T1 =dy /|VR−VP | −−−−−−(1)
で表され、ここで、VRは、現像ローラ線速を、VPは、感光体線速を表している。また、TL は、パルス状の交流バイアスの1周期内でトナーを現像しないバイアスVL の印加時間を表し、 TH は、パルス状の交流バイアスの1周期内でトナーを現像するバイアスVH の印加時間を表し、TL+H は、交流バイアスの1周期の時間を表し、つぎの式(2)
TL+H= TL+TH −−−−−−(2)
表される。デューティーηは、次の式(3)
η= TH/TL+H<1−−−−−−(3)
で表される。また、符号KLは、次の式(4)
KL =(mP−MIN×VP)/(mR−MAX×VR)−−−(4)
で表され、ここで、mP−MINは、感光体ドラム上の単位面積当ソリッド部許容最少付着量を、mR−MAXは、現像直前の現像ローラ上単位面積当許容最多トナー付着量を、表している。また、符号KHは、次の式(5)
KH=(mP−MAX×VP)/(mR−MIN×VR)−−−(5)
で表され、ここで、mP−MAXは、感光体ドラム上の単位面積当ソリッド部許容最多付着量を、mR−MINは、現像直前の現像ローラ上単位面積当許容最少トナー付着量を、表している。
However, the developing roller transit time T 1, the following equation (1)
T 1 = d y / | V R -V P | −−−−−− (1)
In expressed, wherein, V R is the developing roller linear velocity, V P represents the photoreceptor linear velocity. Further, T L represents the application time of the bias V L without developing the toner within one period of pulse-like alternating current bias, T H, the bias V H for developing the toner in one cycle of the pulse-shaped AC bias T L + H represents the time of one cycle of the AC bias, and the following equation (2)
T L + H = T L + T H ------ (2)
expressed. The duty η is given by the following equation (3)
η = T H / T L + H <1 ------ (3)
Is represented by The code KL is calculated by the following equation (4).
K L = (m P - MIN × V P) / (m R - MAX × V R) --- (4)
Where m P - MIN is the minimum permissible amount of toner per unit area per unit area on the photosensitive drum, and m R - MAX is the maximum permissible toner per unit area per unit area on the developing roller immediately before development. And represents. The code KH is calculated by the following equation (5).
K H = (m P - MAX × V P) / (m R - MIN × V R) --- (5)
Where m P - MAX is the permissible maximum amount of solid per unit area per unit area on the photosensitive drum, and m R - MIN is the permissible minimum amount of per unit area per unit toner on the developing roller immediately before development. And represents.
これは、以下のように考え方の基づくものである。感光体ドラム1上には、トナー付着量は少なすぎると画像濃度が低くなって画質が悪くなり、多すぎると盛り上がったり、定着工程で拡がって画質が低下するために、高品位の画質を得るには、ある一定の量のトナー付着量が必要である。この一定のトナー付着量を得るのは、現像ローラ2上の搬送されるトナー量とともに現像条件を考慮しなければならない。この現像条件として、現像バイアスのトナーを感光体ドラム1上に現像させる現像側バイアスの印加時間が最も重要である。この印加時間はさらに、再現する1ドットの大きさを考慮する必要があり、1ドットに対して少なくとも1パルス以上であって、現像ローラ2上のトナーが現像されるに十分な現像バイアスを印加することが必要である。そこで、本発明は、ドットにより画像を構成するデジタル画像で高品位な画質を得るために、必要な付着トナー量と現像ローラ2により搬送される搬送トナー量とさらに印加するパルス周期との関係を規定するものである。
This is based on the following concept. If the amount of toner adhering to the
一成分現像剤5により画像を検討したところ、高品位の画像を得るには、感光体ドラム1上の単位面積当ソリッド部許容最少付着量(mP−MIN)としては、0.6mg/cm2 、感光体ドラム1上の単位面積当ソリッド部許容最多付着量(mM−MAX)としては、0.8mg/cm2 が必要であることがわかった。さらに、上記デジタル画像の現像装置の現像性能を確認するために、次に記載する条件で画像出し試験を行う。
感光体ドラム 画像部表面電位 V0=−100V、 非画像部表面電位 VD=−800V、 画像部1ドット dy=22μm(1200dpi相当)、周速 VP=200mm/sec、 現像ローラ 周速 VR=300mm/sec、 交流バイアス VL=−0V、VH=−1000Vまた、現像ローラ2上で1成分現像剤5を1〜1.5層程度にして搬送の安定性を得るためには、現像直前の現像ローラ2上単位面積当許容最少トナー付着量(mR−MIN )としては、0.8mg/cm2 であり、かつ、現像直前の現像ローラ2上単位面積当許容最多トナー付着量(mR−MAX)としては、1.0mg/cm2である。
Was examined image with one-
Photosensitive drum image portion surface potential V 0 = -100 V, the non-image portion surface potential V D = -800 V, the
トナー現像側バイアスVH の印加時間TH は、感光体ドラム1の周速VPと現像ローラ2の周速VRを考慮すると、0.220msec以下になり、またデーティーηは、KLが0.400で、KHが0.677であるから、0.2以上で1.0以下となる。これから、交流バイアスの1周期の時間TL+Hは、0.22msecから1.1msecで、周波数としては0.9kHzから4.5kHzに相当する。そこで、周波数3.0kHzで、デューティーηを、0.3にして画像出しを行うと、高品位の画像を得ることができる。また、図1に示すように、感光体ドラム1に所定の大きさのソリッド部を設け、このソリッド部に現像された付着トナー量を光センサー9で検知して、制御部(図示せず)に送信して処理し、デューティーηを補正することにより、感光体ドラム1への現像されるトナー付着量を制御するものであってもよい。
Application time T H of the toner developing side bias V H, considering the peripheral speed V R of the developing
また、本発明は、上記現像装置において、 感光体上に形成する感光体上付着トナー量を検出して、 デューティーηを補正するデジタル画像の現像装置である。図3は、デューティーηと画像濃度の関係を示す図である。ここでは、感光体ドラム1の露光部(画像部)電位V0 の現像量が現像パルスバイアスのVH 部デューティーηが0.3で不足の場合現像バイアス側の印加時間TH を変える事なくデューティーηを周波数は上げるこで調整して現像される付着トナー量を増すことができる。現像される付着トナー量補正の前後にもかかわらず、1ドットの画像パターンは潜像パターンに忠実に、かつ付着トナー量の過不足無く現像できて、高品位の画質を得ることができる。
Further, the present invention is a digital image developing device for correcting the duty η by detecting the amount of toner adhered to the photoconductor formed on the photoconductor in the above-mentioned developing device. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the duty η and the image density. Here, without the development of exposed portion (image portion) potential V 0
また、本発明は、上記デジタル画像の現像装置において、 前記現像剤5が一成分系現像剤5であり、かつ 現像直前の現像ローラ2上の単位面積当許容最多トナー付着量mR−MAXが、トナー体積平均粒径2rt とトナー真比重ρt 及び単位面積の積の1.5倍以下にするデジタル画像の現像装置である。図4は、現像ローラ上のトナー付着量と現像直前のトナー帯電量との関係を示す図である。これは、一成分用現像装置の現像ローラ2上に過度のトナー層を形成するとトナー帯電量が不足となり、トナー飛散、地汚れ等の諸問題を引き起こす。このために、現像ローラ2上の1成分現像剤5のトナーとしては、許容下限の|−10|μC/g以上のトナー帯電量を維持する必要がある。そこで、現像ローラ2上のトナー付着量を1.5層以内にすることにより、|−10|μC/g以上のトナー帯電量を維持することができる。これにより、トナー帯電量の低下による非画像部の地肌汚れ、トナー飛散を防止し、潜像パターンに忠実に、かつ付着トナー量の過不足無く現像できて、高品位の画質を得ることができる。また、本発明のデジタル画像の現像装置は一成分現像剤5に限定されるものではなく、二成分現像剤15においても適用することが可能である。
The present invention also provides a developing device of the digital image, wherein a
また、本発明は、上記デジタル画像の現像装置において、前記現像剤が二成分系現像剤15であり、かつ 現像直前の現像ローラ12上のキャリア表面に形成するトナー層を、1層以下にするデジタル画像の現像装置である。図5は、上記二成分現像装置を示す概略構成図である。この二成分現像装置は、表面に帯電させる静電電荷による電位の差により静電潜像を形成することができる感光体ドラム11と対向する位置に設けられ、二成分現像装置内に、現像剤15を貯蔵し、必要により攪拌ローラにトナーを供給する現像剤収納部14と、表面にトナーを付着させたキャリアを現像剤15として搬送し、感光体ドラム11に近接する現像ローラ12と、この現像ローラ12表面に付着させる現像剤15量を規制して現像剤15層を形成させる現像剤薄層ブレード13と、さらに、感光体ドラム11の表面に形成した静電潜像を直流及び交流の現像バイアス印加することができる現像バイアス回路を有している。ここで、現像剤薄層ブレード13は、アルミニウム又はステンレス鋼に表面にトナー等を帯電させるために荷電制御剤等を含む樹脂をコーティーングしてある。
Further, according to the present invention, in the digital image developing apparatus, the developer is a two-
また、この二成分現像装置に用いられる現像剤15は、キャリアとトナーから構成されている。二成分現像剤15のうちトナーは、熱可塑性樹脂、顔料、ワックス、荷電制御剤からなっている。熱可塑性樹脂としては、スチレン−アクリル系、ポリエステル系、エポキシ系から選択することができる。顔料としては、カーブンブラック、染料、顔料の中から選択することができる。また、トナーを粉砕後に、疎水化処理されたシリカ、アルミナ、酸化チタン等の微粒子を含するものであってもよい。キャリアとしては、フェライト、マグネタイト、Fe、Ni、Co等の磁性体に表面に樹脂をコーティングしたものを用いる。コーティングする樹脂は、スチレン−アクリル系、しコーン系、フッ素系の中らから選択することができる。トナーの重量平均粒径としては5〜20μm、キャリアの重量平均粒径としては、20〜100μmの範囲内で用いることができる。トナー濃度Cが完全被覆トナー濃度CMAX(重量%)まで被覆して、キャリアと接触させると摩擦帯電させることができるが、一定の超えると未帯電トナーが急増しトナー飛散等の問題が顕著になる。このため、キャリア表面に対してトナー層の1層以下のトナー濃度C(重量%)にしなければならない。
The
図6は、二成分現像剤15でキャリア表面をトナーが一層完全に被覆するときのモデル図である。その際の完全被覆トナー濃度CMAX(重量%)は、次の式(6)、
CMAX=100×Nr3ρt/(Nr3ρt+R3ρC)−−−(6)
で、表される。ここで、Nは、二成分現像剤15のうちキャリア表面をトナー1層が完全に被覆するときのトナー個数を表している。トナー個数Nは、次の式(7)、 但し、
N=2π(rt+R)2/31/2rt 2 −−−−(7)
で、表され、符号はそれぞれρt :トナーの真比重ρC :キャリアの真比重rt :トナーの体積平均半径R :キャリアの体積平均半径を表している。トナーの体積平均半径rt が、5μm、トナーの真比重ρt が、1.15で、キャリアの体積平均半径Rが、30μm、キャリアの真比重ρC が、5の場合は、トナーがキャリア表面を一層で完全に被覆するとすれば、式(6)と式(7)より、トナー濃度CMAX(重量%)は、15.9wt.%になる。さらに、好ましくは、トナー濃度C(重量%)は、キャリア表面積に対して70%以下がよい。したがって、トナー濃度C(重量%)としては、12.4wt.%以下にすることが好ましい。これにより、トナーとキャリアの接触を確保し、帯電量を一定に保ち、帯電量分布の狭いトナーを得ることができ、これにより高品位の画質を得ることができるからである。
FIG. 6 is a model diagram when the toner is more completely covered on the carrier surface with the two-
C MAX = 100 × Nr 3 ρ t / (Nr 3 ρ t + R 3 ρ C )-(6)
Is represented by Here, N represents the number of toners in the two-
N = 2π (r t + R ) 2/3 1/2
In, represented, respectively numerals [rho t: true specific gravity of the toner [rho C: true specific gravity r t of carrier: toner having a volume average radius R: represents the volume average radius of the carrier. The volume average radius r t of the toner, 5 [mu] m, a true specific gravity [rho t of the toner, 1.15, volume average radius R of the carrier, 30 [mu] m, a true specific gravity [rho C of the carrier is, in the case of 5, toner carrier Assuming that the surface is completely covered with one layer, the toner concentration C MAX (% by weight) is 15.9% by weight from the equations (6) and (7). Further, the toner concentration C (% by weight) is preferably 70% or less based on the surface area of the carrier. Therefore, the toner concentration C (% by weight) is preferably set to 12.4 wt.% Or less. Thereby, the contact between the toner and the carrier can be ensured, the charge amount can be kept constant, and a toner having a narrow charge amount distribution can be obtained, whereby a high quality image can be obtained.
また、本発明は、上記デジタル画像の現像装置において、感光体が現像可能領域を通過する間に、パルス状の交流現像バイアスを(1/η)周期以上作用させるデジタル画像の現像装置である。図7は、本発明の一実施形態を示す図であり、図7(a)は、感光体ドラムと現像ローラとの関係を示す図であり、図7(b)は、交流現像バイアスの波形を示す図である。感光体ドラム1が現像可能領域(トナーを付着させる静電潜像部分を所定の現像バイアスで現像できる範囲)を通過する間にパルス上の交流現像バイアスを(1/η)周期以上で作用させ現像ローラ2上の現像剤5を現像させるものである。これにより、現像バイアスの脈動に起因する現像ムラは完全に防止できる。
Further, the present invention is the digital image developing device, wherein a pulsed AC developing bias is applied for (1 / η) cycles or more while the photoconductor passes through the developable region. 7A and 7B are diagrams showing an embodiment of the present invention. FIG. 7A is a diagram showing the relationship between a photosensitive drum and a developing roller, and FIG. 7B is a waveform of an AC developing bias. FIG. While the
上記デジタル画像の現像装置の現像性能を確認するために、一成分現像剤により次に記載する条件で画像出し試験を行う。
感光体ドラム 画像部表面電位 V0=−100V、 非画像部表面電位 VD=−800V 画像部1ドット dy=22μm(1200dpi相当)、周速 VP=100mm/sec 現像ローラ 周速 VR =300mm/sec 交流バイアス VL=−0V、VH=−1000V 現像領域 l=0.5mm、現像領域は、感光体ドラム1ドラム1と現像ローラ2間の距離及び交流現像バイアスの電圧を調整することにより制御することができる。また、デューティーηは、0.3とし、交流現像バイアスのパルスTL+Hは、0.367msecにする。これで、感光体ドラム1上の1点が現像領域を通過する時間は5msecで、現像側バイアスの印加時間THは、0.110msecで、印加回数は約13回である。これにより、1ドットの画像パターンは潜像パターンに忠実に、かつ付着トナー量の過不足無く現像できており、高品位の画質を得ることができる。なお、交流現像バイアスのパルスTL+Hを調整して、デューティー比(1/η)以上で、交流現像バイアスを潜像に印加すると高品位の画質を得られる。ここで、デューティーηは、0.3とすると、現像側バイアスの印加時間THは少なくとも3回以上印加すると高品位の画質を得ることができる。
In order to confirm the developing performance of the digital image developing device, an image forming test is performed using a one-component developer under the following conditions.
Photosensitive drum image portion surface potential V 0 = -100 V, the non-image portion surface potential V D = -800
また、本発明は、上記デジタル画像の現像装置において、パルス状の交流現像バイアスが、予め設定するレベルとゼロレベルの間を往復する現像バイアスであるデジタル画像の現像装置である。図8は、本発明のパルス状の交流現像バイアスの波形を示す図である。現像バイアスは全てゼロボルトと負極性側の予め設定されるレベルの間を往復させることにより現像バイアスの発生手段構成は正負両極性の出力を必要とする現像バイアス発生手段に比べ簡略で、かつ安価にすることができる。 Further, the present invention is the digital image developing device, wherein the pulsed AC developing bias is a developing bias that reciprocates between a preset level and a zero level. FIG. 8 is a diagram showing a waveform of a pulsed AC developing bias of the present invention. The developing bias is reciprocated between zero volts and a preset level on the negative polarity side, so that the developing bias generating means configuration is simpler and less expensive than the developing bias generating means that requires both positive and negative polar outputs. can do.
また、本発明は、現像剤5を無端移動可能に担持する現像ローラ2と、現像ローラ2により現像剤5を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラ2と感光体ドラム1間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう現像バイアス回路6を具備するデジタル画像の現像装置において、感光体ドラム1の移動方向に対し現像ローラ2の現像領域での対向部分が同方向で、且つより早く移動させ、パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー非現像側バイアスVL と印加時間TL 内で、予め設定する現像バイアスのレベルを二段階VL1、VL2とし、かつ パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー現像側バイアスVHと印加加時間TH 直前側バイアスVL1との差を、次パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー現像側バイアスVH と印加時間TH 直後側VL2との差より大きくするデジタル画像の現像装置である。
図9は、本発明の一実施形態を示す図であり、図9(a)は、交流現像バイアスの波形を示す図であり、図9(b)は、感光体上に現像されるトナーにより顕像化された状態を模式的に示す図である。
Further, the present invention provides a developing
9A and 9B are diagrams showing an embodiment of the present invention. FIG. 9A is a diagram showing a waveform of an AC developing bias, and FIG. It is a figure which shows the state visualized typically.
図1に示す画像形成装置のように、感光体ドラム1の移動方向に対し現像ローラ2の現像領域での対向部分が同方向であって、且つより早く移動させ、現像パルス・バイアス1周期内トナー非現像側VL 印可時間TL 内で現像バイアスレベルを二段階VL1、VL2とし、現像パルス・バイアス1周期内トナー現像側VH 印可時間TH 直前側VL1とVHの差を次パルスのTH 直後側VL2とVH の差より大きくすることにより画像部後端のV0 −VH なる現像ポテンシャルの山部に搬送されるトナーが全てVD −VL1なる現像ポテンシャルの深い谷部を通過する様にして現像方向の前後差に起因する濃度ムラを目立たなくするために、画像部後端部が前端部より濃くするデジタル画像の現像装置である。これは、パルスの立ち上がり、立ち下がりの早いパルス状交流バイアスを印加する現像バイアス回路6であっても、現像バイアス回路6の特性、また現像バイアス回路6と現像ローラ2間の抵抗等によって立ち下がりが鈍って、現像バイアスがかかる状態が続いてしまう。そこで、ソリッド部を現像する最後に、立ち下がりをさらに、遅くすることにより、現像ローラ2上にあるトナーが多く現像されるようにして、後端部の画像濃度を高くすることにより濃度ムラを目立たなくし、高品位の画像を得ることができる。
As in the image forming apparatus shown in FIG. 1, the opposing portion of the developing
本発明は、現像剤5を無端移動可能に担持する現像ローラ2と、 現像ローラ2により現像剤5を像担持体と対向する現像領域に搬送し、現像ローラ2と感光体ドラム1間にパルス状の交流現像バイアスを作用させて現像を行なう現像バイアス回路6を具備する現像装置において、感光体ドラム1の移動方向に対し現像ローラ2の現像領域での対向部分が反対方向に移動させ、パルス状の交流現像バイアス1周期内トナー非現像側バイアスVL を印加時間TL内で現像バイアスレベルを二段階VL1、VL2とし、かつ パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー現像側バイアスVH と印加時間TH 直後側バイアスVL2との差を、次パルス状の交流現像バイアス1周期内のトナー現像側バイアスVH と印加時間TH 直前側VL1との差より大きくするデジタル画像の現像装置である。図10は、本発明の一実施形態を示す図であり、図10(a)は、交流現像バイアスの波形を示す図であり、図10(b)は、感光体上に現像されるトナーにより顕像化された状態を模式的に示す図である。
The present invention relates to a developing
感光体ドラム1の移動方向に対し現像ローラ2の現像領域での対向部分が反対方向に移動させ、現像パルス・バイアス1周期内トナー非現像側VL 印可時間TL 内で現像バイアスレベルを二段階VL1、VL2とし、現像パルス・バイアス1周期内トナー現像側VH 印可時間TH 直前側VL1とVH の差を、次パルスのTH直後側VL2とVH の差より小さくする事により画像部先端のV0 −VH なる現像ポテンシャルの山部に搬送されるトナーが全てVD −VL2なる現像ポテンシャルの深い谷部を通過する様にして現像方向の前後差に起因する濃度ムラを目立たなくするために、画像部前端部が後端部より濃くするデジタル画像の現像装置である。これは、パルスの立ち上がり、立ち下がりの早いパルス状交流バイアスを印加する現像バイアス回路6であっても、現像バイアス回路6の特性、また現像バイアス回路6と現像ローラ2間の抵抗等によって立ち上がり鈍ってしまう。しかしながら、現像初期においては、現像ローラ上にトナーが十分なるために、立ち上がりが鈍っても現像過多になりやすい。そこで、ソリッド部を現像する最初に、立ち上がりをさらに、遅くすることにより、現像ロ−ラ上にあるトナーが少なく現像されるようにして、前端部の画像濃度を低くすることにより濃度ムラを目立たなくし、高品位の画像を得ることができる。
The opposing portion of the developing
1、11 感光体ドラム
2、12 現像ローラ
3、13 現像剤薄層ブレード
4、14 現像剤収納部
5、15 現像剤
6、16 現像バイアス回路
6−1、16−1 直流電源
6−2、16−2 交流電源
7 静電潜像
8 顕像
9 光センサー
Claims (2)
Priority Applications (1)
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JP2004182004A JP2004295148A (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Digital image developing device |
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JP2004182004A JP2004295148A (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Digital image developing device |
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-
2004
- 2004-06-21 JP JP2004182004A patent/JP2004295148A/en active Pending
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