JP2006259411A - Image forming apparatus and process cartridge - Google Patents

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Toshio Sakai
捷夫 酒井
Masanori Horiie
正紀 堀家
Yoichiro Miyaguchi
耀一郎 宮口
Nobuaki Kondo
信昭 近藤
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure conduction of development free of scumming of one isolated pixel by ET development. <P>SOLUTION: The image forming apparatus is equipped with an image carrier 1 to which an electrostatic latent image is formed, and a toner carrying member 1 which carries a toner to an area facing the image carrier 1 by a phase shift electric field formed by a voltage of an (n) phase applied to a plurality of electrodes 102. The image carrier 1 has a charge generating layer and a charge transfer layer. When the charge generating layer exists in the inside, the thickness of the charge transfer layer, defined as tg (μm), and the resolution, defined as r (dpi), satisfies the relation tg≤8,400/r+13. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は画像形成装置及びプロセスカートリッジに関し、特に粉体を進行波電界によって移送して静電潜像を現像する画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。   The present invention relates to an image forming apparatus and a process cartridge, and more particularly to an image forming apparatus and a process cartridge for developing an electrostatic latent image by transferring powder by a traveling wave electric field.

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ/ファックス/複写機複合機等の各種画像形成装置として、像担持体を帯電させ、静電潜像を形成して、この静電潜像に着色体などの粉体(以下「トナー」又は「トナー粒子」という。)を付着させて現像し、トナー像を被記録媒体(転写材、用紙、記録紙、中間転写体などを含む意味である。)に転写する電子写真プロセスを用いる画像形成装置が知られている。   As various image forming apparatuses such as printers, facsimiles, copying machines, plotters, printer / fax / copier multifunction machines, etc., the image carrier is charged to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image is colored. The powder (hereinafter referred to as “toner” or “toner particles”) is developed and developed, and the toner image is recorded on a recording medium (including a transfer material, paper, recording paper, intermediate transfer member, etc.). An image forming apparatus using an electrophotographic process for transferring is known.

このような画像形成装置において、特許文献1に記載されているように、所定間隔を有して複数配列されている電極に対して多相電圧を印加して進行波電界を形成することによって、現像剤を搬送する現像剤搬送手段を備え、静電潜像をその表面に担持する像担持体に対向する現像領域に、該現像搬送手段が配置されている現像装置において、上記現像搬送手段は複数の電極をエンドレスループ状に配列し、該複数の電極は、複数のユニットに分割して配列されるとともにユニットごとの電圧印加を制御する手段を設け、ユニット個別に多相電圧を印加することが可能に構成されているものがある。
特許第3530124号公報
In such an image forming apparatus, as described in Patent Document 1, by forming a traveling wave electric field by applying a multiphase voltage to a plurality of electrodes arranged at a predetermined interval, In a developing device that includes developer transport means for transporting the developer, and in which the development transport means is disposed in a development region facing an image carrier that bears an electrostatic latent image on the surface thereof, the development transport means includes: A plurality of electrodes are arranged in an endless loop, and the plurality of electrodes are divided into a plurality of units and provided with means for controlling voltage application for each unit, and a multiphase voltage is applied to each unit. Some are configured to be possible.
Japanese Patent No. 3530124

また、本出願人は、特許文献2、3に記載しているように、静電気力による粉体の水平方向の移動(搬送)と垂直方向の移動(ホッピング)を含む現象であり、静電搬送部材の表面を、移相電界によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる現象を利用した現像方式を用いる現像装置を提案している。この現像装置は、像担持体上に粉体を付着させて像担持体上の潜像を現像するための現像装置において、像担持体に対向して配置され、粉体を移動させる進行波電界を発生させるための複数の電極を有する搬送部材を備え、搬送部材の電極には、粉体が潜像の画像部に対しては像担持体側に向かい、非画像部に対しては粉体が像担持体と反対側に向かう方向の電界を形成するn相の電位が印加されるようにしたものである。
特開2004−198675号公報 特開2002−258601号公報
In addition, as described in Patent Documents 2 and 3, the present applicant is a phenomenon including horizontal movement (conveyance) and vertical movement (hopping) of powder due to electrostatic force. There has been proposed a developing device using a developing system that utilizes a phenomenon in which a powder jumps on the surface of a member by a phase-shift electric field with a component in a traveling direction. The developing device is a developing device for developing a latent image on an image carrier by depositing powder on the image carrier, and is a traveling wave electric field that is disposed opposite the image carrier and moves the powder. A conveying member having a plurality of electrodes for generating the toner.Powder is directed toward the image carrier with respect to the image portion of the latent image, and the powder is directed to the non-image portion on the electrode of the conveying member. An n-phase potential that forms an electric field in a direction toward the opposite side of the image carrier is applied.
JP 2004-198675 A JP 2002-258601 A

なお、画像形成装置としては、特許文献4に記載されているように、像担持体と現像ローラとの間にDCとACの重畳電圧を印加して、非接触で現像ローラから像担持体にトナーを転移させる所謂ジャンピング現像と称する方式で現像するもの、特許文献5、6に記載されているように、静電搬送基板を用いて、トナーを像担持体に対向する位置まで搬送し、振動、浮遊、スモーク化させて、像担持体との間で生じる吸引力で搬送面からトナーを分離して像担持体表面に付着させるようにしたもの、特許文献7に記載されているように電界カーテンを用いるものもある。
特開平9−329947号公報 特公平5−31146号公報 特公平5−31147号公報 特開平3−21967号公報
As described in Patent Document 4, as an image forming apparatus, a superimposed voltage of DC and AC is applied between an image carrier and a developing roller, so that the developing roller does not contact the image carrier. Developing by a so-called jumping development method for transferring toner, as described in Patent Documents 5 and 6, using an electrostatic transport substrate, transports the toner to a position facing the image carrier and vibrates. The toner is floated and smoked, and the toner is separated from the transport surface by the suction force generated between the image carrier and the toner is attached to the surface of the image carrier. Some use curtains.
JP-A-9-329947 Japanese Patent Publication No. 5-31146 Japanese Patent Publication No. 5-31147 JP-A-3-21967

また、現像装置の現像バイアスに関して、特許文献10に記載されているように、バイアス電源の出力側に並列接続されたコンデンサC1及び抵抗器Rを直列に挿入することによって現像バイアスのピーク間電圧を像担持体と現像剤担持体間の静電容量C2の変動に応じて変化させ、且つ、静電容量C2と並列に可変コンデンサC3を挿入した画像形成装置がある。
特許第3376199号公報
As for the developing bias of the developing device, as described in Patent Document 10, a capacitor C1 and a resistor R connected in parallel to the output side of the bias power supply are inserted in series to reduce the peak-to-peak voltage of the developing bias. There is an image forming apparatus in which a variable capacitor C3 is inserted in parallel with the capacitance C2 and is changed according to a change in the capacitance C2 between the image carrier and the developer carrier.
Japanese Patent No. 3376199

ところで、電子写真プロセスを用いる画像形成装置における現在及び将来の課題は、画質とコストと環境をいかにして満足するかということである。画質について言えば、カラー画像を形成する場合に、直径わずか約30μmの1200dpiの孤立1ドットをいかに現像するか、それも好ましくは、地汚れなしに現像するかということである。また、コストについて言えば、パーソナルのレーザプリンタを考えた場合、現像器や現像剤の単体コストのみならず、メンテナンス及び最終処分費用まで含めたトータルのコストを下げることが重要になる。さらに、環境について言えば、特に、微小粉末であるトナーが装置内や装置外に飛散することを防止することが重要になる。   By the way, the present and future problems in an image forming apparatus using an electrophotographic process are how to satisfy image quality, cost, and environment. In terms of image quality, when forming a color image, it is how to develop a single isolated dot of 1200 dpi having a diameter of only about 30 μm, and preferably it is also developed without background stains. In terms of cost, when considering a personal laser printer, it is important to reduce the total cost including not only the single unit cost of the developer and developer but also the maintenance and final disposal costs. Furthermore, in terms of the environment, it is particularly important to prevent the toner that is a fine powder from being scattered inside and outside the apparatus.

上述した本出願人の出願に係る特許文献2などで既に提案している、静電搬送部材の表面を、移相電界(進行波電界)によって粉体が進行方向の成分を持って飛び跳ねる(ホッピング)現象(EH:Electrostatic transport&Hopping)を利用したEH現像は、像担持体と非接触の一方向現像方式であり、低電圧現像が可能になる極めて優れた現像方式である。   The powder jumps on the surface of the electrostatic transfer member, which has already been proposed in the above-mentioned Patent Document 2 related to the applicant's application, with a component in the traveling direction by a phase-shift electric field (traveling wave electric field) (hopping). ) EH development utilizing phenomenon (EH: Electrostatic transport & Hopping) is a one-way development method that is non-contact with the image carrier, and is an extremely excellent development method that enables low-voltage development.

本発明は上記の電子写真プロセスを用いる画像形成装置において、EH現像によって孤立1画素の現像、地汚れのない現像を行なう画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus and a process cartridge that perform development of an isolated pixel by EH development and development without background contamination in the image forming apparatus using the electrophotographic process.

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて現像する画像形成装置において、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって像担持体との対向域にトナーを搬送するトナー搬送部材を備え、像担持体が電荷発生層と電荷移動層を有し、電荷発生層が内部にある場合、電荷移動層の厚さtg(μm)が、解像力をr(dpi)としたとき、tg≦8400/r+13、の式を満たしている構成とした。   In order to solve the above-described problems, an image forming apparatus according to the present invention is a plurality of image forming apparatuses that are developed by attaching toner to a latent image formed on an image carrier and arranged side by side at a predetermined interval. A toner conveying member that conveys toner to a region facing the image carrier by a conveyance electric field formed by applying a multiphase voltage to the electrode, and the image carrier has a charge generation layer and a charge transfer layer; When the charge generation layer is inside, the thickness tg (μm) of the charge transfer layer satisfies the equation of tg ≦ 8400 / r + 13 when the resolving power is r (dpi).

ここで、潜像の画像部電位と地肌部電位との差が300V以下であることが好ましい。   Here, the difference between the image portion potential of the latent image and the background portion potential is preferably 300 V or less.

本発明に係るプロセスカートリッジは、少なくとも像担持体と、この像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて現像する現像手段とを含み、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、現像手段は、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって像担持体との対向域にトナーを搬送するトナー搬送部材を備え、像担持体が電荷発生層と電荷移動層を有し、電荷発生層が内部にある場合、電荷移動層の厚さtg(μm)が、解像力をr(dpi)としたとき、tg≦8400/r+13、の式を満たしている構成とした。   A process cartridge according to the present invention includes at least an image carrier and a developing unit that develops toner by attaching a toner to a latent image formed on the image carrier, and is a process that is detachable from the main body of the image forming apparatus. In the cartridge, the developing means is a toner conveying member that conveys toner to a region facing the image carrier by a conveying electric field formed by applying a multiphase voltage to a plurality of electrodes arranged side by side at a predetermined interval. When the image carrier has a charge generation layer and a charge transfer layer, and the charge generation layer is inside, the thickness tg (μm) of the charge transfer layer is tg when the resolution is r (dpi). ≦ 8400 / r + 13 was satisfied.

本発明に係る画像形成装置及びプロセスカートリッジによれば、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって像担持体との対向域にトナーを搬送するトナー搬送部材を備え、像担持体が電荷発生層と電荷移動層を有し、電荷発生層が内部にある場合、電荷移動層の厚さtg(μm)が、解像力をr(dpi)としたとき、tg≦8400/r+13、の式を満たしている構成としたので、地汚れなく、孤立1画素まできれいな現像が可能となる。   According to the image forming apparatus and the process cartridge according to the present invention, a multi-phase voltage is applied to a plurality of electrodes arranged side by side at a predetermined interval, so that a transfer electric field formed in a region facing the image carrier. When the toner carrying member for carrying the toner is provided, and the image carrier has a charge generation layer and a charge transfer layer, and the charge generation layer is inside, the thickness tg (μm) of the charge transfer layer determines the resolving power r ( dpi), the structure satisfying the equation of tg ≦ 8400 / r + 13 is satisfied, so that it is possible to perform clear development up to one isolated pixel without background smearing.

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。先ず、本発明に係る画像形成装置の第1実施形態の一例ついて図1を参照して説明する。なお、図1は同画像形成装置の現像装置部分の模式的構成図である。
現像装置は、磁性キャリアと非磁性トナーから成る二成分現像剤を用いる現像装置であり、所定の間隔で配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって、静電潜像が形成される像担持体1との対向領域にトナーを搬送するローラ状に形成したトナー搬送部材2と、このトナー搬送部材2に対向し、トナー搬送部材2に対してトナーを供給するトナー供給手段である現像剤担持体3と、この現像剤担持体3で供給するトナー及び磁性キャリアを収容する現像剤収容部4とを備えている。この場合、トナー搬送部材2は像担持体1及び現像剤担持体3に対して径方向の反対側の領域で対向している配置としている。なお、トナー搬送部材2は回転せず、外周面をトナーが矢示方向に搬送電界(移相電界)で搬送される。一方、現像剤担持体3は矢示方向に回転する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, an example of a first embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a developing device portion of the image forming apparatus.
The developing device is a developing device using a two-component developer composed of a magnetic carrier and a non-magnetic toner, and a developing electric field is generated by applying a multiphase voltage to a plurality of electrodes arranged at a predetermined interval. A toner conveying member 2 formed in a roller shape for conveying toner to a region facing the image carrier 1 on which an electrostatic latent image is formed, and the toner conveying member 2 facing the toner conveying member 2 with respect to the toner conveying member 2 A developer carrier 3 serving as a toner supply means for supplying the toner, and a developer accommodating portion 4 for accommodating the toner and magnetic carrier supplied by the developer carrier 3. In this case, the toner conveying member 2 is disposed so as to face the image carrier 1 and the developer carrier 3 in a region opposite to the radial direction. The toner conveying member 2 does not rotate, and the toner is conveyed on the outer peripheral surface in the direction of the arrow by a conveying electric field (phase-shift electric field). On the other hand, the developer carrier 3 rotates in the direction indicated by the arrow.

現像剤収容部4は、2室に分けられており、各室は現像装置内の両端部の図示しない現像剤通路によって連通している。この現像剤収容部4には二成分現像剤が収容されており、各室にある攪拌搬送スクリュー5A、5Bによって攪拌されながら現像剤収容部4内を搬送されている。   The developer accommodating portion 4 is divided into two chambers, and each chamber communicates with a developer passage (not shown) at both ends in the developing device. A two-component developer is accommodated in the developer accommodating portion 4 and is conveyed through the developer accommodating portion 4 while being agitated by the agitating / conveying screws 5A and 5B in the respective chambers.

また、現像剤収容部4には図示しないトナー収容部から現像剤を補給するためのトナー補給口6を設けている。そして、現像剤収容部4には現像剤の透磁率を検知する図示しないトナー濃度センサ(図示せず)が設置されており、現像剤の濃度を検知している。現像剤収容部4のトナー濃度が減少すると、トナー補給口6から現像剤収容部4にトナーが補給される。   Further, the developer container 4 is provided with a toner supply port 6 for supplying developer from a toner container (not shown). The developer container 4 is provided with a toner concentration sensor (not shown) that detects the magnetic permeability of the developer, and detects the developer concentration. When the toner concentration in the developer accommodating portion 4 decreases, the toner is replenished from the toner replenishing port 6 to the developer accommodating portion 4.

現像剤担持体3は、現像剤収容部4の攪拌搬送スクリュー5Aと対向する領域に配置されている。現像剤担持体3の内部には、固定された磁石が配置されおり、現像剤担持体3の回転と磁力によって、現像剤収容部4内の現像剤は現像剤担持体3表面に汲み上げられる。   The developer carrier 3 is disposed in a region of the developer container 4 that faces the agitating and conveying screw 5A. A fixed magnet is disposed inside the developer carrier 3, and the developer in the developer container 4 is pumped up to the surface of the developer carrier 3 by the rotation and magnetic force of the developer carrier 3.

また、現像剤の汲み上げ領域より現像剤担持体3の回転方向(矢示方向)下流側でトナー搬送部材2との対向領域より上流側には、現像剤担持体3と対向する領域に現像剤層規制部材7を設け、汲み上げ領域で汲み上げたれた現像剤を一定量の現像剤層厚に規制される。そして、現像剤層規制部材7を通った現像剤は現像剤担持体3の回転に伴って、トナー搬送部材2と対向する領域まで搬送される。   Further, the developer is placed in a region facing the developer carrier 3 on the downstream side in the rotation direction (arrow direction) of the developer carrier 3 from the developer pumping region and upstream from the region facing the toner conveying member 2. A layer regulating member 7 is provided, and the developer pumped in the pumping area is regulated to a certain amount of developer layer thickness. The developer passing through the developer layer regulating member 7 is transported to a region facing the toner transport member 2 as the developer carrier 3 rotates.

ここで、現像剤担持体3には、第1電圧印加手段11によって供給バイアスが印加されている。また、トナー搬送ローラには、第2電圧印加手段12によって後述するように電極に電圧が印加されている。   Here, a supply bias is applied to the developer carrier 3 by the first voltage application unit 11. Further, as will be described later, a voltage is applied to the toner conveying roller by the second voltage applying unit 12.

これにより、現像剤担持体3とトナー搬送ローラが対向する領域においては、第1、第2電圧印加手段11、12によってトナー搬送ローラと現像剤担持体3との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーはキャリアから解離し、トナー搬送ローラ2表面に移動する。そして、トナー搬送部材2表面に達したトナーは、第2電圧印加手段12が印加する電圧によって形成される搬送電界によって、トナー搬送部材2表面上をホッピングしながら搬送される(移動する)。   As a result, in the region where the developer carrier 3 and the toner carrying roller face each other, an electric field is generated between the toner carrying roller and the developer carrier 3 by the first and second voltage applying units 11 and 12. Under the electrostatic force from the electric field, the toner dissociates from the carrier and moves to the surface of the toner transport roller 2. The toner that has reached the surface of the toner transport member 2 is transported (moved) while hopping on the surface of the toner transport member 2 by the transport electric field formed by the voltage applied by the second voltage applying unit 12.

次いで、潜像担持体1と対向する領域まで搬送電界によって搬送されたトナーは、トナー搬送部材2と潜像担持体1上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体1上に移動して潜像担持体1上の潜像を可視像化(現像)する。   Next, the toner conveyed by the conveyance electric field to the area facing the latent image carrier 1 is applied onto the latent image carrier 1 by the developing electric field between the toner conveyance member 2 and the image portion on the latent image carrier 1. The latent image on the latent image carrier 1 is moved to be visualized (developed).

このように、磁性キャリアと非磁性のトナーから成る二成分現像剤を用いた現像装置では、キャリアとの接触摩擦によってトナーが帯電するため、帯電が安定する。また、現像においてトナーの供給量が多いため、高速現像に適している。したがって、二成分現像剤を用いることによって、帯電の安定したトナーを大量にトナー搬送部材に供給することができる。   As described above, in the developing device using the two-component developer composed of the magnetic carrier and the nonmagnetic toner, the toner is charged by the contact friction with the carrier, so that the charging is stabilized. In addition, since a large amount of toner is supplied during development, it is suitable for high-speed development. Therefore, by using the two-component developer, a large amount of stably charged toner can be supplied to the toner conveying member.

ここで、像担持体1とトナー搬送部材2との間の距離をG(μm)、トナー搬送部材2の電極の幅をW1(μm)、トナー搬送部材2の電極の間隔をW2(μm)としたとき、像担持体1とトナー搬送部材2との間の距離Gは、G≧(W2+0.5W1)×31/2、の式を満たしている。また、孤立最小画素の直径をDmin(μm)、トナー搬送部材2で形成する搬送電界の最大搬送方向電界をEhmax(V/μm)としたとき、像担持体1とトナー搬送部材2との間の距離Gは、G≦Dmin+150(Ehmax)1/2、の式をも満たしている。これによって、地肌汚れのない孤立1ドットのきれいな現像も行なうことができるようになる。 Here, the distance between the image carrier 1 and the toner conveying member 2 is G (μm), the width of the electrode of the toner conveying member 2 is W1 (μm), and the distance between the electrodes of the toner conveying member 2 is W2 (μm). , The distance G between the image carrier 1 and the toner conveying member 2 satisfies the equation G ≧ (W2 + 0.5W1) × 3 1/2 . Further, when the diameter of the isolated minimum pixel is Dmin (μm) and the maximum electric field in the conveying direction formed by the toner conveying member 2 is Ehmax (V / μm), the distance between the image carrier 1 and the toner conveying member 2 The distance G also satisfies the following equation: G ≦ Dmin + 150 (Ehmax) 1/2 . As a result, it is possible to carry out clean development of an isolated dot without any background contamination.

また、像担持体1は、電荷発生層と電荷移動層を有し、電荷発生層が内部にあり、電荷移動層の厚さtg(μm)が、解像力をr(dpi)としたとき、tg≦8400/r+13、の式を満たしている構成としている。これにより、確実に、地汚れなく、孤立1画素まできれいな現像が可能となる。   The image carrier 1 has a charge generation layer and a charge transfer layer, the charge generation layer is inside, and the thickness tg (μm) of the charge transfer layer is tg when the resolving power is r (dpi). ≦ 8400 / r + 13 is satisfied. As a result, it is possible to reliably develop up to one isolated pixel without background contamination.

次に、本発明に係る画像形成装置の第1実施形態の他の例について図2を参照して説明する。なお、図2は同画像形成装置の現像装置部分の模式的構成図である。
この現像装置は、非磁性トナーから成る一成分現像剤を用いる現像装置であり、静電潜像が形成される像担持体1との対向領域にトナーを搬送するローラ状に形成したトナー搬送部材2と、このトナー搬送部材2に対向し、トナー搬送部材2に対してトナーを供給するトナー供給手段である現像剤担持体13と、この現像剤担持体13で供給するトナーを収容する現像剤収容部14とを備えている。この場合、トナー搬送部材2は像担持体1及び現像剤担持体3に対して径方向の反対側の領域で対向している配置としている。なお、トナー搬送部材2は回転せず、外周面をトナーが矢示方向に搬送電界(移相電界)で搬送される。一方、現像剤担持体13は矢示方向に回転する。
Next, another example of the first embodiment of the image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a developing device portion of the image forming apparatus.
This developing device is a developing device that uses a one-component developer made of non-magnetic toner, and is a toner conveying member formed in a roller shape that conveys toner to a region facing the image carrier 1 on which an electrostatic latent image is formed. 2, a developer carrying member 13 that is a toner supply unit that faces the toner carrying member 2 and supplies toner to the toner carrying member 2, and a developer that contains the toner to be supplied by the developer carrying member 13 And an accommodating portion 14. In this case, the toner conveying member 2 is disposed so as to face the image carrier 1 and the developer carrier 3 in a region opposite to the radial direction. The toner conveying member 2 does not rotate, and the toner is conveyed on the outer peripheral surface in the direction of the arrow by a conveying electric field (phase-shift electric field). On the other hand, the developer carrier 13 rotates in the direction indicated by the arrow.

現像剤収容部14にはトナー補給ローラ15A、15Bを備え、トナーはトナー補給ローラ15Aと現像剤担持体13とによる摩擦帯電などによって、静電気力によって現像剤担持体13上に汲み上げられる。そして、現像剤担持体13上のトナーは現像剤層規制部材7によって薄層化され、現像剤担持体13の回転に伴ってトナー搬送部材2と対向する領域に搬送される。   The developer accommodating portion 14 includes toner replenishing rollers 15A and 15B, and the toner is pumped onto the developer carrying member 13 by electrostatic force due to frictional charging by the toner replenishing roller 15A and the developer carrying member 13 or the like. Then, the toner on the developer carrier 13 is thinned by the developer layer regulating member 7 and conveyed to a region facing the toner conveying member 2 as the developer carrier 13 rotates.

ここでも、現像剤担持体13には、第1電圧印加手段11によって供給バイアスが印加されている。また、トナー搬送部材2には、第2電圧印加手段12によって後述するように電極に電圧が印加されている。   Again, a supply bias is applied to the developer carrier 13 by the first voltage application means 11. In addition, a voltage is applied to the electrode of the toner conveying member 2 by the second voltage applying unit 12 as will be described later.

これにより、現像剤担持体13とトナー搬送部材2が対向する領域においては、第1、第2電圧印加手段11、12によってトナー搬送部材2と現像剤担持体13との間に電界が生じている。その電界からの静電気力を受け、トナーは現像剤担持体13表面から解離し、トナー搬送部材2表面に移動する。そして、トナー搬送部材2表面に達したトナーは、第2電圧印加手段12が印加する電圧によって形成される搬送電界によって、トナー搬送部材2表面上をホッピングしながら搬送される。   As a result, in the region where the developer carrying member 13 and the toner carrying member 2 face each other, an electric field is generated between the toner carrying member 2 and the developer carrying member 13 by the first and second voltage applying units 11 and 12. Yes. Under the electrostatic force from the electric field, the toner dissociates from the surface of the developer carrier 13 and moves to the surface of the toner conveying member 2. The toner that has reached the surface of the toner transport member 2 is transported while hopping on the surface of the toner transport member 2 by the transport electric field formed by the voltage applied by the second voltage applying unit 12.

そして、潜像担持体1と対向する領域まで搬送電界によって搬送されたトナーは、トナー搬送部材2と潜像担持体1上の画像部との間の現像電界によって、潜像担持体1上に移動して潜像担持体1上の潜像を可視像化(現像)する。   Then, the toner conveyed to the area facing the latent image carrier 1 by the conveyance electric field is transferred onto the latent image carrier 1 by the developing electric field between the toner conveying member 2 and the image portion on the latent image carrier 1. The latent image on the latent image carrier 1 is moved to be visualized (developed).

このように、現像剤として、トナーから成る一成分現像剤を用いることもできる。二成分現像剤の場合、現像剤担持体の回転や磁気穂がトナー搬送部材に衝突する衝撃によって、磁気穂を形成しているキャリアの一部が切れてトナー搬送部材に移動し、供給部でトナー搬送部材の表面に付着してしまうおそれがある。これに対し、一成分現像剤の場合、キャリアを用いていないので、トナー搬送部材表面へのキャリアの付着という問題は起こらず、また、一成分現像剤の場合、現像剤収容部が簡単な構成となるため、現像装置を小型化・低コスト化することができる。   Thus, a one-component developer made of toner can also be used as the developer. In the case of a two-component developer, due to the rotation of the developer carrier and the impact of the magnetic spikes colliding with the toner conveying member, a part of the carrier forming the magnetic spikes is cut and moved to the toner conveying member, There is a risk of adhering to the surface of the toner conveying member. On the other hand, in the case of a one-component developer, no carrier is used, so that the problem of carrier adhesion to the surface of the toner conveying member does not occur. In the case of a one-component developer, the developer container has a simple configuration. Therefore, the developing device can be reduced in size and cost.

ここでも、像担持体1とトナー搬送部材2との間の距離をG(μm)、トナー搬送部材2の電極の幅をW1(μm)、トナー搬送部材2の電極の間隔をW2(μm)としたとき、像担持体1とトナー搬送部材2との間の距離Gは、G≧(W2+0.5W1)×31/2、の式を満たしている。また、孤立最小画素の直径をDmin(μm)、トナー搬送部材2で形成する搬送電界の最大搬送方向電界をEhmax(V/μm)としたとき、像担持体1とトナー搬送部材2との間の距離Gは、G≦Dmin+150(Ehmax)1/2、の式をも満たしている。これによって、地肌汚れのない孤立1ドットのきれいな現像も行なうことができるようになる。 Here again, the distance between the image carrier 1 and the toner conveying member 2 is G (μm), the width of the electrode of the toner conveying member 2 is W1 (μm), and the distance between the electrodes of the toner conveying member 2 is W2 (μm). , The distance G between the image carrier 1 and the toner conveying member 2 satisfies the equation G ≧ (W2 + 0.5W1) × 3 1/2 . Further, when the diameter of the isolated minimum pixel is Dmin (μm) and the maximum electric field in the conveying direction formed by the toner conveying member 2 is Ehmax (V / μm), the distance between the image carrier 1 and the toner conveying member 2 The distance G also satisfies the following equation: G ≦ Dmin + 150 (Ehmax) 1/2 . As a result, it is possible to carry out clean development of an isolated dot without any background contamination.

また、像担持体1は、電荷発生層と電荷移動層を有し、電荷発生層が内部にあり、電荷移動層の厚さtg(μm)が、解像力をr(dpi)としたとき、tg≦8400/r+13、の式を満たしている構成としている。これにより、確実に、地汚れなく、孤立1画素まできれいな現像が可能となる。   The image carrier 1 has a charge generation layer and a charge transfer layer, the charge generation layer is inside, and the thickness tg (μm) of the charge transfer layer is tg when the resolving power is r (dpi). ≦ 8400 / r + 13 is satisfied. As a result, it is possible to reliably develop up to one isolated pixel without background contamination.

ここで、トナー搬送部材2の詳細について図3以降を参照して説明する。図3は、同トナー搬送部材2の像担持体1側表面を拡大した断面図である。
このトナー搬送部材2は、支持基板101上に複数の電極102、102、102……を、n本を1セットとして、トナー移動方向に沿って所要の間隔で配置し、この上に静電搬送面103aを形成する絶縁性の静電搬送面形成部材となり、電極102の表面を覆う保護膜となる、無機又は有機の絶縁性材料で形成した表面保護層103を積層したものである。
Here, details of the toner conveying member 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged sectional view of the surface of the toner conveying member 2 on the image carrier 1 side.
The toner conveying member 2 includes a plurality of electrodes 102, 102, 102... Arranged on a support substrate 101 as a set with a predetermined interval along the toner moving direction. A surface protective layer 103 made of an inorganic or organic insulating material, which becomes an insulating electrostatic transfer surface forming member for forming the surface 103a and serves as a protective film covering the surface of the electrode 102, is laminated.

支持基板101としては、ガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、SUSなどの導電性材料からなる基板にSiO等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板などを用いることができる。 As the support substrate 101, a substrate made of an insulating material such as a glass substrate, a resin substrate, or a ceramic substrate, or a substrate made of a conductive material such as SUS, an insulating film such as SiO 2 is formed, a polyimide film, or the like A substrate made of a flexible and deformable material can be used.

電極102は、支持基板101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を用いて所要の電極形状にパターン化して形成している。これらの複数の電極102のトナー搬送方向における幅(電極幅)W1は移動させる粉体の平均粒径の1倍以上20倍以下とし、かつ、電極102、102のピッチpも移動させるトナーの平均粒径の1倍以上20倍以下としている(図4参照)。   The electrode 102 is formed by depositing a conductive material such as Al or Ni—Cr on the support substrate 101 with a thickness of 0.1 to 10 μm, preferably 0.5 to 2.0 μm, and using a photolithography technique or the like. It is formed by patterning into the required electrode shape. The width (electrode width) W1 of the plurality of electrodes 102 in the toner conveyance direction is set to be 1 to 20 times the average particle diameter of the powder to be moved, and the average of the toner to which the pitch p of the electrodes 102 and 102 is also moved. It is 1 to 20 times the particle size (see FIG. 4).

表面保護層103としては、例えばSiO、TiO、TiO、SiON、BN、TiN、Taなどを厚さ0.5〜10μm、好ましくは厚さ0.5〜3μmで成膜して形成している。また、無機ナイトライド化合物、例えばSiN、Bn、Wなどを用いることができる。特に、表面水酸基が増えると帯電トナーの帯電量が搬送途中で下がる傾向にあるので、表面水酸基(SiOH、シラトール基)が少ない無機ナイトライド化合物が好ましい。 As the surface protective layer 103, for example, SiO 2 , TiO 2 , TiO 4 , SiON, BN, TiN, Ta 2 O 5 and the like are formed to a thickness of 0.5 to 10 μm, preferably 0.5 to 3 μm. Formed. In addition, inorganic nitride compounds such as SiN, Bn, and W can be used. In particular, since the charge amount of the charged toner tends to decrease in the middle of conveyance when the surface hydroxyl groups increase, inorganic nitride compounds with few surface hydroxyl groups (SiOH, silatol groups) are preferable.

図3において、各電極102から伸びる線は各電極102に電圧を印加するための導電線をあらわしており、各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。各電極102に対しては、本体側の電圧印加手段(駆動回路)104からn相の異なる駆動電圧V11〜V13、V21〜V23が印加される。なお、本実施形態では3相の駆動電圧が印加される場合(n=3)について説明するが、本発明はトナーが搬送される限りにおいて、多相(n相)がn>2を満たす任意の自然数nについて適用可能である。   In FIG. 3, lines extending from the respective electrodes 102 represent conductive lines for applying a voltage to the respective electrodes 102, and only the portions indicated by black circles among the overlapping portions of the respective lines are electrically connected. This part is electrically insulated. To each electrode 102, drive voltages V11 to V13 and V21 to V23 having different n phases are applied from the voltage application means (drive circuit) 104 on the main body side. In this embodiment, a case where a three-phase drive voltage is applied (n = 3) will be described. However, the present invention is an arbitrary case where the multiphase (n-phase) satisfies n> 2 as long as the toner is conveyed. It is applicable to the natural number n.

また、トナー搬送部材2の各電極102は現像装置10側の接点S11、S12、S13,S21、S22、S23のいずれかに接続されており、各接点S11、S12、S13,S21、S22、S23は、現像装置10が画像形成装置本体に装着された状態においては、それぞれ駆動波形V11、V12、V13、V21、V22、V23を与える本体側の電圧印加手段22と接続される。   Each electrode 102 of the toner conveying member 2 is connected to one of the contacts S11, S12, S13, S21, S22, and S23 on the developing device 10 side, and each of the contacts S11, S12, S13, S21, S22, and S23. When the developing device 10 is mounted on the main body of the image forming apparatus, it is connected to the voltage application means 22 on the main body side that applies the drive waveforms V11, V12, V13, V21, V22, and V23, respectively.

トナー搬送部材2は、トナーを像担持体1近傍まで移送し、また現像領域通過後の現像に寄与しなかったトナーを回収するための搬送領域(回収領域を含む)、像担持体1の潜像にトナーを付着させてトナー像を形成するための現像領域とに分けられる。   The toner transport member 2 transports the toner to the vicinity of the image carrier 1, and transports the toner that has not contributed to the development after passing through the development region (including the recovery region), the latent image of the image carrier 1. It is divided into a development area for forming a toner image by attaching toner to the image.

現像領域は、像担持体1に近接した領域のみに存在し、搬送領域はトナー搬送部材2の周上、現像領域以外の全域に存在する。本発明では、トナーが移相電界によって移動可能な領域を「静電搬送面」という。本実施形態の場合、トナー搬送部材2の周表面全体が静電搬送面である。   The development area exists only in the area close to the image carrier 1, and the conveyance area exists on the circumference of the toner conveyance member 2 and in the entire area other than the development area. In the present invention, an area in which toner can move by a phase-shifting electric field is referred to as an “electrostatic conveyance surface”. In the present embodiment, the entire peripheral surface of the toner conveying member 2 is an electrostatic conveying surface.

搬送領域では第2電圧印加手段22によって各電極102に駆動波形V11、V12、V13が印加され、現像領域では第2電圧印加手段22によって各電極102に駆動波形V21、V22、V23が印加される。   In the transport region, the driving waveforms V11, V12, and V13 are applied to the electrodes 102 by the second voltage applying unit 22, and in the developing region, the driving waveforms V21, V22, and V23 are applied to the electrodes 102 by the second voltage applying unit 22. .

そこで、トナー搬送部材2におけるトナーの静電搬送の原理について説明する。トナー搬送部材2の複数の電極102に対してn相のパルス状電圧を印加することにより、複数の電極102によって移相電界(進行波電界)が発生し、トナー搬送部材2上の帯電したトナーは反発力及び/又は吸引力を受けて移送方向に移動する。   Therefore, the principle of electrostatic conveyance of toner in the toner conveyance member 2 will be described. By applying an n-phase pulse voltage to the plurality of electrodes 102 of the toner conveying member 2, a phase shift electric field (traveling wave electric field) is generated by the plurality of electrodes 102, and the charged toner on the toner conveying member 2 is charged. Receives a repulsive force and / or a suction force and moves in the transfer direction.

例えば、トナー搬送部材2の複数の電極102に対して図5に示すように、グランドG(0V)と正の電圧+との間で変化するA相、B相、C相の3相のパルス状駆動波形(電圧)を、タイミングをずらして印加する。   For example, as shown in FIG. 5, with respect to the plurality of electrodes 102 of the toner conveying member 2, a three-phase pulse of A phase, B phase, and C phase that changes between the ground G (0 V) and a positive voltage +. The drive waveform (voltage) is applied while shifting the timing.

このとき、図6に示すように、トナー搬送部材2上に負帯電トナーTがあり、トナー搬送部材2の連続した複数の電極102にそれぞれ「G」、「G」、「+」、「G」、「G」が印加された(同図(a))とすると、負帯電トナーTは「+」の電極102上に位置する。次のタイミングで複数の電極102にはそれぞれ「+」、「G」、「G」、「+」、「G」が印加され(同図(b))、負帯電トナーTには左側の「G」の電極102との間で反発力が、右側の「+」の電極102との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーTは「+」の電極102側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極102には、同図(c)に示すように、それぞれ「G」、「+」、「G」、「G」、「+」が印加され、負帯電トナーTには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーTは更に「+」の電極102側に移動する。   At this time, as shown in FIG. 6, the negatively charged toner T is present on the toner conveying member 2, and “G”, “G”, “+”, “G” are respectively applied to a plurality of continuous electrodes 102 of the toner conveying member 2. ”And“ G ”are applied (FIG. 5A), the negatively charged toner T is positioned on the“ + ”electrode 102. At the next timing, “+”, “G”, “G”, “+”, and “G” are respectively applied to the plurality of electrodes 102 ((b) in the figure). Since a repulsive force acts between the “G” electrode 102 and an attractive force acts between the “+” electrode 102 on the right side, the negatively charged toner T moves to the “+” electrode 102 side. Further, as shown in FIG. 5C, “G”, “+”, “G”, “G”, and “+” are applied to the plurality of electrodes 102 at the next timing, respectively, and negatively charged toner Similarly, the repulsive force and the attractive force act on T, so the negatively charged toner T further moves to the “+” electrode 102 side.

これについて図7を参照して具体的に説明すると、同図(a)に示すように、トナー搬送部材2の電極A〜Fがいずれも0V(G)で、トナー搬送部材2上に負帯電トナーTが載っている状態から、同図(b)に示すように電極A、Dに「+」が印加されると、負帯電トナーTは電極A及び電極Dに吸引されて電極A、D上に移る。次のタイミングで、同図(c)に示すように、電極A、Dがいずれも「0」になり、電極B、Eに「+」が印加されると、電極A、D上のトナーTは反発力を受けるとともに、電極B、Eの吸引力を受けることになって、負帯電トナーTは電極B及び電極Eに移送される。さらに、次のタイミングで、同図(d)に示すように、電極B、Eがいずれも「0」になり、電極C、Fに「+」が印加されると、電極B、E上のトナーTは反発力を受けるとともに、電極C、Fの吸引力を受けることになって、負帯電トナーTは電極C及び電極Fに移送される。このように進行波電界によって負帯電トナーは順次図において右方向に移送されることになる。   This will be described in detail with reference to FIG. 7. As shown in FIG. 7A, the electrodes A to F of the toner conveying member 2 are all 0 V (G) and are negatively charged on the toner conveying member 2. When “+” is applied to the electrodes A and D from the state where the toner T is loaded, as shown in FIG. 5B, the negatively charged toner T is attracted to the electrodes A and D and the electrodes A and D are drawn. Move up. At the next timing, as shown in FIG. 5C, when the electrodes A and D are both “0” and “+” is applied to the electrodes B and E, the toner T on the electrodes A and D is displayed. Receives the repulsive force and the suction force of the electrodes B and E, so that the negatively charged toner T is transferred to the electrode B and the electrode E. Further, at the next timing, as shown in FIG. 4D, when the electrodes B and E are both “0” and “+” is applied to the electrodes C and F, The toner T receives a repulsive force and also receives the suction force of the electrodes C and F, so that the negatively charged toner T is transferred to the electrodes C and F. In this way, the negatively charged toner is sequentially transferred rightward in the drawing by the traveling wave electric field.

このように複数の電極102に電圧の変化する多相(n相)の駆動波形(電圧)を印加することで、トナー搬送部材2上には進行波電界が発生し、負帯電トナーはこの進行波電界の進行方向に移動する。なお、正帯電トナーの場合には駆動波形の変化パターンを逆にすることで同様に同方向に移動する。   Thus, by applying a multi-phase (n-phase) driving waveform (voltage) whose voltage changes to the plurality of electrodes 102, a traveling wave electric field is generated on the toner conveying member 2, and the negatively charged toner progresses in this manner. Move in the traveling direction of the wave electric field. In the case of positively charged toner, the drive waveform changes in the same direction by reversing the drive waveform change pattern.

次に、第2電圧印加手段22の一例について図8を参照して説明する。
この電圧印加手段22は、パルス信号を生成出力するパルス信号発生回路105と、このパルス信号発生回路105からのパルス信号を入力して駆動波形であるパルス状電圧V11、V12、V13を生成出力する波形増幅器106a、106b、106cと、パルス信号発生回路105からのパルス信号を入力して駆動波形V21、V22、V23を生成出力する波形増幅器107a、107b、107cとを有する。
Next, an example of the second voltage application unit 22 will be described with reference to FIG.
The voltage applying means 22 generates and outputs a pulse signal from a pulse signal generation circuit 105 that generates and outputs a pulse signal, and generates and outputs pulse voltages V11, V12, and V13, which are drive waveforms, by inputting the pulse signal from the pulse signal generation circuit 105. Waveform amplifiers 106a, 106b, and 106c, and waveform amplifiers 107a, 107b, and 107c that generate and output drive waveforms V21, V22, and V23 by inputting a pulse signal from the pulse signal generation circuit 105 are provided.

パルス信号発生回路105は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各120°に位相シフトした2組みパルスで、次段の波形増幅器106a〜106c、107a〜107cに含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して100Vのスイッチングを行なうことができるレベルの出力電圧10〜15Vのパルス信号を生成して出力する。   The pulse signal generation circuit 105 receives, for example, logic level input pulses, and includes two sets of pulses that are phase-shifted by 120 °, and switches switching means such as transistors included in the waveform amplifiers 106a to 106c and 107a to 107c in the next stage. It generates and outputs a pulse signal having an output voltage of 10 to 15 V that can be driven to perform switching of 100 V.

波形増幅器106a、106b、106cは、搬送領域の各電極102に対して、3相の駆動波形(駆動パルス)V11、V12、V13を印加し、波形増幅器107a、107b、107cは、現像領域の各電極102に対して、3相の駆動波形(駆動パルス)V21、v22、V23を印加する。   The waveform amplifiers 106a, 106b, and 106c apply three-phase drive waveforms (drive pulses) V11, V12, and V13 to the respective electrodes 102 in the transport area, and the waveform amplifiers 107a, 107b, and 107c correspond to the electrodes in the development area. Three-phase drive waveforms (drive pulses) V21, v22, and V23 are applied to the electrode 102.

ここで、トナー搬送部材2の搬送領域では、各電極102に対して、図9に示すように、各相の+100Vの印加時間taを繰り返し周期tfの1/3である約33%に設定した(これを「搬送電圧パターン」という。)3相の駆動波形(駆動パルス)V11、V12、V13を印加する。この駆動波形は搬送領域においてトナーを高速搬送させるのに適した波形である。   Here, in the transport region of the toner transport member 2, for each electrode 102, as shown in FIG. 9, the application time ta of +100 V for each phase is set to about 33%, which is 1/3 of the repetition period tf. (This is referred to as a “carrier voltage pattern”.) Three-phase drive waveforms (drive pulses) V11, V12, and V13 are applied. This drive waveform is a waveform suitable for high-speed conveyance of toner in the conveyance region.

また、現像領域では、各電極102に対して、図10又は図11に示すように、各相の+100V(又は−100V)の印加時間taを繰り返し周期tfの2/3である約67%に設定した(これを「ホッピング電圧(又は現像電圧)パターン」という)3相の駆動波形(駆動パルス)V21、V22、V23を印加する。現像領域ではトナー粒子を積極的に像担持体に向かって打ち上げることが好ましく、図10の駆動波形はトナー粒子を打ち上げるのに適している。   In the development region, as shown in FIG. 10 or FIG. 11, the application time ta of +100 V (or −100 V) of each phase is set to about 67%, which is 2/3 of the repetition period tf, for each electrode 102. Three-phase drive waveforms (drive pulses) V21, V22, and V23 that have been set (this is referred to as a “hopping voltage (or development voltage) pattern”) are applied. In the developing region, it is preferable to positively launch toner particles toward the image carrier, and the drive waveform in FIG. 10 is suitable for launching toner particles.

さらに、ホッピング電圧パターンとしては、図12に示すように、パルス状電圧と直流バイアスとを重畳した波形の電圧を用いることもできる。図12に示す波形は、−50VのDC電圧をバイアスし、−50V〜−150Vの駆動波形とした。なお、同図では相対的に+の時間が33%デューティの波形としている。   Further, as the hopping voltage pattern, as shown in FIG. 12, a voltage having a waveform in which a pulse voltage and a DC bias are superimposed can be used. The waveform shown in FIG. 12 is a drive waveform of −50 V to −150 V by biasing a DC voltage of −50 V. In the figure, a relatively positive time is a 33% duty waveform.

なお、現像電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、0V電極のセンターに位置したトナー以外は、横方向への力も受けるため、すべてのトナーがいっせいに高く打ち上げられるというものではなく、水平方向に移動するトナーもあり、逆に、搬送電圧パターンの駆動波形を印加した場合でも、トナーの位置によっては、大きな角度で斜めに打ち上げられて水平に移動するよりも上昇距離の方が大きいものがある。   Even when a drive waveform of the development voltage pattern is applied, since the toner is also subjected to a lateral force other than the toner positioned at the center of the 0V electrode, not all the toners are launched at the same time, but move in the horizontal direction. Conversely, even when a drive waveform of a carrier voltage pattern is applied, depending on the position of the toner, there is a toner whose ascending distance is larger than that of being obliquely launched at a large angle and moving horizontally.

したがって、搬送領域において各電極102に印加する駆動波形パターンは前述した図9に示す搬送電圧パターンに限られるものではなく、また、現像領域12の各電極102に印加する駆動波形パターンも前述した図10ないし図12に示す現像電圧パターンに限られるものではない。   Therefore, the drive waveform pattern applied to each electrode 102 in the transport region is not limited to the transport voltage pattern shown in FIG. 9 described above, and the drive waveform pattern applied to each electrode 102 in the development region 12 is also the above-described diagram. The development voltage pattern shown in FIGS. 10 to 12 is not limited.

なお、駆動波形は3相の場合について説明したが、これをn相に一般化すると、次のようになる。すなわち、各電極に対してn相(nは3以上の整数)のパルス状電圧(駆動波形)を印加して進行波電界を発生させる場合、1相あたりの電圧印加時間が{繰り返し周期時間×(n−1)/n}未満となる電圧印加デューティとすることによって、搬送、現像の効率を上げることができる。例えば、3相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間taを繰り返し周期時間tfの2/3である約67%未満に設定し、4相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間を繰り返し周期時間の3/4である75%未満に設定することが好ましい。   The drive waveform has been described for the case of three phases. When this is generalized to the n phase, the drive waveform is as follows. That is, when an n-phase (n is an integer of 3 or more) pulsed voltage (driving waveform) is applied to each electrode to generate a traveling wave electric field, the voltage application time per phase {repetition period time × By setting the voltage application duty to be less than (n−1) / n}, it is possible to increase the efficiency of conveyance and development. For example, when a three-phase drive waveform is used, the voltage application time ta of each phase is set to less than about 67%, which is 2/3 of the repetitive cycle time tf, and when a four-phase drive waveform is used, It is preferable to set the voltage application time of each phase to less than 75%, which is 3/4 of the repetition cycle time.

他方、電圧印加デューティは、{繰り返し周期時間/n}以上に設定することが好ましい。例えば、3相の駆動波形を用いる場合には、各相の電圧印加時間taを繰り返し周期時間tfの1/3である約33%以上に設定することが好ましい。   On the other hand, the voltage application duty is preferably set to {repetition cycle time / n} or more. For example, when a three-phase driving waveform is used, it is preferable to set the voltage application time ta of each phase to about 33% or more, which is 1/3 of the repetition cycle time tf.

すなわち、注目電極に印加する電圧と進行方向上流側隣接電極及び下流側隣接電極に印加する各電圧との間には、上流側隣接電極が反発、下流側隣接電極が吸引という時間を設定することによって、効率を向上することができる。特に、駆動周波数が高い場合は、{繰り返し周期時間/n}以上で{繰り返し周期時間×(n−1)/n}未満の範囲内に設定することにより、注目電極上のトナーに対する初期速度が得られやすくなる。   That is, between the voltage applied to the target electrode and each voltage applied to the upstream adjacent electrode and the downstream adjacent electrode in the traveling direction, a time is set for the upstream adjacent electrode to repel and the downstream adjacent electrode to be sucked. The efficiency can be improved. In particular, when the driving frequency is high, the initial speed for the toner on the electrode of interest is set by setting it within the range of {repeat cycle time / n} or more and less than {repeat cycle time × (n−1) / n}. It becomes easy to obtain.

なお、ET現象のうちのホッピング現象は、静電搬送基板を用いただけでは発生せず、トナー搬送部材2の電極102の電極幅aや電極間間隔R、電極に印加する駆動波形(電圧)との関係を設定することで発生するものである。この点については、特許文献2などに詳細に説明しているとおりである。   Note that the hopping phenomenon of the ET phenomenon does not occur only by using the electrostatic transport substrate, and the electrode width a of the electrode 102 of the toner transport member 2, the inter-electrode spacing R, the drive waveform (voltage) applied to the electrodes, and This is caused by setting the relationship. This point is as described in detail in Patent Document 2 and the like.

例えば、電極102の電極幅aについては、電極幅aをトナー径の1倍としたときは、最低1個のトナーを乗せて搬送、ホッピングするための幅寸法であり、これより狭いとトナーに作用する電界が少なくなり、搬送力、飛翔力が低下して実用上は十分でない。また、電極幅aが広くなるに従って、特に、電極上面中央付近で、電気力線が進行方向(水平方向)に傾斜し、垂直方向の電界の弱い領域が発生し、ホッピングの発生力が小さくなる。電極幅aがあまり広くなると、極端な場合、トナーの帯電電荷に応じた鏡像力、ファンデルワールス力、水分等による吸着力が勝り、トナーの堆積が発生することがある。   For example, the electrode width a of the electrode 102 is a width dimension for transporting and hopping at least one toner when the electrode width a is 1 times the toner diameter. The applied electric field is reduced, and the conveyance force and flying force are reduced, which is not sufficient for practical use. In addition, as the electrode width a increases, the electric lines of force incline in the traveling direction (horizontal direction), particularly in the vicinity of the center of the upper surface of the electrode, and a region having a weak vertical electric field is generated. . If the electrode width a is too wide, in an extreme case, the image force, van der Waals force, adsorption force due to moisture, etc. according to the charged charge of the toner will be superior, and toner deposition may occur.

そして、搬送及びホッピングの効率から、電極の上にトナーが20個程度が載る幅であれば吸着が発生しにくく、100V程度の低電圧の駆動波形で効率良く搬送、ホッピングの動作が可能である。それ以上広いと部分的に吸着が発生する領域が生じる。例えば、トナーの平均粒径を5μmとすると、5μm〜100μmまでの範囲に相当する。   From the efficiency of conveyance and hopping, if the width is such that about 20 toners are placed on the electrode, adsorption is unlikely to occur, and the conveyance and hopping operations can be efficiently performed with a low voltage drive waveform of about 100V. . If it is wider than that, a region where adsorption occurs partially occurs. For example, when the average particle diameter of the toner is 5 μm, it corresponds to a range of 5 μm to 100 μm.

電極102の電極幅aのより好ましい範囲は、印加電圧が100V以下の低電圧でより効率的に駆動するため、トナーの平均粒径の2倍以上〜10倍以下である。電極幅aをこの範囲内とすることで、電極表面中央付近の電界強度の低下が1/3以下に抑えられ、ホッピングの効率低下は10%以下となって、効率の大幅な低下をきたすことがなくなる。これは、例えば、トナーの平均粒径を5μmとすると、10μm〜50μmの範囲に相当する。   A more preferable range of the electrode width a of the electrode 102 is 2 times to 10 times the average particle diameter of the toner in order to drive more efficiently at a low voltage of 100 V or less. By setting the electrode width a within this range, the decrease in electric field strength near the center of the electrode surface can be suppressed to 1/3 or less, and the decrease in hopping efficiency is 10% or less, resulting in a significant decrease in efficiency. Disappears. For example, this corresponds to a range of 10 μm to 50 μm when the average particle diameter of the toner is 5 μm.

さらに、より好ましくは、電極幅aは、トナーの平均粒径の2倍以上〜6倍以下の範囲である。これは、例えば、トナーの平均粒径を5μmとすると、10μm〜30μmに相当する範囲である。この範囲とすることによって非常に効率が良くなることが判明している。   More preferably, the electrode width a is in the range of 2 to 6 times the average particle diameter of the toner. For example, this is a range corresponding to 10 μm to 30 μm when the average particle diameter of the toner is 5 μm. It has been found that efficiency within this range is very good.

また、トナーの搬送、ホッピングに作用する力を付与できる電界としては0.5V/μm以上、吸着の問題がない好ましい電界としては1V/μm以上、さらに十分な力を付与できるより好ましい電界としては2V/μm以上の範囲であることが分かっている。   Further, the electric field capable of imparting a force acting on toner conveyance and hopping is 0.5 V / μm or more, the preferred electric field free from the problem of adsorption is 1 V / μm or more, and the more preferable electric field capable of imparting a sufficient force. It has been found that it is in the range of 2 V / μm or more.

電極間隔W2については、間隔が広くなるほど搬送方向の電界強度は低下するため、上記電界強度の範囲に対応する値としても同様で、トナーの平均粒径の1倍以上〜20倍以下、好ましくは2倍以上〜10倍以下、さらにより好ましくは2倍以上〜6倍以下である。また、ホッピングの効率は電極間隔W2が広がると低下するが、トナーの平均粒径の20倍までは実用上のホッピング効率が得られる。トナー平均粒径の20倍を越えるとやはり多くのトナーの吸着力が無視できなくなり、ホッピングが全く発生しないトナーが発生するため、この点でも電極間隔W2はトナーの平均粒径の20倍以下とする必要がある。   Regarding the electrode interval W2, the electric field strength in the transport direction decreases as the interval increases, so the value corresponding to the range of the electric field strength is the same, and is 1 to 20 times the average particle diameter of the toner, preferably It is 2 times or more and 10 times or less, and more preferably 2 times or more and 6 times or less. The hopping efficiency decreases as the electrode interval W2 increases, but practical hopping efficiency can be obtained up to 20 times the average particle diameter of the toner. If the average particle diameter of the toner exceeds 20 times, the adsorbing force of a large amount of toner cannot be ignored, and toner that does not cause hopping is generated. In this respect as well, the electrode interval W2 is 20 times or less of the average particle diameter of the toner. There is a need to.

また、上述した電極構成による搬送及びホッピングを効率的に行なうことがでるのは、トナーの平均粒径が2〜10μm、Q/mが負帯電の場合には−3〜−40μC/g、より好ましくは、−10〜−30μC/g、正帯電の場合には+3〜+40μC/g、より好ましくは、+10〜+30μC/gであることが分っている。   In addition, the conveyance and hopping by the electrode configuration described above can be efficiently performed because the average particle diameter of the toner is 2 to 10 μm, and −3 to −40 μC / g when Q / m is negatively charged. It has been found that it is preferably −10 to −30 μC / g, +3 to +40 μC / g in the case of positive charging, and more preferably +10 to +30 μC / g.

さらに、画像部電位Viと非画像部電位(地肌部電位)Vgとの差が300V以下で十分な現像ができるので、従来の現像方式に比較して、小型低コストの帯電器が使用でき、オゾンの発生量も少ないというメリットがある。また、トナー搬送部材2の電極102に印加する電圧は、トナーを引き付ける成分の電圧とトナーを反発する成分の電圧がトナー搬送部材22の隣り合う電極102、102間に印加されたときに形成されるトナー搬送方向の電界の最大値が2V/μm以上になる電圧とすることによって、トナーの搬送をより確実に行なうことができる。   Furthermore, since the difference between the image portion potential Vi and the non-image portion potential (background portion potential) Vg can be sufficiently developed at 300 V or less, a small and low-cost charger can be used as compared with the conventional development method. There is an advantage that the amount of generated ozone is small. The voltage applied to the electrode 102 of the toner conveying member 2 is formed when the voltage of the component that attracts the toner and the voltage of the component that repels the toner are applied between the adjacent electrodes 102 and 102 of the toner conveying member 22. By setting the voltage so that the maximum value of the electric field in the toner transport direction is 2 V / μm or more, toner can be transported more reliably.

ところで、EH現像では、トナー搬送部材2上でトナーをホッピングさせることによって、トナー搬送部材2のトナーに対する吸着力を0にすることで現像を行なうものであるが、単にトナー搬送部材2上でトナーをホッピングにさせるだけでは、ホッピングしたトナーが像担持体1側への進行性を有しているとしても、像担持体1の潜像に付着することの確実性が保証されない。   By the way, in the EH development, the toner is hopped on the toner conveying member 2 so as to make the toner conveying member 2 have an attractive force with respect to the toner, but the toner is simply developed on the toner conveying member 2. If the toner is merely hopped, the certainty that the hopped toner adheres to the latent image on the image carrier 1 is not guaranteed even if the hopped toner has progress toward the image carrier 1.

そこで、像担持体1の潜像の電位(表面電位)とトナー搬送部材2に印加する電位(発生させる電界)との関係を所定の関係に設定する、つまり、像担持体1の潜像の画像部に対してはトナーが像担持体1側に向かい、非画像部に対してはトナーが像担持体1側に向かわない電界を発生させる。これにより、潜像の画像部に対してはトナーが確実に付着し、非画像部に対してはトナーが像担持体1側に向わないので、トナー搬送部材2からホッピングしたトナーが効率的に現像に利用され、飛散を防止でき、低電圧駆動による、色ムラのない、高品質現像を可能にすることができる。   Therefore, the relationship between the potential (surface potential) of the latent image on the image carrier 1 and the potential (electric field generated) applied to the toner conveying member 2 is set to a predetermined relationship, that is, the latent image on the image carrier 1 is set. An electric field is generated so that the toner is directed toward the image carrier 1 for the image portion and the toner is not directed toward the image carrier 1 for the non-image portion. As a result, the toner adheres reliably to the image portion of the latent image and the toner does not face the image carrier 1 side to the non-image portion, so that the toner hopped from the toner conveying member 2 is efficient. Therefore, it is possible to prevent scattering and to enable high-quality development without color unevenness by driving at a low voltage.

このように、トナーのホッピング現象を利用するEH現像は、像担持体に形成する潜像電位差が、小さい、具体的には、300V以下のときにも、地汚れなく、一番現像しにくい孤立1画素まできれいに現像することができる。   As described above, the EH development using the toner hopping phenomenon is the most difficult to develop even when the potential difference of the latent image formed on the image carrier is small, specifically, even when the voltage is 300 V or less. It can develop up to 1 pixel.

これに対して、従来の乾式現像方式では、一成分現像、二成分現像を問わず、画像部と地肌部の電位差は、少なくとも400V以上は必要で、通常は、500〜900Vである。例えば、画像部が+700Vで、地肌部が+100Vである(正規現像の場合)。そして、現像ローラに印加する現像バイアス電圧を、この中間の+400Vとし、画像部との電位差300Vで、現像ローラ(一成分)、またはキャリア(二成分)表面から負帯電トナーを静電力で引き剥がし、画像部に移動させてトナー像を形成させ、地肌部との電位差300Vで、地肌部に付着したトナーを静電力で引き剥がして現像ローラに戻すことで地汚れを防いでいる。   On the other hand, in the conventional dry development system, the potential difference between the image portion and the background portion is required to be at least 400 V, and is usually 500 to 900 V, regardless of whether one-component development or two-component development. For example, the image portion is + 700V and the background portion is + 100V (in the case of regular development). Then, the developing bias voltage applied to the developing roller is set to +400 V in the middle, and the negatively charged toner is peeled off from the surface of the developing roller (one component) or the carrier (two components) by electrostatic force at a potential difference of 300 V from the image portion. Then, the toner image is formed by moving it to the image portion, and with a potential difference of 300 V from the background portion, the toner attached to the background portion is peeled off by an electrostatic force and returned to the developing roller to prevent background contamination.

このように、従来の現像方式では、現像ローラやキャリア、または感光体表面に、静電力や鏡像力や液間架橋力やファンデルワールツ力で強固に付着しているトナーを引き剥がして、現像するため、地汚れを解消するために、画像部と地肌部間に大きな電位差必要としてきた。   As described above, in the conventional development method, the toner strongly adhered to the developing roller, the carrier, or the surface of the photosensitive member by the electrostatic force, the image force, the liquid cross-linking force, and the van der Waals force is peeled off and developed. Therefore, in order to eliminate the background stain, a large potential difference is required between the image portion and the background portion.

これに対して、EH現像においては、トナーはトナー搬送部材より静電力で、像担持体近傍まで打ち上げられる(ホッピング)ので、像担持体側に、現像ローラやキャリアより付着トナーを剥離する力の源となる大きな電位差を準備しておく必要は全くなく、単に、像担持体近傍まで打ち上げられたトナーをさらに引き寄せる電位(画像電位)と、反発する電位(地肌電位、非画像部電位)を形成させておくだけで十分であり、その大きさは、以下に説明するように100Vで可能である。   On the other hand, in EH development, the toner is driven up to the vicinity of the image carrier by the electrostatic force from the toner conveying member (hopping), so that the source of the force that peels off the adhered toner from the developing roller and carrier on the image carrier side. There is no need to prepare a large potential difference, and simply form a potential (image potential) that attracts the toner launched to the vicinity of the image carrier and a repulsive potential (background potential, non-image portion potential). It is sufficient to keep it, and its size is possible at 100V as explained below.

本発明によって、画像部と地肌部の電位差が300V以下の、低電位現像を実用化できるようになり、帯電時のオゾン発生量が減少し、画像露光のレーザー又はLEDなどの光量が下がって、その寿命が延び、低コスト化を図れることになる。また、書き込みのエネルギーが小さいということは、従来の高エネルギーの素子を利用する場合は高速での書き込みが可能であり、従って、2又は4ビームを必要としたレーザー光学系を1ビームとすることで大幅にコストダウンを図れる。あるいは、同一光学系で、画像形成速度を大幅に速くでき、また、転写電圧を低くできるので、オゾン発生量が減少し、転写時のトナー画像の乱れが少なくなり、感光層に加わる電界が下がるので、感光体の寿命が延びる等の大きな効果が得られる。   According to the present invention, the potential difference between the image portion and the background portion is 300 V or less, low potential development can be put into practical use, the amount of ozone generated during charging is reduced, and the amount of light such as a laser or LED for image exposure is reduced. The service life is extended and the cost can be reduced. Also, the low writing energy means that writing can be performed at high speed when using a conventional high-energy element, and therefore a laser optical system that requires two or four beams should be one beam. Can greatly reduce costs. Alternatively, with the same optical system, the image forming speed can be significantly increased and the transfer voltage can be lowered, so the amount of ozone generated is reduced, the toner image is less disturbed during transfer, and the electric field applied to the photosensitive layer is reduced. Therefore, a great effect such as extending the life of the photoreceptor can be obtained.

以下、ホッピングモードのEH現像で、潜像の画像部電位Viと地肌部電位Vgの電位差を300V以下にして、地汚れなしに、孤立最小1画素もしっかり現像できる条件について説明する。
まず、ここで用いる画像形成装置の概要について図13の模式的説明図を参照して説明する。
In the following, a description will be given of conditions in which the potential difference between the image portion potential Vi of the latent image and the background portion potential Vg can be set to 300 V or less in the hopping mode EH development, and the isolated minimum one pixel can be firmly developed without background contamination.
First, an outline of the image forming apparatus used here will be described with reference to a schematic explanatory diagram of FIG.

この画像形成装置では、例えば、直径60mm、電荷移動層の膜厚が13μmのOPCドラム201をスコロトロン帯電器202で帯電し、LD書き込みユニット203から照射するレーザー光で露光することで、OPCドラム201上に静電潜像を形成する。このときのOPCドラム201の表面電位は、OPCドラム201の右下(図示せず)に備え付けた表面電位計で測定した。   In this image forming apparatus, for example, an OPC drum 201 having a diameter of 60 mm and a charge transfer layer thickness of 13 μm is charged by a scorotron charger 202 and exposed with a laser beam irradiated from an LD writing unit 203, thereby causing the OPC drum 201. An electrostatic latent image is formed thereon. The surface potential of the OPC drum 201 at this time was measured with a surface potential meter provided at the lower right (not shown) of the OPC drum 201.

また、OPCドラム201の直下に現像装置(現像手段)を構成するトナー搬送基板204を設けた。OPCドラム201とトナー搬送部材204の間隔は300μm、また、OPCドラム201の回転速度は200mm/secとした。トナー搬送部材204は、成就した図3で説明したと同様な構成で、電極102の電極幅W1は30μmで、ピッチpは60μm(電極間間隔W2=30μmになる。)である。   Further, a toner transport substrate 204 constituting a developing device (developing means) is provided immediately below the OPC drum 201. The interval between the OPC drum 201 and the toner conveying member 204 was 300 μm, and the rotational speed of the OPC drum 201 was 200 mm / sec. The toner conveying member 204 has the same configuration as that described in FIG. 3, and the electrode 102 has an electrode width W1 of 30 μm and a pitch p of 60 μm (interelectrode spacing W2 = 30 μm).

そして、移送電界を発生させるために電圧印加手段205から前述したような3相の電圧を電極102に印加するようにしている。このときの印加電圧は、パルス状電圧であって、相対的にトナーを引き付ける電圧(吸引電圧)Vpとトナーを反発する電圧(反発電圧)Vrが交互に印加される。ここでは、印加電圧の周波数は3kHzに、デューティ(Duty)は50%とした例で説明する。なお、トナーを静電搬送する力は、印加電圧値ではなく、吸引電圧Vpと反発電圧Vrとの差で決定されるので、Vp−Vrを一定に保っているかぎり、電圧Vp、Vrを変えてもトナーの搬送状態は変わらない。   Then, the three-phase voltage as described above is applied to the electrode 102 from the voltage applying means 205 in order to generate a transfer electric field. The applied voltage at this time is a pulse voltage, and a voltage (attraction voltage) Vp that attracts toner relatively and a voltage (repulsion voltage) Vr that repels toner are alternately applied. Here, an example in which the frequency of the applied voltage is 3 kHz and the duty is 50% will be described. The force for electrostatically transporting the toner is determined not by the applied voltage value but by the difference between the suction voltage Vp and the repulsion voltage Vr. Therefore, as long as Vp−Vr is kept constant, the voltages Vp and Vr are changed. However, the toner conveyance state does not change.

また、トナー搬送部材204に対しては、トナー供給装置207からトナーTを供給する。このトナー供給装置207は、トナーを攪拌する攪拌スクリュー208とメッシュ電極209とを備え、攪拌スクリュー208にはバイアス電源210とバイアス電源211によって各バイアス電圧を加算したバイアス電圧を印加し、メッシュ電極209にはバイアス電源210のバイアス電圧を印加することで、負帯電トナーをトナー搬送部材204に供給する。   Further, the toner T is supplied from the toner supply device 207 to the toner conveying member 204. The toner supply device 207 includes a stirring screw 208 for stirring the toner and a mesh electrode 209, and a bias voltage obtained by adding the bias voltages by the bias power supply 210 and the bias power supply 211 is applied to the stirring screw 208. The negatively charged toner is supplied to the toner conveying member 204 by applying a bias voltage of the bias power source 210.

さらに、給紙された用紙(転写材)にOPCドラム201上に形成されたトナー像を転写するための転写ベルト214及び転写バイアスローラ215などで構成した転写装置213を配置し、また、OPCドラム201に残留したトナーを除去するためのクリーニング手段216、OPCドラム201に残留した電荷を除去するための除電手段217などを配置している。   Further, a transfer device 213 constituted by a transfer belt 214 and a transfer bias roller 215 for transferring a toner image formed on the OPC drum 201 to a fed paper (transfer material) is disposed. A cleaning unit 216 for removing the toner remaining on the 201, a neutralizing unit 217 for removing the charge remaining on the OPC drum 201, and the like are arranged.

なお、ここでは、すべて、負帯電トナーが潜像のマイナス電位が低い(絶対値が小さい)部分に付着する反転現像で説明するが、低電位現像を可能とする原理は、正規現像の場合も基本的に同じである。また、使用した現像剤は、2成分現像剤であり、トナーの平均粒径は5〜6μm、平均帯電量(比電荷)q/mは−20μC/g前後である。   Here, all the reversal development in which negatively charged toner adheres to the portion where the negative potential of the latent image is low (the absolute value is small) will be described, but the principle that enables low potential development is also applicable to regular development. Basically the same. The developer used is a two-component developer, the average particle diameter of the toner is 5 to 6 μm, and the average charge amount (specific charge) q / m is about −20 μC / g.

このように構成した装置において、スコロトロン帯電器202のグリッドに印加する電圧を、−50Vから−500Vまで変化させ、LD書き込みユニット203のレーザ光量を調整して、暗(地肌)電位Vdと明(画像)電位Vlを測定した。この測定結果を図14に示している。   In the apparatus configured as described above, the voltage applied to the grid of the scorotron charger 202 is changed from −50 V to −500 V, the laser light quantity of the LD writing unit 203 is adjusted, and the dark (background) potential Vd and bright ( Image) The potential Vl was measured. The measurement results are shown in FIG.

この図14から、このOPCドラム(電荷移動層13μm)201で、例えば潜像電位差Vpを150Vにするためには、グリッド電圧Vgを−165Vにすればよいことが分かる。このとき、暗電位Vdは、−210V、明電位Vlは−60Vである。なお、ここでは、負帯電トナーでネガポジ(反転)現像を行うので、暗電位が地肌部電位Vgに、明電位が画像部電位Viになる。また、レーザー光量は、得られたトナー画像を参考に、オーバー露光や、アンダー露光にならないように選択した。   From FIG. 14, it can be seen that in order to set the latent image potential difference Vp to 150 V, for example, with this OPC drum (charge transfer layer 13 μm) 201, the grid voltage Vg should be set to −165 V. At this time, the dark potential Vd is −210V, and the light potential Vl is −60V. Here, since negative-positive (reversal) development is performed with negatively charged toner, the dark potential becomes the background portion potential Vg and the bright potential becomes the image portion potential Vi. The amount of laser light was selected so as not to cause overexposure or underexposure with reference to the obtained toner image.

電荷移動層13μmのOPCドラム201を使用し、OPCドラム周速を150mm/sec、トナー搬送部材204の電極に対する印加電圧を−180V±60V、周波数3kHz、Duty50%、潜像電位差150V(暗電位Vd=−210V、明電位Vl=−60V)で、現像ギャップ(トナー搬送部材204とOPCドラム201間の距離)を50μmから700μmまで変化させて画像評価を行った。   The OPC drum 201 having a charge transfer layer of 13 μm is used, the OPC drum peripheral speed is 150 mm / sec, the applied voltage to the electrode of the toner conveying member 204 is −180 V ± 60 V, frequency 3 kHz, duty 50%, latent image potential difference 150 V (dark potential Vd = -210V, bright potential Vl = -60V), and the image evaluation was performed by changing the development gap (distance between the toner conveying member 204 and the OPC drum 201) from 50 μm to 700 μm.

このときの、ベタ(広い面積の黒画像)画像(光学反射)濃度と地肌濃度を図15に示している。なお、OPCドラム201上で直接測定することができないため、透明弱粘着テープでOPCドラム201上よりトナー像を剥ぎ取り、テープごと白紙に張りつけて、X−Rite社のX−Rite938(商品名)で測定した。   FIG. 15 shows the solid (large area black image) image (optical reflection) density and background density at this time. Since it cannot be directly measured on the OPC drum 201, the toner image is peeled off from the OPC drum 201 with a transparent weak adhesive tape, and the whole tape is pasted on a white sheet, and X-Rite 938 (trade name) of X-Rite Co., Ltd. Measured with

この図15より、現像ギャップが50μmから500μmまでの広い範囲で、画像濃度が1.4以上と高く、それより広がっても、700μmまで画像濃度が1.2以上あることが分かる。すなわち、ベタ画像濃度に関して言えば、現像ギャップは、50μmから500μmまで実用範囲である。逆に、地肌に関しては、ギャップ50μmを除いて、100μmから700μmまで実用範囲であることが分かる。   From FIG. 15, it can be seen that the image density is as high as 1.4 or more in a wide range from 50 μm to 500 μm, and even if it is wider than that, the image density is 1.2 or more up to 700 μm. That is, in terms of solid image density, the development gap is in a practical range from 50 μm to 500 μm. On the contrary, regarding the background, it can be seen that the practical range is from 100 μm to 700 μm except for the gap of 50 μm.

次に、孤立1画素と3×3画素を、現像ギャップを変えて現像し、そのトナー像のドット直径を計測した。この結果を図16に示している。   Next, one isolated pixel and 3 × 3 pixels were developed with different development gaps, and the dot diameter of the toner image was measured. The result is shown in FIG.

この図16から、同じ1ドットでもそれを構成する画素数が異なり、大きさが異なると、現像ギャップが変わったときの変化が異なることが分かる。すなわち、大ドット(3×3画素)は、現像ギャップの影響をあまり受けずに、50μmから700μmまで、わずかに小さくなるのに対して、小ドット(孤立1画素)の場合は、現像ギャップが400μm以上で非常に小さくなる。   From FIG. 16, it can be seen that even when one dot is the same, the number of pixels constituting it is different, and when the size is different, the change when the development gap changes is different. That is, large dots (3 × 3 pixels) are not significantly affected by the development gap, and are slightly smaller from 50 μm to 700 μm, whereas in the case of small dots (one isolated pixel), the development gap is small. Very small at 400 μm or more.

この原因を明らかにするため、現像ギャップを変えて、1画素潜像と3画素潜像の電界のシミュレーションを行った。この結果を以下に説明する。
シミュレーションは軸対象二次元差分法で行った。この計算方法は、数学的には、zとrの二次元であるが、z軸対称のため、z軸を中心として物理的には三次元空間のシミュレーションになる。計算条件は、実験条件に合わせた。すなわち、OPCの厚さを13μm、その表面(ベタ地肌)電位を−210V、トナー搬送部材の電極幅W1を30μm、ピッチpを60μm、印加電圧を−180V±60V、OPCドラム201とトナー搬送部材204の間のギャップを50μmから700μm、トナーの粒径を7μm、比電荷を−25μC/g、潜像の大きさを1画素×1画素(直径42.3μm)と3画素×3画素(直径127μm)とした(1画素は1/600インチ)。
In order to clarify the cause, the electric field of the 1-pixel latent image and the 3-pixel latent image was simulated by changing the development gap. This result will be described below.
The simulation was performed by the two-dimensional difference method of the axis object. This calculation method is mathematically two-dimensional with z and r, but because of z-axis symmetry, it is physically a three-dimensional space simulation around the z-axis. The calculation conditions were matched to the experimental conditions. That is, the thickness of the OPC is 13 μm, the surface (solid background) potential is −210 V, the electrode width W1 of the toner conveying member is 30 μm, the pitch p is 60 μm, the applied voltage is −180 V ± 60 V, the OPC drum 201 and the toner conveying member The gap between 204 is 50 μm to 700 μm, the toner particle size is 7 μm, the specific charge is −25 μC / g, and the latent image size is 1 pixel × 1 pixel (diameter 42.3 μm) and 3 pixels × 3 pixels (diameter). 127 μm) (one pixel is 1/600 inch).

この結果のうち、潜像が42.3μmと127μmで、ギャップが400μmの場合を図17及び図18に示している。なお、図17は直径42.3μmの潜像(左上)の形成する電界(現像ギャップ400μm)の模式的説明図であり、図18は直径127μmの潜像(左上)の形成する電界(現像ギャップ400μm)の模式的説明図である。これらの図17及び図18において、上側の細長い帯がOPC201で、下側の長方形がトナー搬送部材204の電極102である。   Of these results, FIGS. 17 and 18 show cases where the latent images are 42.3 μm and 127 μm and the gap is 400 μm. 17 is a schematic explanatory view of an electric field (development gap 400 μm) formed by a latent image (upper left) having a diameter of 42.3 μm, and FIG. 18 is an electric field (development gap) formed by a latent image (upper left) having a diameter of 127 μm. 400 μm) is a schematic explanatory view. 17 and 18, the upper elongated band is the OPC 201, and the lower rectangle is the electrode 102 of the toner conveying member 204.

ここで、例えば、各図の一番左端(z軸)の−240V(反発電圧)が印加されている電極102a上のトナー(図示していない)は、静電力で、打ち上げられて上方に飛翔(Hopping)し、左上の潜像(画像部)から発している電気力線に到達すると、あとは、その電気力線を逆にたどって潜像に到達する。   Here, for example, the toner (not shown) on the electrode 102a to which -240V (repulsive voltage) at the leftmost end (z axis) in each figure is applied is launched by an electrostatic force and flies upward. (Hopping) When the electric field lines emitted from the upper left latent image (image part) are reached, the electric field lines are traced in reverse to arrive at the latent image.

ところが、図17と図18から、42.3μm潜像と127μm潜像から発する電気力線を比較すると、その大きさに大きな違いがあることが分かる。幅が違うのは当然であるが、高さ(OPC表面からの距離)もかなり異なっている。潜像から発する電気力線のピークの高さを測ると、42.3μm潜像では54μm(図17)で、127μm潜像では131μm(図18)であった。   However, FIG. 17 and FIG. 18 show that there is a great difference in the size of the electric lines of force generated from the 42.3 μm latent image and the 127 μm latent image. Naturally, the width is different, but the height (distance from the OPC surface) is also quite different. The height of the peak of the lines of electric force emitted from the latent image was measured to be 54 μm (FIG. 17) for the 42.3 μm latent image and 131 μm (FIG. 18) for the 127 μm latent image.

ホッピングされたトナーは、127μm潜像では400−131=269μm飛翔すれば、潜像に到達できるが、42.3μm潜像では、400−54=346μm飛翔しなければ、潜像に到達できないことになる。   The hopped toner can reach the latent image by flying 400−131 = 269 μm in the 127 μm latent image, but cannot reach the latent image by flying 400−54 = 346 μm in the 42.3 μm latent image. Become.

この差が、大ドット(3×3画素127μm)潜像はギャップ400μmでも問題なく現像できたが、小ドット(孤立1画素42.3μm)潜像ではほとんど現像できなかった実験結果につながったと考えられる。   This difference was considered to have led to an experimental result that a large dot (3 × 3 pixels 127 μm) latent image could be developed without problems even with a gap of 400 μm, but a small dot (isolated 1 pixel 42.3 μm) latent image could hardly be developed. It is done.

この結果から、現像ギャップは、最小潜像(孤立1画素)の高さ+トナーのホッピング高さ以内にしなければならないことは明らかである。   From this result, it is clear that the development gap must be within the height of the minimum latent image (one isolated pixel) + the toner hopping height.

次に、ギャップ400μmで、42.3μmと127μmの潜像の高さは、それぞれ、54μmと131μmで、潜像の直径とほぼ等しかったが、このことは、ギャップGや潜像の大きさが変化しても変わらないか否かを評価するため、ギャップGと潜像の大きさを変えてシミュレーションし、同様に潜像の高さを測定した。その結果を図19及び図20に示している。   Next, the heights of the latent images of 42.3 μm and 127 μm at the gap of 400 μm were 54 μm and 131 μm, respectively, which were almost equal to the diameter of the latent image. In order to evaluate whether the change does not change, the gap G and the size of the latent image were simulated, and the height of the latent image was measured in the same manner. The results are shown in FIG. 19 and FIG.

これらの図19及び図20から、現像ギャップが300μm以上では、現像ギャップによらず、潜像の高さは、ほぼ潜像の直径に等しいことが分かる。   From FIGS. 19 and 20, it can be seen that when the development gap is 300 μm or more, the height of the latent image is substantially equal to the diameter of the latent image regardless of the development gap.

潜像の高さが分かったので、次に、トナーのホッピング高さをシミュレーションで求めた。現像ギャップ400μmで、潜像直径42.3μmの場合に、反発電圧−240Vが印加されているz軸を含むトナー搬送部材204の電極102上に、直径7μm、比電荷−25μC/gのトナーをおいて、その飛跡から最高到達点を求めた。その結果を図21に示している。   Since the height of the latent image was known, the toner hopping height was next obtained by simulation. When the development gap is 400 μm and the latent image diameter is 42.3 μm, a toner having a diameter of 7 μm and a specific charge of −25 μC / g is applied onto the electrode 102 of the toner conveying member 204 including the z-axis to which a repulsion voltage of −240 V is applied. The highest point was determined from the track. The result is shown in FIG.

この図21において、小正方形記号はシミュレーションの結果で、曲線は次式を示している。なお、同式中、H:トナーホッピング高さ(μm)、E:水平搬送電界=(吸引電圧―反発電圧)/電極間間隔W2(V/μm)である。
H=√E×96[μm]
In FIG. 21, small square symbols are the results of simulation, and the curve represents the following equation. In the formula, H: toner hopping height (μm), E: horizontal transport electric field = (suction voltage−repulsion voltage) / interelectrode spacing W2 (V / μm).
H = √E × 96 [μm]

この図21から、トナーのホッピング高さは、トナー搬送部材204の電極102にトナーの吸引電圧と反発電圧の差を電極間間隔W2で割った水平搬送電界(最大値)のルートに比例することが分かる。   From FIG. 21, the toner hopping height is proportional to the route of the horizontal conveyance electric field (maximum value) obtained by dividing the difference between the toner attraction voltage and the repulsion voltage by the interelectrode spacing W2 at the electrode 102 of the toner conveyance member 204. I understand.

このときの比例定数は、この場合「96」であるが、トナーの粒径や比電荷が大きくなればより大きくなり、小さくなればより小さくなる。その範囲は、大きいほうで、この定数の約1.5倍、小さい方で、約半分と見積もられる。したがって、トナーのホッピング高さHの範囲は、水平搬送電界E(最大値)の関数として、次式のように表わすことができる。
50×√E<H<150×√E
The proportionality constant at this time is “96” in this case, but becomes larger as the particle diameter or specific charge of the toner increases, and decreases as the toner decreases. The range is estimated to be about 1.5 times this constant on the larger side and about half on the smaller side. Therefore, the range of the toner hopping height H can be expressed as the following equation as a function of the horizontal carrying electric field E (maximum value).
50 × √E <H <150 × √E

これより、ホッピング高さの実質的な上限値が、水平搬送電界最大値(V/μm)の平方根の150倍、最小潜像(孤立1画素)の電界の高さが潜像の直径に等しいことが分かるので、孤立1画素も現像するための現像ギャップGの上限Gmaxは、孤立最小画素の直径(μm)をDmin、最大水平搬送電界(V/μm)をEhmaxとしたとき、次式で決まることになる。
Gmax=Dmin+150(Ehmax)1/2[μm]
Thus, the practical upper limit value of the hopping height is 150 times the square root of the horizontal carrier electric field maximum value (V / μm), and the electric field height of the minimum latent image (isolated one pixel) is equal to the diameter of the latent image. Therefore, the upper limit Gmax of the development gap G for developing even one isolated pixel is expressed by the following equation when the diameter (μm) of the minimum isolated pixel is Dmin and the maximum horizontal carrying electric field (V / μm) is Ehmax. It will be decided.
Gmax = Dmin + 150 (Ehmax) 1/2 [μm]

そして、孤立1画素も現像するための現像ギャップGの上限Gmaxは、このDmin+150(Ehmax)1/2以下であればよいので、現像ギャップGの上限Gmax≦Dmin+150(Ehmax)1/2の関係を満たせばよい。 The upper limit Gmax of the development gap G for developing even one isolated pixel may be equal to or less than this Dmin + 150 (Ehmax) 1/2 , so the relationship of the upper limit Gmax ≦ Dmin + 150 (Ehmax) 1/2 of the development gap G is satisfied. Just fill it.

例えば、最小画素が600dpiの1ドットだとすると、Dminは42μmで、搬送電極間間隔W2が30μmで、その間の電位差が120V(吸引=−120V、反発=−240V)であるとすると、Ehmaxは4V/μmで、現像ギャップ上限Gmaxは342μmとなる。   For example, if the minimum pixel is one dot of 600 dpi, Dmin is 42 μm, the inter-carrier electrode interval W2 is 30 μm, and the potential difference therebetween is 120 V (suction = −120 V, repulsion = −240 V), Ehmax is 4 V / At μm, the development gap upper limit Gmax is 342 μm.

この結果は、600dpiの孤立1画素が、現像ギャップ300μmでは現像できたが、400μmでは現像できなかった実験結果とよく一致している。なお、最大水平搬送電界は、搬送基板の電極間材料の選定により、10V/μmまでは十分可能であり、その時の現像ギャップ上限値は、500μm以上になる。   This result agrees well with the experimental result that one isolated pixel of 600 dpi could be developed with a development gap of 300 μm but could not be developed with 400 μm. The maximum horizontal transfer electric field can be sufficiently up to 10 V / μm depending on the selection of the inter-electrode material of the transfer substrate, and the upper limit of the development gap at that time is 500 μm or more.

次に、現像ギャップGの下限について説明する。
まず、地汚れが発生した現像ギャップ50μmと発生しなかったギャップ100μmの現像空間のシミュレーション結果を、図22及び図23に示している。なお、シミュレーション方法は、図17とまったく同じである。
Next, the lower limit of the development gap G will be described.
First, FIG. 22 and FIG. 23 show the simulation results of the development space in which the development gap is 50 μm where the background stain is generated and the gap is 100 μm where the background is not generated. The simulation method is exactly the same as in FIG.

図23を見ると、電極102のうちの吸引(高)電位(−120V)電極102bから、OPCの地肌部(−210V)に向かって電気力線が伸びて地肌部を覆っていることが分かる。負帯電トナーは、この電気力線と逆向きに静電力を受けるので、右から2番目の反発(低)電位電極102aからホッピングされたトナーも、OPCの手前でこの静電力を受けて失速し、逆に、トナー搬送部材204の吸引電極102bに向かって移動する。このため地汚れが生じることはない。   Referring to FIG. 23, it can be seen that the lines of electric force extend from the suction (high) potential (−120V) electrode 102b of the electrode 102 toward the background portion (−210V) of the OPC to cover the background portion. . Since the negatively charged toner receives an electrostatic force in the direction opposite to the lines of electric force, the toner hopped from the second repulsive (low) potential electrode 102a from the right also receives the electrostatic force before the OPC and stalls. Conversely, the toner transport member 204 moves toward the suction electrode 102b. For this reason, scumming does not occur.

これに対して図22を見ると、同様に、吸引(高)電位電極102bより電気力線がOPCの地肌部に向かっているが、反発(低)電位電極102aの真上では、この線が、左右どちらからも入っていないことが分かる。すなわち、ここには、負帯電トナーを搬送基板へ押し返す電界が形成されていないので、地汚れが発生したわけである。   On the other hand, when FIG. 22 is viewed, similarly, the lines of electric force from the suction (high) potential electrode 102b are directed toward the background portion of the OPC, but this line is directly above the repulsive (low) potential electrode 102a. , You can see that it is not on either side. That is, here, since the electric field that pushes the negatively charged toner back to the transport substrate is not formed, soiling has occurred.

これらの図22と図23を比較すると、反発(低)電位電極の両側の吸引(高)電位電極から発した電気力線が、反発(低)電位電極真上のOPCの地肌部に入るためには、現像ギャップはある程度広くなければならないことが分かる。その最小ギャップについて、曲線で描かれている電気力線を直線に置き換えて計算しても実用的には問題はない。その勾配は60°である。   Comparing FIG. 22 and FIG. 23, the electric lines of force generated from the suction (high) potential electrodes on both sides of the repulsion (low) potential electrode enter the background portion of the OPC directly above the repulsion (low) potential electrode. It can be seen that the development gap must be somewhat wide. For the minimum gap, there is no practical problem even if it is calculated by replacing the line of electric force drawn in the curve with a straight line. The gradient is 60 °.

そこで、図24を参照して、隣接する、吸引(高)電位電極102bの端から発した電気力線が、60度の勾配で、直線的に上昇すると仮定すると、その先端が、反発(低)電位電極102a中心の真上の地肌に入るギャップGは三角形の公式から、電極幅をW1(μm)、電極間距離をW2(μm)としたとき、次式で表わされる。
G=(W2+0.5W1)×31/2 [μm]
Therefore, with reference to FIG. 24, assuming that the lines of electric force generated from the end of the adjacent attraction (high) potential electrode 102b rise linearly with a gradient of 60 degrees, the tip thereof is repulsive (low ) The gap G entering the background just above the center of the potential electrode 102a is represented by the following formula when the electrode width is W1 (μm) and the distance between the electrodes is W2 (μm) from the triangular formula.
G = (W2 + 0.5W1) × 3 1/2 [μm]

そして、地肌汚れを生じないためには、ギャップGが上記の(W2+0.5W1)×31/2以上であればよいので、G=(W2+0.5W1)×31/2の関係を満たすようにすればよい。 In order not to cause background stain, the gap G should be equal to or more than the above (W2 + 0.5W1) × , so that the relationship of G = (W2 + 0.5W1) × is satisfied. You can do it.

例えば、W1=W2=30μmとすると、G=78μmとなる。ギャップGがこの値より小さいと、左隣の吸引(高)電位電極の端から発した電気力線が、反発(低)電位電極の中心の真上の地肌に入る前に、その左側で、OPCに到達し、逆に、右側の吸引(高)電位電極の端から発した電気力線は、その右側でOPCに当たり、その結果、その間では、吸引(高)電位電極に向かう電気力線がなく、反発(低)電位電極の中心からホッピングされたトナーが、逆方向の電界に会うことなくここに到達して地汚れとなり、ギャップGが78μmより広ければ、左右の吸引(高)電位電極より発した電気力線は、反発(低)電位電極の中心の真上の地肌の手前で互いに反発して曲がってそこに入るので、その領域に来たトナーはこの電気力線に沿って、搬送基板に向かう静電力を受けるので地汚れは発生しない。   For example, when W1 = W2 = 30 μm, G = 78 μm. If the gap G is smaller than this value, the electric lines of force emanating from the end of the suction (high) potential electrode next to the left will enter the background just above the center of the repulsion (low) potential electrode, On the contrary, the electric lines of force emitted from the end of the right suction (high) potential electrode hit the OPC on the right side, and as a result, the electric force lines directed to the suction (high) potential electrode are between them. If the toner hopped from the center of the repulsive (low) potential electrode reaches here without encountering an electric field in the reverse direction and becomes soiled, and the gap G is wider than 78 μm, the left and right suction (high) potential electrodes The lines of electric force that are emitted from the surface of the repulsive (low) potential electrode are repelled and bent in front of the surface just above the center of the repulsive (low) potential electrode. Dirt is generated because it receives electrostatic force toward the transfer board. There.

この結果は、ギャップ50μmで地汚れし、100μmでしなかった実験結果とよく一致している。   This result is in good agreement with the experimental result of soiling with a gap of 50 μm and not 100 μm.

なお、トナー搬送部材204の電極幅W1と電極間間隔W2は、30μmより、その半分くらいに縮めることは可能なので、実用的な最小現像ギャップは40μmくらいである。   Since the electrode width W1 and the inter-electrode spacing W2 of the toner conveying member 204 can be reduced to about half of 30 μm, the practical minimum development gap is about 40 μm.

以上の説明では、トナー搬送部材が平板状である場合について説明したものであるが、前記図1又は図2に示すようにトナー搬送部材12がロール状部材である場合にも同様に当てはまる。   In the above description, the case where the toner conveying member has a flat plate shape has been described. However, the same applies to the case where the toner conveying member 12 is a roll-shaped member as shown in FIG. 1 or FIG.

したがって、像担持体とトナー搬送部材との間の距離をG(μm)、トナー搬送部材の電極の幅をW1(μm)、トナー搬送部材の電極の間隔をW2(μm)としたとき、距離Gが、G≧(W2+0.5W1)×31/2、の式を満たすことによって、地汚れのない現像を行なうことができる。 Accordingly, when the distance between the image carrier and the toner conveying member is G (μm), the width of the electrode of the toner conveying member is W1 (μm), and the distance between the electrodes of the toner conveying member is W2 (μm), the distance When G satisfies the equation G ≧ (W2 + 0.5W1) × 3 1/2 , development without background contamination can be performed.

また、像担持体とトナー搬送部材との間の距離をG(μm)、孤立最小画素の直径をDmin(μm)、トナー搬送部材で形成する搬送電界の最大搬送方向電界をEhmax(V/μm)としたとき、距離Gが、G≦Dmin+150(Ehmax)1/2、の式を満たすことで、孤立1画素をきれいに現像することができるようになる。 The distance between the image carrier and the toner conveying member is G (μm), the diameter of the isolated minimum pixel is Dmin (μm), and the maximum electric field in the conveying direction formed by the toner conveying member is Ehmax (V / μm). ), The distance G satisfies the following formula: G ≦ Dmin + 150 (Ehmax) 1/2 , so that one isolated pixel can be developed clearly.

次に、像担持体の電荷移動層の膜厚と解像力rとの関係について図25をも参照して説明する。
ここでは、前述した図14で説明したと同様の実験を、電荷移動層の厚さを13μm、15μm、18μm、23μm、28μmとした5種類のOPCドラム201を準備し、潜像電位差を150Vに統一し、同一現像条件(トナー搬送部材204とOPCドラム201との現像ギャップGを300μm、OPCドラム周速を150mm/sec、トナー搬送部材204の電極に対する印加電圧を−180V±60V、周波数3kHz、Duty50%、潜像電位差150V(暗電位Vd=−210V、明電位Vl=−60V)で現像して、画像評価を行った。
Next, the relationship between the thickness of the charge transfer layer of the image carrier and the resolution r will be described with reference to FIG.
Here, five kinds of OPC drums 201 having the charge transfer layer thicknesses of 13 μm, 15 μm, 18 μm, 23 μm, and 28 μm are prepared and the latent image potential difference is set to 150 V by performing the same experiment as described in FIG. The same development conditions (development gap G between toner transport member 204 and OPC drum 201 is 300 μm, OPC drum peripheral speed is 150 mm / sec, applied voltage to the electrode of toner transport member 204 is −180 V ± 60 V, frequency 3 kHz, Development was performed at a duty of 50%, a latent image potential difference of 150 V (dark potential Vd = −210 V, bright potential Vl = −60 V), and image evaluation was performed.

この実験を、上述した600dpiの他に、レーザー光学系を代えて、1200dpi、1800dpiの解像力(画像密度)についてそれぞれ行った。この結果を図25に示している。   In addition to the above-mentioned 600 dpi, this experiment was performed for a resolution (image density) of 1200 dpi and 1800 dpi by replacing the laser optical system. The result is shown in FIG.

この実験によると、600dpiの画像について見ると、電荷移動層の厚みによって画像が全くことなるが判明した。特に、一番現像しにくい、孤立最小1画素(書込み600dpiで、各黒画素間には3個の白画素が配置されている。)で違いが顕著である。すなわち、電荷移動層厚みが28μmの場合は、孤立1画素が形成される位置にトナーがまばらに散らばって濃度の薄いボケたドット画像(NG画像)になったのに対して、電荷移動層厚みが13μm、15μm、18μmと薄い場合には、トナーが所定の位置に密に集中して濃度の濃いシャープなドット画像となった。電荷移動層厚みが23μmの場合は、この中間で、少しボケていた。   According to this experiment, when an image of 600 dpi was seen, it was found that the image was completely different depending on the thickness of the charge transfer layer. In particular, the difference is conspicuous in an isolated minimum one pixel (600 dpi for writing, and three white pixels are arranged between each black pixel), which is most difficult to develop. That is, when the thickness of the charge transfer layer is 28 μm, the toner is scattered sparsely at the position where an isolated pixel is formed, resulting in a lightly blurred dot image (NG image), whereas the charge transfer layer thickness is Is 13 μm, 15 μm, and 18 μm, the toner is densely concentrated at a predetermined position to form a sharp dot image having a high density. When the charge transfer layer thickness was 23 μm, it was slightly blurred in the middle.

次に、1200dpiの画像について見ると、今度は、600dpiで少しボケていた電荷移動層厚みが23μmの場合は、濃度の低いボケたドット画像(NG)となり、電荷移動層厚みが18μmの場合は、少しボケたドットとなった。   Next, looking at the 1200 dpi image, this time, if the charge transfer layer thickness that was slightly blurred at 600 dpi is 23 μm, it becomes a low-density blurred dot image (NG), and if the charge transfer layer thickness is 18 μm, , It became a slightly blurred dot.

さらに、1800dpiの画像について見ると、今度は、電荷移動層厚みが18μmの場合もNG画像となり、電荷移動層厚みが15μmの場合のドットも少しボケたが、電荷移動層厚みが13μmの場合は相変わらず高濃度でシャープのドット画像が得られた。   Further, looking at an image of 1800 dpi, this time, even when the charge transfer layer thickness is 18 μm, the image is NG, and the dot when the charge transfer layer thickness is 15 μm is slightly blurred, but when the charge transfer layer thickness is 13 μm, As usual, a sharp dot image was obtained at a high density.

この結果に基づくと、低電位潜像の、孤立最小1画素まで、高濃度にシャープに現像するためには、電荷発生層が内部(下側)にある像担持体の場合、解像力をr(dpi)としたとき、電荷移動層の厚さtgは、tg≦7200/r+13 [μm]、の式を満たしていることが必要であることが判明した。より、好ましくは、tg≦7200/r+10 [μm]の式を満たしていることである。   Based on this result, in order to develop a low-potential latent image sharply at a high density up to one isolated minimum pixel, in the case of an image carrier having a charge generation layer inside (lower side), the resolving power is r ( dpi), it was found that the thickness tg of the charge transfer layer must satisfy the equation of tg ≦ 7200 / r + 13 [μm]. More preferably, it satisfies the formula of tg ≦ 7200 / r + 10 [μm].

電荷移動層の厚さtgが厚いほど、ドット画像がボケて現像されたのは、電荷発生層で発生した電荷(この場合は、正孔)が、電荷移動層を移動するときに、同極性のためクーロン斥力で互いに反発し、その外殻の電荷が、横に広がりながら移動するためと考えられている。電荷移動層の厚さが厚いほど、移動距離が長くなるので、横へのシフトが大きくなって、1画素潜像が広がる(ボケる)訳である。また、像担持体(OPC)表面に到達する正孔の分布が広がる結果、その密度も下がり、そのため、ドット潜像の深さが浅くなる(たとえば、暗電位−210Vから、正孔の広がりがなければ、−80Vまで下がった明電位が、−100Vまでしか下がらなくなる)。この結果、現像されるトナー量も減って濃度が薄くなる。   As the thickness tg of the charge transfer layer increases, the dot image is blurred and developed because the charges generated in the charge generation layer (in this case, holes) have the same polarity when moving through the charge transfer layer. For this reason, it is considered that the Coulomb repulsions repel each other, and the charge of the outer shell moves while spreading laterally. The thicker the charge transfer layer is, the longer the moving distance is. Therefore, the lateral shift is increased, and the one-pixel latent image is expanded (blurred). In addition, the distribution of holes reaching the surface of the image carrier (OPC) is widened, and as a result, the density is also lowered, so that the depth of the latent dot image is shallow (for example, the hole spreads from dark potential -210V). Otherwise, the light potential that has dropped to -80V will only drop to -100V). As a result, the amount of toner to be developed is reduced and the density is reduced.

従来の現像方式においては、例えば、暗電位が−870Vと高く、明電位(ベタで約−120V)との間に750Vもの電位差があったので問題にならなかったが、本発明で用いるEH現像においては、明暗電位差が、例えば、150Vしかない場合は、現像されたトナーで生じるトナー電位の影響を無視できない。特に、孤立最小1画素の場合は、その差は、ベタ電位差150Vのさらに2/3〜1/2に下がるので、現像された帯電トナーから生じるトナー電位Vtの影響は大きくなる。   In the conventional development system, for example, the dark potential is as high as -870 V and there is no problem because there is a potential difference of 750 V between the light potential (solidly about -120 V), but EH development used in the present invention is not a problem. However, when the light / dark potential difference is only 150 V, for example, the influence of the toner potential generated in the developed toner cannot be ignored. In particular, in the case of an isolated minimum one pixel, the difference is further reduced to 2/3 to 1/2 of the solid potential difference of 150 V, so that the influence of the toner potential Vt generated from the developed charged toner becomes large.

例えば、−20μC/gに帯電したトナーが、十分な画像濃度を与える0.5mg/cmの密度で像担持体表面に載ったとき、その電位は、電荷移動層厚みが13μmのOPCでは、−55Vであるが、電荷移動層厚みが28μmのOPCでは、−120Vにも達する。孤立最小1画素の電位の深さは約80Vと見積もられるので、電界移動層厚みが28μmのOPCで濃度が薄くなったのは、必要とされるトナー量の半分程度がドット潜像に付着した時点で、潜像の電界がほとんど消滅して後続のトナーが現像に参加できなかったためと推測される。 For example, when the toner charged to −20 μC / g is placed on the surface of the image carrier at a density of 0.5 mg / cm 2 that gives a sufficient image density, the potential is the OPC with a charge transfer layer thickness of 13 μm. Although it is −55 V, it reaches −120 V in the OPC having a charge transfer layer thickness of 28 μm. Since the depth of the potential of one isolated minimum pixel is estimated to be about 80 V, the density is reduced by OPC with the thickness of the electric field transfer layer being 28 μm. About half of the required amount of toner adheres to the dot latent image. It is presumed that at that time, the electric field of the latent image almost disappeared and the subsequent toner could not participate in the development.

一方、電荷移動層厚みが13μmのOPCの場合には、必要なトナーが潜像ドットに集まっても、まだ少し現像できる電位差が残されているので、高濃度のドットが現像されたと推測される。   On the other hand, in the case of the OPC having a charge transfer layer thickness of 13 μm, even if the necessary toner collects in the latent image dots, there is still a potential difference that can be developed a little, so it is assumed that high density dots have been developed. .

また、電荷移動層の厚さが同じでも、解像力が高いほど、孤立最小1画素のドットが、より低濃度に、アンシャープになったのも、これが原因と考えられる。すなわち、1200dpiでは、600dpiのときの、パルス幅の1/2のパルス幅で露光し、1800dpiでは、1/3で露光したわけであるが、そのとき、1画素のピーク露光強度も低下して、潜像が浅くなり十分現像できなくなったと考えられる。   Moreover, even if the thickness of the charge transfer layer is the same, it is considered that this is because the dot of the minimum isolated one pixel becomes unsharp with a lower density as the resolution is higher. In other words, at 1200 dpi, exposure was performed with a pulse width that is 1/2 of the pulse width at 600 dpi, and at 1800 dpi, exposure was performed at 1/3, but at that time, the peak exposure intensity of one pixel also decreased. It is considered that the latent image became shallow and could not be sufficiently developed.

すなわち、低電位現像の場合には、電荷移動層の厚さtgは、クーロン斥力による正孔雲の横方向への広がりよりも、トナー電位Vtとの関係で、孤立最小1画素も高濃度に現像できるように決められるべきであり、図25がその結果である。   That is, in the case of low-potential development, the thickness tg of the charge transfer layer is higher in the density of at least one isolated pixel in relation to the toner potential Vt than in the lateral spread of the hole cloud due to Coulomb repulsion. It should be determined so that it can be developed, and FIG. 25 shows the result.

この結果、この画像形成装置によって、画像部と地肌部の電位差が300V以下の低電位現像を実用化することができ、帯電時のオゾン発生量が減少し、画像露光のレーザー又はLEDなどの光量が下がって、その寿命が延び、そのコストを低減できる。また、書き込みのエネルギーが小さいということは、高速での書き込みが可能であり、従って、2又は4ビームを必要としたレーザー光学系を1ビームとすることで大幅にコストダウンができる。また、転写電圧を低くできるので、オゾン発生量が減少し、転写時のトナー画像の乱れが少なくなり、感光層に加わる電界が下がるので、感光体の寿命が延びる等の大きな効果が期待できる。   As a result, with this image forming apparatus, low-potential development in which the potential difference between the image portion and the background portion is 300 V or less can be put into practical use, the amount of ozone generated during charging is reduced, and the amount of light such as a laser or LED for image exposure is reduced. , The lifetime is extended and the cost can be reduced. In addition, since the writing energy is small, writing can be performed at a high speed. Therefore, the cost can be significantly reduced by using one laser optical system that requires two or four beams. Further, since the transfer voltage can be lowered, the amount of ozone generated is reduced, the toner image is less disturbed at the time of transfer, and the electric field applied to the photosensitive layer is lowered, so that a great effect such as extending the life of the photoreceptor can be expected.

さらに、搬送電極のディメンションと印加電圧で決定される搬送電界の強さに対し、現像ギャップを適正に設定することで、潜像電位差が小さい低電位現像であるEH現像においても、地汚れなく、孤立1画素まできれいな現像を行なうことができる。特に、EH現像を用いることによって直径わずか約30μmの1200dpiの孤立1ドットをも現像することができるようになる。   Furthermore, by setting the development gap appropriately with respect to the strength of the transport electric field determined by the dimension of the transport electrode and the applied voltage, even in EH development which is a low potential development with a small latent image potential difference, there is no background stain. Clean development can be performed up to one isolated pixel. In particular, by using EH development, it is possible to develop a single isolated dot of 1200 dpi having a diameter of only about 30 μm.

次に、本発明に係るプロセスカートリッジ及び同プロセスカートリッジを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図26を参照して説明する。
この画像形成装置は、像担持体、帯電手段、現像手段としての本発明に係る現像装置、クリーニング手段を備えた作像手段であるブラック(K)、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)のトナー像を形成するプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Y(以下、区別しないときには単に「プロセスカートリッジ501」という。なお、他も同じである。)と、光書込み装置502K、502M、502C、502Yと、転写材506を搬送する搬送ベルト503A及びプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yに搬送ベルト503Aを挟んで対向する転写ローラ503Bk、503Bm、503Bc、503Byと、定着装置504と、転写材506を収容する給紙装置505とを備えている。
Next, an example of a process cartridge according to the present invention and an image forming apparatus according to the present invention including the process cartridge will be described with reference to FIG.
The image forming apparatus includes an image carrier, a charging unit, a developing unit according to the present invention as a developing unit, and an image forming unit including a cleaning unit, black (K), magenta (M), cyan (C), and yellow. (Y) process cartridges 501K, 501M, 501C, and 501Y (hereinafter simply referred to as “process cartridge 501” when not distinguished from each other; the same applies to others), optical writing devices 502K, 502M, Transfer rollers 503Bk, 503Bm, 503Bc, and 503By facing the transfer belt 503A and the process cartridges 501K, 501M, 501C, and 501Y with the conveyance belt 503A interposed therebetween, the fixing device 504, the transfer belt 503A A sheet feeding device 505 that accommodates the material 506. .

ここで、光書込み装置502K、502M、502C、502Yは画像情報に従ってプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yの帯電後の像担持体に潜像を書き込むためのものであり、ポリゴンを用いた光走査装置やLEDアレイ等、種々のものを使用することができる。   Here, the optical writing devices 502K, 502M, 502C, and 502Y are for writing a latent image on the charged image carrier of the process cartridges 501K, 501M, 501C, and 501Y according to image information, and optical scanning using polygons. Various devices such as devices and LED arrays can be used.

搬送ベルト503Aは、搬送ローラ511、従動ローラ512及びテンションローラ513,514間に架け渡され、搬送ローラ511の回転により矢示方向に周回移動する。そして、搬送ローラ511と対向して転写材506を搬送ベルト503A上に吸着させるための吸着ローラ515を配置し、また、搬送ベルト503Aの出口側には搬送ベルト503Aにトナー像を形成したときのパターンを検出するPセンサ516を配置している。   The conveyance belt 503A is stretched between the conveyance roller 511, the driven roller 512, and the tension rollers 513 and 514, and rotates in the direction indicated by the arrow by the rotation of the conveyance roller 511. Then, an adsorption roller 515 for adsorbing the transfer material 506 onto the conveyance belt 503A is arranged facing the conveyance roller 511, and a toner image is formed on the conveyance belt 503A at the exit side of the conveyance belt 503A. A P sensor 516 for detecting a pattern is arranged.

転写ローラ503Bk、503Bm、503Bc、503Byは、少なくとも芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有し、導電性弾性層はポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値(体積抵抗率)を10〜1010Ω・cmの中抵抗に調整した弾性体ローラである。 The transfer rollers 503Bk, 503Bm, 503Bc, and 503By have at least a core metal and a conductive elastic layer covering the core metal, and the conductive elastic layer is an elastic material such as polyurethane rubber or ethylene-propylene-diene polyethylene (EPDM). In addition, an elastic roller in which a conductivity imparting agent such as carbon black, zinc oxide, and tin oxide is blended and dispersed to adjust the electric resistance value (volume resistivity) to a medium resistance of 10 6 to 10 10 Ω · cm.

定着装置504は、加熱ローラ504a及びこれに対向して加圧ローラ504bを備えている。   The fixing device 504 includes a heating roller 504a and a pressure roller 504b facing the heating roller 504a.

そして、この画像形成装置において、通常の画像形成動作では、給紙装置505から供給される記録用紙等の転写材506は吸着ローラ515に所定の電圧が印加されることで転写体である転写材搬送ベルト503Aに吸着させられる。転写材506は転写材搬送ベルト503Aに担持された状態で転写材搬送ベルト503Aとともに移動し、移動中にプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yから順次各色のトナー像が転写させられ、転写材506上にカラーのトナー像が形成される。転写材506が搬送ベルト503Aを通過して定着装置504に到達すると、転写材506上のトナー像は加熱ローラ504a及び加圧ローラ504bに挟まれつつ加熱されることで転写材506上に定着させられ、転写材506上に可視像が定着形成される。その後、カラー画像が形成された転写材506は装置本体510上部の排紙部507に排出される。   In this image forming apparatus, in a normal image forming operation, the transfer material 506 such as a recording sheet supplied from the paper supply device 505 is a transfer material that is a transfer body when a predetermined voltage is applied to the suction roller 515. It is adsorbed to the conveyance belt 503A. The transfer material 506 moves together with the transfer material conveyance belt 503A while being carried on the transfer material conveyance belt 503A. During the movement, the toner images of the respective colors are sequentially transferred from the process cartridges 501K, 501M, 501C, and 501Y. A color toner image is formed thereon. When the transfer material 506 passes through the conveyance belt 503A and reaches the fixing device 504, the toner image on the transfer material 506 is heated while being sandwiched between the heating roller 504a and the pressure roller 504b to be fixed on the transfer material 506. As a result, a visible image is fixedly formed on the transfer material 506. Thereafter, the transfer material 506 on which the color image is formed is discharged to a paper discharge unit 507 at the top of the apparatus main body 510.

また、各色トナー像の色ずれやトナー濃度の調整を行なうモードでは、作像ユニット501K、501M、501C、501Yから転写材搬送ベルト503A上に直接所定パターンのトナー像が形成され、Pセンサ516によってそのトナーパターンが検出され、その検出結果に基づいて書込みタイミングや現像バイアスの変更などが行なわれ、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整させられる。転写材搬送ベルト503A上のトナーパターンは吸着ローラ515に印加されたバイアスによって帯電極性を整えられた後、転写ローラ503Bk、503Bm、503Bc、503Byに印加された電圧によってプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yに回収される。   In the mode in which the color misregistration and toner density of each color toner image are adjusted, a toner image having a predetermined pattern is directly formed on the transfer material conveying belt 503A from the image forming units 501K, 501M, 501C, and 501Y. The toner pattern is detected, and the write timing and development bias are changed based on the detection result, so that an optimum color image can be obtained. The toner pattern on the transfer material conveyance belt 503A is adjusted in the charging polarity by the bias applied to the suction roller 515, and then the process cartridges 501K, 501M, 501C, Collected at 501Y.

次に、本発明にプロセスカートリッジ501について図27を参照して説明する。なお、図27は同プロセスカートリッジの拡大説明図である。
このプロセスカートリッジ501は、像担持体521と、接触帯電部材531と、前述した第1実施形態の一例で説明した現像装置541(なお、他の現像装置でも良い。)と、クリーニング装置551とを備えている。
Next, the process cartridge 501 according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 27 is an enlarged explanatory view of the process cartridge.
The process cartridge 501 includes an image carrier 521, a contact charging member 531, the developing device 541 (which may be another developing device) described in the above-described example of the first embodiment, and a cleaning device 551. I have.

像担持体521は、負帯電の有機感光体であり、図示しない回転駆動機構によって矢印方向(図で反時計回り方向)に回転されるようにして備えられている。接触帯電部材531は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した可撓性の帯電ローラである。接触帯電部材(帯電ローラ)531の芯金上に形成される中抵抗層としては、上記の発泡ウレタン層に限定されるものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。   The image carrier 521 is a negatively charged organic photoreceptor, and is provided so as to be rotated in the arrow direction (counterclockwise direction in the drawing) by a rotation driving mechanism (not shown). The contact charging member 531 is a flexible charging roller in which a foamed urethane layer of medium resistance in which a urethane resin, carbon black as conductive particles, a sulfurizing agent, a foaming agent, etc. are formulated in a roller shape is formed on a core metal. is there. The middle resistance layer formed on the core of the contact charging member (charging roller) 531 is not limited to the above urethane foam layer, but is urethane, ethylene-propylene-diene polyethylene (EPDM), butadiene acrylonitrile rubber. A rubber material obtained by dispersing a conductive material such as carbon black or metal oxide in order to adjust resistance in (NBR), silicone rubber, isoprene rubber, or the like, or a foamed material thereof can be used.

クリーニング装置551は、像担持体521の回転方向に対してカウンタ方向で当接させられたクリーニングブレード552と、クリーニングされたトナー粒子を廃トナーとして収納する廃トナー格納部553などを備えている。   The cleaning device 551 includes a cleaning blade 552 that is brought into contact with the rotation direction of the image carrier 521 in the counter direction, a waste toner storage unit 553 that stores the cleaned toner particles as waste toner, and the like.

次に、このように構成したプロセスカートリッジ501の動作について説明する。
この画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能することができる複合機であり、複写機として機能するときには、スキャナから読み込まれた画像情報がA/D変換、MTF補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能するときには、コンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
Next, the operation of the process cartridge 501 configured as described above will be described.
This image forming apparatus is a multifunction machine that can function as a copying machine and a printer. When the image forming apparatus functions as a copying machine, image information read from the scanner is subjected to various processes such as A / D conversion, MTF correction, and gradation processing. The image processing is performed and converted into write data. When functioning as a printer, image information in a format such as a page description language or a bitmap transferred from a computer or the like is subjected to image processing and converted into write data.

そして、画像形成に先駆けて、像担持体521は表面の移動速度が所定の速度となるように、図25の矢印方向すなわち反時計回り方向に回転を始める。また帯電ローラ531は像担持体521に対してつれまわり回転させられる。このとき帯電ローラ531の芯金には帯電バイアス印加電源から−100Vの直流電圧および振幅1200V周波数2kHzの交流電圧が印加され、これにより像担持体521の表面が約−100Vに帯電させられる。   Prior to image formation, the image carrier 521 starts rotating in the direction of the arrow in FIG. 25, that is, in the counterclockwise direction so that the moving speed of the surface becomes a predetermined speed. The charging roller 531 is rotated with respect to the image carrier 521. At this time, a DC voltage of −100 V and an AC voltage of an amplitude of 1200 V and a frequency of 2 kHz are applied to the core of the charging roller 531 from the charging bias application power source, whereby the surface of the image carrier 521 is charged to about −100 V.

帯電させられた像担持体521に対し、光書込み装置502は書込みデータに応じてレーザー光502aを照射して露光を行なう。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させることで光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。   The optical writing device 502 irradiates the charged image carrier 521 with a laser beam 502a in accordance with the writing data. That is, by changing the potential of the image portion by light irradiation, a difference from the potential of the non-image portion not irradiated with light is generated, and an electrostatic latent image is formed by this potential contrast.

光書込み装置502によって像担持体521上に形成された静電潜像は本発明に係る現像装置541によって現像され、画像部にトナー粒子が付着することによってトナー像として像担持体521上に可視化される。   The electrostatic latent image formed on the image carrier 521 by the optical writing device 502 is developed by the developing device 541 according to the present invention, and is visualized on the image carrier 521 as a toner image by adhering toner particles to the image portion. Is done.

像担持体521上に形成させられたトナー像が転写ローラ503Bと像担持体521との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて給紙装置505から転写材506が搬送され、像担持体521上のトナー像は転写ローラ503Bに印加された電圧により転写材506へと転写される。トナー像が転写された転写材506は定着装置504によって定着処理され転写材506上にカラー画像が出力される。   The transfer material 506 is conveyed from the paper feeding device 505 in synchronization with the timing at which the toner image formed on the image carrier 521 arrives at the transfer portion that is the opposite portion between the transfer roller 503B and the image carrier 521. The toner image on the image carrier 521 is transferred to the transfer material 506 by the voltage applied to the transfer roller 503B. The transfer material 506 to which the toner image has been transferred is fixed by the fixing device 504, and a color image is output on the transfer material 506.

一方、転写されずに像担持体521上に残留したトナー(転写残トナー)はクリーニング装置551によって清掃され、清掃後の像担持体521表面は次回の画像形成のために使用される。   On the other hand, toner remaining on the image carrier 521 without being transferred (transfer residual toner) is cleaned by a cleaning device 551, and the surface of the image carrier 521 after cleaning is used for the next image formation.

そして、これらのブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像を形成するためのプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yは、画像形成装置本体510から着脱可能としている。つまり、プロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yは、図28に示すように、転写材搬送ベルト503Aが装置本体510から開放退避することで、開放された空間から着脱可能となっており、ユーザーによる交換が可能となっている。   The process cartridges 501K, 501M, 501C, and 501Y for forming these black, magenta, cyan, and yellow toner images are detachable from the image forming apparatus main body 510. That is, as shown in FIG. 28, the process cartridges 501K, 501M, 501C, and 501Y are detachable from the open space when the transfer material transport belt 503A is opened and retracted from the apparatus main body 510. Exchange is possible.

次に、本発明に係る現像装置を備える本発明に係る画像形成装置の他の例について図29及び図30を参照して説明する。なお、図26と同じ機能を果たす要素については同じ符号を付して、特に必要がない限りその説明は省略する。
この画像形成装置では、負帯電の有機感光体をベルト形状に構成したベルト状像担持体561を備え、このベルト状像担持体561は、駆動ローラ562、従動ローラ563及び転写対向ローラ564間に架け渡され、図示しない回転駆動機構によって矢印方向に周回移動される。
Next, another example of the image forming apparatus according to the present invention provided with the developing device according to the present invention will be described with reference to FIGS. Elements having the same functions as those in FIG. 26 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted unless particularly necessary.
This image forming apparatus includes a belt-like image carrier 561 in which a negatively charged organic photoconductor is configured in a belt shape. The belt-like image carrier 561 is provided between a driving roller 562, a driven roller 563, and a transfer counter roller 564. It is bridged and moved around in the direction of the arrow by a rotary drive mechanism (not shown).

このベルト状像担持体561には、ベルト状像担持体561を帯電させる帯電装置565K、565M、565C、565Yと、ベルト状像担持体561上の静電潜像を現像する本発明に係る現像装置である現像カートリッジ566K、566M、566C、566Yとが、それぞれ各色ごとに対向しており、像担持体521の移動にしたがって順次トナー像を像担持体561上に重ねていくように構成されている(1パスカラー)。   The belt-like image carrier 561 includes a charging device 565K, 565M, 565C, and 565Y that charges the belt-like image carrier 561, and a development according to the present invention that develops an electrostatic latent image on the belt-like image carrier 561. The developing cartridges 566K, 566M, 566C, and 566Y, which are apparatuses, face each color, and are configured to sequentially superimpose toner images on the image carrier 561 as the image carrier 521 moves. Yes (1 pass color).

また、現像カートリッジ566K、566M、566C、566Yのトナー搬送部材2にベルト状像担持体561を挟んで対向する位置に対向ローラ567K、567M、567C、567Yを配置している。さらに、転写対向ローラ564にベルト状像担持体561を挟んで対向する位置に転写ローラ568を配置している。   Further, opposed rollers 567K, 567M, 567C, and 567Y are disposed at positions facing the toner conveying member 2 of the developing cartridges 566K, 566M, 566C, and 566Y with the belt-shaped image carrier 561 interposed therebetween. Further, a transfer roller 568 is disposed at a position facing the transfer counter roller 564 with the belt-shaped image carrier 561 interposed therebetween.

帯電装置565は像担持体561の表面を一様帯電させるためのものであり、本実施形態ではコロナ帯電方式を採用している。コロナ帯電のように非接触の帯電手段を用いれば、上流側の現像カートリッジ566によって形成されたトナー像を乱すことなく像担持体561を帯電させることができる。   The charging device 565 is for uniformly charging the surface of the image carrier 561, and in this embodiment, a corona charging method is adopted. If non-contact charging means such as corona charging is used, the image carrier 561 can be charged without disturbing the toner image formed by the upstream developing cartridge 566.

現像カートリッジ566は、本発明に係る現像装置であり、多少の形状の変更はあるが上記実施形態で説明した現像装置と同じである。ここで、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像を現像するための現像カートリッジ566K、566M、566C、566Yは、図29に示すように、像担持体561が装置本体510から開放退避することで、開放された空間から着脱可能となっており、ユーザーによる交換が可能となっている。   The developing cartridge 566 is a developing device according to the present invention, and is the same as the developing device described in the above embodiment, although the shape is slightly changed. Here, the developing cartridges 566K, 566M, 566C, and 566Y for developing the black, magenta, cyan, and yellow toner images are opened and retracted from the apparatus main body 510 as shown in FIG. It is removable from the open space and can be replaced by the user.

この画像形成装置においては、画像形成時には、帯電装置565によって像担持体561表面が一様に帯電させられる。すでに像担持体561上にトナー像が形成されている場合でも、トナー像を含め像担持体561の表面が一様帯電させられる。次いで、光書込み装置502から画像情報に応じた光ビームが照射される。光ビームは帯電装置565と現像カートリッジ566の間を通過するため、すでに一様帯電させられた像担持体561に対して光ビームが照射されることとなり、負帯電性の感光体である像担持体561の表面では画像部に対応する領域が除電されて潜像が形成される。   In this image forming apparatus, the surface of the image carrier 561 is uniformly charged by the charging device 565 during image formation. Even when a toner image is already formed on the image carrier 561, the surface of the image carrier 561 including the toner image is uniformly charged. Next, a light beam corresponding to the image information is emitted from the optical writing device 502. Since the light beam passes between the charging device 565 and the developing cartridge 566, the image carrier 561 that has already been uniformly charged is irradiated with the light beam, and the image carrier, which is a negatively chargeable photoconductor. On the surface of the body 561, the area corresponding to the image portion is neutralized to form a latent image.

現像カートリッジ566は第1実施形態と同様に像担持体561上に形成された潜像の画像部にトナー粒子を付着させ、潜像をトナー像として可視化する。以上の帯電、光ビーム照射、現像の工程が前述のように各現像カートリッジとの対向部において繰り返され、像担持体561上に4色のトナー像が重ねられたフルカラー画像が形成される。   As in the first embodiment, the developing cartridge 566 attaches toner particles to the image portion of the latent image formed on the image carrier 561 and visualizes the latent image as a toner image. The charging, light beam irradiation, and development processes described above are repeated at the portion facing each developing cartridge as described above, and a full-color image in which four color toner images are superimposed on the image carrier 561 is formed.

一方、給紙装置505から送られた転写材506が像担持体561と転写ローラ568との接触部へと搬送され、当該接触部において像担持体561上に形成されたフルカラー画像が転写ローラ568に印加された電圧によって転写材506上に転写される。その後、転写材506は定着装置504に到達すると、転写材506上のトナー像は加熱ローラ504a及び加圧ローラ504bに挟まれつつ加熱されることで転写材506上に定着させられ、転写材506上にフルカラーの可視像が形成される。   On the other hand, the transfer material 506 sent from the paper feeding device 505 is conveyed to a contact portion between the image carrier 561 and the transfer roller 568, and a full color image formed on the image carrier 561 at the contact portion is transferred to the transfer roller 568. The image is transferred onto the transfer material 506 by the voltage applied to. Thereafter, when the transfer material 506 reaches the fixing device 504, the toner image on the transfer material 506 is heated while being sandwiched between the heating roller 504 a and the pressure roller 504 b, thereby being fixed on the transfer material 506, and the transfer material 506. A full color visible image is formed on top.

なお、本発明は、中間転写ベルト、転写ドラム、中間転写ドラムなどを用いたカラー画像形成装置、モノクロ画像形成装置などにも適用可能であることはいうまでもない。   Needless to say, the present invention can also be applied to a color image forming apparatus, a monochrome image forming apparatus, and the like using an intermediate transfer belt, a transfer drum, an intermediate transfer drum, and the like.

本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の現像装置部分の一例を示す模式的構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a developing device portion of the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. 同実施形態の現像装置部分の他の例を示す模式的構成図である。It is a typical block diagram which shows the other example of the image development apparatus part of the embodiment. 同実施形態のトナー搬送部材の一例を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a toner conveyance member according to the embodiment. 同トナー搬送部材の電極配置の説明に供する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an electrode arrangement of the toner conveying member. 同トナー搬送部材による搬送原理の説明に供する駆動波形の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a driving waveform for explaining a principle of conveyance by the toner conveying member. 同じくトナー搬送の一例を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an example of toner conveyance. 同じくトナー搬送の具体例を説明する説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a specific example of toner conveyance. 同じくトナー搬送部材に対する電圧印加手段の構成の一例を説明するブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a voltage applying unit for the toner conveying member. 同トナー搬送部材の搬送領域に印加する電圧波形の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a voltage waveform applied to a transport region of the toner transport member. 同トナー搬送部材の現像領域に印加する電圧波形の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a voltage waveform applied to a developing region of the toner conveying member. 同トナー搬送部材の現像領域に印加する電圧波形の他の例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing another example of a voltage waveform applied to the developing region of the toner conveying member. 同トナー搬送部材の搬送領域に印加する電圧波形の更に他の例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating still another example of a voltage waveform applied to the transport region of the toner transport member. 実験に供した装置構成の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the apparatus structure used for experiment. グリッド電圧と暗電位、明電位、潜像電位差の関係の測定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measurement result of the relationship between a grid voltage, a dark potential, a bright potential, and a latent image potential difference. 現像ギャップGと光学反射濃度の関係の測定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measurement result of the relationship between the development gap G and optical reflection density. 現像ギャップと現像されたドットのサイズの関係の測定結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the measurement result of the relationship between the image development gap and the size of the developed dot. 直径42.3μmの潜像が形成する電界の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the electric field which a latent image of diameter 42.3 micrometers forms. 直径127μmの潜像が形成する電界の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the electric field which a latent image of 127 micrometers in diameter forms. 現像ギャップGと潜像高さの関係の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the relationship between the development gap G and latent image height. 現像直径と潜像高さの関係の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the relationship between a development diameter and latent image height. 水平搬送電界の最大値とホッピング高さの関係の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the relationship between the maximum value of a horizontal conveyance electric field, and hopping height. 現像ギャップGが50μmのときの地肌部対応現像空間における電界の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the electric field in the image development space corresponding to a background part when development gap G is 50 micrometers. 現像ギャップGが100μmのときの地肌部対応現像空間における電界の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the electric field in the development space corresponding to a background part when the development gap G is 100 micrometers. 電極幅、電極間間隔と最小現像ギャップGの説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of an electrode width, the space | interval between electrodes, and the minimum image development gap G. 書込み画素密度と電荷移動量厚さtgとの関係における現像ドットの品質評価結果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the quality evaluation result of the development dot in the relationship between a writing pixel density and electric charge transfer amount thickness tg. 本発明に係るプロセスカートリッジを備えた本発明に係る画像形成装置の第2実施形態を説明する構成図である。It is a block diagram explaining 2nd Embodiment of the image forming apparatus which concerns on this invention provided with the process cartridge which concerns on this invention. 同プロセスカートリッジの説明に供する説明図である。It is explanatory drawing with which it uses for description of the process cartridge. 同画像形成装置のプロセスカートリッジの脱着の説明に供する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the removal and attachment of a process cartridge of the image forming apparatus. 本発明に係る現像装置からなる現像カートリッジを備えた本発明に係る画像形成装置の第3実施形態を説明する構成図である。It is a block diagram explaining 3rd Embodiment of the image forming apparatus which concerns on this invention provided with the developing cartridge which consists of developing devices based on this invention. 同画像形成装置の現像カートリッジの脱着の説明に供する説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the attachment / detachment of the developing cartridge of the image forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1…像担持体
2…トナー搬送部材
3、13…現像剤担持体
4…収容部
5A、5B…攪拌スクリュー
7…現像剤規制部材
11…第1電圧印加手段
12…第2電圧印加手段
102…電極
201…OPCドラム
204…トナー搬送部材(トナー搬送基板)
501K、501M、501C、501Y…プロセスカートリッジ
502K、502M、502C、502Y…光書込み装置
503A…転写材搬送ベルト
503Bk、503Bm、503Bc、503By…転写ローラ
504…定着装置
505…給紙装置
506…転写材
507…排紙部
521…像担持体
531…帯電装置
541…現像装置
551…クリーニング装置
561…像担持体
565K、565M、565C、565Y…帯電装置
566K、566M、566C、566Y…現像カートリッジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image carrier 2 ... Toner conveyance member 3, 13 ... Developer carrier 4 ... Storage part 5A, 5B ... Stir screw 7 ... Developer control member 11 ... First voltage application means 12 ... Second voltage application means 102 ... Electrode 201 ... OPC drum 204 ... Toner transport member (toner transport substrate)
501K, 501M, 501C, 501Y ... Process cartridge 502K, 502M, 502C, 502Y ... Optical writing device 503A ... Transfer material conveying belt 503Bk, 503Bm, 503Bc, 503By ... Transfer roller 504 ... Fixing device 505 ... Paper feed device 506 ... Transfer material 507: Paper discharge unit 521: Image carrier 531 ... Charging device 541 ... Developing device 551 ... Cleaning device 561 ... Image carrier 565K, 565M, 565C, 565Y ... Charging devices 566K, 566M, 566C, 566Y ... Developing cartridge

Claims (3)

像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて現像する画像形成装置において、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって前記像担持体との対向域に前記トナーを搬送するトナー搬送部材を備え、前記像担持体が電荷発生層と電荷移動層を有し、前記電荷発生層が内部にある場合、電荷移動層の厚さtg(μm)が、解像力をr(dpi)としたとき、
tg≦8400/r+13
の式を満たしていることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that develops a toner by attaching toner to a latent image formed on an image carrier, a transport electric field formed by applying a multiphase voltage to a plurality of electrodes arranged side by side at a predetermined interval A toner transporting member for transporting the toner in a region facing the image carrier, wherein the image carrier has a charge generation layer and a charge transfer layer, and the charge generation layer is located inside the charge transfer layer. When the thickness tg (μm) is r (dpi),
tg ≦ 8400 / r + 13
An image forming apparatus characterized by satisfying the formula:
請求項1に記載の画像形成装置において、前記潜像の画像部電位と地肌部電位との差が300V以下であることを特徴とする画像形成装置。   2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a difference between an image portion potential of the latent image and a background portion potential is 300 V or less. 少なくとも像担持体と、この像担持体上に形成された潜像にトナーを付着させて現像する現像手段とを含み、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段は、所定の間隔で並べて配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によって前記像担持体との対向域に前記トナーを搬送するトナー搬送部材を備え、前記像担持体が電荷発生層と電荷移動層を有し、前記電荷発生層が内部にある場合、電荷移動層の厚さtg(μm)が、解像力をr(dpi)としたとき、
tg≦8400/r+13
の式を満たしていることを特徴とするプロセスカートリッジ。
In a process cartridge that includes at least an image carrier and a developing unit that develops toner by attaching the toner to a latent image formed on the image carrier. A toner conveying member configured to convey the toner to a region facing the image carrier by a conveying electric field formed by applying a multiphase voltage to a plurality of electrodes arranged side by side at a predetermined interval; When the carrier has a charge generation layer and a charge transfer layer, and the charge generation layer is inside, when the thickness tg (μm) of the charge transfer layer is r (dpi),
tg ≦ 8400 / r + 13
Process cartridge characterized by satisfying the following formula.
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Cited By (1)

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WO2008066015A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Developer transfer apparatus and image forming apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008066015A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Developer transfer apparatus and image forming apparatus
EP2088478A1 (en) * 2006-11-30 2009-08-12 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Developer transfer apparatus and image forming apparatus
JPWO2008066015A1 (en) * 2006-11-30 2010-03-04 ブラザー工業株式会社 Developer transport device and image forming apparatus
JP4556066B2 (en) * 2006-11-30 2010-10-06 ブラザー工業株式会社 Developer transport device and image forming apparatus
EP2088478A4 (en) * 2006-11-30 2011-06-08 Brother Ind Ltd Developer transfer apparatus and image forming apparatus
US8346136B2 (en) 2006-11-30 2013-01-01 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Electrode configuration for carrying developer in a developer carrying device and image forming device

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