JP2007034098A - Developing unit and image forming apparatus equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁性キャリアとトナーとから成る2成分現像剤を使用し、現像ローラに帯電したトナーのみを保持させて像担持体上の静電潜像を非接触で現像するハイブリッド式現像ユニット、及びそれを備えた複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a hybrid developing unit that uses a two-component developer composed of a magnetic carrier and a toner, holds only the charged toner on the developing roller, and develops the electrostatic latent image on the image carrier in a non-contact manner, The present invention also relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, and a printer provided with the same.
従来、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる2成分現像剤を使用し、現像ローラ上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像担持体(感光体)上の静電潜像に飛翔させて潜像を現像する非接触現像方式は、非接触の1成分現像の手段として検討されてきたが、近年、高速画像形成が可能な現像方式として、特に静電潜像担持体(感光体)上に複数のカラー画像を順次形成する1ドラム色重ね方式用としても検討されてきた。この方式では、静電潜像担持体(感光体)上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカラー画像形成が可能であり、カラーの高画質化に対応する技術として注目されている。 Conventionally, a two-component developer that charges a non-magnetic toner using a magnetic carrier is used, and only the charged toner is held on the developing roller to hold the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier (photoconductor). The non-contact development method for developing a latent image by flying on an image has been studied as a non-contact one-component development means. However, as a development method capable of forming a high-speed image in recent years, in particular, an electrostatic latent image carrier. A one-drum color superposition method for sequentially forming a plurality of color images on a (photosensitive member) has also been studied. In this method, it is possible to form a color image with little color misregistration by accurately superimposing toner on an electrostatic latent image carrier (photosensitive member), and is attracting attention as a technique for improving the color image quality.
また、近年高速化のため、複数色のそれぞれに対応した複数の感光体を用い、記録部材の送りに同期させてカラー画像を形成し、記録部材上で色重ねを行うタンデム方式が注目されてきている。この方式では、高速性に優れている利点があるものの、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置しなければならないために大型化する欠点を有していた。この対策として、感光体同士の間隔を狭くし、小型化した画像形成ユニットを配置した小型タンデム型画像形成装置が提案されている。 In recent years, a tandem system that uses a plurality of photoconductors corresponding to each of a plurality of colors, forms a color image in synchronization with feeding of a recording member, and superimposes colors on the recording member has been attracting attention for speeding up. ing. Although this method has an advantage of being excellent in high speed performance, it has a drawback of increasing the size because the electrophotographic process members of the respective colors have to be arranged side by side. As a countermeasure, there has been proposed a small tandem type image forming apparatus in which a space between the photosensitive members is narrowed and a downsized image forming unit is arranged.
このように構成された小型のタンデム型画像形成装置においては、画像形成ユニットの幅方向のサイズを極小にするため、現像ユニットを縦型とすることが有利である。すなわち、感光体の上部方向に現像ユニットを配置することがレイアウト上望ましい。しかしながら従来の2成分現像方式では、このように現像ユニットを縦型に配置した場合、現像剤の還流、すなわち現像剤撹拌部から感光体に近接した現像ローラへの供給が複雑になり、装置の小型化に限界が生じると共に感光体へのキャリアの付着、トナーの帯電量低下によるトナーの飛散が避けられないという問題があった。 In the small tandem type image forming apparatus configured as described above, it is advantageous to make the developing unit vertical in order to minimize the size of the image forming unit in the width direction. That is, it is desirable in terms of layout to arrange the developing unit in the upper direction of the photoreceptor. However, in the conventional two-component development method, when the development unit is arranged vertically as described above, the reflux of the developer, that is, the supply from the developer agitating unit to the development roller adjacent to the photosensitive member becomes complicated, and the apparatus There has been a problem that there is a limit to downsizing, and carrier scattering on the photoreceptor and toner scattering due to a decrease in toner charge amount cannot be avoided.
他の方法として、キャリアを用いない1成分現像方式も提案されているが、現像ローラを感光体に接触する方式では感光体のトルク変動をきたし、タンデム型の弱点である色ずれを助長させてしまう欠点があった。また、感光体に非接触な方式では、トナーをチャージローラで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制していたため、トナーの添加剤がチャージローラに付着して帯電能力が低下したり、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になったりして画像欠陥をきたすことがあった。 As another method, a one-component developing method that does not use a carrier has been proposed. However, the method in which the developing roller is in contact with the photosensitive member causes torque fluctuations of the photosensitive member, and promotes color misregistration that is a weak point of the tandem type. There was a drawback. In the non-contact system, the toner is charged by the charge roller, and the layer thickness on the developing roller is regulated by the elastic regulating blade, so the toner additive adheres to the charge roller and the charging ability is lowered. In some cases, the toner adheres to the regulating blade and the layer formation becomes non-uniform, resulting in image defects.
これらの問題を解決する手段の一つとして、タンデム型画像形成装置においても、前述したような2成分現像剤を用いてトナーを帯電させ、その後感光体に対して非接触でトナーを飛翔させる方式が提案されてきた。このような従来技術としては、図7に示すように、磁気ローラを用いて現像剤を静電潜像担持体(感光体)に対して非接触に設置した現像ローラ上に進ませ、この現像ローラ上にトナーを転移させて非磁性トナーで薄層を形成し、交流電界によって静電潜像担持体(感光体)上の潜像にトナーを飛翔させるハイブリッド現像が提案されている。 As one means for solving these problems, in the tandem type image forming apparatus, the toner is charged using the two-component developer as described above, and then the toner is ejected in a non-contact manner with respect to the photoreceptor. Has been proposed. As such a conventional technique, as shown in FIG. 7, a magnetic roller is used to advance the developer onto a developing roller placed in non-contact with the electrostatic latent image carrier (photosensitive member). Hybrid development has been proposed in which toner is transferred onto a roller to form a thin layer of non-magnetic toner, and the toner is ejected onto a latent image on an electrostatic latent image carrier (photoconductor) by an alternating electric field.
図7において、20は内部に配設された磁石(図示せず)を用いて現像剤に含まれるキャリアCによる磁気ブラシ21を発生させる磁気ローラ、22は磁気ブラシ21から供給されたトナーTによるトナー薄層23を担持して感光体ドラム1a上の静電潜像を現像する現像ローラである。
In FIG. 7,
24は、現像ローラ22に直流バイアス(Vdc1)を印加する第1直流バイアス電源24a及び交流バイアス(Vpp)を印加する交流バイアス電源24bから成る現像バイアス電源である。25は磁気ローラ20に直流バイアス(Vdc2)を印加する第2直流バイアス電源、26は磁気ローラ20上の磁気ブラシ21の厚さを規制する規制ブレードである。
感光体ドラム1aは、例えばアルミドラムに感光層が積層されたものであり、図示しない帯電器により表面を帯電させるようになっている。そして、図示しない露光ユニットからのレーザビームを受けた表面に帯電を減衰させた静電潜像を形成する。感光層を形成する感光材料としては、アモルファスシリコン感光体や正帯電有機感光体(正OPC感光体)が用いられる。正OPCを用いた場合、オゾン等の発生が少なく帯電が安定しており、特に単層構造の正OPCは長期間使用して膜厚が変化した場合においても感光特性に変化が少なく、画質も安定するため長寿命のシステムには好適に用いられる。
The
現像ローラ22は、感光体ドラム1aに対し所定の間隔を隔てて対向配置されており、現像ローラ22の材質としては、SUS、アルミニウムやそれらに導電性樹脂被膜を形成した均一な導電体が用いられる。現像ローラ22には第1直流バイアス電源24a、及び交流バイアス電源24bが接続されており、これらの重畳されたバイアスを直接印加することで、感光体ドラム1a表面の静電潜像に対する現像性能と共に、後述する磁気ローラ20へのトナー回収性能も高まり、連続印刷時の画像安定性が改善される。
The developing
キャリアCとしては、マグネタイトキャリア、Mn系フェライト、Mn−Mg系フェライト等が用いられ、これらのキャリアをそのまま、或いは適正な抵抗を上げない範囲で表面処理して用いることができる。また、キャリアの平均粒度が50μmを超えるとトナー濃度を上げられず、現像ローラ22へのトナー供給量が減少するため、平均粒度が50μm以下のキャリアを用いることが好ましい。
As the carrier C, a magnetite carrier, a Mn-based ferrite, a Mn-Mg-based ferrite, or the like is used, and these carriers can be used as they are or after being subjected to a surface treatment within a range not increasing an appropriate resistance. If the average particle size of the carrier exceeds 50 μm, the toner concentration cannot be increased and the amount of toner supplied to the developing
トナーTは、選択現像性を回避するために粒度分布を規定することが重要である。一般的にトナーの粒度分布はコールターカウンタで測定され、粒度分布の広がりはその体積分布平均径と個数分布平均径の比で表現される。粒度分布が広いと連続印刷において現像ローラ22に比較的粒度の小さいトナーが堆積し、現像性を低下させるため、選択現像を防止するためにはこの比率を小さくすることが必要となる。
For the toner T, it is important to define the particle size distribution in order to avoid selective developability. Generally, the particle size distribution of toner is measured by a Coulter counter, and the spread of the particle size distribution is expressed by the ratio of the volume distribution average diameter to the number distribution average diameter. If the particle size distribution is wide, toner having a relatively small particle size is accumulated on the developing
このように構成された現像ユニットにおいては、磁気ローラ20に図示しないトナーコンテナからトナーTが供給され、第1攪拌スクリュー及び第2攪拌スクリュー(いずれも図示せず)によってキャリアCと共に撹拌されることでトナーが適正なレベルに正帯電される。そしてこの現像剤によって磁気ローラ20上に磁気ブラシ21が形成され、規制ブレード26で層規制されながら一定の層厚で現像ローラ22に接触し、磁気ローラ20と現像ローラ22間の電位差|Vdc2−Vdc1|(以下、ΔVdcという)によって、磁気ブラシ21から現像ローラ22上にトナーTが移動しトナー薄層23が形成される。
In the developing unit configured as described above, the toner T is supplied from a toner container (not shown) to the
トナー薄層23のトナーTは、感光体ドラム1aとの間に交流バイアス電源24bから印加された交流バイアスVppにより、感光体ドラム1a上に形成された静電潜像に飛翔し、現像が行われる。現像ローラ22上のトナー薄層23の厚みは、現像剤の抵抗や現像ローラ22と磁気ローラ20の線速差などによっても変化するが、上記の電位差ΔVdcによっても制御することが可能であり、ΔVdcを大きくすると現像ローラ20上のトナー層が厚くなり、ΔVdcを小さくすると薄くなる。ΔVdcの範囲は一般的に100Vから250V程度が適切である。
The toner T of the toner
この技術によれば、2成分現像剤を採用して現像ローラ上へのトナー薄層形成は可能なものの、トナーの帯電が高くなった場合に現像ローラ上のトナーの分離が困難になり、強い交流電界が必要とされる。この電界が静電潜像担持体(感光体)上のトナー層を乱してしまうので、色重ねなどには問題を有していた。 According to this technology, although a two-component developer can be used to form a thin toner layer on the developing roller, it becomes difficult to separate the toner on the developing roller when the charge of the toner becomes high, which is strong. An alternating electric field is required. Since this electric field disturbs the toner layer on the electrostatic latent image carrier (photosensitive member), there is a problem with color superposition and the like.
また、上記した従来の技術は、トナーの帯電制御が複雑で、感光体に高い表面電位と大きな現像電界を印加することを必要としていた。そのため、現像ローラ上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、現像ローラ上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、前の現像画像の一部が次の現像時に残像(ゴースト)として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生しやすいという不具合がある。 In addition, the above-described conventional technique has complicated toner charge control, and requires a high surface potential and a large development electric field to be applied to the photoreceptor. For this reason, when a toner consumption area and a non-consumption area are generated on the developing roller, a variation in the toner adhesion state and the toner potential difference occurs on the developing roller. There is a problem that a phenomenon that appears as an afterimage (ghost), that is, a so-called history phenomenon is likely to occur.
この履歴現象は、現像ローラ1周目において形成されるトナー薄層が飽和層厚に比べて薄いために発生する。従来、現像ローラが1周する間に磁気ローラにより形成されるトナー薄層は飽和層厚に対し60〜70%程度であり、現像ローラを2周させて磁気ローラ2周分のトナーを供給することで初めて飽和層厚に到達する。 This hysteresis phenomenon occurs because the toner thin layer formed in the first round of the developing roller is thinner than the saturated layer thickness. Conventionally, the toner thin layer formed by the magnetic roller during one rotation of the developing roller is about 60 to 70% of the saturation layer thickness, and the developing roller is rotated twice to supply toner for two magnetic rollers. The saturation layer thickness is reached for the first time.
そこで、現像ローラ上の残トナーを確実に回収して履歴現象を防止する方法が種々提案されており、例えば特許文献1には、紙間や画像形成前等の非画像形成時に、現像ローラ及び磁気ローラを回転させたまま等電位状態とし、且つ現像ローラに交流バイアスのみを印加することにより、現像ローラ上の残存トナーを引き剥がして磁気ローラに回収する工程(以下、トナー回収工程という)と、現像ローラ上に新たなトナー薄層を再形成する工程(以下、再形成工程という)を実行することにより、現像ローラ上のトナー薄層をリフレッシュ可能とした画像形成装置の現像方法が開示されている。 In view of this, various methods for reliably collecting the residual toner on the developing roller to prevent the hysteresis phenomenon have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses a developing roller and a non-image forming unit such as a paper interval or before image formation. A step of peeling off the residual toner on the developing roller and collecting it on the magnetic roller by applying only an AC bias to the developing roller while rotating the magnetic roller and applying an AC bias (hereinafter referred to as a toner collecting step); , A developing method for an image forming apparatus is disclosed in which a toner thin layer on a developing roller can be refreshed by executing a step of re-forming a new toner thin layer on the developing roller (hereinafter referred to as a re-forming step). ing.
しかしながら、特許文献1の方法により現像ローラ上のトナー薄層を十分にリフレッシュするためには、紙間において現像ローラ1周分のトナーを引き剥がし、さらに現像ローラ2周分(1周+磁気ローラから感光体ドラムまでの現像ローラの外周長)のトナー層を新たに形成させる必要があるので、紙間をトナー引き剥がし及びトナー層形成に要する時間以上に設定しておく必要がある。 However, in order to sufficiently refresh the toner thin layer on the developing roller by the method of Patent Document 1, the toner for one rotation of the developing roller is peeled off between papers, and further, two rotations of the developing roller (one rotation + magnetic roller) Therefore, it is necessary to set the space between the sheets more than the time required for the toner peeling and toner layer formation.
例えば、感光体ドラムの線速を100mm/sec、現像ローラと感光体ドラムとの線速比(S/D比)を1.5、現像ローラ径を16mm、磁気ローラから感光体ドラムまでの現像ローラの外周長を0.3周とすると、紙間に要する時間は16×π×(1+1.3)/(100×1.5)≒800msec程度となる。そのため、連続印刷時における画像形成効率の向上には限界があった。 For example, the linear speed of the photosensitive drum is 100 mm / sec, the linear speed ratio (S / D ratio) between the developing roller and the photosensitive drum is 1.5, the developing roller diameter is 16 mm, and the development from the magnetic roller to the photosensitive drum is performed. When the outer peripheral length of the roller is 0.3, the time required between the papers is about 16 × π × (1 + 1.3) / (100 × 1.5) ≈800 msec. Therefore, there has been a limit to improving the image forming efficiency during continuous printing.
また、特許文献2には、ドナーローラ(現像ローラ)に対してトナー供給用とトナー回収用の磁気ローラを別個に配置し、現像後のトナーをトナー回収用ローラにより確実に回収する方法が開示されている。また、特許文献3には、現像ローラと磁気ローラが所定の過不足の範囲で1回転するように各ローラの周速を設定することにより、ローラ径が異なる場合でもトナー回収工程において現像ローラ上の残トナーを確実に回収可能としたハイブリッド式の現像方法が開示されている。 Patent Document 2 discloses a method in which a toner roller and a toner recovery magnetic roller are separately provided for a donor roller (development roller), and the developed toner is reliably recovered by the toner recovery roller. Has been. Further, in Patent Document 3, the peripheral speed of each roller is set so that the developing roller and the magnetic roller rotate once within a predetermined excess / deficiency range. A hybrid developing method is disclosed in which the remaining toner can be reliably collected.
特許文献2の方法では、2本の磁気ローラの役割を規定しているため、現像ローラ上にトナー薄層を形成する場合、トナー回収用ローラに対向する位置から像担持体(感光体ドラム)に対向する位置まで(現像ローラ1周)の間にトナー供給用ローラからトナーを供給する必要がある。しかし、1本のトナー供給用ローラを用いてトナー薄層を形成する場合、トナー薄層の厚みを飽和層厚まで厚くするには、上述したように現像ローラ2周分のトナー層を新たに形成させる必要がある。 In the method of Patent Document 2, since the roles of the two magnetic rollers are defined, when a toner thin layer is formed on the developing roller, the image carrier (photosensitive drum) is positioned from a position facing the toner collecting roller. It is necessary to supply the toner from the toner supply roller until it reaches a position opposite to (a circumference of the developing roller). However, when the toner thin layer is formed using one toner supply roller, in order to increase the thickness of the toner thin layer to the saturation layer thickness, as described above, the toner layer for two rotations of the developing roller is newly added. It is necessary to form.
そのため、形成されるトナー薄層の層厚が不十分となって履歴現象を完全に防止することができなかった。また、特許文献2の構成で、現像ローラ上に十分な層厚のトナー薄層を形成するためには、トナー供給用ローラの線速を上げる方法も考えられるが、現像ユニット内のトナーに掛かる機械的ストレスが大きくなり、トナーの劣化が促進されるため好ましいものではなかった。 For this reason, the layer thickness of the formed toner thin layer is insufficient, and the hysteresis phenomenon cannot be completely prevented. Further, in order to form a toner thin layer having a sufficient layer thickness on the developing roller with the configuration of Patent Document 2, a method of increasing the linear speed of the toner supply roller is conceivable, but it is applied to the toner in the developing unit. This is not preferable because mechanical stress increases and toner deterioration is promoted.
また、トナー薄層の回収時に現像ローラ1回転に要する時間がトナー回収用ローラ1回転に要する時間よりも長い場合、各ローラが1回転する時間の差分だけトナー回収用ローラは2回転目で現像ローラ上のトナーを剥ぎ取ることとなり、1周目で剥ぎ取ったトナーの上にさらにトナーが重ねられる。従って、トナー回収用ローラの2周目においては既に回収したトナーが存在するため、トナー回収力は1周目に比べて弱くなり、現像ローラ上にトナーが残存してしまい、その部分だけ濃度が濃くなって均質な画像が得られないという問題が発生する。 Further, when the time required for one rotation of the developing roller during the collection of the toner thin layer is longer than the time required for one rotation of the toner collecting roller, the toner collecting roller is developed at the second rotation by the difference of the time required for one rotation of each roller. The toner on the roller is stripped off, and the toner is further superimposed on the toner stripped off in the first round. Therefore, since toner that has already been collected is present in the second round of the toner collecting roller, the toner collecting force is weaker than that in the first round, and the toner remains on the developing roller, and the density of only that portion is low. The problem arises that the image becomes dark and a uniform image cannot be obtained.
また、特許文献3の方法では、各ローラのローラ径比に係わらず残トナーを確実に剥ぎ取ることができ、トナー薄層の再形成時における層むらの発生を防止可能となるものの、特許文献1の場合と同様に紙間に要する時間は変化しないため、連続印刷時の画像形成効率を向上させることはできなかった。
本発明は、上記問題点に鑑み、現像ローラ上の残存トナーの回収及び現像ローラ上へのトナー薄層の形成を迅速且つ確実に行うことにより、履歴現象を防止するとともに画像形成処理の高速化も実現可能な現像ユニット及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention prevents the hysteresis phenomenon and speeds up the image forming process by quickly and reliably collecting the residual toner on the developing roller and forming the toner thin layer on the developing roller. It is another object of the present invention to provide a developing unit that can also be realized and an image forming apparatus including the developing unit.
上記目的を達成するために本発明は、像担持体に対向配置される現像ローラと、該現像ローラに対向配置され磁気ブラシを用いて前記現像ローラ上にトナー薄層を形成する磁気ローラと、を備え、前記磁気ローラに直流バイアスを印加し、前記現像ローラに直流及び交流バイアスを印加することにより前記像担持体表面にトナーを飛翔させて現像する現像ユニットにおいて、前記磁気ローラが複数設けられており、前記現像ローラ上に2本以上の前記磁気ローラから同時にトナーを供給することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a developing roller disposed opposite to an image carrier, a magnetic roller disposed opposite to the developing roller and forming a thin toner layer on the developing roller using a magnetic brush, A developing unit that applies a direct current bias to the magnetic roller and applies a direct current and alternating current bias to the developing roller to cause toner to fly on the surface of the image carrier, and a plurality of the magnetic rollers are provided. The toner is simultaneously supplied from the two or more magnetic rollers onto the developing roller.
また本発明は、上記構成の現像ユニットと、該現像ユニットの駆動を制御する制御手段とを備え、連続画像形成時の各画像形成が終了した後、前記磁気ローラ及び前記現像ローラに印加される直流バイアス間の電位差を画像形成時と異ならせて前記現像ローラ上から前記磁気ローラにトナーを回収するトナー回収工程と、前記現像ローラ上に新たなトナー薄層を再形成する再形成工程とを、2本以上の前記磁気ローラを用いて実行可能とした画像形成装置である。 Further, the present invention includes a developing unit having the above-described configuration and a control unit that controls driving of the developing unit, and is applied to the magnetic roller and the developing roller after completion of image formation during continuous image formation. A toner collecting step of collecting toner from the developing roller to the magnetic roller by making a potential difference between DC biases different from that at the time of image formation, and a re-forming step of re-forming a new toner thin layer on the developing roller. The image forming apparatus can be executed by using two or more magnetic rollers.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記再形成工程において、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する前記磁気ローラの線速を上流側に位置する前記磁気ローラよりも速くすることを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus having the above configuration, in the re-forming step, the control unit is configured such that the linear velocity of the magnetic roller located on the downstream side in the rotation direction of the developing roller is located on the upstream side. It is characterized by making it faster.
本発明の第1の構成によれば、現像ローラが1周する間に磁気ローラ2周分以上のトナーを供給することができ、1本の磁気ローラを用いる従来法に比べ、短時間で飽和層厚のトナー薄層を形成できる。また、現像ローラに対する磁気ローラの線速比を従来よりも下げることができるため、トナーに掛かる機械的ストレスが低減されて現像ユニット内のトナー寿命も長くなる。 According to the first configuration of the present invention, it is possible to supply toner of two or more magnetic rollers during one rotation of the developing roller, and saturation can be achieved in a short time compared to the conventional method using one magnetic roller. A toner thin layer having a layer thickness can be formed. Further, since the linear speed ratio of the magnetic roller to the developing roller can be lowered as compared with the conventional one, the mechanical stress applied to the toner is reduced, and the life of the toner in the developing unit is extended.
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の現像ユニットと、現像ユニットの駆動を制御する制御手段を用いて、現像ローラ上からトナーを回収するトナー回収工程と、現像ローラ上に新たなトナー薄層を再形成する再形成工程とを複数の磁気ローラを用いて実行することにより、現像ローラが1周する間に磁気ローラ2周分以上のトナー供給及び回収を行うことができ、履歴現象の発生を効果的に抑制するとともに画像形成効率を高めた画像形成装置とすることができる。 According to the second configuration of the present invention, the toner collection step of collecting the toner from the development roller using the development unit of the first configuration and the control means for controlling the drive of the development unit, and the development By performing a re-forming step of re-forming a new thin toner layer on the roller using a plurality of magnetic rollers, the toner is supplied and collected for two or more magnetic rollers during one rotation of the developing roller. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that effectively suppresses the occurrence of a hysteresis phenomenon and increases the image forming efficiency.
また、本発明の第3の構成によれば、上記第2の構成の画像形成装置において、再形成工程実行時に、現像ローラの回転方向下流側に位置する磁気ローラの線速を上流側に位置する磁気ローラよりも速くすることにより、飽和層厚のトナー薄層の形成に有効となる二層目のトナー層を形成する下流側の磁気ローラからのトナー供給を十分に行うことができる。 According to the third configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the second configuration, the linear velocity of the magnetic roller positioned on the downstream side in the rotation direction of the developing roller is positioned on the upstream side when the re-forming process is executed. By making the speed faster than the magnetic roller, the toner can be sufficiently supplied from the downstream magnetic roller that forms the second toner layer, which is effective for forming the toner thin layer having the saturated layer thickness.
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の現像ユニットが搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラー画像形成装置100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus equipped with a developing unit of the present invention. Here, a tandem type color image forming apparatus is shown. In the main body of the color
この画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、駆動手段(図示せず)により図1において時計回りに回転し、各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト8上に順次転写された後、転写ローラ9において転写紙P上に一度に転写され、さらに、定着部7において転写紙P上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。
トナー像が転写される転写紙Pは、装置下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラ12a及びレジストローラ12bを介して転写ローラ9へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが用いられる。
The transfer paper P onto which the toner image is transferred is accommodated in a
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電器2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光ユニット4と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像ユニット3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング部5a、5b、5c及び5dが設けられている。現像ユニット3a〜3dの詳細な構成については後述する。
Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are
ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット4によって光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット4からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
When the image formation start is input by the user, first, the surfaces of the
そして、中間転写ベルト8に所定の転写電圧で電界が付与された後、中間転写ローラ6a〜6dにより感光体ドラム1a〜1d上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナーがクリーニング部5a〜5dにより除去される。
After an electric field is applied to the intermediate transfer belt 8 at a predetermined transfer voltage, cyan, magenta, yellow, and black toner images on the
中間転写ベルト8は、上流側の搬送ローラ10と、下流側の駆動ローラ11とに掛け渡されており、駆動モータ(図示せず)による駆動ローラ11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回りに回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラ12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた転写ローラ9へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Pは定着部7へと搬送される。
The intermediate transfer belt 8 is stretched between an
定着部7に搬送された転写紙Pは、定着ローラ対13により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Pの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ15によって排出トレイ17に排出される。
The transfer paper P conveyed to the fixing
一方、転写紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部7を通過した転写紙Pは分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態で転写ローラ9に再搬送される。そして、中間転写ベルト5上に形成された次の画像が転写ローラ9により転写紙Pの画像が形成されていない面に転写され、定着部7に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ17に排出される。
On the other hand, when images are to be formed on both sides of the transfer paper P, the transfer paper P that has passed through the fixing
図2は、本発明の現像ユニットの構成を示す側面断面図である。従来例の図7と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、ここでは画像形成部Paに配置される現像ユニット3aについて説明するが、現像ユニット3b〜3dの構成についても全く同様である。本発明においては、第1磁気ローラ20a及び第2磁気ローラ20bから成る2本の磁気ローラを設け、それぞれの磁気ローラにおいてトナー回収工程及び再形成工程を実施可能としている。
FIG. 2 is a side sectional view showing the configuration of the developing unit of the present invention. Portions common to FIG. 7 of the conventional example are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. Here, the developing
図2において、27a、27bは図示しないトナーコンテナから供給されるトナーをキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第1、第2攪拌スクリューである。この帯電された現像剤によって磁気ローラ20a、20b上に磁気ブラシ21(図7参照)が形成され、規制ブレード26で層規制されながら一定の層厚で現像ローラ22に接触し、磁気ローラ20a、20bと現像ローラ22間の電位差ΔVdcにより現像ローラ22上にトナー薄層23が形成される。
In FIG. 2,
トナー薄層23の飽和トナー量は、基本的には現像ローラ22に印加される直流バイアスVdc1と、磁気ローラ20a、20bとに印加される直流バイアスVdc2の電位差ΔVdcによって決定される。例えばVdc1=100V、Vdc2=400Vに設定した場合、ΔVdc=300Vとなり、現像ローラ22の2周目において約1.0mg/cm2のトナー薄層23が得られる。トナー薄層23が0.5mg/cm2以下であると、高濃度画像が連続した場合の濃度追随性が低下し、画像むらが発生し易くなる。一方、トナー薄層23が1.5mg/cm2以上であると、現像ゴーストやトナー飛散が目立つ傾向がある。
The saturated toner amount of the toner
また、トナー帯電量が10μC/g以下、特に5μC/g以下と低い場合、トナー薄層23の厚みが増大し、飛散が多くなる。一方、トナー帯電量が20μC/g以上になるとトナー薄層23の厚みが薄くなり、トナー帯電が上昇して現像性が低下する。さらに、最適なトナー薄層23の調整には印刷される画像濃度(印字率)も寄与するため、Vdc2の値を画像データに応じて可変させることとすれば、印字率に関係なく均一な画像を得ることができる。
Further, when the toner charge amount is as low as 10 μC / g or less, particularly 5 μC / g or less, the thickness of the toner
図3は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。図1及び図2と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置100は、画像形成部Pa〜Pd、定着部7、画像入力部30、AD変換部31、制御部32、記憶部33、操作パネル34等を含む構成である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the image forming apparatus of the present invention. Portions common to FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The
画像入力部30は、画像形成装置100が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するCCD等から構成される画像読取部であり、画像形成装置100がプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部30より入力された画像信号は制御部32に送出され、階調処理等の画像処理を適宜行い、AD変換部31においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部33内の画像メモリ40に送出される。
When the
画像形成部Pa〜Pdは、感光体ドラム1a〜1d、帯電器2a〜2d、現像ユニット3a〜3d、露光ユニット4、中間転写ローラ6a〜6d等から構成され、AD変換部31において変換され画像メモリ60に記憶された画像データをもとに感光体ドラム1a〜1d上に静電潜像を形成する。記憶部33は、画像メモリ40、RAM41、及びROM42を備えており、画像メモリ40は、画像入力部30で読み取られ、AD変換部31においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部32に送出する。RAM41及びROM42は、制御部32の処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、トナー回収工程又は再形成工程において磁気ローラ20a、20b或いは現像ローラ22に印加される直流及び交流バイアス電圧の値も記憶される。
The image forming portions Pa to Pd are composed of the
操作パネル34は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部(いずれも図示せず)とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置100がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部33にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。メインモータ35は、制御部32からの制御信号に応じて画像形成部Pa〜Pdの感光体ドラム1a〜1d、現像ユニット3a〜3d、中間転写ローラ6a〜6d、定着部7等を含む装置各部を駆動する。
The
制御部32は、設定されたプログラムに従って画像入力部30、画像形成部Pa〜Pd、定着部7等を全般的に制御するとともに、画像入力部30から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット4は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム1a〜1d上に潜像を形成する。
The
図4は、本発明の画像形成装置における連続画像形成時の現像ユニットの動作制御例を示すタイミングチャートである。図1〜図3を参照しながら、図4を用いてユーザにより連続画像形成が指示された場合の画像形成プロセスについて説明する。 FIG. 4 is a timing chart showing an example of operation control of the developing unit during continuous image formation in the image forming apparatus of the present invention. With reference to FIGS. 1 to 3, an image forming process in the case where continuous image formation is instructed by the user will be described with reference to FIG. 4.
先ず、感光体ドラム1a〜1dや中間転写ローラ6a〜6d等を駆動するメインモータ35及び除電装置がONとなり、次いで帯電器2a〜2dにより感光体ドラム1a〜1d表面の帯電が開始される。同時に現像ユニット3a〜3d及び露光ユニット4のウオームアップも開始され、現像ローラ22に所定の直流バイアスVdc1及び交流バイアスVppが印加される。
First, the
この初期帯電及びウオームアップは所定時間継続して行われる(図4の矢印A)。そして、ウオームアップ終了後、磁気ローラ20a、20bに所定の直流バイアスVdc2が印加されるとともに、現像ローラ22に印加された交流バイアスVppの周波数(kHz)及びDuty(%)を低くして、現像ローラ22上に所定の層厚のトナー薄層が形成される(図4の矢印B)。
This initial charging and warm-up are continuously performed for a predetermined time (arrow A in FIG. 4). After the warm-up is completed, a predetermined DC bias Vdc2 is applied to the
その後、露光ユニット4により感光体ドラム1a〜1d上に形成された潜像がトナー薄層により現像され、中間転写ベルト8上に一次転写され、さらに転写紙P上に二次転写される(図4の矢印C)。そして、次の転写紙Pが搬送されるまで所定の間隔(紙間)が確保される(図4の矢印D)。なお、画像形成から一次転写まで、及び一次転写から二次転写までのタイムラグにより、感光体ドラム1a〜1d上における画像形成タイミングと転写紙Pの搬送タイミングとは異なるが、各画像間の間隔と転写紙Pの搬送される間隔は等しく、いずれも矢印Dで表される時間となる。
Thereafter, the latent images formed on the
この紙間Dにおいて、感光体ドラム1a〜1d上の残存トナー及び残存電荷をクリーニング部5a〜5d及び除電装置で除去する。即ち、矢印CとDとを合わせた時間が記録1枚当たりの出力間隔となり、以後、予め設定された枚数の画像形成が終了するまで上記プロセスが繰り返される。
In the gap D between the sheets, the residual toner and the residual charges on the
また、紙間Dにおいては、磁気ローラ20a、20bへの直流バイアスVdc2の印加を停止するとともに、現像ローラ22に印加された交流バイアスVppの周波数(kHz)及びDuty比(%)を高めて、現像ローラ22上のトナーを回収するトナー回収工程(図4の矢印T1)と、再び磁気ローラ20a、20bへ直流バイアスVdc2を印加するとともに、現像ローラ22に印加された交流バイアスVppの周波数(kHz)及びDuty比(%)を低くして、トナー薄層の形成を行う再形成工程(図4の矢印T2)とが実行される。
Further, in the paper gap D, the application of the DC bias Vdc2 to the
次に、第1磁気ローラ20a、第2磁気ローラ20bを用いて実行されるトナー回収工程及び再形成工程について詳細に説明する。図5は、磁気ローラ20a、20bに印加される直流バイアスVdc2をトナー回収バイアスに変換してトナー回収工程が実行された場合の現像ユニットの状態を示す模式図である。図2と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
Next, the toner collection process and the re-formation process executed using the first
いま、現像ローラ22と第1磁気ローラ20aとが対向する位置をA、現像ローラ22と第2磁気ローラ20bとが対向する位置をBとすると、図5のように、感光体ドラム1aの現像に用いられなかったトナー薄層23は、現像ローラ22が1周する間にA及びBにおいて磁気ローラ20a、20b上に回収される。このトナー回収工程は、バイアス変換時にAの位置を通過した現像ローラ22上の点が、再びAを通過するまで継続して行われる。
Now, assuming that the position where the developing
これにより、トナー回収工程において現像ローラ22上の全ての点がA及びBを1回ずつ通過することとなり、現像ローラが1周する間に磁気ローラ2周分のトナーを回収可能となる。従って、1本の磁気ローラを用いて回収を行う従来法に比べ、迅速且つ確実なトナー回収を行うことができる。また、トナー回収工程に要する時間(図4のT1)が短縮されるため、紙間(図4の矢印D)も短くすることができ、画像形成効率の向上にも寄与する。また、現像ローラ1周に要する時間が磁気ローラ1周に要する時間よりも長い場合であっても、2本の磁気ローラで回収を行うためトナー回収力はさほど低下せず、再形成工程におけるトナー薄層の層厚むらを低減可能となる。
As a result, all points on the developing
図6は、再形成工程が実行された場合の現像ユニットの状態を示す模式図である。トナー回収工程が終了した時点で、今度は磁気ローラ20a、20bに印加される直流バイアスVdc2をトナー供給バイアスに変換し、図6のように、現像ローラ22上へのトナー供給を開始する。このとき、バイアス変換時にAの位置を通過した現像ローラ22上の点が感光体ドラム1aの位置まで到達した時点で現像を開始するように、感光体ドラム1a上への画像書き込みタイミング及び転写紙の搬送タイミングを設定しておく。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a state of the developing unit when the re-forming process is executed. At the time when the toner collecting process is completed, the DC bias Vdc2 applied to the
これにより、現像ローラ22がAの位置からBを経由してドラム位置まで回転する間に、A及びBにおいて磁気ローラ20a、20bからトナーが供給されるため、現像ローラが1周する間に磁気ローラ2周分のトナーを供給することができ、1本の磁気ローラを用いて供給を行う従来法に比べ、短時間で飽和層厚のトナー薄層を形成することができる。また、再形成工程に要する時間(図4のT2)が短縮されるため、紙間(図4の矢印D)も短くすることができ、画像形成効率の向上にも寄与する。
As a result, toner is supplied from the
また、2本の磁気ローラを用いてトナーを供給するため、現像ローラ22に対する各磁気ローラ20a、20bの線速比(M/S)を従来よりも小さくした場合でも十分な量のトナーを供給できる。そのため、線速比を小さくすることにより、規制ブレード26においてトナーに掛かる機械的ストレスを低減してトナーの長寿命化を図ることができる。
In addition, since toner is supplied using two magnetic rollers, a sufficient amount of toner is supplied even when the linear speed ratio (M / S) of each of the
なお、磁気ローラ20a、20bの線速は同じであっても良いが、現像ローラ22上に一層目のトナー薄層を形成する上流側の第1磁気ローラ20aでは薄いトナー層しか形成できないため、飽和層厚のトナー薄層形成には、下流側に位置する第2磁気ローラ20bにより形成される二層目のトナー薄層が有効となる。そのため、再形成工程においては、下流側に位置する第2磁気ローラ20bの線速を第1磁気ローラ20aよりも速くすることが好ましい。
The linear speeds of the
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、2本の磁気ローラ20a、20bを備え、各磁気ローラ20a、20bを用いて現像ローラ22上のトナーの回収及び現像ローラ22上へのトナーの供給を行う構成としたが、いずれか一方の磁気ローラを供給専用としても良い。また、磁気ローラを3本以上設けても良く、その場合、いずれか1本を回収専用としても良い。即ち、少なくとも2本の磁気ローラを用いてトナーの供給を行うこととすれば、短時間で飽和層厚のトナー薄層を形成可能となるため、再形成工程に要する時間を短縮して画像形成効率を高めるとともに、履歴現象も抑制することができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above embodiment, the two
また、上記実施形態において、例えば現像ローラ及び磁気ローラのいずれか一方又は両方の線速を変更する制御を行っても良い。例えばトナー回収工程において現像ローラの線速を速くするか、或いは磁気ローラの線速を遅くすることにより、各ローラが1回転する時間差が小さくなり、磁気ローラ1周目で剥ぎ取ったトナーの上にトナーが重ねて回収される部分が少なくなってトナーの回収力が向上するため、現像ローラ上へのトナーの残存を抑制して再形成工程におけるトナー薄層の層厚むらを一層低減可能となる。 In the above-described embodiment, for example, control for changing the linear velocity of one or both of the developing roller and the magnetic roller may be performed. For example, by increasing the linear velocity of the developing roller or decreasing the linear velocity of the magnetic roller in the toner recovery process, the time difference for each rotation of the roller is reduced, and the toner stripped on the first round of the magnetic roller is reduced. This reduces the amount of toner that is collected and improves the toner collection capability, and therefore, it is possible to further reduce the uneven thickness of the toner thin layer in the re-forming process by suppressing the remaining toner on the developing roller. Become.
また、ここではタンデム式のカラー画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、ハイブリッド現像式の現像ユニットを備えた画像形成装置であれば、デジタル複合機や、アナログ方式のモノクロ画像形成装置、或いはファクシミリやプリンタ等の他の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。 Further, although a tandem type color image forming apparatus has been described here as an example, the present invention can be applied to a digital multi-function peripheral or an analog type monochrome image as long as the image forming apparatus includes a hybrid developing type developing unit. The present invention can also be applied to the image forming apparatus or other image forming apparatus such as a facsimile or a printer.
図2に示したような、磁気ローラが2本である現像ユニットを搭載した図1のタンデム式カラー画像形成装置を用いて、連続画像印刷時におけるトナー薄層形成性能及びトナー剥ぎ取り性能(回収性能)を調査した。また、比較例として、磁気ローラが1本である従来の現像ユニットを搭載した場合について同様に調査した。 Using the tandem color image forming apparatus of FIG. 1 equipped with a developing unit having two magnetic rollers as shown in FIG. 2, the toner thin layer forming performance and toner stripping performance (recovery) during continuous image printing Performance). Further, as a comparative example, the case where a conventional developing unit having one magnetic roller was mounted was similarly investigated.
試験条件としては、本発明及び比較例共に、OPC製感光体ドラム1a〜1dの表面電位を300V、ドラム明電位を90V、ドラム径を30mmとし、トナー薄層形成時における現像ローラ22の交流バイアスVppを1.6kV、周波数2.7kHz、Duty比27%、直流バイアスVdc1を100Vとし、磁気ローラ20a、20bの直流バイアスVdc2を400Vとした。また、トナー回収時における現像ローラ22の交流バイアスVppを1.6kV、周波数6.0kHz、Duty比50%、直流バイアスVdc1を100Vとし、磁気ローラ20a、20bの直流バイアスVdc2を0Vとした。
As test conditions, in both the present invention and the comparative example, the surface potential of the OPC
なお、その他の条件として、ドラム−現像ローラ間距離を235μm、感光体ドラムに対する現像ローラの線速比S/Dを1.5とし、粒径35〜45μm、飽和磁化40emu/gのキャリアと、粒径9μmのトナーから成り、キャリアに対するトナーの混合比率が8.0重量%、トナー帯電量が15μC/gである2成分現像剤を用いた。試験結果を表1に示す。 As other conditions, the distance between the drum and the developing roller is 235 μm, the linear speed ratio S / D of the developing roller to the photosensitive drum is 1.5, the carrier has a particle diameter of 35 to 45 μm, and a saturation magnetization of 40 emu / g, A two-component developer composed of a toner having a particle diameter of 9 μm, a toner mixing ratio of 8.0% by weight and a toner charge amount of 15 μC / g was used. The test results are shown in Table 1.
表1から明らかなように、磁気ローラを2本備えた本発明の画像形成装置は、トナー回収時において現像ローラが1周する間に磁気ローラ2周分のトナーを回収することができ、1本の磁気ローラを用いて回収を行う比較例に比べ、迅速且つ確実なトナー回収を行うことができた。また、トナー回収工程に要する時間が短縮されるため、紙間時間を短縮することができた。 As is apparent from Table 1, the image forming apparatus of the present invention having two magnetic rollers can collect the toner for two rotations of the magnetic roller while the developing roller makes one rotation at the time of toner collection. Compared to the comparative example in which the magnetic roller is used for collection, the toner can be collected quickly and reliably. Further, since the time required for the toner recovery process is shortened, the time between sheets can be shortened.
一方、トナー層形成時においても2本の磁気ローラからトナーを供給できるため、現像ローラが1周する間に磁気ローラ2周分のトナーを供給することができ、1本の磁気ローラを用いて供給を行う比較例に比べ、均一な飽和層厚のトナー層を形成できた。また、現像ローラ1周でトナー薄層を形成することができ、紙間時間を短縮することができた。さらに、現像ローラに対する各磁気ローラの線速比(M/S)を従来よりも小さくした場合でも十分な量のトナーを供給又は回収できるため、比較例に比べてトナーに掛かる機械的ストレスを低減可能であることが確認された。 On the other hand, since the toner can be supplied from the two magnetic rollers even when the toner layer is formed, the toner for two rotations of the magnetic roller can be supplied during one rotation of the developing roller, and one magnetic roller is used. A toner layer having a uniform saturation layer thickness could be formed as compared with the comparative example in which the supply was performed. In addition, a thin toner layer can be formed around the circumference of the developing roller, and the time between sheets can be shortened. Further, even when the linear speed ratio (M / S) of each magnetic roller to the developing roller is made smaller than before, a sufficient amount of toner can be supplied or recovered, so that the mechanical stress on the toner is reduced compared to the comparative example. It was confirmed that it was possible.
なお、上記実施例の現像条件は一例にすぎず、処理枚数やプロセス速度、現像ローラ径及び磁気ローラ径等、画像形成装置の仕様に応じて適宜設定することができる。 The developing conditions in the above embodiment are merely examples, and can be appropriately set according to the specifications of the image forming apparatus, such as the number of processed sheets, process speed, developing roller diameter, and magnetic roller diameter.
本発明は、像担持体に対向配置される現像ローラと、該現像ローラに対向配置され磁気ブラシを用いて現像ローラ上にトナー薄層を形成する磁気ローラとを備え、磁気ローラに直流バイアスを印加し、現像ローラに直流及び交流バイアスを印加することにより像担持体表面にトナーを飛翔させて現像する現像ユニットにおいて、磁気ローラが複数設けられており、現像ローラ上に2本以上の磁気ローラから同時にトナーを供給する。 The present invention includes a developing roller disposed opposite to an image carrier, and a magnetic roller disposed opposite to the developing roller to form a toner thin layer on the developing roller using a magnetic brush, and a DC bias is applied to the magnetic roller. In a developing unit that applies and applies a direct current and an alternating current bias to the developing roller to cause the toner to fly on the surface of the image carrier for development, a plurality of magnetic rollers are provided, and two or more magnetic rollers are provided on the developing roller. Toner is supplied simultaneously.
これにより、現像ローラが1周する間に磁気ローラ2周分以上のトナーを供給することができ、1本の磁気ローラを用いる従来法に比べ、短時間で飽和層厚のトナー薄層を形成できるため、トナー薄層の層厚むらに起因する履歴現象を低減して高画質化と画像形成効率の向上とを両立させた現像ユニットを提供できる。また、現像ローラに対する磁気ローラの線速比を従来よりも下げてトナーに掛かる機械的ストレスを低減できるので、現像ユニット内のトナーの長寿命化にも寄与する。 As a result, more than two magnetic rollers of toner can be supplied during one rotation of the developing roller, and a toner thin layer with a saturated layer thickness can be formed in a short time compared to the conventional method using one magnetic roller. Therefore, it is possible to provide a developing unit that reduces the hysteresis phenomenon due to the uneven thickness of the toner thin layer, and achieves both high image quality and improved image formation efficiency. Further, since the mechanical stress applied to the toner can be reduced by lowering the linear speed ratio of the magnetic roller to the developing roller than in the conventional case, it contributes to the extension of the life of the toner in the developing unit.
また、本発明の現像ユニットと、現像ユニットの駆動を制御する制御手段とを画像形成装置に搭載し、現像ローラ上からトナーを回収するトナー回収工程と、現像ローラ上に新たなトナー薄層を再形成する再形成工程とを複数の磁気ローラを用いて実行する構成とすれば、トナーの回収及び供給を迅速且つ確実に行うことができ、履歴現象の発生をより効果的に抑制するとともに画像形成効率の一層向上した画像形成装置となる。 In addition, the developing unit of the present invention and a control unit for controlling the driving of the developing unit are mounted on the image forming apparatus, a toner collecting step for collecting toner from the developing roller, and a new toner thin layer on the developing roller. If the re-forming step for re-forming is performed using a plurality of magnetic rollers, the toner can be collected and supplied quickly and reliably, and the occurrence of the hysteresis phenomenon can be more effectively suppressed and the image can be reduced. An image forming apparatus with further improved formation efficiency is obtained.
また、再形成工程実行時に、現像ローラの回転方向下流側に位置する磁気ローラの線速を上流側に位置する磁気ローラよりも速くすれば、二層目のトナー層を形成する下流側の磁気ローラからのトナー供給を十分に行うことができ、飽和層厚のトナー薄層の形成に有利となる。 Further, when the re-forming process is executed, if the linear velocity of the magnetic roller located downstream in the rotation direction of the developing roller is made higher than that of the magnetic roller located upstream, the downstream magnet forming the second toner layer is formed. The toner can be sufficiently supplied from the roller, which is advantageous for forming a toner thin layer having a saturated layer thickness.
Pa〜Pd 画像形成部
1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
3a〜3d 現像ユニット
20a 第1磁気ローラ
20b 第2磁気ローラ
21 磁気ブラシ
22 現像ローラ
23 トナー薄層
27a 第1攪拌スクリュー
27b 第2攪拌スクリュー
32 制御部(制御手段)
33 記憶部
35 メインモータ
100 画像形成装置
T1 トナー回収工程
T2 再形成工程
Pa to Pd
3a to
33
Claims (3)
前記磁気ローラに直流バイアスを印加し、前記現像ローラに直流及び交流バイアスを印加することにより前記像担持体表面にトナーを飛翔させて現像する現像ユニットにおいて、
前記磁気ローラが複数設けられており、前記現像ローラ上に2本以上の前記磁気ローラから同時にトナーを供給することを特徴とする現像ユニット。 A developing roller disposed opposite to the image carrier, and a magnetic roller disposed opposite to the developing roller to form a thin toner layer on the developing roller using a magnetic brush,
In a developing unit that applies a direct current bias to the magnetic roller, and applies a direct current and an alternating current bias to the developing roller to cause toner to fly on the surface of the image carrier and develop,
A developing unit comprising a plurality of the magnetic rollers, and supplying toner from the two or more magnetic rollers simultaneously onto the developing roller.
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- 2005-07-29 JP JP2005219915A patent/JP2007034098A/en active Pending
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