JP2008070751A - Developing device, process unit and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、所定方向に並ぶ複数の電極を具備する電極列搭載部材の表面上でホッピングしているトナーを潜像担持体上の潜像に付着させて潜像を現像する現像装置に関するものである。また、かかる現像装置を用いるプロセスユニット及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device for developing a latent image by attaching toner hopping on the surface of an electrode array mounting member having a plurality of electrodes arranged in a predetermined direction to a latent image on a latent image carrier. is there. The present invention also relates to a process unit and an image forming apparatus using such a developing device.
従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置としては、特許文献1や特許文献2に記載のものが知られている。これらの画像形成装置では、表面移動する現像ローラ等の現像剤担持体に担持したトナーを、その表面移動に伴って潜像担持体との対向領域である現像領域に搬送する。そして、現像領域にて、現像担持体上のトナーを現像剤担持体の表面と潜像担持体上の静電潜像との電位差によって静電移動させて現像を行う。かかる構成においては、前述の電位差を比較的大きくしなければならない。トナーに対して、ファンデルワールス力や鏡像力等による現像剤担持体との付着力に打ち勝つだけの力を付与しなければならないからである。また、潜像担持体の地肌部にトナー粒子を付着させるいわゆる地汚れを発生させてしまうことがある。この地汚れは、トナー中に含まれる正規帯電極性とは逆極性に帯電してしまった逆帯電トナー粒子が、潜像担持体の地肌部に付着することで発生する。
Conventionally, as image forming apparatuses such as a copying machine, a facsimile, and a printer, those described in
一方、画像形成装置としては、特許文献3に記載のように、電極列搭載部材の表面上でホッピングさせたトナーによって潜像担持体上の潜像を現像するものも知られている。この画像形成装置の現像装置は、所定方向に並ぶ複数の搬送電極を具備するトナー搬送基板を有しており、互いに隣り合う搬送電極に対して互いに位相ずれしたパルス電圧を印加することで、トナー搬送基板の表面上に進行電界を形成する。そして、トナー供給手段によってトナー搬送搬送基板上に供給したトナーを、進行電界によって基板表面上でホッピングさせながら搬送電極の並び方向に搬送して、潜像担持体に対向する現像領域に送る。かかる構成では、現像剤担持体に担持したトナーによって現像を行う方式(以下、担持トナー現像方式という)に比べて上記電位差を大幅に低減した低電位現像を実現することが可能である。例えば、周囲の地肌部との電位差が僅か数十[V]である静電潜像にトナーを選択的に付着させることも可能である。
On the other hand, as an image forming apparatus, as described in
しかしながら、かかる構成の画像形成装置においても、トナー搬送基板上でホッピングした逆帯電トナー粒子を潜像担持体に付着させて地汚れを引き起こしてしまうことがある。更には、特許文献1や特許文献2に記載の画像形成装置とは異なり、トナー中に含まれる高帯電量トナー粒子によっても、地汚れを引き起こしてしまう。具体的には、潜像担持体とトナー搬送基板とが対向する現像領域において、トナー搬送基板面からホッピングしたトナー粒子は、やがて潜像担持体の近傍に達する。そして、このトナー粒子の下方には、それと前後して基板面からホッピングした無数のトナー粒子によるトナークラウドが形成されている。潜像担持体の近傍に到達したトナー粒子は、このトナークラウド中における無数のトナー粒子の電荷によって反発力を受けて、潜像担持体に向けて押される。トナー中に含まれる無数のトナー粒子のうち、帯電量が平均的なものとなっている大多数のトナー粒子は、潜像担持体の地肌部の近傍に到達した場合、トナークラウドから押されても、地肌部による反発電界に打ち勝つことができない。このため、地肌部に付着することなく、やがて基板面に向けて下降し始める。ところが、平均値よりも正規極性側に大きく帯電している高帯電量トナー粒子は、トナークラウドから受ける反発力と、地肌部による反発電界との大小関係によっては、反発電界に打ち勝って地肌部に付着してしまうことがある。そして、これによって地汚れが引き起こされるのである。
However, even in the image forming apparatus having such a configuration, the reversely charged toner particles hopped on the toner transport substrate may adhere to the latent image carrier to cause background staining. Furthermore, unlike the image forming apparatuses described in
なお、本発明者らは、フレア現像という新規な現像を行う画像形成装置を開発中である。このフレア現像では、電極列搭載部材上でホッピングさせたトナー粒子を電極列における互いに隣り合う電極の間で往復移動させる。そして、このように往復移動するトナーを、回転駆動などによる電極列搭載部材の表面移動によって現像領域まで搬送する。かかるフレア現像においても、同様の問題が生じ得る。 Note that the present inventors are developing an image forming apparatus that performs a novel development called flare development. In this flare development, toner particles hopped on the electrode array mounting member are reciprocated between adjacent electrodes in the electrode array. Then, the reciprocating toner is conveyed to the developing region by the surface movement of the electrode array mounting member by rotational driving or the like. Similar problems may occur in such flare development.
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、地汚れの発生を従来よりも抑えることができるホッピング方式の現像装置、並びにこれを用いるプロセスユニット及び画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a hopping-type developing device capable of suppressing the occurrence of background contamination as compared with the conventional one, and a process unit and an image forming apparatus using the same. Is to provide.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、所定方向に並ぶ複数の電極を具備する電極列搭載部材を有し、該複数の電極における互いに隣り合う電極対して互いに位相ずれしたパルス電圧が印加されることで形成される電界によって該電極列搭載部材の表面上でホッピングさせたトナーを、該電極列搭載部材と画像形成装置の潜像担持体とが対向している現像領域で該潜像担持体上の潜像に付着させて該潜像を現像する現像装置において、上記電極列搭載部材の表面上で搬送されているトナーに含まれる逆帯電トナー粒子と高帯電量トナー粒子とのうち、少なくとも何れか一方を、上記現像領域よりもトナー搬送方向上流側の電極列搭載部材表面領域から回収する現像前トナー回収手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記現像前トナー回収手段として、上記逆帯電トナー粒子と上記高帯電量トナー粒子との両方を回収するもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項2の現像装置において、上記現像前トナー回収手段として、上記現像領域よりもトナー搬送方向上流側の電極列搭載部材表面領域に対して所定の間隙を介して対向する現像前対向電極を有するものであって、且つ、該電極列搭載部材表面領域でホッピングしている逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を該現像前対向電極に付着させて回収するもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れかの現像装置において、上記電極列搭載部材の表面における上記現像領域よりもトナー搬送方向下流側の領域に対して、所定の間隙を介して対向する現像後対向部材を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項1乃至4の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の画像形成装置において、上記現像装置として請求項3の現像装置を用いるとともに、上記現像前トナー回収手段として、上記現像前対向電極に対して上記潜像担持体の地肌部電位と同じ値の分離バイアスを供給することで、上記現像領域よりもトナー搬送方向上流側の電極列搭載部材表面領域で搬送されるトナーの中から、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を上記現像前対向電極に付着させて分離するもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6の画像形成装置において、上記現像前対向電極として、上記電極列搭載部材との対向面におけるトナー搬送方向に直交する方向の長さが、該電極列搭載部材における該現像前対向電極との対向面の同方向の長さ以上のもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項6又は7の画像形成装置において、上記現像前対向電極として、上記電極列搭載部材との対向面におけるトナー搬送方向の長さが、上記現像領域のトナー搬送方向の長さ以上のもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項6乃至8の何れかの画像形成装置において、上記現像前トナー回収手段として、上記現像前対向電極に供給するバイアスを上記分離バイアスから別の値の吐き出しバイアスに所定のタイミングで切り替えることで、該現像前対向電極に付着した上記逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を上記電極列搭載部材の表面上に該所定のタイミングで戻すもの、を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項6乃至9の何れかの画像形成装置において、上記電極列搭載部材と上記現像前対向電極との上記間隙を、上記現像領域における上記潜像担持体と該電極列搭載部材との間隙と同じ大きさにしたことを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項6乃至10の何れかの画像形成装置において、上記電極列搭載部材と上記現像前対向電極とが対向する現像前回収領域におけるトナー搬送条件を、上記現像領域におけるトナー搬送条件と同じにしたことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項6乃至11の何れかの画像形成装置において、上記現像装置として、請求項4の現像装置における上記現像後対向電極たる現像後対向電極を有するものを用いるとともに、該現像後対向電極に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを供給するバイアス供給手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを備える画像形成装置における、少なくとも該潜像担持体及び現像手段を1つのユニットとして共通の保持体に保持させて画像形成装置本体に対して一体的に着脱可能にしたプロセスユニットにおいて、上記現像手段として、請求項1乃至4の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体に担持される潜像をトナーによって現像する現像手段とを有するプロセスユニットによって該潜像担持体上にトナー像を形成する画像形成装置において、上記プロセスユニットとして、請求項13のプロセスユニットを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項14の画像形成装置において、上記プロセスユニットを複数設けるとともに、それぞれのプロセスユニットの上記潜像担持体上に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of
The invention of
Further, the invention of
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the developing device according to any one of the first to third aspects, wherein a predetermined gap is provided with respect to a region downstream of the developing region on the surface of the electrode array mounting member from the developing region. And a post-development facing member that faces each other.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: a latent image carrier that carries a latent image; and a developing unit that develops the latent image carried on the latent image carrier with toner. The developing device according to any one of
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the fifth aspect, the developing device according to the third aspect is used as the developing device, and the latent image with respect to the pre-development counter electrode is used as the pre-development toner collecting means. By supplying a separation bias having the same value as the background portion potential of the image carrier, the reversely charged toner particles and the toner conveyed in the surface area of the electrode array mounting member upstream of the development area in the toner conveyance direction What uses high charge amount toner particles to adhere to the counter electrode before development and separates them is used.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the sixth aspect, the length in the direction perpendicular to the toner transport direction on the surface facing the electrode array mounting member as the counter electrode before development is the electrode array. A mounting member having a length equal to or greater than the length in the same direction of the surface facing the pre-development counter electrode is used.
The invention according to
According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the sixth to eighth aspects, as the pre-development toner collecting means, a bias supplied to the pre-development counter electrode is discharged from the separation bias at a different value. By switching to the bias at a predetermined timing, the reversely charged toner particles and the high charge amount toner particles adhering to the counter electrode before development are returned to the surface of the electrode array mounting member at the predetermined timing. It is characterized by this.
According to a tenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the sixth to ninth aspects, the gap between the electrode array mounting member and the pre-development counter electrode is separated from the latent image carrier in the development region. It is characterized by having the same size as the gap with the electrode array mounting member.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the sixth to tenth aspects, a toner transport condition in a pre-development collection area where the electrode array mounting member and the counter electrode before development are opposed to each other is defined as This is characterized in that the toner conveyance conditions in the region are the same.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the sixth to eleventh aspects, the developing device having the post-development counter electrode as the post-development counter electrode in the development device of the fourth aspect is used. In addition, a bias supply means for supplying a bias having a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner to the counter electrode after the development is provided.
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided at least the latent image in an image forming apparatus comprising: a latent image carrier that carries a latent image; and a developing unit that develops the latent image carried on the latent image carrier with toner. 5. The process unit in which the carrier and the developing unit are held as a single unit on a common holding unit and can be integrally attached to and detached from the main body of the image forming apparatus. 5. A developing device is used.
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a process unit having a latent image carrier that carries a latent image and a developing unit that develops the latent image carried on the latent image carrier with toner on the latent image carrier. In the image forming apparatus for forming a toner image, the process unit according to claim 13 is used as the process unit.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourteenth aspect, a plurality of the process units are provided, and a toner image formed on the latent image carrier of each process unit is superimposed on a transfer member. A transfer means for transferring is provided.
これらの発明においては、電極列搭載部材上でホッピングしながら現像領域に向かっている無数のトナー粒子のうち、逆帯電トナー粒子又は高帯電量トナー粒子を、現像前トナー回収手段によって電極列搭載部材上から回収することで、現像領域に搬送される逆帯電トナー粒子又は高帯電量トナー粒子の量を低減する。これにより、地汚れの発生を従来よりも抑えることができる。 In these inventions, among the countless toner particles hopping on the electrode array mounting member and heading toward the development region, the reversely charged toner particles or the high charge amount toner particles are removed by the pre-development toner collecting means by the electrode array mounting member. By collecting from above, the amount of reversely charged toner particles or high charge amount toner particles conveyed to the development area is reduced. Thereby, generation | occurrence | production of background dirt can be suppressed rather than before.
以下、本発明を適用した画像形成装置の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置のトナー搬送基板1及び搬送電源回路5を、画像形成装置の感光体25とともに示す構成図である。同図において、電極列搭載部材たるトナー搬送基板1は、基体1a、複数の搬送電極1b、表面層1cなどを有している。板状の基体1aは絶縁性材料が板状に形成されたものである。複数の搬送電極1bは、それぞれ短冊状の形状をしており、同図において、長手方向を図紙面に直交する方向に延在させる姿勢で、図中左右方向に所定のピッチで並ぶように基体1aの表面に形成されている。表面層1cは、基体1aの非電極形成面及び複数の搬送電極1bの上に積層されてそれらを覆っている。
Hereinafter, embodiments of an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating the
それぞれの搬送電極1bに対しては、基板上に進行電界を形成するための互いに位相ずれしたn相(例えば3相)の繰り返しパルス電圧がパルス電圧供給手段たる搬送電源回路5によって印加される。具体的には、複数の搬送電極1bのうち、潜像担持体たる感光体25との対向領域で且つ感光体25に比較的近い領域である現像領域Ar2に位置するものに対しては、3相の繰り返しパルス電圧であるVa2〜Vc2が印加される。また、それ以外の搬送電極1bに対しては、3相の繰り返しパルス電圧であるVa1〜Vc1が印加される。なお、現像領域Ar2よりもトナー搬送方向上流側の基板領域は、トナー搬送基板1上のトナーTを現像領域Ar2に向けて搬送するための現像前搬送領域Ar1となっている。また、現像領域Ar2よりもトナー搬送方向下流側の基板領域は、感光体1の表面に過剰に付着したトナーTをトナー搬送基板1上に戻したり、トナー搬送基板1上からトナーTを回収したりする現像後搬送領域Ar3となっている。
Repetitive n-phase (for example, three-phase) pulse voltages that are out of phase with each other for forming a traveling electric field on the substrate are applied to the
トナー搬送基板1上のトナーTは、各搬送電極1bに繰り返しパルス電圧が印加されることによって基板上に形成される進行電界により、基板上でホッピングしながら図中右側から左側へと搬送されていく。これにより、現像前搬送領域Ar1内に存在するトナーTが現像前搬送領域Ar1内から現像領域Ar2に向けて搬送され、現像領域Ar2内に進入する。現像領域Ar2では、トナー搬送基板1の上方に、図示しない駆動手段によって回転駆動されるドラム状の感光体25がトナー搬送基板1と所定の現像ギャップを介して対向するように配設されている。そして、ホッピングによって感光体25にある程度近づいたトナーTに対し、周知の電子写真プロセスによって感光体25の表面に形成された静電潜像による電界が作用して、トナーTが静電潜像に付着する。このとき、感光体25の非画像部(地肌部)上にはトナーTを静電反発させる電界が形成されているため、殆どのトナーTは地肌部に付着せずに、静電潜像だけに選択的に付着する。このような選択的なトナーTの付着により、感光体25上の静電潜像がトナー像に現像される。
The toner T on the
現像領域Ar2内では、このようにしてトナーTの一部が現像に寄与しながら、残りがホッピングの繰り返しによって図中右側から左側へと搬送されていき、現像領域Ar2を通過して現像後搬送領域Ar3に進入する。 In the development area Ar2, a part of the toner T contributes to development in this way, and the rest is conveyed from the right side to the left side in the figure by repeated hopping, and passes through the development area Ar2 and is conveyed after development. Enter the area Ar3.
現像後搬送領域Ar3における入口側付近では、感光体25の地肌部電位と、各搬送電極1bのパルス電位との関係により、ホッピングしたトナーTを地肌部からトナー搬送基板1に向けて静電移動させる電界が形成される。これにより、地肌部上に付着してしまったトナーTがトナー搬送基板1に回収される。
In the vicinity of the entrance side in the post-development transport region Ar3, the hopped toner T is electrostatically moved from the ground portion toward the
図2は、トナー搬送基板1をおもて面側から示す平面図である。また、図3は、トナー搬送基板1の図2におけるA−A’断面を示す縦断面図である。また、図4は、トナー搬送基板1の図2におけるB−B’断面を示す横断面図である。また、図5は、トナー搬送基板1の図2におけるC−C’断面を示す横断面図である。また、図6は、トナー搬送基板1の図2におけるD−D’断面を示す横断面図である。なお、図2や図3における矢印Xは、トナーの搬送方向を示している。以下、これらの図を用いながら、トナー搬送基板1の構成について詳述する。
FIG. 2 is a plan view showing the
トナー搬送基板1の複数の搬送電極1bは、A相搬送電極1bAと、これに対してトナー搬送方向下流側で隣り合うB相搬送電極1bBと、これに対してトナー搬送方向下流側で隣り合うC相搬送電極1bCとからなる電極組が、トナー搬送方向に繰り返し並ぶように配設されたものである。このような電極組の繰り返し配設により、基体1aの表面上に複数の電極からなる電極列が形成されている。そして、電極列の上には、絶縁性材料からなる表面層1cが形成されている。
The plurality of
搬送電極1bの長手方向の両端部には、それぞれトナー搬送方向に延在するリード電極が接続されている。このリード電極は、A相用、B相用、C相用のものがあり、A相用のものは、複数のA相搬送電極1bAに接続され、搬送電源回路(5)からA相の繰り返しパルス電圧であるA相パルス電圧の印加を受けながら、それを各A相搬送電極1bAに導く。また、B相用のものは、複数のB相搬送電極1bBに接続され、搬送電源回路からB相の繰り返しパルス電圧であるB相パルス電圧の印加を受けながら、それを各B相搬送電極1bBに導く。また、C相用のものは、複数のC相搬送電極1bCに接続され、搬送電源回路からC相の繰り返しパルス電圧であるC相パルス電圧の印加を受けながら、それを各C相搬送電極1bCに導く。但し、上述のように、図1に示した現像領域Ar2における搬送電極1bに対しては、それぞれ現像前搬送領域Ar1や現像後搬送領域Ar3における搬送電極とは異なる3相の繰り返しパルス電圧(Va2、Vb2、Vc2)が印加される。このため、A相用のリード電極には、現像前搬送領域Ar1や現像後搬送領域Ar3の各A相搬送電極1bAに接続される搬送用A相リード電極2Aと、現像領域Ar2の各A相搬送電極1bAに接続される現像用A相リード電極3Aとがある。また、B相やC相も同様にして、搬送用B相リード電極2B、現像用B相リード電極3B、搬送用C相リード電極2C、現像用C相リード電極3Cがある。
Lead electrodes extending in the toner transport direction are connected to both ends in the longitudinal direction of the
基体1aの非電極形成面や各搬送電極1bと、表面層1cとの間には中間層1dが形成されている。この中間層1d材料は、表面層1cと同じであってもよいし、異なってもよい。A相搬送電極1bAと、B相やC相のリード電極(2B、2C、3B、3C)との間にこの中間層1dが介在することにより、両者間での絶縁性が確保されている。また、B相搬送電極1bBと、A相やC相のリード電極との間にも中間層1dが介在しており、これによって両者間での絶縁性が確保されている。また、C相搬送電極1cCも同様にして、A相やB相のリード電極との間の絶縁性が確保されている。
An
なお、各リード電極には、パルス電圧印加手段たる搬送電源回路(5)からの配線を接続するための図示しない入力端子が設けられている。この入力端子をリード電極と同じ層に設け、基体1aに設けたスルーホールに配線を通して入力端子に接続してもよいし、入力端子を中間層1dの上に設け、表面層1cに設けたスルーホールに配線を通して入力端子に接続してもよい。
Each lead electrode is provided with an input terminal (not shown) for connecting a wiring from the carrier power supply circuit (5) which is a pulse voltage applying means. This input terminal may be provided in the same layer as the lead electrode, and may be connected to the input terminal through a wiring in a through hole provided in the base 1a, or the input terminal may be provided on the
基体1aとしては、ガラス、樹脂、セラミックスなどの絶縁性材料からなる基板、ステンレスなどの導電性材料からなる基板にSiO2等の絶縁膜を形成した基板、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 substrate 1a, a substrate made of an insulating material such as glass, resin, ceramics, a substrate made of a conductive material such as stainless steel, an insulating film such as SiO 2, a flexible deformable material such as a polyimide film A substrate made of or the like can be used.
搬送電極1bは、基体1a上にAl、Ni−Cr等の導電性材料を0.1〜10[μm](好ましくは0.5〜2.0μm)の厚みで成膜したものが、フォトリソグラフィー技術などによって所要の電極パターン形状に加工されたものである。搬送電極1bのトナー搬送方向Xにおける幅L(図3参照)については、トナーTの平均粒径の1倍以上20倍以下とし、かつ、搬送電極間の間隙Gを同様の長さにすることが望ましい。
The
表面層1cとしては、例えばSiO2、TiO2、TiO4、SiON、BN、TiN、Ta2O5などの材料が0.5〜20[μm](好ましくは0.5〜3μm)の厚みで成膜されたものである。これらの材料に代えて、SiN、Bn、Wなどの無機ナイトライド化合物を用いてもよい。特に、表面水酸基が増えると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)の少ない無機ナイトライド化合物が好ましい。
The
かかる構成のトナー搬送基板1における複数の搬送電極1bに対し、搬送電源回路5から繰り返しパルス電圧を出力すると、基板上に進行電界が形成される。そして、トナー搬送基板1上のトナーはこの進行電界による静電気力によってホッピングする。繰り返しパルス電圧は、図7や図8に示すように、正(+)又は負(−)の値の矩形パルス波を所定の周期で立ち上がらせるA相パルス電圧Va、B相パルス電圧Vb、C相パルス電圧Vcであって、互いの位相がそれぞれずれているものを例示することができる。A相パルス電圧Va、B相パルス電圧Vb、C相パルス電圧Vcは、A相搬送電極1bA、B相搬送電極1bB、C相搬送電極1bCに印加される。
When a pulse voltage is repeatedly output from the conveyance
B相搬送電極1bBの上に負帯電性のトナーTがあったとする。そして、時刻T1において、A相パルス電圧Vaを受けるA相搬送電極1bAと、B相パルス電圧Vbを受けるB相搬送電極1bBとが「0V(G)」になり、且つC相パルス電圧Vcを受けるC相搬送電極1bCが「+電位」になったとする。すると、B相搬送電極1bB上の負帯電性のトナーTがC相搬送電極1bCに向けて静電気的に引き寄せられて、基板面からホッピングする。そして、C相搬送電極1bCの上に移る。 Assume that the negatively chargeable toner T is present on the B-phase transport electrode 1bB. At time T1, the A-phase carrier electrode 1bA that receives the A-phase pulse voltage Va and the B-phase carrier electrode 1bB that receives the B-phase pulse voltage Vb become “0 V (G)” and the C-phase pulse voltage Vc is Assume that the received C-phase transport electrode 1bC becomes “+ potential”. Then, the negatively chargeable toner T on the B-phase transport electrode 1bB is electrostatically attracted toward the C-phase transport electrode 1bC and hops from the substrate surface. And it moves on C-phase conveyance electrode 1bC.
次に、時刻T2において、A相搬送電極1bAが「+電位」になる一方で、B相搬送電極1bBと、C相搬送電極1cCとが「0V(G)」になったとする。すると、B相搬送電極1bBとC相搬送電極1bCとの間にはC相搬送電極1bC上のトナーTに対する反発電界が形成されるとともに、C相搬送電極1bCとA相搬送電極1cCとの間には同トナーTに対する吸引電界が形成される。これにより、C相搬送電極1bC上のトナーTがA相搬送電極1bAに向けてホッピングして、A相搬送電極1bA上に移る。 Next, at time T2, the A-phase transport electrode 1bA becomes “+ potential”, while the B-phase transport electrode 1bB and the C-phase transport electrode 1cC become “0 V (G)”. Then, a repulsive electric field for the toner T on the C-phase transport electrode 1bC is formed between the B-phase transport electrode 1bB and the C-phase transport electrode 1bC, and between the C-phase transport electrode 1bC and the A-phase transport electrode 1cC. Is formed with an attractive electric field for the toner T. As a result, the toner T on the C-phase transport electrode 1bC hops toward the A-phase transport electrode 1bA and moves onto the A-phase transport electrode 1bA.
更に、時刻T3において、A相搬送電極1bAとC相搬送電極1bCとがそれぞれ「0V(G)」になる一方で、B相搬送電極1bBが「+電位」になったとする。すると、C相搬送電極1bCとA相搬送電極1bAとの間にはA相搬送電極1bA上のトナーTに対する反発電界が形成されるとともに、A相搬送電極1bAとB相搬送電極1bBとの間には同トナーに対する吸引電界が形成される。これにより、A相搬送電極1bA上のトナーTがB相搬送電極1bBに向けてホッピングして、B相搬送電極1bB上に移る。以上のような反発電界の出現及び消失と、吸引電界の出現及び消失とが繰り返される進行電界がトナー搬送基板1上に形成されるのである。
Furthermore, at time T3, it is assumed that the A-phase transport electrode 1bA and the C-phase transport electrode 1bC are each “0 V (G)” while the B-phase transport electrode 1bB is “+ potential”. Then, a repulsive electric field for the toner T on the A-phase transport electrode 1bA is formed between the C-phase transport electrode 1bC and the A-phase transport electrode 1bA, and between the A-phase transport electrode 1bA and the B-phase transport electrode 1bB. An attraction electric field is formed on the toner. As a result, the toner T on the A-phase transport electrode 1bA hops toward the B-phase transport electrode 1bB and moves onto the B-phase transport electrode 1bB. A traveling electric field in which the appearance and disappearance of the repulsive electric field as described above and the appearance and disappearance of the attraction electric field are repeated is formed on the
トナー搬送基板1上のトナーの動きをより具体的に説明すると、図9(a)に示すように、A相、B相、C相の搬送電極1bが何れも0V(G)の状態でトナー搬送基板1上に負帯電性のトナーTが載っているとする。この状態から、図9(b)に示すようにA相搬送電極(A)だけが「+電位」になると、C相搬送電極(C)上のトナーTはA相搬送電極(A)に向けて静電吸引されてホッピングし、A相搬送電極(A)の上に移る。次に、図9(c)に示すように、B相搬送電極(B)だけが「+電位」になると、B相搬送電極(B)上のトナーTは、A相搬送電極(A)側から反発力を受けるとともに、C相搬送電極(C)側から吸引力を受ける。これにより、B相搬送電極(B)上のトナーは、C相搬送電極(C)に向けて基板面からホッピングして、C相搬送電極(C)上に移る。更に、図9(d)に示すように、C相搬送電極(C)だけが「+電位」になると、C相搬送電極(C)上のトナーTは、B相搬送電極(B)側から反発力を受けるとともに、A相搬送電極(A)側から吸引力を受ける。これにより、C相搬送電極(C)上のトナーは、A相搬送電極(A)に向けて基板面からホッピングして、A相搬送電極(A)上に移る。
The movement of the toner on the
なお、図8や図9により、トナーTとして負帯電性のものを用い、且つ、繰り返しパルス電圧として正極性のものを電極に印加した例について説明したが、その逆に、正帯電性のトナーTと、負極性の繰り返しパルス電圧との組み合わせを採用してもよい。また、正又は負帯電性のトナーTと、これと同極性の繰り返しパルス電圧との組み合わせを採用してもよい。また、正、負の両方のパルス電圧を併用してもよい。 8 and 9, an example in which a negatively chargeable toner T is used and a positive polarity is applied to the electrode as a repetitive pulse voltage has been described. Conversely, a positively chargeable toner is used. A combination of T and a negative repetitive pulse voltage may be employed. Further, a combination of a positively or negatively chargeable toner T and a repetitive pulse voltage having the same polarity may be employed. Further, both positive and negative pulse voltages may be used in combination.
図10は、本実施形態に係る画像形成装置の電気回路の一部を示すブロック図である。同図において、搬送電源回路5は、パルス信号を生成出力するパルス信号発生回路6、一般用A相波形増幅器7A、一般用B相波形増幅器7B、一般用C相波形増幅器7C、現像用A相波形増幅器8A、現像用B相波形増幅器8B、現像用C相波形増幅器8Cなどを有している。
FIG. 10 is a block diagram illustrating a part of an electric circuit of the image forming apparatus according to the present embodiment. In the figure, a carrier
パルス信号発生回路6は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、互いに120°に位相ずれした2組みパルスで、次段の波形増幅器7A,B,C、(A,B,Cに含まれる図示しないスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して100[V]のスイッチングを行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
パルス発生回路6から発せられた一般用のA相パルス波,B相パルス波,C相パルス波は、一般用A相波形増幅器7A,一般用B相波形増幅器7B,一般用C相波形増幅器7Cによって増幅されて、一般用のA相パルス電圧Va1,B相パルス電圧Vb1,C相パルス電圧Vc1となる。そして、トナー搬送基板(1)における現像前搬送領域(Ar1)や現像後搬送領域(Ar3)に存在する一般用のA相,B相,C相搬送電極に印加される。また、パルス発生回路6から発せられた現像用のA相パルス波,B相パルス波,C相パルス波は、現像用A相波形増幅器8A,現像用B相波形増幅器8B,現像用C相波形増幅器8Cによって増幅されて、現像用のA相パルス電圧Va2,B相パルス電圧Vb2,C相パルス電圧Vc2となる。そして、トナー搬送基板(1)における現像領域(Ar2)に存在する現像用のA相,B相,C相搬送電極に印加される。
The general A-phase pulse wave, B-phase pulse wave, and C-phase pulse wave emitted from the
一般用のA相波形増幅器7A,B相波形増幅器7B,C相波形増幅器7Cは、パルス発生回路6から発せられたパルス波を、例えば図11に示すように、各相の+100[V]の印加時間taを繰り返し周期tfの1/3である約33%にした(これを「搬送電圧パターン」という)3相のパルス電圧Va1,Vb1,Vc1に変換する。また、現像用のA相波形増幅器8A,B相波形増幅器8B,C相波形増幅器8Cは、例えば図12又は図13に示すように、各相の+100[V]又は0]V]の印加時間taを繰り返し周期tfの2/3である約67%にした(これを「ホッピング電圧パターン」という)3相の繰り返しパルス電圧(Va2,Vb2,Vc2)に変換する。このような搬送電圧パターンやホッピング電圧パターンにより、トナー搬送基板上でトナーTをホッピングさせるEH現象を生起せしめる。
The general-purpose A-phase waveform amplifier 7A, B-phase waveform amplifier 7B, and C-phase waveform amplifier 7C convert the pulse wave generated from the
EH現像とは、電極列搭載部材の表面上でトナーのホッピングによる波移動が発生する現象を意味する。本画像形成装置では、この波移動により、トナーを現像前搬送領域(Ar1)から現像領域(Ar2)に向けて搬送することができる。また、現像領域(Ar1)において、ホッピングしたトナーを潜像担持体の潜像に対しては現像担持体に向かわせる一方で、地肌部に対しては電極列搭載部材に向かわせる電界を形成することができる。 EH development means a phenomenon in which wave movement occurs due to toner hopping on the surface of the electrode array mounting member. In this image forming apparatus, the toner can be conveyed from the pre-development conveyance area (Ar1) to the development area (Ar2) by this wave movement. Further, in the development area (Ar1), an electric field is formed so that the hopped toner is directed to the development carrier for the latent image on the latent image carrier, while being directed to the electrode array mounting member for the background portion. be able to.
図13に示したホッピング電圧パターンのように、0〜−100Vで遷移するパルス状電圧波形を採用した場合、潜像担持体上の地肌部電位を−100Vより低くしたときには、現像領域(Ar1)でホッピングしたトナーを潜像の付近で潜像に向かわせる一方で、地肌部の付近で基板に向かわせる。地肌部の電位を−150Vや−170Vにすると、トナー地肌部の近くでトナーを地肌部に向かわせてしまう。 When a pulsed voltage waveform transitioning from 0 to −100 V is employed as in the hopping voltage pattern shown in FIG. 13, when the background potential on the latent image carrier is made lower than −100 V, the development region (Ar1) The toner hopped in is directed to the latent image in the vicinity of the latent image, while being directed to the substrate in the vicinity of the background portion. When the potential of the background portion is set to −150V or −170V, the toner is directed to the background portion near the toner background portion.
また、ホッピング電圧パターンの繰り返しパルス電圧が20V〜−80Vで遷移するパルス波形を採用した場合、潜像の電位を約0V、地肌部の電位を−110Vにすると、繰り返しパルス電圧のローレベルの電位が潜像電位と地肌部電位との間になる。このため、同様にして、現像領域(Ar1)でホッピングしたトナーを潜像の付近で潜像に向かわせる一方で、地肌部の付近で基板に向かわせる。 In addition, when a pulse waveform in which the repetitive pulse voltage of the hopping voltage pattern transitions from 20 V to −80 V is adopted, the potential of the low level of the repetitive pulse voltage is set when the potential of the latent image is about 0 V and the potential of the background portion is −110 V. Is between the latent image potential and the background potential. Therefore, similarly, the toner hopped in the development area (Ar1) is directed to the latent image in the vicinity of the latent image, while being directed to the substrate in the vicinity of the background portion.
このように、繰り返しパルス電圧のローレベルの電位を潜像電位と地肌部電位との間の値にすることで、潜像に対してトナーを吸引付着させる一方で、地肌部に対してはトナーを反発させることができる。ホッピングによってある程度まで潜像担持体に近づいたトナーに対しては、進行電界が及ばないので、そのトナーを容易に潜像に向けて飛翔させることができ、高い画像品質が得られる現像を低電圧で行うことができる。 In this way, by setting the low level potential of the repetitive pulse voltage to a value between the latent image potential and the background portion potential, the toner is attracted and adhered to the latent image, while the toner is applied to the background portion. Can be repelled. For the toner that has approached the latent image carrier to some extent by hopping, the traveling electric field does not reach, so that the toner can be easily ejected toward the latent image, and development with high image quality can be performed at a low voltage. Can be done.
これに対し、現像ローラなどの現像剤担持体を用いるいわゆるジャンピング現像方式では、現像剤担持体の表面に付着しているトナーをそこから離脱させるためには、トナーと現像剤担持体との付着力を超える静電気力を作用させる必要がある。しかも、離脱させたトナーを潜像担持体の潜像に向けて引き寄せるとともに、地肌部と反発させる必要がある。このような条件では、現像担持体にDC600〜900Vもの現像バイアスをかけなければならない。これに対し、ETH現象を利用すると、前述の条件を進行電界の領域外で具備させればよいので、進行電界の強さとしては、トナーと現像剤担持体との付着力を超える静電気力を作用させ得るレベルであればよい。このため、搬送電極に印加する繰り返しパルス電圧の振幅を|150〜100V|以下の低電圧にしても、トナーを潜像に対して選択的に付着させることが可能になる。また、OPC感光体等の潜像担持体における潜像と地肌部との電位差もジャンピング方式のような大きな値にする必要がないため、地肌部電位を相当に小さくすることが可能になる。これにより、潜像担持体の表面を地肌部電位に一様帯電させる際に発生するオゾンやNOxの量を非常に少なくして、環境に優しく且つ潜像担持体の寿命低下を抑えた現像を行うことができる。 On the other hand, in the so-called jumping development method using a developer carrier such as a developing roller, in order to remove the toner adhering to the surface of the developer carrier, the toner and the developer carrier are attached. It is necessary to apply an electrostatic force exceeding the wearing force. In addition, it is necessary to draw the separated toner toward the latent image on the latent image carrier and to repel the background portion. Under such conditions, a developing bias of DC 600 to 900 V must be applied to the developing carrier. On the other hand, if the ETH phenomenon is used, the above-described conditions may be provided outside the area of the traveling electric field, so that the strength of the traveling electric field is an electrostatic force exceeding the adhesion between the toner and the developer carrier. Any level may be used as long as it can act. For this reason, even when the amplitude of the repetitive pulse voltage applied to the transport electrode is a low voltage of | 150 to 100 V | or less, the toner can be selectively attached to the latent image. Further, since the potential difference between the latent image and the background portion in the latent image carrier such as the OPC photosensitive member does not need to be a large value as in the jumping method, the background portion potential can be considerably reduced. Thus, development of very small amounts of ozone and NO x generated when uniformly charging the surface of the image bearing member background portion potential was suppressed reduction in the life of the friendly and the latent image bearing member to the environment It can be performed.
潜像担持体として、表面のCTL(Charge Transport Layer)の厚さが15[μm]で且つその比誘電率εが3程度であるOPC感光体を使用し、トナーの電荷密度を10−3〜−4[C/m2]にした場合、EH現象を利用すれば、各搬送電極に対して、0〜−100V、デューティー50%の繰り返しパルス電圧を印加すればよい。すると、繰り返しパルス電圧の値は平均で−50Vとなり、負に帯電しているトナーであれば、トナーの潜像に対する選択的な付着が可能になる。搬送電極に印加する繰り返しパルス電位の平均値(平均値電位)を潜像担持体の潜像電位と地肌部電位との間の電位に設定することで、潜像担持体の潜像の画像部に対してはトナーが潜像担持体側に向かい、地肌部に対してはトナーが搬送基板側に向かう電界を発生させることができる。 As latent image bearing member, the thickness of the surface of the CTL (Charge Transport Layer) is using the 15 [[mu] m] in and the OPC photosensitive member relative dielectric constant ε is about 3, the charge density of the toner 10 -3 In the case of −4 [C / m 2 ], if the EH phenomenon is used, a repetitive pulse voltage of 0 to −100 V and a duty of 50% may be applied to each transport electrode. Then, the value of the repetitive pulse voltage becomes -50 V on average, and if the toner is negatively charged, selective adhesion to the latent image of the toner becomes possible. By setting the average value (average potential) of the repetitive pulse potential applied to the carrier electrode to a potential between the latent image potential of the latent image carrier and the background potential, the image portion of the latent image of the latent image carrier In contrast, it is possible to generate an electric field in which the toner is directed toward the latent image carrier and the background is directed toward the transport substrate.
なお、トナー搬送基板とOPC感光体とのギャップ(間隔)については、0.2〜0.3[mm]程度にすればよい。トナーの帯電量Q/M、パルス電圧の大きさ、OPC感光体の表面線速などによっても異なるが、負帯電性のトナーの場合、OPC感光体の地肌部電位が−300V以下、更には−100V以下であっても十分に現像を行うことができる。正帯電性のトナーの場合には、地肌部の電位が+電位となる。 The gap (interval) between the toner transport substrate and the OPC photoreceptor may be about 0.2 to 0.3 [mm]. Depending on the toner charge amount Q / M, the magnitude of the pulse voltage, the surface linear velocity of the OPC photoconductor, etc., in the case of a negatively chargeable toner, the background potential of the OPC photoconductor is −300 V or less, and further − Even if it is 100 V or less, it can be sufficiently developed. In the case of positively charged toner, the potential of the background portion becomes a positive potential.
また、繰り返しパルス電圧としては、図示のような矩形波のものの他、sin波(サインカーブ)や三角波などを採用してもよい。繰り返しパルス電圧のDutyは、3相の場合で33.3〜66.7[%]の範囲、4相の場合で25〜75[%]の範囲で調整することが可能である。 As the repetitive pulse voltage, a sinusoidal wave (sine curve), a triangular wave, or the like may be adopted in addition to the rectangular wave as shown. The duty of the repetitive pulse voltage can be adjusted in the range of 33.3 to 66.7 [%] in the case of three phases and in the range of 25 to 75 [%] in the case of four phases.
先に示した図3において、トナー搬送基板1における電極幅Lや電極間隙Gは、トナーの搬送効率やホッピング効率に大きく影響する。電極間の真ん中あたりを飛んでいるトナーにはほぼ水平方向の静電気力が作用するのに対し、搬送電極1bの真上にあるトナーには、基板面に対して垂直方向及び水平方向の成分をもった静電気力が作用するのであるが、これらの静電気力のバランスが電極幅Lや電極間隙Gによって左右されるからである。具体的には、搬送電極1bの上で且つ電極幅方向の端部付近にあるトナーは、ホッピングにより、隣の搬送電極1bを飛び越えることがあるため、電極幅Lが大きいと、ホッピング1回あたりにおける移動距離の大きいトナーが増える。これにより、トナーの搬送効率が上がる。但し、電極幅Lが大きすぎると、搬送電極1bの上で且つ電極幅方向の中央付近における電界強度が不足して、トナーの搬送効率が却って低下することになる。
In FIG. 3 described above, the electrode width L and the electrode gap G in the
また、電極間隙Gは、電極間の電界強度を左右する。電極間隙Gが小さくなるほど、電極間の電界強度が強くなって、ホッピングの初速(勢い)が高まる。しかし、搬送電極1bの真上から隣の搬送電極1bの真上に移動するトナーでは、ホッピング1回あたりにおける移動距離が短くなるため、駆動周波数を高くしないと所望のトナー搬送効率が得られなくなる。
The electrode gap G affects the electric field strength between the electrodes. As the electrode gap G becomes smaller, the electric field strength between the electrodes becomes stronger, and the initial speed (momentum) of hopping increases. However, with toner that moves from directly above the
さらには、搬送電極1bの表面を覆う表面層1cの厚さは、搬送電極1b上の電界強度を左右する。特に、垂直方向成分の電気力線への影響が大きくなる。
Furthermore, the thickness of the
搬送電極1bの上には、搬送方向において最低1個のトナーを存在させることが望ましく、そのためには電極幅Lをトナーの平均粒径と同等以上に設定する必要がある。電極幅Lをこれよりも小さくすると、トナーに作用する電界が少なくなって搬送力が著しく飛翔力ため、実用上は十分でない。
It is desirable that at least one toner is present on the
搬送電極1bの上における電極幅方向中央付近では、電極幅Lが大きくなるに従って、電極表面から延びる電気力線が進行方向(水平方向)に向けて傾斜するため、垂直方向の電界強度が低下する。そして、これにより、ホッピングの初速が小さくなる。よって、電極幅Lが大きくなり過ぎると、ホッピングのための電界強度よりも、トナーと基板面との鏡像力、ファンデルワールス力、水分等による吸着力が勝り、トナーをホッピングさせることができなくなる。
In the vicinity of the center in the electrode width direction on the
搬送効率やホッピングの初速などの観点からすると、搬送電極1bの上に電極幅方向において20個程度のトナーを存在させる電極幅Lであれば、100[V]程度の低電圧の繰り返しパルス電圧でもトナーを良好にホッピングさせて、効率良く搬送することができる。例えば、トナーの平均粒径が5[μm]であれば、電極幅Lは5〜100[μm]の範囲がよい。電極幅Lがそれよりも大きいと、搬送電極1b上でのトナーの滞留が発生する。
From the viewpoint of the conveyance efficiency and the initial speed of hopping, the repetitive pulse voltage of a low voltage of about 100 [V] can be used as long as the electrode width L allows about 20 toners to exist on the
パルス電圧による印加電圧を100[V]以下の低電圧でトナーを効率的に搬送するための電極幅Lのより好ましい範囲は、トナーの平均粒径の2〜10倍以下である。電極幅Lをこの範囲内にすることで、搬送電極1bの上の電極幅方向中央付近における電界強度の低下が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5[μm]とすると、10〜50[μm]の範囲に相当する。電極幅Lの更に好ましい範囲は、トナーの平均粒径の2〜6倍以下である。これは、例えば、トナーの平均粒径を5[μm]とすると、10〜30[μm]に相当する。
A more preferable range of the electrode width L for efficiently transporting the toner at a low voltage of 100 [V] or less applied by the pulse voltage is 2 to 10 times the average particle diameter of the toner. By setting the electrode width L within this range, the decrease in electric field strength near the center in the electrode width direction on the
図14は、トナー搬送基板上における電界における進行方向(水平方向)電界強度TEと、高さ方向電界強度HEとの関係を示すグラフである。また、図15は、進行方向電界強度TEと、電極幅Lと、電極間隙Gとの関係を示すグラフである。また、図16は、高さ方向電界強度HEと、電極幅Lと、電極間隙Gとの関係を示すグラフである。これらのグラフは、トナー搬送基板として、搬送電極1bの電極幅Lを30[μm]、電極間隙Gを30[μm]、搬送電極1bの厚みを5[μm]、表面層1cの厚みを0.1[μm]にそれぞれ設定したものを用いた実験結果に基づいて作成したものである。A相搬送電極1bAが0[V]になり、且つB相搬送電極1bBが+100[V]になったときの電界強度である。同図では、細部を分かり易くするために2つの搬送電極しか示していないが、実験ではA,B,C相の搬送電極をそれぞれ複数設けたトナー搬送基板を用いた。トナーTとしては、粒径が8[μm]で、電荷量が−20[μC/g]のものを用いた。図15や図16で示す電界強度は搬送電極1b上における代表点の値であり、進行方向強度TEの代表点TEaは図14に示すように、搬送電極1bの端部から5[μm]上方の点である。また、高さ方向電界強度HEの代表点HEaは、搬送電極1bの幅方向中央部から5[μm]上方の点である。
FIG. 14 is a graph showing the relationship between the electric field strength TE in the traveling direction (horizontal direction) in the electric field on the toner transport substrate and the electric field strength HE in the height direction. FIG. 15 is a graph showing the relationship between the electric field strength TE in the traveling direction, the electrode width L, and the electrode gap G. FIG. 16 is a graph showing the relationship between the electric field strength HE in the height direction, the electrode width L, and the electrode gap G. In these graphs, as the toner transport substrate, the electrode width L of the
これらのグラフから、トナーTにホッピングのための静電気力を作用させる電界強度としては、5E+5[V/m]以上が必要であることがわかる。また、トナーTに電極上で滞留させない程度に強い静電気力を作用させる電界強度としては、1E+6[V/m]以上が必要であり、さらに十分な静電気力を付与できるより好ましい電界強度としては、2E+6[V/m]以上であることがわかる。電極間隙Gを大きくするほど進行方向電界強度TEを低下させてしまう。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倍以下であることが望ましい。 From these graphs, it is understood that the electric field strength for applying an electrostatic force for hopping to the toner T needs to be 5E + 5 [V / m] or more. Further, the electric field strength for applying a strong electrostatic force to the toner T so as not to stay on the electrode needs to be 1E + 6 [V / m] or more, and a more preferable electric field strength that can give a sufficient electrostatic force is as follows. It turns out that it is 2E + 6 [V / m] or more. The larger the electrode gap G, the lower the traveling direction electric field strength TE. The average particle diameter of the toner is 1 to 20 times, preferably 2 to 10 times, and more preferably 2 to 6 times.
また、図16のグラフに示すように、電極間隙Gが大きくなるとホッピングの効率が低下するが、トナーTの平均粒径の20倍までは実用上差し支えないホッピング効率が得られる。トナーTの平均粒径の20倍を越えると多くのトナーが電極上で滞留するため、電極間隙Gはトナーの平均粒径の20倍以下にする必要がある。 Further, as shown in the graph of FIG. 16, the hopping efficiency decreases as the electrode gap G increases, but a hopping efficiency that is practically acceptable is obtained up to 20 times the average particle size of the toner T. If the average particle diameter of the toner T exceeds 20 times, a large amount of toner stays on the electrode, so that the electrode gap G needs to be 20 times or less of the average particle diameter of the toner.
本発明者らの実験によれば、トナーの平均粒径が2〜10[μm]、帯電量Q/Mが|3〜40[μC/g]|、より好ましくは、|10〜30[μC/g]|であるときに、特に効率の良いトナー搬送を実現することができた。 According to the experiments by the present inventors, the average particle diameter of the toner is 2 to 10 [μm], and the charge amount Q / M is | 3 to 40 [μC / g] |, more preferably | 10 to 30 [μC]. / G] |, a particularly efficient toner conveyance can be realized.
トナー搬送基板には、上述した表面層1cを設けることで、搬送電極1bの汚れや基板表面へのトナー固着を抑えることができる。先に図14に示した電極構成において、表面層1cの厚さを0.1〜80[μm]の範囲で変化させたときにおける進行方向電界強度TEを測定した結果を図17に示す。振幅100[V]のパルス電圧を各搬送電極1bに印加したときの結果である。実験に用いた表面層1cの誘電率εは空気より高い値であり、通常ε=2以上である。同図のグラフからわかるように、表面層1cの膜厚が大きすぎると、基板表面のトナーに作用する進行方向電界強度TEが低下する。トナー搬送効率や耐温湿度環境等を考慮すると、実用可能な表面層1cの厚さは、トナー搬送効率の低下を30[%]程度に留める10[μm]以下、より好ましくはトナー搬送効率の低下を数[%]程度に留める5[μm]以下である。
By providing the toner transport substrate with the
図18は、表面層1cの厚みが5[μm]である場合のトナー搬送基板上における電界の状態を示す模式図である。また、図19は、表面層1cの厚みが30[μm]である場合のトナー搬送基板上における電界の状態を示す模式図である。何れも、トナー搬送基板の電極幅Lが30[μm]、電極間隔Gが30[μm]であるトナー搬送基板の各搬送電極に、振幅100[V]のパルス電圧を印加した場合の電界の状態である。これらの図からわかるように、表面層1cの厚さが大きくなると空気より誘電率が高い表面層1c内で電極間を橋渡しする電気力線が増加するため、高さ方向に延びる電気力線数が減少する。また、表面層1cの厚みの分だけ、トナーに作用する電界強度が低下する。トナーのホッピングに寄与する高さ方向の電気力線数は、表面層1cの厚さに大きく左右されるのである。100[V]程度の小さなパルス電圧では、トナーの滞留を引き起こさない電界強度が1E+6[V/m]以上である。また、トナーを十分な勢いでホッピングさせ得る電界強度が2E+6[V/m]以上である。これらの条件を満足する表面層1cの厚みは、10[μm]以下、より好ましくは5[μm]以下である。
FIG. 18 is a schematic diagram showing a state of an electric field on the toner transport substrate when the thickness of the
表面層1cの材料としては、比抵抗が106[Ωcm]以上で、且つ誘電率εが2以上のものを用いることが好ましい。また、負帯電性のトナーを用いる場合には、感光体の地肌部電位を−300Vあるいはこれよりも0Vに近い値にすることが望ましい。また、正帯電性のトナーを用いる場合には、+300V以下にすることが望ましい。このようにすることで、ファインピッチで配設した各搬送電極に150〜100[V]以下の低いパルス電圧を印加しても、トナーを良好にホッピングさせることができる。
As a material for the
トナーの樹脂材料としては、溶融温度や透明性等の観点から、一般的にはスチレン−アクリル系の共重合体、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂等が用いられる。トナーの帯電特性はこれらの樹脂材料によって影響を受けるが、帯電制御剤の添加によってその特性を調整することが可能である。ブラックトナー(BK)用の帯電制御剤としては、正帯電の場合には、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩類などが挙げられる。また、負帯電の場合には、アゾ系含金属錯体、サリチル酸金属錯体等が挙げられる。カラートナー用の帯電制御剤としては、正帯電の場合には、四級アンモニウム塩類、イミダゾール系錯体類等が挙げられる。また、負帯電の場合には、サリチル酸金属錯体や塩類、有機ホウ素塩類等が挙げられる。 As the toner resin material, from the viewpoint of melting temperature, transparency, and the like, styrene-acrylic copolymers, polyester resins, epoxy resins, polyol resins and the like are generally used. The charging characteristics of the toner are affected by these resin materials, but the characteristics can be adjusted by adding a charge control agent. Examples of the charge control agent for the black toner (BK) include a nigrosine dye and a quaternary ammonium salt in the case of positive charging. In the case of negative charging, examples include azo metal-containing complexes and salicylic acid metal complexes. Examples of the charge control agent for color toner include quaternary ammonium salts and imidazole complexes in the case of positive charging. In the case of negative charging, salicylic acid metal complexes, salts, organic boron salts and the like can be mentioned.
トナーは、進行電界の作用によるトナー搬送基板上でのホッピングに伴って、表面層1cに対して接触と離脱とを繰り返すため、摩擦帯電の影響を受けることになるが、その帯電量と極性は材料相互の帯電系列によって左右される。トナーの帯電量を主に帯電制御剤によって決定される飽和帯電量、または多少低下する程度に維持することで、ホッピング効率や現像効率を向上させることができる。具体的には、負帯電性のトナーの場合には、表面層1cの材料として、トナーの帯電制御剤として用いられる材料に近い摩擦帯電性を発揮するものや、正帯電性のものを使用することが好ましい。例えば、トナーの帯電制御剤がサリチル酸金属錯体である場合には、ポリアミド66(商品名)、ナイロン11(商品名)などのポリアミド系樹脂が好ましい。また、正帯電性のトナーの場合には、表面層1cの材料として、トナーの帯電制御剤として用いられる材料に近い摩擦帯電性を発揮するものや、負帯電性のものを用いることが好ましい。例えば、帯電制御剤が四級アンモニウム塩類である場合には、テフロン(登録商標)等のフッ素含有樹脂がよい。
Since the toner repeats contact and separation with the
トナー搬送基板の表面には、表面層1cの下に電極がある領域と、ない領域とに対応した凹凸が生ずる。但し、搬送電極1bの厚さを3[μm]以下にすることで、その凹凸によるトナー搬送性の低下を抑えることができる。これにより、表面層1cの平坦化処理を省略して、基板製造コストを低減することが可能になる。
On the surface of the toner transport substrate, irregularities corresponding to a region where the electrode is present under the
図20は、本実施形態に係る画像形成装置の感光体25と、現像装置30とを示す概略構成図である。同図において、潜像担持体たる感光体25は、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。この感光体25の図中側方には、トナー搬送基板1を有する現像装置30が配設されている。
FIG. 20 is a schematic configuration diagram illustrating the
現像装置30は、そのケーシング31内に、トナーと磁性粒子とを含有する図示しない混合剤を収容する収容部を有している。また、収容部から供給されるトナーを受け取って感光体25との対向領域である現像領域(Ar2)まで搬送するための筒状のトナー搬送基板1を収容するトナー搬送部33も有している。
The developing
上述の収容部は、第1収容部32aと第2収容部32bと第3収容部32cとに分かれており、第1収容部32aと第2収容部32bとは仕切壁31aによって区切られている。第1収容部32a内には、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら、混合剤を図紙面に直交する方向の手前側から奥側に向けて搬送する第1搬送スクリュウ34が配設されている。また、第2収容部32a内には、図示しない駆動手段によって回転駆動せしめられながら混合剤を同方向の奥側から手前側に向けて搬送する第2搬送スクリュウ35が配設されている。また、第3収容部32c内には、供給ロール36が配設されている。
The above-described housing portion is divided into a
第1収容部32a内において、第1搬送スクリュウ34の回転に伴って図中手前側から奥側の端部付近まで搬送された混合剤は、仕切壁31aに設けられた図示しない連通口を通って第2収容部32b内に進入する。そして、第2搬送スクリュウ34の回転に伴って、今度は図中奥側から手前側に向けて搬送される。
In the first
第3収容部32c内に配設された供給ロール36は、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動せしめられる非磁性パイプからなる供給スリーブ36aと、これに連れ回らないように内包されるマグネットローラ36bとを有している。そして、マグネットローラ36bは、その周方向にN極とS極とが交互に並ぶ6つの磁極を具備している。
A
第2収容部32b内において第2搬送スクリュウ34の回転に伴って図中奥側から手前側に搬送される混合剤の一部は、マグネットローラ36bの発する磁力によって供給スリーブ36aの表面に吸着される。そして、混合剤担持体たる回転する供給スリーブ36aに汲み上げられて第3収容部32c内に進入する。その後、供給スリーブ36aに連れ回りながら、ドクターグレード37との対向位置でスリーブ上での層厚が規制された後、トナー搬送部33内における筒状のトナー搬送基板1との対向位置に至る。
A part of the mixture conveyed from the rear side to the front side in the drawing as the second conveying
供給ロール36には、ロール電源回路38によってロールバイアスが印加されている。供給スリーブ36aに連れ回りながらトナー搬送基板1との対向位置に進入した混合剤中のトナーは、このロールバイアスと、トナー搬送基板1の搬送電極に印加されるパルス電圧との電位差により、混合剤から離脱してトナー搬送基板1上に転移する。この転移により、トナー搬送基板1の被供給領域にトナーが供給される。
A roll bias is applied to the
トナー搬送基板1の被供給領域に供給されたトナーは、進行電界の作用によってトナー搬送基板1の曲面に沿ってホッピングしながら、相対的に図中反時計回り方向に搬送される。そして、現像前搬送領域(Ar1)を経由してから現像領域(Ar2)に進入して現像に寄与した後、現像後搬送領域(Ar3)に進入する。
The toner supplied to the supply area of the
第3収容部32cの供給スリーブ36a上において、トナー搬送基板1にトナーを供給した混合剤は、スリーブの回転に伴ってトナー搬送基板1との対向位置を通過した後、第2収容部32bとの対向位置に戻ってくる。そして、マグネットローラ36bの2つの反発磁極の磁力によってスリーブ表面から離脱して、第2収容部32bに戻る。更に、第2搬送スクリュウ35の回転に伴って図紙面に直交する方向の手前側端部付近まで搬送された後、仕切壁31aに設けられた図示しない連通口を通って第1収容部32a内に戻る。
On the
第1収容部32a内に戻った混合剤は、第1搬送スクリュウ34の回転に伴って図中手前側から奥側に搬送される過程で、ケーシング31の底面に固定された透磁率センサ等からなるトナー濃度センサ40によってトナー濃度が検知される。この検知結果は、図示しないトナー濃度制御部に送られる。トナー濃度制御部は、トナー濃度センサ40による検知結果が所定の閾値以下であると、図示しないトナー補給装置を所定時間だけ駆動する。これにより、ケーシング31のトナー補給口31bを通して第1収容部32a内にトナーが補給され、トナー濃度の回復を図る。
The admixture that has returned to the inside of the
第1収容部32a内に補給されたトナーは、第1搬送スクリュウ34や第2搬送スクリュウ35によって磁性粒子と撹拌混合されながら搬送されたり、供給スリーブ36a上でドクターブレード37による混合剤層厚規制で加圧されたりすることで、十分に摩擦帯電せしめられる。そして、この状態でトナー搬送基板1の現像前搬送領域に供給される。本実施形態では、トナーとして、負帯電性のものを用いているが、正帯電性のものを用いてもよい。
The toner replenished in the
図21は、本実施形態に係る画像形成装置の感光体とトナー搬送基板1と供給ロール36とを示す模式図である。同図において、供給ロール36の供給スリーブ36aは、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転駆動せしめられる。そして、その表面に担持した無数の磁性粒子Mと、個々の磁性粒子Mの表面に付着したトナーとからなる混合剤を、供給スリーブ36aの側方に配設された円筒状のトナー搬送基板1に摺擦せしめる。
FIG. 21 is a schematic diagram showing the photoreceptor, the
円筒状のトナー搬送基板1の表面上では、トナーがその曲面に沿って図中反時計回り方向にホッピングしながら搬送される。そして、感光体25との対向領域である現像領域(Ar2)と、現像後搬送領域(Ar3)とを通過した後、供給スリーブ36aとの対向領域である被供給領域(Ar0)に戻ってくる。この被供給領域(Ar0)と現像後搬送領域(Ar3)との境目では、鉛直方向下方から上方に向けて搬送されるトナーに対して、鉛直方向上方から下方に向けて移動する供給スリーブ36a表面が対面する。そして、図22に示すように、供給スリーブ36aの表面に担持されながら移動する混合剤により、トナー搬送基板1上のトナーが掻き取られて、供給スリーブ36a上に回収される。即ち、本実施形態に係る画像形成装置では、供給スリーブ36aを回収部材として機能させている。トナー搬送基板1上のトナーを混合剤で積極的に掻き取ることで、トナーの搬送密度が比較的高い場合であってもトナー搬送基板1上からトナーを良好に回収して、回収不良の発生を抑えることができる。
On the surface of the cylindrical
図23は、本実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。同図において、潜像担持体としてのドラム状の感光体25(例えば、有機感光体:OPC)は、図中時計回り方向に回転駆動される。 FIG. 23 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to the present embodiment. In the figure, a drum-like photoconductor 25 (for example, organic photoconductor: OPC) as a latent image carrier is rotated in the clockwise direction in the drawing.
操作者がコンタクトガラス50に図示しない原稿を載置し、図示しないプリントスタートスイッチを押すと、原稿照明光源25及びミラー52を具備する第1走査光学系53と、ミラー54,55を具備する第2走査光学系56とが移動して、原稿画像の読み取りが行われる。
When an operator places a document (not shown) on the
走査された原稿画像がレンズ57の後方に配設された画像読み取り素子58で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化された後に画像処理される。そして、処理後の信号でレーザーダイオード(LD)が駆動され、このレーザーダイオードからのレーザー光がポリゴンミラー59で反射した後、ミラー60を介して感光体25を走査する。この走査に先立って、感光体25は帯電装置61によって一様に帯電せしめられており、レーザー光による走査により、感光体25の表面に静電潜像が形成される。
The scanned document image is read as an image signal by an
この静電潜像は、現像装置30によってトナーが付着せしめられてトナー像に現像された後、感光体25の回転に伴って、転写チャージャー66との対向領域である転写領域に搬送される。この転写領域には、感光体25上のトナー像と同期するように、第1給紙コロ64を具備する第1給紙部62、又は第2給紙コロ65を具備する第2給紙部63から記録紙Pが送り込まれる。そして、感光体25上のトナー像は、転写チャージャー66のコロナ放電によって記録紙P上に転写される。このようにしてトナー像が転写された記録紙Pは、分離チャージャー67のコロナ放電によって感光体25表面から分離された後、搬送ベルト68によって定着ローラ対69に向けて搬送される。そして、定着ローラ対69の2つのローラの当接によって形成された定着ニップ内に進入して、トナー像が定着せしめられた後、機外の排紙トレイ70に向けて排紙される。
The electrostatic latent image is developed into a toner image with toner attached thereto by the developing
転写領域を通過した感光体25表面に付着している転写残トナーは、クリーニング装置71によって感光体25表面から除去される。このようにしてクリーニング処理が施された感光体25表面は、除電ランプ72によって除電されて次の潜像形成に備えられる。
The transfer residual toner that has adhered to the surface of the
次に、本実施形態に係る画像形成装置の特徴的な構成について説明する。
一般に、トナー粉末を摩擦すると、そのトナー粉末中における個々のトナー粒子の摩擦帯電量は一定にならず、帯電量が正規分布曲線を示す。また、この正規分布曲線には反映されず、正規極性とは逆極性に摩擦帯電してしまう逆帯電トナー粒子も、少なからず発生してしまう。
Next, a characteristic configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described.
Generally, when toner powder is rubbed, the triboelectric charge amount of individual toner particles in the toner powder is not constant, and the charge amount shows a normal distribution curve. In addition, there are not a few negatively charged toner particles that are not reflected in the normal distribution curve and are frictionally charged to a polarity opposite to the normal polarity.
先に示した図1において、現像前領域Ar1でホッピングする個々のトナー粒子は、上述したように現像領域Ar2に徐々に近づいていくが、その中には逆帯電トナー粒子も含まれる。この逆帯電トナー粒子は、正規極性に帯電したトナー粒子がA,B,C相搬送電極の何れかに引かれながら飛翔している際に、その搬送電極の隣の電極に引かれながら飛翔する。そして、現像領域Ar2に向けて徐々に近づいていく。また、平均的な帯電量よりも正規極性側に大きくしている逆帯電トナー粒子は、平均的な帯電量のトナー粒子と同様にして、現像領域Ar2に向けて徐々に近づいている。これら逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子が現像領域Ar2まで搬送されると、感光体25の非画像部(地肌部)に付着して地汚れを引き起こしてしまう。
In FIG. 1 described above, the individual toner particles that hop in the pre-development area Ar1 gradually approach the development area Ar2 as described above, but include reversely charged toner particles. The reversely charged toner particles fly while being attracted to the electrode adjacent to the transport electrode when the toner particles charged to the normal polarity are flying while being attracted to any of the A, B, and C phase transport electrodes. . Then, it gradually approaches toward the developing area Ar2. Further, the reversely charged toner particles that are larger in the normal polarity side than the average charge amount are gradually approaching toward the developing area Ar2 in the same manner as the toner particles having the average charge amount. When these reversely charged toner particles and high charge amount toner particles are transported to the developing area Ar2, they adhere to the non-image area (background area) of the
そこで、本実施形態に係る画像形成装置においては、現像前搬送領域Ar1にてトナー搬送基板1上でホッピングしているトナー粒子のうち、逆帯電トナー粒子と高帯電量トナー粒子とを回収する現像前トナー回収手段を設けている。
Therefore, in the image forming apparatus according to the present embodiment, the development that collects the reversely charged toner particles and the high charge amount toner particles among the toner particles hopped on the
図24は、本画像形成装置の現像装置(30)におけるトナー搬送基板1と、その周囲構成とを拡大して示す拡大構成図である。同図において、一点鎖線の矢印は、トナー搬送基板1上におけるトナーのホッピングによる搬送方向を示している。同図に示すように、本画像形成装置の現像装置(30)は、トナー搬送基板1におけるトナー搬送方向の全領域のうち、現像前搬送領域Ar1に位置する表面に対して、所定の間隙を介して対向する現像前対向電極100を有している。この現像前対向電極100は、トナー搬送方向における上流側端部から下流側端部にかけて、トナー搬送基板1との間隙が均一になるように、少なくともトナー搬送基板1との対向面が湾曲している。
FIG. 24 is an enlarged configuration diagram illustrating the
先に図10等を用いて、現像前搬送領域Ar1に位置するA,B,C相搬送電極(1bA,1bB、1bC)に対しては、一般用のA相パルス電圧Va1,B相パルス電圧Vb1,C相パルス電圧Vc1が出力されることを説明した。しかし、現像前搬送領域Ar1に位置する複数のA,B,C相搬送電極のうち、図24に示した現像前対向電極100との対向領域にあるものに対しては、現像領域Ar2にあるものと同様に、現像用のA相パルス電圧Va2,B相パルス電圧Vb2,C相パルス電圧Vc2が出力されるようになっている。
First, with reference to FIG. 10 and the like, for the A, B, and C phase transport electrodes (1bA, 1bB, and 1bC) positioned in the pre-development transport area Ar1, general A phase pulse voltage Va1 and B phase pulse voltage are used. It has been described that the Vb1, C-phase pulse voltage Vc1 is output. However, among the plurality of A, B, and C phase transport electrodes positioned in the pre-development transport area Ar1, those in the area facing the
また、現像前対向電極100とトナー搬送基板1との間隙は、現像領域Ar2における感光体25とトナー搬送基板1との最小間隙である現像ギャップと同じ値に設定されている。つまり、現像前対向電極100とトナー搬送基板1との間隙では、トナーが現像領域Ar2と同じ条件でホッピングせしめられるのである。
The gap between the
現像前対向電極100には、導通線を介して現像前対向バイアス電源101が接続されており、感光体25上の地肌部(一様帯電電位)を同じ極性且つ値の直流電圧からなる現像前対向バイアスを出力する。つまり、現像前対向バイアスの印加により、現像前対向電極100の電位は感光体25上の地肌部電位と同じ極性且つ同じ値になる。
A pre-development counter bias
上述した現像前トナー回収手段は、現像前対向電極100、現像前対向バイアス電源101、この電源からの現像前対向バイアスの出力のオンオフを制御する図示しない制御部などから構成されている。そして、現像動作中(静電潜像の現像に寄与し得るトナーを現像前搬送領域Ar1及び現像領域Ar2内で搬送している状態)には、現像前対向電極100に対して現像前対向バイアスを印加する。かかる構成では、現像前搬送領域Ar1内でホッピングしている無数のトナー粒子のうち、現像領域Ar2で感光体25の地肌部に付着して地汚れを引き起こしてしまう地汚れトナー、即ち、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を、現像前対向電極100に選択的に付着させる。そして、これにより、現像前搬送領域Ar1内で搬送されるトナーの中から、地汚れトナーを選択的に分離する。
The above-mentioned pre-development toner collecting means includes a
現像動作(連続プリント時においては連続現像動作)が終了すると、上記制御部は制御信号により、現像前対向バイアス電源101からの出力電圧を、上述の分離バイアスから、これよりもトナーの帯電極性側に大きな(本例ではマイナス側に大きな)吐き出しバイアスに切り替える。また、感光体25の一様帯電電位を、通常のプリント時よりもトナーの帯電極性側に大きくすべく、帯電装置(61)を制御する。これにより、現像前対向電極100に付着した逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子が現像前対向電極100から離脱してトナー搬送基板1上に吐き出される。そして、現像領域Ar2と現像後搬送領域Ar3とを経由した後、現像スリーブ36a上に回収される。
When the developing operation (continuous developing operation at the time of continuous printing) is completed, the control unit uses the control signal to output the output voltage from the pre-development counter bias
現像前搬送領域Ar1上で搬送される高帯電量トナー粒子は、他のトナー粒子に比べて帯電量が大きいことから、他のトナー粒子よりも高くホッピングする。すると、ホッピングによる最高レベル到達時に、多量のトナー粒子からなるトナークラウドを自らの下方に位置させ、その反発力によってトナー搬送基板1上の電界の拘束力の及ばない範囲まで飛散してしまうことがある。現像前対向電極100を設けたことで、このような高帯電量トナー粒子の飛散を防止することもできる。
The high charge amount toner particles conveyed on the pre-development conveyance area Ar1 have a larger charge amount than other toner particles, and therefore hop higher than the other toner particles. Then, when the maximum level is reached by hopping, a toner cloud composed of a large amount of toner particles is positioned below itself, and due to the repulsive force, the
現像前対向電極100としては、金属等の導電性材料からなる電極層の表面(トナー搬送基板1との対向面)に、絶縁性材料からなる絶縁層を被覆したものを用いることが望ましい。かかる構成によれば、トナー粒子と導電性の電極層とを直接接触させることによるトナー粒子に対する電荷注入や、トナー粒子の電荷の電極層へのリークを回避することができる。
As the
また、現像前対向電極100としては、トナー搬送基板1との対向面におけるトナー搬送方向に直交する方向の長さを、トナー搬送基板1における現像前対向電極100との対向面の同方向の長さ以上にしたもの、を用いている。かかる構成では、現像前搬送領域Ar1の基板面上でホッピングするトナーに対し、その基板面のトナー搬送方向と直交する方向の全領域にて、逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の分離処理を施すことができる。
Further, as the
また、現像前対向電極100としては、トナー搬送基板1との対向面におけるトナー搬送方向の長さを、現像領域Ar2のトナー搬送方向の長さ以上にしたもの、を用いている。かかる構成では、現像領域Ar2のトナー搬送方向の長さ未満にした場合とは異なり、現像前対向電極100の直下においてトナーを現像領域通過時間よりも長い時間搬送することで、現像領域Ar2で地汚れトナーとなってしまう逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子を確実に分離することができる。なお、感光体25とトナー搬送基板1とはトナー搬送方向において感光体25の直径と同じ長さで対向しているが、現像領域Ar2は基板と感光体25との対向領域のうち、感光体25がその曲率によってトナー搬送基板1にかなり近づく領域であるこのような現像領域Ar2におけるトナー搬送方向の長さについては、次のようにして測定することが可能である。即ち、現像領域Ar2とその前後近傍におけるトナーの挙動を高倍率高速度カメラで撮影しながら、感光体25上に形成したベタ画像を現像する。そして、そのベタ画像の感光体回転方向の上流端に付着したトナー粒子が基板面上で最後にホッピングした位置と、ベタ画像の感光体回転方向の下流端に付着したトナー粒子が基板面上で最後にホッピングした位置との距離を測定する。この距離が現像領域Ar2におけるトナー搬送方向の長さとなる。
In addition, as the
本画像形成装置においては、トナー搬送基板1と現像前対向電極100とが対向する領域(以下、この領域を現像前回収領域という)におけるトナー搬送条件を、現像領域Ar2におけるトナー搬送条件と同じに設定している。かかる構成では、現像前回収領域におけるトナー搬送条件を現像領域Ar2とは異ならせることに起因する逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の分離・回収精度の悪化を回避することができる。なお、ここで言うトナー搬送条件は、搬送電極の幅(トナー搬送方向の長さ)、搬送電極の配設ピッチ、各搬送電極に印加する搬送電圧パターン、及びパルス電圧の周波数の組合せである。
In this image forming apparatus, the toner transport conditions in the region where the
次に、実施形態に係る画像形成装置に、より特徴的な構成を付加した各実施例の画像形成装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、各実施例に係る画像形成装置の構成は、実施形態と同様である。
[第1実施例]
図25は、本第1実施例に係る画像形成装置の現像装置(30)におけるトナー搬送基板1と、その周囲構成とを拡大して示す拡大構成図である。同図において、トナー搬送基板1におけるトナー搬送方向の全領域のうち、現像後搬送領域Ar3に位置する表面に対しては、所定の間隙を介して現像後対向部材たる現像後対向電極102が対向している。この現像後対向電極102も、現像前対向電極100と同様に、トナー搬送方向における上流側端部から下流側端部にかけて、トナー搬送基板1との間隙が均一になるように、少なくともトナー搬送基板1との対向面が湾曲している。
Next, the image forming apparatus of each example in which a more characteristic configuration is added to the image forming apparatus according to the embodiment will be described. Note that the configuration of the image forming apparatus according to each example is the same as that of the embodiment unless otherwise specified.
[First embodiment]
FIG. 25 is an enlarged configuration diagram illustrating the
かかる構成では、現像後搬送領域Ar3内で搬送されるトナー粒子の飛散を現像後対向電極102によって防止することができる。なお、現像後対向電極102には、導通線を介して現像後対向バイアス電源103が接続されている。この現像後対向バイアス電源103は、現像後対向電極102に対して、トナーの帯電極性と同極性の現像後対向バイアスを出力する。かかる構成では、現像後対向電極102と、基板面でホッピングしたトナーとを現像後対向バイアスによって電気的に反発させることで、現像後対向電極102とホッピングしたトナー粒子との接触を抑えることができる。これにより、トナー粒子の現像後対向電極102への付着を抑えることができる。
In such a configuration, the
なお、現像後対向電極102としては、現像前対向電極100と同様の理由により、金属等の導電性材料からなる電極層の表面に、絶縁性材料からなる絶縁層を被覆したものを用いることが望ましい。また、トナー搬送基板1との対向面におけるトナー搬送方向に直交する方向の長さを、トナー搬送基板1における現像前対向電極100との対向面の同方向の長さ以上にしたもの、を用いることが望ましい。更には、トナー搬送基板1との対向面におけるトナー搬送方向の長さを、現像領域Ar2のトナー搬送方向の長さ以上にしたもの、を用いることが望ましい。
As the
また、現像後対向バイアスについては、その値を大きくしすぎるとトナー搬送基板1上の搬送電界を潰してしまい、トナーの良好な搬送を妨げてしまう。よって、搬送電界を潰さない程度の大きさにしている。
Further, if the value of the counter bias after development is excessively increased, the transport electric field on the
[第2実施例]
図26は、第2実施例に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、イエロー,マゼンタ,シアン,ブラック(以下、Y,M,C,Kという)の4色にそれぞれ個別に対応する4つの光書き込み装置80Y,M,C,Kや、4つのプロセスユニット81Y,M,C,Kを備えている。また、記録紙を収納する給紙カセット82、このカセットから記録紙を給紙する給紙ローラ83なども備えている。更には、給紙ローラ83から送り出された記録紙を各プロセスユニットの転写部に搬送する転写ベルト84、記録紙に対して画像を定着せしめる定着ユニット87、画像定着後の記録紙を載置する排紙トレイ88なども備えている。
[Second Embodiment]
FIG. 26 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to the second embodiment. The image forming apparatus includes four
4つのプロセスユニット81Y,M,C,Kは、使用するトナーの色が異なる点の他は同様の構成になっている。Yトナー像を形成するためのYプロセスユニット81Yを例にすると、これは、図27に示すように、感光体25Y、帯電手段たる帯電ローラ51Y、現像装置30Y、クリーニングブレード52Yなどを、支持体たるケーシング内に有している。そして、画像形成装置本体に対して着脱可能になっている。
The four
図28は、Y用のプロセスユニットにおける感光体25Yと現像装置30Yとを示す拡大構成図である。現像装置30Y内には、非磁性のYトナーと磁性粒子とを含む混合剤ではなく、非磁性のYトナーだけが収容されている。トナーを収容するトナー収容部内では、Yトナーが第1撹拌翼42Yと第2撹拌翼43Yとによって撹拌せしめられながら、摩擦帯電する。このようにして摩擦帯電したYトナーは、時計回り方向に回転駆動される供給ローラ44Yによって汲み上げられた後、ローラの回転に伴って筒状のトナー搬送基板1における被供給領域との対向位置に運ばれる。
FIG. 28 is an enlarged configuration diagram showing the
供給ローラ44Yには、図示しないロール電源回路によってロールバイアスが印加されており、供給ローラ44Y上のYトナーは、ロールバイアスと、各搬送電極に印加されるパルス電圧との電位差による静電気力を受けて、供給ローラ44Yからトナー搬送基板1Yの被供給領域に転移する。そして、トナー搬送基板1Y上の進行電界により、トナー搬送基板1Yの曲面に沿ってホッピングしながら、相対的に図中時計回り方向に搬送され、現像前搬送領域(Ar1)を通過する。この際、現像前対向電極100Yによって逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子がトナー搬送基板1上から分離される。そして、分離後にトナー搬送基板1上に残ったトナー粒子は、現像領域(Ar2)に進入して現像に寄与する。
A roll bias is applied to the
トナー搬送基板1Yの図中下方には、図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動される金属製の回収ローラ45Yが配設されており、トナー搬送基板1Yの現像後搬送領域(Ar3)に対して所定の間隙を介して対向している。現像領域(Ar2)で現像に寄与しなかったトナーは、現像後搬送領域(Ar3)まで進み、回収バイアスが印加される回収ローラ45Yの表面に静電的に吸着される。
A
回収バイアスとしては、各搬送電極に印加される3相パルス電圧とは逆極性の直流電圧を採用している。本第2実施例では、0〜+100[V]程度の回収バイアスを回収ローラ45Yに印加している。
As the recovery bias, a DC voltage having a polarity opposite to that of the three-phase pulse voltage applied to each carrier electrode is employed. In the second embodiment, a collection bias of about 0 to +100 [V] is applied to the
回収ローラ45Yとトナー搬送基板1との間のギャップについては、50〜1000[μm]、好ましくは150〜400[μm]とし、Yトナーの基板上におけるホッピング高さよりも小さくすることが望ましい。本第2実施例では、400[μm]程度に設定している。
The gap between the
回収ローラ45Yの表面に吸着したYトナーは、回収ローラ45Yに当接する掻き取りブレード46Yによってローラ表面から掻き取られた後、重力によってトナー収容部に戻る。
The Y toner adsorbed on the surface of the collecting
現像後搬送領域(Ar3)においては、図示のように、トナー搬送基板1上におけるYトナーの搬送方向と、回収ローラ45Yの表面移動方向とを互いに同方向に設定している。そして、トナー搬送基板1上におけるトナーの平均搬送速度vtと、回収ローラ45Yの表面移動速度vkとを、「vt≦vk」という条件を具備するように設定している。このような設定では、現像後搬送領域(Ar3)に向けて搬送されてくるトナーに対して、回収ローラ45Yの無端移動する表面の全領域のうち、トナーを付着させていない無垢の領域を対面させる。これにより、現像後搬送領域(Ar3)で搬送されているトナーを回収ローラ45Yの無垢の領域に良好に付着させて、トナーの回収不良の発生を抑えることができる。
In the post-development transport area (Ar3), as shown in the drawing, the Y toner transport direction on the
なお、Yトナーを用いるY用のプロセスユニット81Yだけについて説明したが、他色用のプロセスユニット81M,C,Kも同様の構成になっている。
Although only the
先に示した図27において、Yプロセスユニット81Yのケーシング背面側には、Y光書き込み装置(80Y)からのレーザービームLをケーシング内に入射するためのスリットが設けられている。
In FIG. 27 described above, a slit for allowing the laser beam L from the Y optical writing device (80Y) to enter the casing is provided on the casing rear surface side of the
また、先に示した図26において、Y,M,C,K光書き込み装置80Y,M,C,Kは、図示しない半導体レーザー、コリメートレンズ、ポリゴンミラー等の光偏向器、走査結像用光学系等から構成されている。そして、装置外部のパーソナルコンピュータ等のホスト(画像処理装置)から入力される各色用の画像データに応じて変調されたレーザービームを出射する。出射されたレーザービームは、Y,M,C,K用の感光体25Y,M,C,Kを走査して、静電潜像を書き込む。
In FIG. 26, the Y, M, C, and K
画像形成動作が開始されると、各プロセスユニット81Y,M,C,Kの感光体25Y,M,C,Kが帯電ローラによって一様帯電せしめられた後、光書き込み装置80Y,M,C,Kから画像データに応じたレーザービームが照射されて静電潜像を担持する。この静電潜像は、現像装置のトナー搬送基板によるETH現像により、各色のトナーによって現像され顕像化される。
When the image forming operation is started, the
各プロセスユニット81Y,M,C,Kの各色の画像形成に同期して、供給カセット82内の記録紙が給紙ローラ83によって送り出された後、転写ベルト84に向けて搬送される。そして、記録紙は無端移動する転写ベルト84に保持されながら各プロセスユニット81Y,M,C,Kにおける転写部に順次送られる。そして、各転写部で、感光体25Y,M,C,K上のY,M,C,Kトナー像が転写体たる転写ベルト84に重ね合わせて転写される。これにより、記録紙にフルカラー画像が形成される。記録紙は、定着ユニット87内に送られてフルカラー画像が定着せしめられた後、機外の排紙トレイ88に向けて排紙される。
In synchronization with image formation of each color of each
なお、同図において、符号85が付されているのは、転写ベルト84を複数のローラによって張架しながら図中時計回り方向に無端移動せしめる転写手段たる転写ユニットを示している。この転写ユニット85は、転写ベルト84のループ内側に転写ローラ86Y,M,C,Kを有しており、感光体25Y,M,C,Kと転写ローラ86Y,M,C,Kとの間に転写ベルト84を挟み込んで転写部を形成している。転写ローラ86Y,M,C,Kには、図示しないバイアス印加手段によって転写バイアスが印加される。これにより、各色用の転写部では、感光体25Y,M,C,Kと転写ローラ86Y,M,C,Kとの間に転写電界が形成され、感光体25Y,M,C,K上のトナー像が転写ベルト84上に転写される。
In the figure,
転写ユニット85は、図示のように、水平方向よりも鉛直方向にスペースをとる縦長の姿勢で転写ベルト84を張架している。画像形成装置の筺体には、図示しない開閉扉が設けられており、この開閉扉が開かれた状態で、転写ユニット85は図中最も下側に位置する張架ローラである従動ローラの回転軸を中心にして、図29に示すように回動することが可能になっている。この回動により、鉛直方向よりも水平方向にスペースをとる横長の姿勢になると、図示のように各色のプロセスユニット81Y,M,C,Kを外部に露出させることができる。各色のプロセスユニット81Y,M,C,Kは、この状態で、水平方向にスライド移動せしめられることで、画像形成装置本体に対して着脱される。
As shown in the figure, the
[第3実施例]
図30は、第3実施例に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、鉛直方向よりも水平方向にスペースをとる横長の姿勢で張架されながら図中反時計回り方向に無端移動せしめられる転写ベルト84を備えている。この転写ベルト84の水平な上部張架面の上方には、4つのプロセスユニット81Y,M,C,Kがベルト移動方向に沿って並ぶように配設されている。
[Third embodiment]
FIG. 30 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to the third embodiment. The image forming apparatus includes a
これらプロセスユニット81Y,M,C,Kは、使用するトナーの色が異なる点の他が同様の構成になっている。Yプロセスユニット81Yを例にすると、これは図31に示すように、ドラム状の感光体25Yの周囲に、帯電ローラ51Y、現像装置30Y、ドラムクリーニング装置48Y等を有しており、これらを支持体たるケーシングによって一体的に支持している。そして、画像形成装置本体に対して着脱可能になっている。
These
各色のプロセスユニット81Y,M,C,Kの感光体25Y,M,C,K上で現像されたY,M,C,Kトナー像は、転写ベルト84に重ね合わせて転写されて4色トナー像となる。そして、転写ベルト84の無端移動に伴って、転写ベルト84のおもて面と、2次転写ローラ89とが当接する2次転写ニップに送り込まれ、同時にニップに進入してきた記録紙P上に一括2次転写される。
The Y, M, C, and K toner images developed on the
[第4実施例]
図32は、第4実施例に係る画像形成装置の現像装置と感光体とを示す拡大構成図である。この画像形成装置の現像装置30においても、非磁性のYトナーと磁性粒子とを含む混合剤ではなく、非磁性のYトナーだけを用いるようになっている。
[Fourth embodiment]
FIG. 32 is an enlarged configuration diagram illustrating the developing device and the photoconductor of the image forming apparatus according to the fourth embodiment. Also in the developing
円筒状のトナー搬送基板1の図中下方には、回転軸部材の周面に無数の起毛が立設せしられた回収ブラシローラ47が配設されており、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される。
A
トナー搬送基板1と回収ブラシローラ47との対向位置においては、トナー搬送方向と、回収ブラシローラ47の表面移動方向とが互いに逆方向になっている。そして、回収ブラシローラ47の表面が逆方向に移動することで、順方向への急流の勢いを弱めたり、逆方向の気流を発生させたりする。これにより、回収ブラシローラ47との対向位置におけるトナーの滞留時間を引き延ばすことで、トナーの搬送密度が比較的高い場合であってもトナー搬送基板1上からトナーを良好に回収して、回収不良の発生を抑えることができる。
At the position where the
回収ブラシローラ47は、そのブラシの先端側をトナー搬送基板1の現像後現像前搬送領域(Ar3)に摺擦せしめるように配設されている。この摺擦により、トナーの摩擦帯電を助長する。現像領域(Ar2)を通過したトナーは、回収ブラシローラ47によってトナー搬送基板1上から機械的に掻き取られながら、トナーとは逆極性の回収バイアスが印加される回収ブラシローラ47に転移する。現像後搬送領域(Ar3)において、回収ブラシローラ47をトナーの搬送方向とは逆方向に表面移動させることで、トナーをブラシによって積極的に掻き取ることが可能になっている。これにより、トナーの回収不良をより確実に抑えることができる。
The
回収バイアスとしては、各搬送電極に印加される3相パルス電圧とは逆極性の直流電圧を採用している。本第3変形例装置では、0〜+100[V]程度の回収バイアスを回収ブラシローラ47に印加している。
As the recovery bias, a DC voltage having a polarity opposite to that of the three-phase pulse voltage applied to each carrier electrode is employed. In the third modified apparatus, a recovery bias of about 0 to +100 [V] is applied to the
ブラシの先端側に付着したトナーは、ブラシ回転軸線方向に延在しながらブラシに接触するように配設されたフリッカー棒49によってブラシが弾かれる際の衝撃により、ブラシから除去される。フリッカー棒49の替わりにバイアスローラをブラシ先端に接触させてもよい。フリッカー棒49によってブラシから除去されたトナーは、自重によってトナー収容部に戻る。
The toner adhering to the front end side of the brush is removed from the brush by an impact when the brush is repelled by the
[第5実施例]
図33は、第5実施例に係る画像形成装置の現像装置と感光体とを示す拡大構成図である。この画像形成装置の現像装置30においても、非磁性のYトナーと磁性粒子とを含む混合剤ではなく、非磁性のYトナーだけを用いるようになっている。
[Fifth embodiment]
FIG. 33 is an enlarged configuration diagram illustrating the developing device and the photoconductor of the image forming apparatus according to the fifth embodiment. Also in the developing
円筒状のトナー搬送基板1の図中下方では、可撓性の板状部材からなる回収板150が振動子151によって片持ち支持されており、その自由端側をトナー搬送基板1に向けている。回収板150には、トナー搬送基板1と回収板150との間にトナーをトナー搬送基板1側から回収板150側に向けて静電移動させる電界を形成するための回収バイアスが印加される。
Below the cylindrical
トナー搬送基板1上でホッピングしながら現像領域(Ar2)を通過して現像後搬送領域(Ar3)に至ったトナーは、この回収板150との対向位置までくると、基板上から回収板150に転移する。図示しない制御部は、所定のタイミング(回収板150上にある程度の回収トナーが溜まるタイミング)で、振動子151に対する電源供給をオンにして、振動子151を振動させる。この振動により、可撓性の回収板150からトナーがふるい落とされて、トナー収容部内に戻される。
The toner that passes through the development area (Ar2) and reaches the post-development conveyance area (Ar3) while hopping on the
[第6実施例]
図34は、第6実施例に係る画像形成装置の現像装置と感光体とを示す拡大構成図である。この画像形成装置の現像装置30においても、非磁性のYトナーと磁性粒子とを含む混合剤ではなく、非磁性のYトナーだけを用いるようになっている。
[Sixth embodiment]
FIG. 34 is an enlarged configuration diagram illustrating the developing device and the photoconductor of the image forming apparatus according to the sixth embodiment. Also in the developing
トナー搬送基板1の下方には、吸引ポンプ153の吸引側接続された吸引ノズル152がその吸引口をトナー搬送基板1に向けている。吸引ポンプ153が作動すると、吸引ノズル152とトナー搬送基板1との間に存在する空気が吸引ノズル152の吸引口から吸引される。
Below the
トナー搬送基板1上でホッピングしながら現像領域(Ar2)を通過して現像後搬送領域(Ar3)に至ったトナーは、空気とともに吸引ノズル152によって吸引される。そして、吸引ポンプ153の吐出側に接続された吐出管154内を経て、トナー収容部内に戻される。
The toner that passes through the development area (Ar2) and reaches the post-development conveyance area (Ar3) while hopping on the
吸引ノズル152のトナー搬送方向下流側端部には、シール部材155を片持ち支持させており、これの自由端側をトナー搬送基板1に接触させている。これにより、供給ローラ44Yの周りの空気を供給ローラ44Y上のトナーとともに吸引してしまうといった事態が回避されている。
A seal member 155 is cantilevered at the downstream end of the
これまで、順方向n相パルス電圧や逆方向n相パルス電圧として、3相のものを出力する例について説明したが、4相以上の繰り返しパルス電圧を出力し、それぞれを電極組における互いに異なる搬送電極に印加するようにしてもよい。 Up to this point, an example of outputting a three-phase voltage as a forward n-phase pulse voltage or a reverse n-phase pulse voltage has been described. You may make it apply to an electrode.
また、逆帯電トナー粒子と高帯電量トナー粒子との両方を回収させるように現像前トナー回収手段を構成した例について説明したが、何れか一方のトナーだけを回収させるようにしてもよい。 In addition, although the example in which the pre-development toner collecting unit is configured to collect both the reversely charged toner particles and the high charge amount toner particles has been described, only one of the toners may be collected.
以上、実施形態や各実施例に係る画像形成装置においては、現像前トナー回収手段として、逆帯電トナー粒子と高帯電量トナー粒子との両方を回収するもの、を用いている。かかる構成では、何れか一方のトナー粒子だけを回収する場合に比べて、地汚れの発生を抑えることができる。 As described above, in the image forming apparatus according to the embodiment and each example, as the pre-development toner collecting unit, the one that collects both the reversely charged toner particles and the high charge amount toner particles is used. In such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of background contamination as compared with the case of collecting only one of the toner particles.
また、実施形態や各実施例に係る画像形成装置においては、現像前トナー回収手段として、現像領域Ar2よりもトナー搬送方向上流側のトナー搬送基板表面領域である上記現像前回収領域に対して所定の間隙を介して対向する現像前対向電極100を有するものであって、且つ、現像前回収領域でホッピングしている逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を現像前対向電極100に付着させて回収するもの、を用いている。かかる構成では、現像前回収領域でホッピングしトナーのうち、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を現像前対向電極100に付着させて、他のトナー粒子から分離することができる。
Further, in the image forming apparatus according to the embodiment and each example, the pre-development toner collecting unit is predetermined with respect to the pre-development collection area which is the toner conveyance substrate surface area upstream of the development area Ar2 in the toner conveyance direction. And having oppositely charged toner particles and high charge amount toner particles hopping in the pre-development recovery area adhered to the
また、第1実施例に係る画像形成装置においては、電極列搭載部材たるトナー搬送基板1の表面における現像領域Ar2よりもトナー搬送方向下流側の領域である現像後搬送領域Ar3に対して、所定の間隙を介して対向する現像後対向部材を設けている。かかる構成では、現像後搬送領域Ar3内で搬送されるトナー粒子の飛散を現像後対向電極102によって防止することができる。
Further, in the image forming apparatus according to the first embodiment, a predetermined value is applied to the post-development transport area Ar3, which is an area downstream of the development area Ar2 on the surface of the
また、実施形態や各実施例に係る画像形成装置においては、現像前トナー回収手段として、現像前対向電極100に対して潜像担持体たる感光体の地肌部電位と同じ値の分離バイアスを供給することで、現像領域Ar2よりもトナー搬送方向上流側の電極列搭載部材表面領域である現像前搬送領域Ar1で搬送されるトナーの中から、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を現像前対向電極100に付着させて分離するもの、を用いている。かかる構成では、トナー粒子との帯電極性や帯電量の違いにより、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を他のトナー粒子から分離することができる。
Further, in the image forming apparatus according to the embodiment and each example, as a pre-development toner collecting unit, a separation bias having the same value as the background portion potential of the photosensitive member as a latent image carrier is supplied to the
また、実施形態や各実施例に係る画像形成装置においては、現像前対向電極100として、トナー搬送基板1との対向面におけるトナー搬送方向に直交する方向の長さが、トナー搬送基板1における現像前対向電極100との対向面の同方向の長さ以上のもの、を用いている。かかる構成では、現像前搬送領域Ar1の基板面上でホッピングするトナーに対し、その基板面のトナー搬送方向と直交する方向の全領域にて、逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の分離処理を施すことができる。
In the image forming apparatus according to the embodiment and each example, the length in the direction orthogonal to the toner conveyance direction on the surface facing the
また、実施形態や各実施例に係る画像形成装置においては、現像前対向電極100として、トナー搬送基板1との対向面におけるトナー搬送方向の長さが、現像領域Ar2のトナー搬送方向の長さ以上のもの、を用いている。かかる構成では、現像前対向電極100の直下においてトナーを現像領域通過時間よりも長い時間搬送することで、現像領域Ar2で地汚れトナーとなってしまう逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子を確実に分離することができる。
In the image forming apparatus according to the embodiment and each example, the length in the toner transport direction on the surface facing the
また、実施形態や各実施例に係る画像形成装置においては、現像前トナー回収手段として、現像前対向電極100に供給するバイアスを上記分離バイアスから別の値の吐き出しバイアスに所定のタイミングで切り替えることで、現像前対向電極100に付着した逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子をトナー搬送基板1の表面上に所定のタイミングで戻すもの、を用いている。かかる構成では、現像前対向電極100上における逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の過剰な蓄積に起因して、現像動作中にそれらトナー粒子を現像前対向電極100からトナー搬送基板1に逆転移させてしまう、といった事態を回避することができる。
In the image forming apparatus according to the embodiment and each example, as a pre-development toner collecting unit, the bias supplied to the
また、実施形態や各実施例に係る画像形成装置においては、トナー搬送基板1と現像前対向電極100との間隙を、現像領域Ar2における感光体25とトナー搬送基板1との間隙と同じ大きさにしているので、前者の間隙が後者の間隙と異なることに起因する逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の回収精度の悪化を回避することができる。
In the image forming apparatus according to the embodiment and each example, the gap between the
また、実施形態や各実施例に係る画像形成装置においては、トナー搬送基板1と現像前対向電極100とが対向する現像前回収領域におけるトナー搬送条件を、現像領域Ar2におけるトナー搬送条件と同じにしているので、トナー搬送条件の違いによる逆帯電トナー粒子や高帯電量トナー粒子の回収精度の悪化を回避することができる。
In the image forming apparatus according to the embodiment and each example, the toner transport condition in the recovery area before development where the
また、実施形態や各実施例に係る画像形成装置においては、現像装置30として、現像後対向電極たる現像後対向電極102を有するものを用いるとともに、現像後対向電極102に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを供給するバイアス供給手段を設けている。かかる構成では、現像後搬送領域Ar3でホッピングしたトナー粒子の現像後対向電極102への付着を抑えることができる。
Further, in the image forming apparatus according to the embodiment or each example, the developing
また、第2実施例や第3実施例に係る画像形成装置においては、プロセスユニットを複数設けるとともに、それぞれのプロセスユニットの感光体上に形成されたトナー像を転写体たる転写ベルト84や記録紙Pに重ね合わせて転写する転写手段としての転写ユニットを設けているので、複数色のトナー像の重ね合わせによる多色画像を形成することができる。
In the image forming apparatus according to the second and third embodiments, a plurality of process units are provided, and a
1:トナー搬送基板(電極列搭載部材)
1bA:A相搬送電極
1bB:B相搬送電極
1bC:C相搬送電極
25:感光体(潜像担持体)
30:現像装置
81Y,M,C,K:プロセスユニット
84:転写ベルト(転写体)
85:転写ユニット(転写手段)
100:現像前対向電極(現像前トナー回収手段の一部)
102:現像後対向電極
103:現像後対向バイアス電源(バイアス供給手段)
Ar2:現像領域
P:記録紙(転写体)
1: Toner transport substrate (electrode array mounting member)
1bA: Phase A transport electrode 1bB: Phase B transport electrode 1bC: Phase C transport electrode 25: Photoconductor (latent image carrier)
30: Developing
85: Transfer unit (transfer means)
100: Pre-development counter electrode (part of pre-development toner collecting means)
102: Counter electrode after development 103: Counter bias power supply (bias supply means) after development
Ar2: Development area P: Recording paper (transfer body)
Claims (15)
上記電極列搭載部材の表面上で搬送されているトナーに含まれる逆帯電トナー粒子と高帯電量トナー粒子とのうち、少なくとも何れか一方を、上記現像領域よりもトナー搬送方向上流側の電極列搭載部材表面領域から回収する現像前トナー回収手段を設けたことを特徴とする現像装置。 An electrode array mounting member having a plurality of electrodes arranged in a predetermined direction, and mounting of the electrode array by an electric field formed by applying pulse voltages that are out of phase with each other to adjacent electrodes in the plurality of electrodes The toner hopped on the surface of the member is attached to the latent image on the latent image carrier in the developing region where the electrode array mounting member and the latent image carrier of the image forming apparatus are opposed to each other. In a developing device for developing
At least one of the reversely charged toner particles and the high charge amount toner particles contained in the toner transported on the surface of the electrode array mounting member is disposed on the upstream side of the developing area in the toner transport direction. A developing device comprising a pre-development toner collecting means for collecting from a surface area of a mounting member.
上記現像前トナー回収手段として、上記逆帯電トナー粒子と上記高帯電量トナー粒子との両方を回収するもの、を用いたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
A developing device using, as the pre-development toner collecting means, a unit that collects both the reversely charged toner particles and the highly charged toner particles.
上記現像前トナー回収手段として、上記現像領域よりもトナー搬送方向上流側の電極列搭載部材表面領域に対して所定の間隙を介して対向する現像前対向電極を有するものであって、且つ、該電極列搭載部材表面領域でホッピングしている逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を該現像前対向電極に付着させて回収するもの、を用いたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 2.
The pre-development toner collecting means has a pre-development counter electrode facing the electrode array mounting member surface area upstream of the development area in the toner transport direction with a predetermined gap, and A developing apparatus comprising: a reversely charged toner particle hopping on a surface region of an electrode array mounting member; and a high charge amount toner particle that is collected by adhering to the counter electrode before development.
上記電極列搭載部材の表面における上記現像領域よりもトナー搬送方向下流側の領域に対して、所定の間隙を介して対向する現像後対向部材を設けたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 3,
A developing apparatus, comprising a post-development facing member that faces a region on the surface of the electrode array mounting member that is downstream of the developing region with respect to the toner conveying direction with a predetermined gap.
上記現像手段として、請求項1乃至4の何れかの現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising: a latent image carrier that carries a latent image; and a developing unit that develops the latent image carried on the latent image carrier with toner.
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1 as the developing means.
上記現像装置として請求項3の現像装置を用いるとともに、
上記現像前トナー回収手段として、上記現像前対向電極に対して上記潜像担持体の地肌部電位と同じ値の分離バイアスを供給することで、上記現像領域よりもトナー搬送方向上流側の電極列搭載部材表面領域で搬送されるトナーの中から、逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を上記現像前対向電極に付着させて分離するもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 5.
While using the developing device of claim 3 as the developing device,
As the pre-development toner collecting means, a separation bias having the same value as the background potential of the latent image carrier is supplied to the pre-development counter electrode, so that the electrode array upstream of the development region in the toner transport direction An image forming apparatus comprising: a toner that is transported on a surface area of a mounting member, and that separates a reversely charged toner particle and a highly charged toner particle by attaching them to the counter electrode before development.
上記現像前対向電極として、上記電極列搭載部材との対向面におけるトナー搬送方向に直交する方向の長さが、該電極列搭載部材における該現像前対向電極との対向面の同方向の長さ以上のもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 6.
As the counter electrode before development, the length in the direction orthogonal to the toner conveyance direction on the surface facing the electrode array mounting member is the same length of the surface facing the counter electrode before development in the electrode array mounting member. An image forming apparatus using the above.
上記現像前対向電極として、上記電極列搭載部材との対向面におけるトナー搬送方向の長さが、上記現像領域のトナー搬送方向の長さ以上のもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 6 or 7,
An image forming apparatus using the pre-development counter electrode having a length in the toner transport direction on the surface facing the electrode array mounting member that is equal to or greater than the length of the development region in the toner transport direction .
上記現像前トナー回収手段として、上記現像前対向電極に供給するバイアスを上記分離バイアスから別の値の吐き出しバイアスに所定のタイミングで切り替えることで、該現像前対向電極に付着した上記逆帯電トナー粒子及び高帯電量トナー粒子を上記電極列搭載部材の表面上に該所定のタイミングで戻すもの、を用いたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 6 to 8,
The reversely charged toner particles attached to the pre-development counter electrode by switching the bias supplied to the pre-development counter electrode from the separation bias to another discharge bias at a predetermined timing as the pre-development toner collecting means And an image forming apparatus that returns high-charge toner particles onto the surface of the electrode array mounting member at the predetermined timing.
上記電極列搭載部材と上記現像前対向電極との上記間隙を、上記現像領域における上記潜像担持体と該電極列搭載部材との間隙と同じ大きさにしたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 6 to 9,
An image forming apparatus, wherein the gap between the electrode array mounting member and the pre-development counter electrode is made the same size as the gap between the latent image carrier and the electrode array mounting member in the development area.
上記電極列搭載部材と上記現像前対向電極とが対向する現像前回収領域におけるトナー搬送条件を、上記現像領域におけるトナー搬送条件と同じにしたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 6 to 10,
An image forming apparatus, wherein a toner conveyance condition in a pre-development collection area where the electrode array mounting member and the pre-development counter electrode face each other is the same as the toner conveyance condition in the development area.
上記現像装置として、請求項4の現像装置における上記現像後対向電極たる現像後対向電極を有するものを用いるとともに、該現像後対向電極に対してトナーの正規帯電極性と逆極性のバイアスを供給するバイアス供給手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 6 to 11,
The developing device having a post-development counter electrode as the post-development counter electrode in the development device of claim 4 is used, and a bias having a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner is supplied to the post-development counter electrode. An image forming apparatus comprising a bias supply unit.
上記現像手段として、請求項1乃至4の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするプロセスユニット。 In an image forming apparatus comprising a latent image carrier that carries a latent image and a developing unit that develops the latent image carried on the latent image carrier with toner, at least the latent image carrier and the developing unit are provided as one unit. As a process unit that is held by a common holding body and can be integrally attached to and detached from the image forming apparatus main body,
5. A process unit using the developing device according to claim 1 as the developing means.
上記プロセスユニットとして、請求項13のプロセスユニットを用いたことを特徴とする画像形成装置。 Image forming apparatus for forming a toner image on a latent image carrier by a process unit having a latent image carrier that carries the latent image and a developing unit that develops the latent image carried on the latent image carrier with toner In
An image forming apparatus using the process unit according to claim 13 as the process unit.
上記プロセスユニットを複数設けるとともに、それぞれのプロセスユニットの上記潜像担持体上に形成されたトナー像を転写体に重ね合わせて転写する転写手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 14.
An image forming apparatus comprising: a plurality of process units; and transfer means for transferring a toner image formed on the latent image carrier of each process unit in a superimposed manner on a transfer body.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2006250854A JP2008070751A (en) | 2006-09-15 | 2006-09-15 | Developing device, process unit and image forming apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8374531B2 (en) | 2008-12-15 | 2013-02-12 | Ricoh Company, Ltd. | Developer bearing member and developing device with outer electrode including separated portions, and inner electrode for creating electric field |
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2006
- 2006-09-15 JP JP2006250854A patent/JP2008070751A/en not_active Withdrawn
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US8374531B2 (en) | 2008-12-15 | 2013-02-12 | Ricoh Company, Ltd. | Developer bearing member and developing device with outer electrode including separated portions, and inner electrode for creating electric field |
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