JP2008076947A - Image forming apparatus - Google Patents

Image forming apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2008076947A
JP2008076947A JP2006258643A JP2006258643A JP2008076947A JP 2008076947 A JP2008076947 A JP 2008076947A JP 2006258643 A JP2006258643 A JP 2006258643A JP 2006258643 A JP2006258643 A JP 2006258643A JP 2008076947 A JP2008076947 A JP 2008076947A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
toner
developing
image carrier
magnetic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006258643A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Tokimatsu
宏行 時松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Business Technologies Inc
Original Assignee
Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Business Technologies Inc filed Critical Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority to JP2006258643A priority Critical patent/JP2008076947A/en
Publication of JP2008076947A publication Critical patent/JP2008076947A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus having a developing device capable of discharging deteriorated toner and stably forming images. <P>SOLUTION: The image forming apparatus includes; an image carrier; an exposure means for writing an electrostatic latent image on the image carrier based on an image signal; a developing means for forming a toner image by supplying toner onto the image carrier; a transfer means for transferring the toner image on the image carrier to a recording medium; and a cleaning means for cleaning the image carrier. The developing means has a cylindrical developing roller, a plurality of magnetic poles disposed in the developing roller, and a restricting member for restricting a quantity of conveyance of developer by the developing roller. When a pattern image for discharging toner is formed before or after a regular image area on the image carrier, the angle of at least one of the plurality of magnetic poles is switched to the angle assigned to the formation of a pattern image from that assigned to the formation of a regular image. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真複写機やレーザプリンタなどの静電転写プロセスを利用する画像形成装置に関し、特に、画質向上のため劣化(疲労)トナーを廃棄する処置が施された現像装置を有する画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus that uses an electrostatic transfer process such as an electrophotographic copying machine or a laser printer, and more particularly, to an image forming apparatus having a developing device that has been treated to discard deteriorated (fatigue) toner to improve image quality. Relates to the device.

現像剤が長時間現像装置に滞留すると、現像剤(トナー)が疲労して、トナーの帯電特性が不安定になり画質不良の原因となる。また、帯電特性の低いトナーは飛散しやすく、トナー汚れの原因ともなる。   If the developer stays in the developing device for a long time, the developer (toner) is fatigued, and the charging characteristics of the toner become unstable, causing image quality defects. Also, toner with low charging characteristics is likely to scatter and cause toner contamination.

正常なトナーは、樹脂製の粒体外面にフッ素系またはシリカ系の離型剤被膜がほどこされているが、現像装置内に長時間滞留し、攪拌されると被膜が磨耗したり、樹脂体に埋没孔(破壊孔)が発生し劣化トナーとなり、一部は消費されるが大方は現像装置内に滞留する。このような劣化トナーは物理的付着力が大きくなる。   A normal toner has a fluorine-based or silica-based release agent coating on the outer surface of a resin particle. However, the toner stays in the developing device for a long time, and when it is stirred, the coating is worn or An embedding hole (destructive hole) is generated in the toner and becomes a deteriorated toner. A part of the toner is consumed, but most of it stays in the developing device. Such deteriorated toner has a large physical adhesion.

この現象は、低印字率の画像形成を継続した場合に起こりやすい。   This phenomenon is likely to occur when image formation with a low printing rate is continued.

これを防止するために、図3に示すように、像担持体上で通常画像領域前後のD領域に吐出し用のパターン画像PA等を所定のプリント数毎に形成し、当該パターン画像PAを清掃手段にて清掃し、吐出しトナーとして廃棄している。   In order to prevent this, as shown in FIG. 3, a pattern image PA or the like for ejection is formed for each predetermined number of prints in the D area before and after the normal image area on the image carrier. It is cleaned by cleaning means and discarded as discharged toner.

図3は、通常画像領域前後に形成された吐出しトナーのパターン画像を示す図である。   FIG. 3 is a diagram showing a pattern image of the discharged toner formed before and after the normal image region.

従来例として、トナー像の濃度を検出し、トナー像の濃度に基づき内部パターン画像(吐き出し用のパターン画像)を形成して現像器内のトナーを強制的に吐き出し、劣化トナーを入替える方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平9−62083号公報
As a conventional example, there is a method of detecting the density of a toner image, forming an internal pattern image (a pattern image for discharge) based on the density of the toner image, forcibly discharging the toner in the developing device, and replacing the deteriorated toner. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-9-62083

しかしながら、従来は、劣化トナーの吐出し用のパターン画像作成時にも、通常画像形成時と同じ条件の現像剤搬送量で現像を行っていた。そのため、パターン画像形成時には劣化トナーと同時に、劣化度合が少ないトナーも通常画像形成時と同じ比率で廃棄されてしまう。従って、所望の劣化トナーを廃棄するために、廃棄(吐出し)量全体を多く設定しなければならない不都合があった。   However, conventionally, development was performed with a developer conveyance amount under the same conditions as those for normal image formation when creating a pattern image for discharging deteriorated toner. For this reason, at the time of pattern image formation, simultaneously with the deteriorated toner, toner with a low degree of deterioration is also discarded at the same ratio as during normal image formation. Therefore, in order to discard the desired deteriorated toner, there is a disadvantage that the entire discard (discharge) amount must be set.

本発明は、劣化トナーを効率よく排出し、安定した画像形成を可能とする現像装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an image forming apparatus having a developing device that efficiently discharges deteriorated toner and enables stable image formation.

上記目的は、下記も構成によって達成される。   The above object is also achieved by the following configurations.

像担持体と、画像信号に基づいて前記像担持体上に静電像を書き込む露光手段と、前記像担持体上にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体を清掃する清掃手段とを備える画像形成装置において、前記現像手段は、筒状の現像ローラと、当該現像ローラの内部に配置された複数の磁極と、前記現像ローラによって搬送される現像剤の搬送量を規制する規制部材とを有しており、前記像担持体上の通常画像領域前または後にトナー吐出し用のパターン画像を形成するに当たって、前記複数の磁極の少なくとも1つの磁極の磁角を、通常画像形成時の角度からパターン画像形成時の角度に切り替えることを特徴とする画像形成装置。   An image carrier, an exposure unit for writing an electrostatic image on the image carrier based on an image signal, a developing unit for supplying a toner to the image carrier to form a toner image, and the image carrier In the image forming apparatus including a transfer unit that transfers the toner image to a recording medium and a cleaning unit that cleans the image carrier, the developing unit is disposed inside the developing roller and a cylindrical developing roller. A plurality of magnetic poles and a regulating member that regulates the conveyance amount of the developer conveyed by the developing roller, and a pattern image for discharging the toner is formed before or after the normal image area on the image carrier. In forming the image, the magnetic angle of at least one of the plurality of magnetic poles is switched from an angle at the time of normal image formation to an angle at the time of pattern image formation.

トナー吐出し用のパターン画像現像時に現像ローラの磁極の像担持体に対する磁角(設定角度)を、搬送量が増加する方向に切り換えるので現像部における擦過力が高まり、現像部で消費(廃棄)されるトナー中の劣化トナーの比率が高くなる。   When developing a pattern image for toner discharge, the magnetic angle (set angle) of the magnetic pole of the developing roller with respect to the image carrier is switched to a direction in which the conveyance amount increases, so that the rubbing force in the developing unit increases and the developing unit consumes (discards). The ratio of deteriorated toner in the toner to be used increases.

以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

なお、本発明における記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。   The description in the present invention does not limit the technical scope of the claims and the meaning of the terms.

図1は、本実施の形態であるプリンタから成る画像形成装置の概略断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus including a printer according to the present embodiment.

本実施の形態におけるプリンタは、転写紙Pを収納する給紙カセット21、当該給紙カセット21内の転写材Pを送り出す給紙ローラ22、搬送経路24、転写材Pと像担持体である感光体ドラム31上のトナー像との同期をとるタイミングローラ23、転写材Pを転写領域Sへ導く進入ガイド板25、転写終了後感光体ドラム31から分離した転写材Pを定着装置37へ搬送する搬送ベルト39等からなっている。   The printer according to the present embodiment includes a paper feed cassette 21 that stores transfer paper P, a paper feed roller 22 that feeds transfer material P in the paper feed cassette 21, a conveyance path 24, and a photosensitive material that is a transfer material P and an image carrier. A timing roller 23 that synchronizes with the toner image on the body drum 31, an entry guide plate 25 that guides the transfer material P to the transfer region S, and a transfer material P separated from the photosensitive drum 31 after the transfer is conveyed to the fixing device 37. It consists of a conveyor belt 39 and the like.

前記感光体ドラム31は、制御手段である制御部B1の指令によって不図示の駆動部から回転力を得て矢示の方向に回転駆動される。この感光体ドラム31の周囲には、上流側から順に、帯電手段32、露光手段33、後述する現像手段である現像装置34、転写手段である転写器35、分離手段36および清掃手段であるクリーニング装置38が配設されている。   The photosensitive drum 31 is rotationally driven in the direction indicated by an arrow by obtaining a rotational force from a drive unit (not shown) according to a command from the control unit B1 serving as control means. Around the photosensitive drum 31, in order from the upstream side, a charging unit 32, an exposure unit 33, a developing unit 34 as a developing unit, a transfer unit 35 as a transfer unit, a separation unit 36, and a cleaning unit as a cleaning unit. A device 38 is provided.

前記感光体ドラム31上に、帯電手段32による帯電、露光手段33による像露光が行われ(潜像形成)、現像手段34による現像処理によってトナー像を形成する(顕像形成)。そして、転写領域Sでトナーと逆極性の電圧が印加された転写手段35によって前記転写材P上にトナー像が転写される。   On the photosensitive drum 31, charging by the charging unit 32 and image exposure by the exposure unit 33 are performed (latent image formation), and a toner image is formed by developing processing by the developing unit 34 (visual image formation). Then, the toner image is transferred onto the transfer material P by the transfer means 35 to which a voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied in the transfer region S.

その後、分離手段36によって転写材Pを感光体ドラム31から分離する。分離された転写材Pは、空気吸引箱391を内側に設けた搬送ベルト39にて搬送され定着装置37へ向かう。その後、転写材Pは当該定着装置37の一対のローラ(加圧ローラ37A、加熱ローラ37B)によって加熱、加圧が付与され、これによりトナー像が転写材P上に定着される。一方、転写後の感光体ドラム31は、クリーニング装置38によってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。これら画像形成手段を構成する各手段31〜38の作動は、制御部B1によって制御される。   Thereafter, the transfer material P is separated from the photosensitive drum 31 by the separating means 36. The separated transfer material P is transported to a fixing device 37 by a transport belt 39 provided with an air suction box 391 inside. Thereafter, the transfer material P is heated and pressed by a pair of rollers (a pressure roller 37A and a heating roller 37B) of the fixing device 37, whereby the toner image is fixed on the transfer material P. On the other hand, the photosensitive drum 31 after the transfer is cleaned by the cleaning device 38 and is prepared for the next image formation. The operations of the respective units 31 to 38 constituting these image forming units are controlled by the control unit B1.

以下、本発明に関する現像装置の実施の形態について図2を基に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the developing device according to the present invention will be described with reference to FIG.

前述したが、現像剤が長時間現像装置に滞留すると、現像ローラ40等によるストレスで現像剤(トナー)が疲労して、トナーの帯電特性が不安定になり画質不良の原因となる。特に、低印字率の画像形成が継続した場合には、トナーの吐出し量が少ないため、現像装置内に帯電効率の悪い不安定な劣化トナーが残留しやすくなる。従来は、単に通常画像領域前後に吐出し用のパターン画像を形成して対応していたが、劣化度合の低いトナーも通常画像形成時と同じ比率で廃棄されてしまう不都合が生じていた。   As described above, if the developer stays in the developing device for a long time, the developer (toner) is fatigued due to stress caused by the developing roller 40 or the like, and the charging characteristics of the toner become unstable, causing image quality defects. In particular, when image formation with a low printing rate is continued, the amount of toner discharged is small, and unstable deteriorated toner with poor charging efficiency tends to remain in the developing device. Conventionally, a pattern image for ejection is simply formed before and after the normal image area, but there is a problem that toner with a low degree of deterioration is discarded at the same ratio as in the normal image formation.

そこで、劣化度合の高いトナーを選択的に消費させる現像装置を採用すれば、この画像不良を防止することができる。   Therefore, if a developing device that selectively consumes toner having a high degree of deterioration is employed, this image defect can be prevented.

図2は、図1に示す現像装置を拡大した図である。   FIG. 2 is an enlarged view of the developing device shown in FIG.

当該現像装置はトナーとキャリアを混合した現像剤を用いる2成分磁器ブラシ方式を採用している。現像ローラ40は外周側に現像剤を付着して回転し、感光体ドラム31との対向部である現像部Tへ現像剤を搬送する。前記現像ローラ40と前記感光体ドラム31の間に、図6に示すような現像電界を形成し、現像部Tにおけるトナーの感光体ドラム31への移行量を制御している。   The developing device employs a two-component porcelain brush method using a developer in which toner and a carrier are mixed. The developing roller 40 rotates with the developer attached to the outer peripheral side, and conveys the developer to the developing unit T that is a portion facing the photosensitive drum 31. A developing electric field as shown in FIG. 6 is formed between the developing roller 40 and the photosensitive drum 31 to control the amount of toner transferred to the photosensitive drum 31 in the developing portion T.

図6は、通常画像形成時およびパターン画像形成時に、像担持体と現像ローラに印加される現像バイアスを示す波形である。   FIG. 6 is a waveform showing the developing bias applied to the image carrier and the developing roller during normal image formation and pattern image formation.

図6において、現像バイアスはDC成分(400V)に矩形波のAC成分(1000V{P−P}、周波数5kHz、Duty50%)を重畳している。DC成分は、画像安定化制御によって決定されるが、標準的な値としては画像部電位との現像電位差が約350VとなるDC電圧となる。   In FIG. 6, the development bias is obtained by superimposing a rectangular wave AC component (1000 V {PP}, frequency 5 kHz, duty 50%) on a DC component (400 V). The DC component is determined by the image stabilization control, and a standard value is a DC voltage at which the development potential difference from the image portion potential is about 350V.

当該現像電界を形成するために、現像ローラ40に高圧電源HV1から現像バイアスが印加される。   In order to form the developing electric field, a developing bias is applied to the developing roller 40 from the high voltage power supply HV1.

さらに、本実施の形態においては、現像ローラ40の内周側に配列された固定磁石の磁角を切替えることによって、現像剤の搬送量を制御することができる。   Further, in the present embodiment, the developer conveyance amount can be controlled by switching the magnetic angle of the fixed magnets arranged on the inner peripheral side of the developing roller 40.

図4は、通常画像形成時の磁極の磁角設定Aを示している。   FIG. 4 shows the magnetic angle setting A of the magnetic poles during normal image formation.

図5は、パターン画像形成時の磁極の磁角設定Bを示している。   FIG. 5 shows the magnetic angle setting B of the magnetic pole at the time of pattern image formation.

図4、図5において、通常の画像形成時の磁極S1,N1、N2、S2、N3は、パターン画像形成時より上流側に角度θ(本実施の形態ではθ=10°に設定してある。)だけ位相がずれた状態となっている。   4 and 5, the magnetic poles S1, N1, N2, S2, and N3 during normal image formation are set at an angle θ (θ = 10 ° in the present embodiment) upstream from the pattern image formation. )) Is out of phase.

図7は、現像ローラの構成と磁極の磁角切替え機構を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the developing roller and the magnetic angle switching mechanism of the magnetic pole.

図7(a)において、現像ローラ40は、アルミ、真鍮等の非磁性体金属性の回転スリーブ401、当該回転スリーブ401の両側部に嵌着したスリーブ支持部材402、403、前記回転スリーブ401の駆動歯車404、前記回転スリーブ401の内部に磁極としての磁石固定部材406等で構成で構成されている。前記スリーブ支持部材402、403は軸受405を介して現像装置34の枠体A1(図2参照)に支持され、前記スリーブ支持部材402と一体の前記駆動歯車404によって回転する。   In FIG. 7A, the developing roller 40 includes a nonmagnetic metallic rotating sleeve 401 such as aluminum or brass, sleeve support members 402 and 403 fitted on both sides of the rotating sleeve 401, and the rotating sleeve 401. The drive gear 404 and the rotating sleeve 401 are configured by a magnet fixing member 406 as a magnetic pole and the like. The sleeve support members 402 and 403 are supported by a frame A1 (see FIG. 2) of the developing device 34 via a bearing 405, and are rotated by the drive gear 404 integrated with the sleeve support member 402.

一方、前記磁石固定部材406は軸受407を介して前記スリーブ支持部材402、403に支持され、前記磁石固定部材406の一方の端部側に磁角切替え機構50が配置されている。当該磁角切替え機構50は前記磁石固定部材406の角度θだけ位相をずらす機能を有している。   On the other hand, the magnet fixing member 406 is supported by the sleeve supporting members 402 and 403 via a bearing 407, and the magnetic angle switching mechanism 50 is disposed on one end side of the magnet fixing member 406. The magnetic angle switching mechanism 50 has a function of shifting the phase by the angle θ of the magnet fixing member 406.

以下に前記磁角切替え機構50の構成について説明する。   The configuration of the magnetic angle switching mechanism 50 will be described below.

図7(b)は図7(a)のX方向から視た図である。   FIG.7 (b) is the figure seen from the X direction of Fig.7 (a).

図7(b)において、作動板501は一体のハブ506を介して前記磁石固定部材406に取り付けられている。当該作動板501はバネ503によって引かれ、エッジ部eがストッパ505に抗して当接している。磁石固定部材406上の磁極S1は実線で示した位置にある。また、前記作動板501には作動ピン504が鋲着され、当該作動ピン504に係合する偏芯カム502が当接している。当該偏芯カム502は制御部B1中のCPUからの指令により不図示の駆動部を介して所定の角度だけ回動し、前記作動板501を点線で示す状態にすると、磁石固定部材406上の磁極の位相が角度θだけずれ、通常画像形成時の磁角からパターン画像形成時の磁角に切り換わる。   In FIG. 7B, the operation plate 501 is attached to the magnet fixing member 406 via an integral hub 506. The operation plate 501 is pulled by a spring 503, and the edge portion e abuts against the stopper 505. The magnetic pole S1 on the magnet fixing member 406 is at the position indicated by the solid line. Further, an operating pin 504 is attached to the operating plate 501, and an eccentric cam 502 that engages with the operating pin 504 is in contact therewith. The eccentric cam 502 is rotated by a predetermined angle via a drive unit (not shown) in response to a command from the CPU in the control unit B1, and when the operation plate 501 is in a state indicated by a dotted line, The phase of the magnetic pole is shifted by an angle θ, and the magnetic angle at the time of normal image formation is switched to the magnetic angle at the time of pattern image formation.

なお、前記磁角の切替え判断処理は図4に示す指令ルートに基づいて行われる。   The magnetic angle switching determination process is performed based on the command route shown in FIG.

図8は、磁極の磁角を切換えるアルゴリズムである。   FIG. 8 shows an algorithm for switching the magnetic angle of the magnetic pole.

図8において、ステップS1で、制御部B1内のCPUは画像形成の指示を出す。ステップS2で、印字対象が通常画像形成か、パターン画像形成かが判別される。ステップS3で、通常画像形成の場合は、磁角切替え機構を介して磁角設定Aにする。ステップS2で、吐出し用のパターン画像の場合は、磁角切替え機構を介して磁角設定Bにする。ステップ5で、共通の現像バイアスで画像形成をする。   In FIG. 8, in step S1, the CPU in the control unit B1 issues an image formation instruction. In step S2, it is determined whether the object to be printed is normal image formation or pattern image formation. In step S3, in the case of normal image formation, the magnetic angle setting A is set via the magnetic angle switching mechanism. In step S2, in the case of the pattern image for ejection, the magnetic angle setting B is set through the magnetic angle switching mechanism. In step 5, an image is formed with a common developing bias.

次に、前記アルゴリズムに従って磁角を切替えることによる現像剤搬送量の変化について図9を基に説明する。   Next, a change in the developer conveyance amount by switching the magnetic angle according to the algorithm will be described with reference to FIG.

図9は、現像部と規制部材の近傍における磁力線と磁気ブラシを示す図である。   FIG. 9 is a diagram illustrating magnetic lines of force and a magnetic brush in the vicinity of the developing unit and the regulating member.

図9(a)は通常画像形成時の現像部と規制部材の近傍における磁力線と磁気ブラシの状態で、図9(b)はパターン画像形成時の現像部と規制部材の近傍における磁力線と磁気ブラシの状態を示す。   FIG. 9A shows a state of magnetic lines and magnetic brushes in the vicinity of the developing unit and the regulating member during normal image formation, and FIG. 9B shows a state of magnetic lines and magnetic brushes in the vicinity of the developing unit and the regulating member during pattern image formation. Shows the state.

図9において、現像剤は回転スリーブ401上で磁界の磁力線に沿って磁気ブラシを形成し搬送される。   In FIG. 9, the developer forms a magnetic brush along the magnetic field lines of the magnetic field on the rotating sleeve 401 and is conveyed.

パターン画像形成時には、固定磁石全体を現像剤の搬送方向に対して同方向(反時計方向)に向けて回転させている。この磁角を切替えたことによって感光体ドラム31と最も近い磁極S1は通常画像形成時に比べ、より感光体ドラム31に近付くようになっている。このため現像部Tにおいて現像剤は感光体ドラム31と摺擦されやすくなる。その結果、物理的付着力が高くなった劣化トナーは、キャリアと離脱しづらくなっているが、感光体ドラム31との付着力もより増加しているため、感光体ドラム31との接触時間を長く取ることで感光体ドラム31に移動しやすく、つまり現像しやすくなる。すなわち、摺擦されやすくした結果、劣化トナーが現像されやすくなる。   During pattern image formation, the entire fixed magnet is rotated in the same direction (counterclockwise) with respect to the developer conveyance direction. By switching the magnetic angle, the magnetic pole S1 closest to the photosensitive drum 31 is closer to the photosensitive drum 31 than during normal image formation. Therefore, the developer is easily rubbed with the photosensitive drum 31 in the developing unit T. As a result, the deteriorated toner having a high physical adhesion force is difficult to separate from the carrier, but the adhesion force to the photosensitive drum 31 is also increased, so the contact time with the photosensitive drum 31 is reduced. By taking a long time, it is easy to move to the photosensitive drum 31, that is, to develop easily. That is, as a result of being easily rubbed, the deteriorated toner is easily developed.

一般にトナーは物理的付着力の小さいものから選別されて現像されてゆく、所謂、選別現象が起る。   Generally, a so-called sorting phenomenon occurs in which toner is sorted and developed from a toner having a small physical adhesion.

周囲より劣化が進んでいるトナーは物理的付着力が高いので現像時において、キャリアと離脱しづらく現像されずに現像装置内に再度戻ってくる確率が高い。これらのトナーがさらに機械的なストレスを受けて、さらに劣化が進み現像されにくくなる。   Since toner that has deteriorated from the surroundings has a high physical adhesion, it is difficult to separate from the carrier during development and there is a high probability that it will return to the developing device again without being developed. These toners are further subjected to mechanical stress, and further deteriorate and become difficult to be developed.

本発明では、この物理的付着力の違いによる選別現象が、現像装置内における現像剤の(像担持体に対する)擦過状態を高めることで改善されることが後述する実験で判明された。   In the present invention, it has been found by experiments described later that the sorting phenomenon due to the difference in physical adhesion force is improved by increasing the rubbing state of the developer (with respect to the image carrier) in the developing device.

図9(b)からもわかるように、パターン画像形成時は規制部材341と最も近い磁極S2は通常画像形成時に比べ、規制部材341から遠ざかるようになっている。磁気ブラシは現像ローラ340の回転によって上流側の現像剤が押されて来たときに反発力として働く。   As can be seen from FIG. 9B, the magnetic pole S2, which is closest to the regulating member 341 during pattern image formation, is further away from the regulating member 341 than during normal image formation. The magnetic brush acts as a repulsive force when the developer on the upstream side is pushed by the rotation of the developing roller 340.

従って、磁極S2が規制部材341から遠ざかり、磁力線が弱くなって磁気ブラシによる反発力も弱くなる。すなわち、規制部材341近傍の磁気ブラシは回転スリーブ401に接線方向に寝てくる。このため、現像剤は密集状態となって規制部材341を通過することになり、通常画像形成時に比べ、より多くの現像剤が現像部Tに搬送される(本実施の形態では搬送量は通常画像形成時は300g/m2でパターン画像現像時は450g/m2であった。)。 Accordingly, the magnetic pole S2 moves away from the regulating member 341, the magnetic field lines are weakened, and the repulsive force by the magnetic brush is also weakened. That is, the magnetic brush near the regulating member 341 lies in the tangential direction on the rotating sleeve 401. Therefore, the developer is densely packed and passes through the regulating member 341, and more developer is transported to the developing unit T than in normal image formation (in this embodiment, the transport amount is normal). (300 g / m 2 during image formation and 450 g / m 2 during pattern image development).

搬送量が多くなると、感光体ドラム31と回転スリーブ401とが対向する現像部Tにおける現像剤の密度が高くなり、前述したように、像担持体(感光体ドラム)との摺擦力も増大する。そこで物理的付着力が高くなった劣化トナーはキャリアと離脱しずらくなっているが、劣化度合の高いトナーの方が像担持体との付着力が増加しているため、像担持体との接触時間を長くとることで像担持体に移動しやすく、つまり現像しやすくなる。   As the transport amount increases, the density of the developer in the developing section T where the photosensitive drum 31 and the rotating sleeve 401 face each other increases, and as described above, the rubbing force with the image carrier (photosensitive drum) also increases. . Therefore, the deteriorated toner having a high physical adhesive force is difficult to separate from the carrier, but the toner having a higher degree of deterioration has an increased adhesive force with the image carrier, By making the contact time long, it is easy to move to the image carrier, that is, to develop easily.

すなわち、搬送量を多くして摺擦されやすくした結果、劣化度合の高いトナーを選択的に現像されやすくすることができる。   That is, as a result of increasing the conveyance amount and facilitating the rubbing, it is possible to easily develop the toner having a high degree of deterioration selectively.

なお、現像剤の搬送量を同じにすると、現像部Tで、物理的付着力の小さなものから選別される選別現象が生じる。そこでパターン画像形成時には規制部材341近傍における磁極S2の磁力線を減少させるために磁極S2を規制部材341から遠ざけている。   Note that when the developer transport amount is the same, a sorting phenomenon occurs in the developing section T, in which sorting is performed from those having a small physical adhesion force. Therefore, when the pattern image is formed, the magnetic pole S2 is moved away from the regulating member 341 in order to reduce the magnetic lines of force of the magnetic pole S2 in the vicinity of the regulating member 341.

具体的には、規制部材341近傍で、パターン画像PA形成時の磁力密度を通常画像形成時より低くして現像剤の搬送量を増加させることができる。その結果、現像部T近傍の磁力密度は高くなり、摺擦力が増大する。   Specifically, in the vicinity of the regulating member 341, the magnetic density at the time of forming the pattern image PA can be made lower than that at the time of normal image formation to increase the transport amount of the developer. As a result, the magnetic density in the vicinity of the developing portion T increases and the rubbing force increases.

パターン画像形成時には、搬送量は通常画像形成時の1.1〜2.0倍に増加させた場合に効果が大きい。2倍以上になると摺擦力が大きくなり過ぎるため、かぶりやキャリアの離脱等の不具合が生じやすくなる。   At the time of pattern image formation, the effect is large when the conveyance amount is increased 1.1 to 2.0 times that at the time of normal image formation. If it is twice or more, the rubbing force becomes too large, and problems such as fogging and carrier detachment tend to occur.

この結果、劣化度合の高いトナーが主体で消費されることとなる。   As a result, toner with a high degree of deterioration is mainly consumed.

以下、本実施の形態の現像装置を用いて低印字率で、比較例(磁角切替え無し)と実施例(磁角切替え有り)の耐久テストを行った。   Hereinafter, the durability test of the comparative example (without magnetic angle switching) and the example (with magnetic angle switching) was performed at a low printing rate using the developing device of the present embodiment.

その結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

Figure 2008076947
Figure 2008076947

比較例1
通常画像領域前または後(D領域)にパターン画像形成を行わないように設定して、1%印字率相当の通常画像形成の条件で耐久テストを行ったところ、10K(10,000)枚の時点でハーフトーン部分の画像アレが許容範囲外のレベルとなった。
Comparative Example 1
When the endurance test was performed under the conditions of normal image formation equivalent to 1% printing rate with the setting not to perform pattern image formation before or after the normal image area (D area), 10K (10,000) sheets At that time, the image arrangement in the halftone portion was outside the allowable range.

現像装置内のトナーの表面を電子顕微鏡で観察したところ、表面の離型剤が離脱したり内部に埋没したトナーが多く存在しており、これによってトナーの流動性が低下していた。流動性が低下したトナーは物理的付着力が高くなり、キャリアと離脱しずらくなり現像性が悪化したものと考えられる。また、物理的付着力が高くなると転写材への転写性も悪化すると考えられる。低印字率の画像形成時には現像装置内でのトナーの滞留時間が長くなり、機械的なストレスを長時間受けるトナーが増えるために短期間でトナー劣化が進む。また、吐出しトナー量は転写残相当しか発生していないため、60gでかなり少ない。   When the surface of the toner in the developing device was observed with an electron microscope, there was a lot of toner that was released from the surface or embedded in the toner, and this caused the fluidity of the toner to decrease. It is considered that the toner having lowered fluidity has a high physical adhesion and is difficult to separate from the carrier and developability is deteriorated. Further, it is considered that the transferability to a transfer material is deteriorated when the physical adhesion is increased. When an image with a low printing rate is formed, the toner stays in the developing device for a long time, and the amount of toner that is subjected to mechanical stress for a long time increases. Further, since the amount of discharged toner is only equivalent to the residual transfer, it is considerably small at 60 g.

比較例2
現像装置内のトナーの入れ替わりを促進するため、D領域に印字率3%相当のパターン画像を作像する条件で耐久テストを行った。パターン画像を現像するときの現像ローラと規制部材間に形成される電位差は画像部と同じ値50V(図6参照)とした。画質レベルは、50K枚時点でも維持されており、帯電量分布の変化もほとんどなかったが、パターン画像によるトナー消費量が増大し、吐出しトナー量は1620gで極めて多く、この方法は実用に適さないことが判明した。
Comparative Example 2
In order to promote the replacement of the toner in the developing device, an endurance test was performed under the condition that a pattern image corresponding to a printing rate of 3% was formed in the D area. The potential difference formed between the developing roller and the regulating member when developing the pattern image was set to 50 V (see FIG. 6), which is the same as the image portion. The image quality level was maintained even at the time of 50K sheets and there was almost no change in the charge amount distribution, but the amount of toner consumed by the pattern image increased and the amount of toner discharged was very high at 1620 g. This method is suitable for practical use. Not found out.

比較例3
D領域に作成するパターン画像のトナー量を印字率1%相当に設定した条件で耐久テストを行った結果、吐出しトナー量は680gで比較例2より1000g近く減少させることができ実用的なものになったが、画質レベルの低下は、比較例1に比較して、緩やかになったものの、寿命の50Kに至らず30Kで許容範囲外のレベルとなった。
Comparative Example 3
As a result of the endurance test under the condition that the toner amount of the pattern image created in the D area is set to be equivalent to a printing rate of 1%, the amount of discharged toner is 680 g, which can be reduced by nearly 1000 g from the comparative example 2 and is practical. However, although the deterioration of the image quality level became milder than that of Comparative Example 1, it did not reach the lifetime of 50K and became a level outside the allowable range at 30K.

また、トナーの流動性は画像形成数が進むに従って低下した。   Further, the toner fluidity decreased as the number of image formations progressed.

次に、本発明に係わる現像ローラ内の固定磁石の磁角を切替えた実施例について説明する。   Next, an embodiment in which the magnetic angle of the fixed magnet in the developing roller according to the present invention is switched will be described.

実施例1
比較例3の条件から、パターン画像を現像するとき、図8で示したアルゴリズムにより現像ローラ内部の固定磁石の磁角を切替えながら同様な耐久試験を行った。
Example 1
When developing a pattern image under the conditions of Comparative Example 3, the same durability test was performed while switching the magnetic angle of the fixed magnet inside the developing roller by the algorithm shown in FIG.

その結果、表1に示すように、現像ローラ内部の固定磁石の磁角を切替えることによって、印字率1%相当のパターン画像でも100Kまで画質レベルを維持することができた。すなわち、トナー消費量が抑えられ、劣化トナーも効率よく排出されていることがわかる。   As a result, as shown in Table 1, by switching the magnetic angle of the fixed magnet inside the developing roller, the image quality level could be maintained up to 100K even with a pattern image corresponding to a printing rate of 1%. That is, it can be seen that the toner consumption is suppressed and the deteriorated toner is discharged efficiently.

なお、本実施例では、現像部T近傍の磁極を感光体ドラムに近づけること、規制部材近傍の磁極を規制部材から遠ざけることの2つの対策が同時に可能なように磁角の切替えを行って制御したが、2つの対策のどちらか一方でも同様な効果を得ることができる。ただし、擦過させすぎるとかぶりやキャリア離脱等の不具合が起こり易くなる。例えば、搬送量は通常画像形成時の1.1〜2.0倍に増加させた場合に効果が大きく、2.0倍以上は好ましくない。   In this embodiment, the control is performed by switching the magnetic angle so that two measures can be taken simultaneously: the magnetic pole near the developing portion T is brought close to the photosensitive drum, and the magnetic pole near the regulating member is moved away from the regulating member. However, the same effect can be obtained with either of the two measures. However, if it is rubbed too much, problems such as fogging and carrier detachment tend to occur. For example, when the carry amount is increased to 1.1 to 2.0 times that in normal image formation, the effect is large, and 2.0 times or more is not preferable.

また、本実施例に用いる画像形成装置としては、モノクロ/カラーのPPC、プリンタ、Fax等のいずれにおいても同様な効果が得られる。   The same effect can be obtained with any of monochrome / color PPC, printer, fax, and the like as the image forming apparatus used in this embodiment.

本実施の形態であるプリンタから成る画像形成装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus including a printer according to an embodiment. 図1に示す現像装置を拡大した図である。FIG. 2 is an enlarged view of the developing device shown in FIG. 1. 通常画像領域前後に形成された吐出しトナーのパターン画像を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a pattern image of discharged toner formed before and after a normal image region. 通常画像形成時の磁極の磁角設定Aの配列を示している。An arrangement of magnetic angle setting A of magnetic poles during normal image formation is shown. パターン画像形成時の磁極の磁角設定Bの配列を示している。An arrangement of magnetic angle setting B of the magnetic pole at the time of pattern image formation is shown. 通常画像形成時およびパターン画像形成時に、像担持体と現像ローラに印加される現像バイアスを示す波形である。6 is a waveform showing a developing bias applied to the image carrier and the developing roller during normal image formation and pattern image formation. 現像ローラの構成と磁極の磁角切替え機構を示す図である。It is a figure which shows the structure of a developing roller, and the magnetic angle switching mechanism of a magnetic pole. 磁極の磁角を切換えるアルゴリズムである。This is an algorithm for switching the magnetic angle of the magnetic pole. 現像部と規制部材の近傍における磁力線と磁気ブラシを示す図である。It is a figure which shows the magnetic force line and magnetic brush in the vicinity of the image development part and a control member.

符号の説明Explanation of symbols

31 感光体ドラム
34 現像装置
38 クリーニング装置
341 規制部材
342 搬送撹拌スクリュー
40 現像ローラ
406 磁石固定部材
50 角度切替え機構
501 作動板
502 偏芯カム
503 バネ
HV1、HV2 高圧電源
PA パターン画像
31 Photosensitive drum 34 Developing device 38 Cleaning device 341 Restricting member 342 Conveying stirring screw 40 Developing roller 406 Magnet fixing member 50 Angle switching mechanism 501 Acting plate 502 Eccentric cam 503 Spring HV1, HV2 High voltage power source PA pattern image

Claims (5)

像担持体と、画像信号に基づいて前記像担持体上に静電像を書き込む露光手段と、前記像担持体上にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、前記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記像担持体を清掃する清掃手段とを備える画像形成装置において、前記現像手段は、筒状の現像ローラと、当該現像ローラの内部に配置された複数の磁極と、前記現像ローラによって搬送される現像剤の搬送量を規制する規制部材とを有しており、前記像担持体上の通常画像領域前または後にトナー吐出し用のパターン画像を形成するに当たって、前記複数の磁極の少なくとも1つの磁極の磁角を、通常画像形成時の角度からパターン画像形成時の角度に切り替えることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, an exposure unit for writing an electrostatic image on the image carrier based on an image signal, a developing unit for supplying a toner to the image carrier to form a toner image, and the image carrier In the image forming apparatus including a transfer unit that transfers the toner image to a recording medium and a cleaning unit that cleans the image carrier, the developing unit is disposed inside the developing roller and a cylindrical developing roller. A plurality of magnetic poles and a regulating member that regulates the conveyance amount of the developer conveyed by the developing roller, and a pattern image for discharging the toner is formed before or after the normal image area on the image carrier. In forming the image, the magnetic angle of at least one of the plurality of magnetic poles is switched from an angle at the time of normal image formation to an angle at the time of pattern image formation. 前記パターン画像形成時に、前記複数の磁極のうち最も像担持体に近い磁石を、前記像担持体に近づく方向に切り換えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein a magnet closest to the image carrier among the plurality of magnetic poles is switched in a direction approaching the image carrier during the pattern image formation. 前記パターン画像形成時に、前記角度を切り換える方向は、現像剤の搬送量が増加する方向であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein the direction in which the angle is switched during the pattern image formation is a direction in which a developer conveyance amount increases. 前記パターン画像形成時に、前記現像ローラ上の現像剤の搬送量を、通常画像形成時の1.1〜2.0倍にすることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 3, wherein when the pattern image is formed, the amount of developer transported on the developing roller is 1.1 to 2.0 times that during normal image formation. 前記パターン画像形成時に、前記複数の磁極のうち最も前記規制部材に近い磁極を、前記規制部材から遠ざかる方向に切り換えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 1, wherein a magnetic pole closest to the restriction member among the plurality of magnetic poles is switched in a direction away from the restriction member during the pattern image formation.
JP2006258643A 2006-09-25 2006-09-25 Image forming apparatus Pending JP2008076947A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006258643A JP2008076947A (en) 2006-09-25 2006-09-25 Image forming apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006258643A JP2008076947A (en) 2006-09-25 2006-09-25 Image forming apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008076947A true JP2008076947A (en) 2008-04-03

Family

ID=39349039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006258643A Pending JP2008076947A (en) 2006-09-25 2006-09-25 Image forming apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008076947A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4966043B2 (en) Image forming apparatus
JP4558383B2 (en) Image forming apparatus and process cartridge
JP2012014145A (en) Image forming apparatus
JP2010145595A (en) Image forming apparatus
JP2008089942A (en) Image forming apparatus
JP2008009192A (en) Image forming apparatus
JP2008003479A (en) Image forming apparatus
JP2008180977A (en) Developing device and image forming apparatus
JP2007322634A (en) Image forming apparatus
JP2007164066A (en) Development machine and image forming device
JP2012098404A (en) Image forming apparatus
JP2008076947A (en) Image forming apparatus
JP4334275B2 (en) Image forming apparatus
JP2004333709A (en) Developing device
JP5423476B2 (en) Developing device, process cartridge, and image forming apparatus
JP4553161B2 (en) Image forming apparatus
JP2006154579A (en) Image forming apparatus
JP2009265234A (en) Image forming apparatus
JP2008076946A (en) Image forming apparatus
JP2009122443A (en) Image forming apparatus
JP2007232830A (en) Image forming apparatus
JP4894870B2 (en) Image forming apparatus
JP2004109354A (en) Image forming apparatus
JP2005258073A (en) Image forming apparatus
JP2006119309A (en) Image forming apparatus