JP2008292955A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、2成分現像方式におけるドット再現性を向上するための現像技術に関するものである。 The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus, and more particularly to a developing technique for improving dot reproducibility in a two-component developing system.
現像方式としては、実用化されているものも含めて多数存在する。その中で代表的な現像方式としては、二成分現像方式と一成分現像方式がある。二成分現像方式は高速現像に非常に適しており、現在の中速や高速出力機の主流方式である。高画質を狙うためには、静電潜像との接触部における現像剤の状態を非常に緻密にする必要がある。そのために、現在はキャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは30μm程度のキャリアも使われ始めている。しかし、高画質化に対する要求は益々高まっており、必要とされる画素のドットサイズ自身が現状のキャリア粒子径と同等、若しくはそれよりも小さくする必要があるために、孤立ドットの再現性という意味では更にキャリア粒子は小さくする必要がある。しかしキャリア径を小さくしていくと、キャリア粒子の透磁率が低下するために、現像ローラからのキャリア離脱が生じやすくなり、離脱したキャリア粒子が潜像担持体に付着した場合には、キャリア付着そのものによる画像欠陥が生じるだけでなく、それを起点として潜像担持体に傷をつけてしまうといった副作用が生じる。このキャリア離脱を防止するために、材料面からキャリア粒子の透磁率を上げる試みや、現像ローラに内包されるマグネットの磁力を強くする試みが進められているが、低コスト化及び高画質化との兼ね合いの中で開発は困難を極めている。 There are a number of development methods including those in practical use. Among them, representative development methods include a two-component development method and a one-component development method. The two-component development method is very suitable for high-speed development, and is the mainstream method for current medium-speed and high-speed output machines. In order to aim for high image quality, it is necessary to make the state of the developer in contact with the electrostatic latent image very dense. For this reason, the carrier particles are now being reduced in diameter, and carriers of about 30 μm are beginning to be used on a commercial level. However, the demand for higher image quality is increasing, and the required dot size of the pixel itself must be equal to or smaller than the current carrier particle size, meaning that isolated dot reproducibility. Then, it is necessary to further reduce the carrier particles. However, as the carrier diameter is reduced, the permeability of the carrier particles decreases, so that the carrier is easily detached from the developing roller. If the detached carrier particles adhere to the latent image carrier, the carrier adheres. Not only does this cause image defects, but it also causes side effects such as scratching the latent image carrier from that point. In order to prevent this carrier detachment, attempts have been made to increase the magnetic permeability of carrier particles from the material surface and to increase the magnetic force of the magnet included in the developing roller. Development is extremely difficult due to this balance.
また、小型化の煽りを受けて、現像ローラは益々小径化の一途をたどっていることからも、キャリア離脱を完全に抑止できるような強力な磁場構成を有した現像ローラ設計が困難となっている。また、そもそも二成分現像方式は、磁気ブラシと呼ばれる二成分現像剤の穂を静電潜像に対して擦り付けるようにしてトナー像を形成するプロセスであるために、どうしても穂の不均一性によって、孤立ドットの現像性にムラが生じやすい。従って、現像ローラと潜像担持体との間に交番電界を形成する事で画質の向上は可能だが、現像剤の穂のムラといった根本的な画像ムラを完全に消滅させる事は困難である。
また、潜像担持体に現像されたトナー像を転写する工程や、転写後に潜像担持体上に残存するトナーをクリーニングする工程において、転写効率やクリーニング効率を向上させるためには、潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を極力下げる必要がある。潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を下げる方法としては、潜像担持体表面の摩擦係数を下げる事が効果的であるが、この場合、二成分現像剤の穂が滑らかに現像部をすり抜けてしまうために現像効率やドット再現性が非常に悪くなってしまう。
In addition, due to the downsizing of the developing roller, the developing roller is becoming smaller in diameter, and it becomes difficult to design a developing roller having a strong magnetic field configuration that can completely prevent carrier detachment. Yes. In the first place, the two-component development system is a process of forming a toner image by rubbing the ears of a two-component developer called a magnetic brush against an electrostatic latent image. Unevenness tends to occur in the developability of isolated dots. Therefore, it is possible to improve the image quality by forming an alternating electric field between the developing roller and the latent image carrier, but it is difficult to completely eliminate the fundamental image unevenness such as unevenness of the ears of the developer.
In order to improve transfer efficiency and cleaning efficiency in the process of transferring the developed toner image to the latent image carrier and the process of cleaning the toner remaining on the latent image carrier after the transfer, the latent image carrier It is necessary to reduce the non-electrostatic adhesion force between the body and the toner as much as possible. As a method of reducing the non-electrostatic adhesion force between the latent image carrier and the toner, it is effective to reduce the coefficient of friction on the surface of the latent image carrier, but in this case, the spikes of the two-component developer are smooth. Since the developing portion slips through, the development efficiency and dot reproducibility become very poor.
一方、一成分現像方式は、機構が小型軽量になることから、現在の低速出力機の主流方式である。この方式は、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために、ブレードやローラなどのトナー規制部材を当接させ、そのときに現像ローラやトナー規制部材との摩擦によってトナーは帯電される。現像ローラ上に薄層形成された帯電トナー層は、現像部に運ばれて現像される。ここでの現像方式には大きく、接触型と非接触型があり、前者は現像ローラと潜像担持体とが非接触であり、後者は接触しているものである。いずれの方式にしても、現像ローラ上に薄層化されているトナー層は、十分に圧接されてしまっているために、現像部での電場に対するトナー応答性が非常に悪い。従って、通常は高画質を得るために、現像ローラと潜像担持体との間に強力な交番電場を形成するのが主流であるが、この交番電場の形成をもってしても静電潜像に対して一定量のトナーを安定して現像する事は困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像する事は難しい。
また、この一成分現像方式は、現像ローラへのトナー薄層形成時にトナーに対して非常に大きなストレスをかけてしまうため、現像装置内を循環するトナーの劣化が非常に早い。トナーの劣化に連れて、現像ローラへのトナー薄層形成の工程でもムラなどが生じやすくなり、一般には高速や高耐久の画像形成装置の現像方式としては向かない。
On the other hand, the one-component development method is the mainstream method of current low-speed output machines because the mechanism is small and light. In this method, in order to form a toner thin layer on the developing roller, a toner regulating member such as a blade or a roller is brought into contact, and at that time, the toner is charged by friction with the developing roller or the toner regulating member. The charged toner layer formed as a thin layer on the developing roller is transported to the developing unit and developed. The developing system here is largely divided into a contact type and a non-contact type, the former is a non-contact between the developing roller and the latent image carrier, and the latter is in contact. In any method, the toner layer thinned on the developing roller is sufficiently pressed, so that the toner responsiveness to the electric field in the developing unit is very poor. Therefore, in order to obtain high image quality, it is usually the mainstream to form a strong alternating electric field between the developing roller and the latent image carrier, but even if this alternating electric field is formed, an electrostatic latent image can be obtained. On the other hand, it is difficult to stably develop a certain amount of toner, and it is difficult to uniformly develop high resolution minute dots.
In addition, in this one-component developing system, a very large stress is applied to the toner when the toner thin layer is formed on the developing roller, so that the toner circulating in the developing device is deteriorated very quickly. As the toner deteriorates, unevenness and the like are likely to occur even in the process of forming a toner thin layer on the developing roller, which is generally not suitable as a developing method for a high-speed and highly durable image forming apparatus.
また、上記二成分方式と一成分方式の欠点を補い合うべく、特許文献1のように、ハイブリッド化されたものも幾つか提案されている。こういったハイブリッド化によって現像装置そのものの大きさや部品点数は増えてしまうものの、幾つかの課題は克服される。しかし、現像部においてはやはり一成分と同様の問題、つまり高解像度の微小均一ドットを現像する事には難が残る。
高解像度の微小均一ドットを現像する方法として、例えば特許文献2がある。これは上記ハイブリッド構成に対して、現像部に高周波バイアスを印加したワイヤを設置することにより、現像部でのトナークラウド化を行い、高解像度のドット現像性を実現するものである。この方式により、現像装置の構成こそ複雑にはなったが、高安定且つ高画質な現像が実現できているものと考えられる。しかしこの方式では、クラウド化したトナーを現像領域に束縛する力はなく、トナー飛散が大きな問題となる。
In order to compensate for the drawbacks of the two-component method and the one-component method, several hybrid devices have been proposed as in
For example, Patent Document 2 discloses a method for developing high-resolution minute uniform dots. In contrast to the hybrid configuration described above, by installing a wire to which a high frequency bias is applied to the developing unit, toner clouding is performed in the developing unit, thereby realizing high-resolution dot developability. With this method, the construction of the developing device is complicated, but it is considered that highly stable and high-quality development can be realized. However, in this method, there is no force to bind the clouded toner to the development area, and toner scattering becomes a big problem.
また、最も効率良く、且つ安定なトナークラウドを形成するために、特許文献3及びそこで引用されている公知例においては、回転ローラ上に電界カーテンを形成する方法が提案されている。この方法は、小型且つ高画質の現像を得るには非常に優れたものと解釈できるが、本発明者らが鋭意研究した結果、理想的な高画質を得るためには、形成する電界カーテンや現像などの条件を限定しなくてはならない事が発見した。即ち、適正な条件から外れた条件で作像を行ってしまうと、全く効果が得られないばかりか、かえって粗悪な画質を提供してしまう事になることが判明した。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、従来の現像方式に比べて、更に高画質(高解像度のドット再現性)を実現できる現像方式であるフレア現像方式において、電極上のフレア均一性を高め、かつ端部へのトナー噴出を抑制するフレア現像方式を備えた現像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in the flare development system, which is a development system capable of realizing higher image quality (high resolution dot reproducibility) than the conventional development system, the flare on the electrode. It is an object of the present invention to provide a developing device having a flare developing system that enhances uniformity and suppresses toner ejection to an end portion.
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、所定電極を起点にした奇数番目の電極の集合体である奇数番電極群と偶数番目の電極の集合体である偶数番電極群がトナー担持体の表層に形成され、該奇数番電極群と偶数番電極群との間に互いに逆位相の周期的な電位を印加して現像する現像装置において、前記奇数番電極群に印加される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に印加される最大電位をVodd_maxとし、前記偶数番電極群に印加される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に印加される最大電位をVeven_maxとしたときに、前記トナー担持体の端部に形成される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に形成される最大電位Vが、|V|>|Vodd_max|、|V|>|Veven_max|の関係を満たすことを特徴とする。
請求項2は、前記トナー担持体の両端部に前記奇数番電極群及び前記偶数番電極群を集合する電極端を夫々設けたことを特徴とする。
請求項3は、前記トナー担持体の両端部に絶縁部材を設け、該絶縁部材表層を帯電させることで、|V|>|Vodd_max|、|V|>|Veven_max|の関係を満たすように構成したことを特徴とする。
In order to solve such a problem, the present invention provides an odd-numbered electrode group that is an aggregate of odd-numbered electrodes starting from a predetermined electrode and an even-numbered electrode group that is an aggregate of even-numbered electrodes. In a developing device that is formed on the surface layer of a toner carrier and applies a periodic potential in the opposite phase between the odd-numbered electrode group and the even-numbered electrode group and develops it, it is applied to the odd-numbered electrode group Of the potentials, Vodd_max is the maximum potential applied to the same polarity side as the polarity of the toner, and the maximum potential applied to the same polarity side of the toner as the potential applied to the even-numbered electrode group. When Veven_max is set, the maximum potential V formed on the same polarity side as the polarity of the toner among the potentials formed at the end of the toner carrier is | V |> | Vodd_max |, | V |>. | Vev Characterized in that it satisfies the relationship | n_max.
According to a second aspect of the present invention, electrode ends for collecting the odd-numbered electrode group and the even-numbered electrode group are provided at both ends of the toner carrier.
According to a third aspect of the present invention, an insulating member is provided at both ends of the toner carrier, and the insulating member surface layer is charged to satisfy the relationship of | V |> | Vodd_max | and | V |> | Veven_max |. It is characterized by that.
請求項4は、前記絶縁部材を摺擦する摺擦部材を設け、該摺擦部材により前記絶縁部材を摺擦することにより前記絶縁部材表層を帯電させることを特徴とする。
請求項5は、電荷を帯電する帯電部材を設け、前記摺擦部材により前記帯電部材を摺擦することにより前記帯電部材表層を帯電させることを特徴とする。
請求項6は、前記トナー担持体の表層材料は、トナーとの摩擦においてトナーに対して正規の電荷を与えることができる材料により被覆されていることを特徴とする。
請求項7は、前記トナー担持体の表層は、体積抵抗率が109(Ω・cm)〜1012(Ω・cm)の値を有する材料によって被覆されていることを特徴とする。
請求項8は、前記奇数番電極群及び前記偶数番電極群をそれぞれ集合する各電極端は、電気的に分離した前記トナー担持体の回転軸の夫々の端部に接続されていることを特徴とする。
請求項9は、前記奇数番電極群に印加される前記周期的な電位と前記偶数番電極群に印加される周期的な電位の各瞬間における電位平均値が、静電潜像担持体に形成されている画像部電位と非画像部電位との間の値であることを特徴とする。
請求項10は、請求項1乃至9の何れか一項に記載の現像装置を備え、該現像装置により静電潜像担持体上に少なくとも2種以上のトナー画像を重ね合わせて画像を形成することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a rubbing member for rubbing the insulating member, and the insulating member surface layer is charged by rubbing the insulating member with the rubbing member.
According to a fifth aspect of the present invention, a charging member for charging an electric charge is provided, and the charging member surface layer is charged by rubbing the charging member with the rubbing member.
According to a sixth aspect of the present invention, the surface layer material of the toner carrier is coated with a material capable of giving a regular charge to the toner in friction with the toner.
According to a seventh aspect of the present invention, the surface layer of the toner carrier is coated with a material having a volume resistivity of 10 9 (Ω · cm) to 10 12 (Ω · cm).
According to an eighth aspect of the present invention, each electrode end that collects each of the odd-numbered electrode group and the even-numbered electrode group is connected to each end portion of the rotating shaft of the toner carrier that is electrically separated. And
According to a ninth aspect of the present invention, an average potential value at each instant of the periodic potential applied to the odd-numbered electrode group and the periodic potential applied to the even-numbered electrode group is formed on the electrostatic latent image carrier. It is a value between the image portion potential and the non-image portion potential.
A tenth aspect includes the developing device according to any one of the first to ninth aspects, and the developing device forms an image by superimposing at least two kinds of toner images on the electrostatic latent image carrier. It is characterized by that.
本発明によれば、所定電極を起点にした奇数番目の電極の集合体である奇数番電極群と偶数番目の電極の集合体である偶数番電極群がトナー担持体の表層に形成され、該奇数番電極群と偶数番電極群との間に互いに逆位相の周期的な電位を印加して現像する現像装置において、奇数番電極群に印加される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に印加される最大電位をVodd_maxとし、偶数番電極群に印加される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に印加される最大電位をVeven_maxとしたときに、トナー担持体の端部に形成される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に形成される最大電位Vが、|V|>|Vodd_max|、|V|>|Veven_max|の関係を満たすように構成されるので、電極上のフレア均一性を高め、かつ端部へのトナー噴出を抑制することができる。 According to the present invention, an odd-numbered electrode group that is an aggregate of odd-numbered electrodes starting from a predetermined electrode and an even-numbered electrode group that is an aggregate of even-numbered electrodes are formed on the surface layer of the toner carrier, In a developing device for developing by applying periodic potentials having opposite phases to each other between the odd-numbered electrode group and the even-numbered electrode group, the same polarity as the polarity of the toner among the potentials applied to the odd-numbered electrode group When the maximum potential applied to the side is Vodd_max and the maximum potential applied to the same polarity as the polarity of the toner among the potentials applied to the even-numbered electrode group is Veven_max, the end of the toner carrier The maximum potential V formed on the same polarity side as the polarity of toner has a relationship of | V |> | Vodd_max | and | V |> | Veven_max |. In, increasing the flare uniformity on the electrode, and can suppress the toner ejection of the end.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は、本発明に係る画像形成装置のトナー担持体と同様の機能を発揮し得る基板の断面を示す拡大構成図である。図1において、ガラス基板1上には、アルミニウムの蒸着によって形成した金属層を所定のパターンに加工して得た電極パターン2が形成されている。この電極パターン2は、p[μm]のピッチで基板面方向に配列された複数の電極21、22、23・・・を具備している。電極パターン2、及びガラス基板1の無垢の表面上には、厚み約3[μm]、体積抵抗率約1010[Ω・cm]の樹脂からなる表面層3が形成されている。
そして、この表面層3には、所定の極性(本例ではマイナス極性)に帯電せしめられた複数のトナー粒子からなるトナー層5が形成されている。トナー層5は、表面層3に対して、トナーからなるベタ画像の薄層が図示しない2成分現像器によって現像されることで形成されたものである。トナーはポリエステル系の樹脂からなる複数のトナーからなる。個々のトナー粒子の粒径は約6[μm]である。かかる構成の基板4において、表面層3の上に現像されたトナー層5のトナーの帯電量を測定したところ、約−22[μC/g]であった。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is an enlarged configuration diagram showing a cross section of a substrate that can perform the same function as the toner carrier of the image forming apparatus according to the present invention. In FIG. 1, an electrode pattern 2 obtained by processing a metal layer formed by vapor deposition of aluminum into a predetermined pattern is formed on a
The surface layer 3 is formed with a
図2は、このフレア基板を組み込んだ実験機の概略図である。フレア基板12がスライドレール11に沿って動くように構成されており、フレア基板12上にトナーが供給された状態で感光体10と対向する現像領域へと進入する。
図3は、フレア基板の概略図である。図中破線で示す位置16a、16bに電極あるいは絶縁部材(絶縁テープ)を設置して実験を行った。図3には領域17を9分割した図を示しているが、本発明の主目的であるフレアの均一性は、この9領域のトナー量をそれぞれ計測し、その付着量ムラで評価している。
FIG. 2 is a schematic view of an experimental machine incorporating this flare substrate. The
FIG. 3 is a schematic view of a flare substrate. Experiments were conducted by installing electrodes or insulating members (insulating tape) at
図4は、端部に電極を設置した場合の実験結果を示す図である。横軸は端部電極への印加バイアス、縦軸には図3に図示した各領域における最大付着量−最小付着量の値を示している。フレア基板12へは周波数1kHz、Vpp400Vの交流電圧を印加している。なお、初期状態、すなわちフレア基板12へのトナー供給時の付着量は、0.45mg/cm2である。図4を見ると明らかなように、端部電極への印加バイアスによって、付着量ムラは大きく変化する。フレア電極へ交流電圧を印加することで、トナーはホッピング状態となりトナークラウドを形成する。
クラウド状態となったトナーに働く力としては、1)電極間電位差で形成される電界から受ける力と、2)トナー間の反発力が挙げられる。電界の力がフレア電極面で均一に形成されている場合には、トナーの挙動としては、トナー間反発力によって拡散してしまう。端部電極によってトナーを反発させる電界を形成させることで、トナーを電極へ押し戻し、結果として面内の均一性を得られることをこの結果は示している。
FIG. 4 is a diagram showing an experimental result when an electrode is installed at the end. The horizontal axis represents the bias applied to the end electrode, and the vertical axis represents the maximum adhesion amount-minimum adhesion amount value in each region shown in FIG. An AC voltage having a frequency of 1 kHz and Vpp of 400 V is applied to the
Examples of the force acting on the toner in the cloud state include 1) a force received from an electric field formed by an interelectrode potential difference, and 2) a repulsive force between toners. When the electric field force is uniformly formed on the flare electrode surface, the behavior of the toner is diffused by the repulsive force between the toners. The results show that forming an electric field that repels the toner by the end electrodes pushes the toner back to the electrodes, resulting in in-plane uniformity.
また、図4では、電極に印加されるバイアスが−200V以上、すなわち、フレア電極に印加されるマイナス側の最大電圧−200V以上となったときに効果が現れる。さらに電圧を上げても効果はあるが、極端に高くしてしまった場合には逆にトナーを押し戻してしまうために、端部付近のトナーが少なくなってしまう。本実験では、−1kV以上印加した場合において、逆に付着量ムラが発生してしまった。
また、端部14、15に絶縁部材を設けて、その表層の電位を上げてあげることで、電極に電圧を印加するのと同等の効果を得られる。実験においては、図3点線部14、15にテフロン(登録商標)テープを貼付し、その表面を適度に摺擦することで、テープ表面電位があがり、電極の場合と同様の効果が得られた。実験では、テープ表面を摺擦したが、帯電部材を設置することでより確実に電位を上げることができ、フレア電極上の付着量ムラを抑制することができることも確認している。
In FIG. 4, the effect appears when the bias applied to the electrode is −200 V or more, that is, the negative maximum voltage applied to the flare electrode is −200 V or more. Even if the voltage is further increased, there is an effect. However, if the voltage is extremely increased, the toner is pushed back, and the toner near the end portion is reduced. In this experiment, in the case where −1 kV or more was applied, adhesion amount unevenness occurred.
Further, by providing insulating members at the
具体的には、奇数番電極群に印加される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に印加される最大電位をVodd_maxとし、偶数番電極群に印加される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に印加される最大電位をVeven_maxとしたときに、トナー担持体の端部14、15に形成される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に形成される最大電位Vが、
|V|>|Vodd_max|
|V|>|Veven_max|
の関係を満たすことが必要である。
尚、本発明の主目的は、フレア発生状態を均一にすることであるが、前提として、フレアを安定して発生させる必要がある。それには基板の表面特性が非常に重要となる。基板表面の電気的特性の影響を調べるために、表層の体積抵抗率を何点か振って、同様のフレア活性度を確認した。表層に用いた材料はシリコーン系樹脂であり、そこに分散されるカーボン微粒子の量を変更する事により、107〜1014[Ω・cm]の体積抵抗率の保護層(厚みは約5[μm])を形成した。
Specifically, of the potentials applied to the odd-numbered electrode group, Vodd_max is the maximum potential applied to the same polarity as the polarity of the toner, and the toner has the potential applied to the even-numbered electrode group. The maximum potential V formed on the same polarity side as the polarity of the toner among the potentials formed on the
| V |> | Vodd_max |
| V |> | Veven_max |
It is necessary to satisfy this relationship.
Although the main object of the present invention is to make the flare generation state uniform, it is necessary to stably generate the flare as a premise. For this purpose, the surface characteristics of the substrate are very important. In order to examine the influence of the electrical characteristics of the substrate surface, the volume resistivity of the surface layer was varied to confirm the same flare activity. The material used for the surface layer is a silicone-based resin. By changing the amount of carbon fine particles dispersed therein, a protective layer having a volume resistivity of 10 7 to 10 14 [Ω · cm] (thickness is about 5 [ μm]).
図5に示す結果から、表面層3の体積抵抗率が109〜1012[Ω・cm]の範囲にあることが適正であると言える。これは、この範囲が適切であるのは、次に説明する理由からだと考えられる。即ち、体積抵抗率が非常に高い表面層3を用いると、ホッピングを繰り返すトナーと表面層3との摩擦によって基板4の表面が帯電したままになってしまう。この帯電により、基板の表面電位が変動して、現像に寄与する電界が不安定にしてしまうのである。この逆に、表面層3の体積抵抗率が低すぎると、電極21、22、23・・・間で電荷のリーク(ショート)が発生してしまうために、有効な電界が基板4上に形成されなくなるのである。これらのことから、表面層3の体積抵抗率は、表面層3に発生した過剰な電荷を電極群21、22、23・・・に逃がしつつ、電極間でのショートを回避し得るような適当な値(体積抵抗率で109〜1012[Ω・cm])である必要があると考えられる。
From the results shown in FIG. 5, it can be said that the volume resistivity of the surface layer 3 is in the range of 10 9 to 10 12 [Ω · cm]. This is probably because the reason why this range is appropriate is as follows. That is, when the surface layer 3 having a very high volume resistivity is used, the surface of the
図6は、本実施形態に係る画像形成装置のトナー担持体たるトナー担持ローラ31を示す斜視図である。このトナー担持ローラ31は、ローラ部の軸線方向の両端面から突出する回転軸部材である電極軸40A、電極軸40Bが、図示しない軸受けによって回転自在に支持されている。ローラ部には、回転による表面移動方向に沿ってp[μm]のピッチで配列された複数の電極41、42、43・・・からなる電極バターンが形成されている。電極軸Aには、この電極パターンにおける奇数番目の電極の集合体である奇数番目電極群が接続されている。また、電極軸40Bには、電極パターンにおける偶数番目の電極の集合体である偶数番目電極群が接続されている。そして、電極軸40A、40Bには、図示しない交流電源から出力されるパルス電圧が、図示しない電極ブラシ等の接点部材を介して印加される。
トナー担持体ローラは、図7(a)に示すように、軸穴52が設けられた絶縁体であるアクリル樹脂からなる円筒51の軸穴52に、図7(b)に示すように、ステンレス製の電極軸40A、40Bが圧入されることで、電極軸40A、40Bが奇数番目電極群41、43・・・、偶数番目電極群42・・・にそれぞれ接続されたものである。
FIG. 6 is a perspective view showing a
As shown in FIG. 7A, the toner carrier roller is formed of stainless steel in the shaft hole 52 of the
図8に示した例では、トナー担持ローラ31の軸線方向の両端部に、金属製のフランジ状の電極軸40A及び40Bを設け、これらフランジ状の電極軸40A及び40Bと各電極の長手方向の一端とを接続した例を示している。
円筒51の各電極は、図9(a)〜(e)に示される各工程によって形成されたものである。この図9はトナー担持ローラ31の表面を回転軸に沿った方向から示している。図9に示す工程では、まず、ローラの表面が外周旋削によって平滑に仕上げられる(図9(a))。次いで、ピッチが100[μm]、幅が50[μm]となるように溝53が切削加工される(図9(b))。そして、その上から無電解ニッケル54のメッキが施された後(図9(c))、メッキ済みの外周の切削によって不要な導体膜を取り除かれる(図9(d))。この時点で電極41、42、43・・・が溝53の部分に互いに絶縁して形成される。その後、シリコーン系樹脂のコーティングによってローラ表面が平滑されたり、表面層(厚み約5[μm]、体積抵抗率約1010[Ω・cm])55が形成されたりする(図9(e))。このようにして、図6に示すような電極構成を具備するトナー担持ローラ31が形成される。
In the example shown in FIG. 8, metal flange-shaped
Each electrode of the
図10は図9のトナー担持ローラを利用した現像装置例である。通常の一成分現像器の現像ローラの位置にトナー担持ローラを設置し、ドクターブレードでトナー量の規制を行うとともに、本発明であるフレア電極間に比べてVppの高い交流電圧をドクターブレードに印加することで、フレア活性度を上げて現像領域へ送っている。現像領域ではトナー担持ローラ表面の平均電位と潜像担持体電位との差によってトナー像が形成され、現像に寄与しなかった不要なトナーは再びトナー溜り部に戻ってくる。フレアが形成されているので、トナー担持ローラに対するトナーの付着力は非常に低く、トナー担持ローラによって現像部から戻ってきたトナーは、トナー溜り部でのトナー間の摺擦によって容易に掻き取られたり馴らされたりする。これを繰り返す事によって、トナー担持ローラ上には常にほぼ一定量のトナーフレアが形成される事になる。
図11は図10の現像装置を利用して構成された、感光体上色重ねシステムの例であり、このようなシステムとすることにより同一感光体上に四色分の書き込みを行うので、通常の四連タンデム方式と比較すると原理的に位置ズレがほとんど発生しない。また、本発明による現像装置を用いる事により、感光体上に一度形成されたトナー像に対しては全く影響を与える事が無いので、スキャベンジや混色などの問題が一切無く、高画質な作像プロセスを長期的に渡り安定して行う事ができる。
FIG. 10 shows an example of a developing device using the toner carrying roller of FIG. A toner carrying roller is installed at the position of the developing roller of a normal one-component developing device, the amount of toner is regulated by the doctor blade, and an AC voltage having a higher Vpp is applied to the doctor blade than between the flare electrodes of the present invention. By doing so, the flare activity is increased and sent to the development area. In the development area, a toner image is formed by the difference between the average potential on the surface of the toner carrying roller and the potential of the latent image carrier, and unnecessary toner that has not contributed to development returns to the toner reservoir again. Since the flare is formed, the adhesion force of the toner to the toner carrying roller is very low, and the toner returned from the developing unit by the toner carrying roller is easily scraped by the rubbing between the toner in the toner reservoir. Or get used to. By repeating this, a substantially constant amount of toner flare is always formed on the toner carrying roller.
FIG. 11 shows an example of the color superimposing system on the photoconductor configured by using the developing device of FIG. 10. By using such a system, writing for four colors is performed on the same photoconductor. Compared with the four-tandem tandem system, in principle there is almost no displacement. Further, by using the developing device according to the present invention, since there is no influence on the toner image once formed on the photosensitive member, there is no problem such as scavenging or color mixing, and high-quality image formation is possible. The process can be performed stably over the long term.
31 トナー担持ローラ(トナー担持体)、40A、40B 電極軸、41、42、43 電極、 31 toner carrier roller (toner carrier), 40A, 40B electrode shaft, 41, 42, 43 electrode,
Claims (10)
前記奇数番電極群に印加される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に印加される最大電位をVodd_maxとし、前記偶数番電極群に印加される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に印加される最大電位をVeven_maxとしたときに、前記トナー担持体の端部に形成される電位のうち、トナーが有する極性と同一極性側に形成される最大電位Vが、
|V|>|Vodd_max|
|V|>|Veven_max|
の関係を満たすことを特徴とする現像装置。 An odd-numbered electrode group that is an aggregate of odd-numbered electrodes starting from a predetermined electrode and an even-numbered electrode group that is an aggregate of even-numbered electrodes are formed on the surface layer of the toner carrier. In the developing device for developing by applying periodic potentials of opposite phases between the number of electrode groups,
Of the potentials applied to the odd numbered electrode group, Vodd_max is the maximum potential applied to the same polarity as the polarity of the toner, and among the potentials applied to the even numbered electrode group, the same as the polarity of the toner When the maximum potential applied to the polarity side is Veven_max, the maximum potential V formed on the same polarity side as the polarity of the toner among the potentials formed at the end of the toner carrier is:
| V |> | Vodd_max |
| V |> | Veven_max |
A developing device satisfying the relationship:
|V|>|Vodd_max|
|V|>|Veven_max|
の関係を満たすように構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。 By providing an insulating member at both ends of the toner carrier, and charging the insulating member surface layer,
| V |> | Vodd_max |
| V |> | Veven_max |
The developing device according to claim 1, wherein the developing device is configured to satisfy the above relationship.
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2007
- 2007-05-28 JP JP2007141018A patent/JP2008292955A/en active Pending
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