JP2008304778A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing device capable of enhancing flare uniformity on an electrode in a flare developing system, thereby improving toner scattering and image unevenness by using a flare developing system capable of obtaining high image quality (high resolution dot reproductivity). <P>SOLUTION: The developing device includes a toner carrier 31 that moves while carrying the toner for developing an electrostatic latent image formed on an electrostatic latent image carrier. The toner carrier 31 includes: a surface layer 43; and two kinds of patterns of non-conductive electrodes 42A and 42B disposed under the surface layer; and an insulating layer 41 under the electrode patterns. The developing device also includes a power supply means 59 for supplying a voltage to the electrodes so that the electrical field between the two kinds of electrodes may vary in terms of time, and the toner is separated from the surface of the toner carrier by the electrical field generated between the electrodes so as to form a cloud. Regarding the moving toner carrier 31, adjacent pitch widths (a) and (b) between two kinds of electrodes are different from each other (a>b). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子写真プロセスを利用した画像形成装置の現像装置及び、その現像装置を備えた複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。   The present invention relates to a developing device of an image forming apparatus using an electrophotographic process, and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a plotter, a facsimile, or a composite machine including the developing device.

従来、電子写真プロセスを利用した画像形成装置の現像装置に用いられている現像方式としては、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、以下のようなものがある。   Conventionally, there are many developing methods used in developing devices of image forming apparatuses using an electrophotographic process, including those that have been put into practical use. Among them, typical development methods include the following.

[二成分現像方式]
この方式はトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を用いる方式であり、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。この二成分現像方式で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もしくはそれよりも小さい必要があるために、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静電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、それを起点として静電潜像担持体に傷をつけてしまうなど色々な副作用が生じる。
[Two-component development method]
This method uses a two-component developer composed of a toner and a magnetic carrier, is very suitable for high-speed development, and is the current mainstream method for medium-speed and high-speed output machines. In order to aim at high image quality with this two-component development method, the state of the developer at the contact portion with the electrostatic latent image needs to be very fine. 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 needs to be equal to or smaller than the current carrier particle size. Carrier particles need to be small. However, as the carrier diameter is reduced, the permeability of the carrier particles decreases, so that carrier detachment from the developing roller easily occurs, and when the detached carrier particles adhere to the electrostatic latent image carrier. In addition to image defects due to the carrier adhesion itself, various side effects such as scratching the electrostatic latent image carrier from the origin are caused.

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。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の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。
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. In addition, due to the downsizing of the development roller, the diameter of the developing roller is becoming smaller and smaller, so it becomes difficult to design a developing roller having a strong magnetic field configuration that can completely prevent carrier detachment. ing.
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.

現像ローラと静電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、静電潜像担持体に現像されたトナー像を転写材もしくは中間転写体に転写する工程や、転写後に静電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静電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。静電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、静電潜像担持体表面の摩擦係数を下げることが効果的であることが知られているが、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。
Although an image quality can be improved by forming an alternating electric field between the developing roller and the electrostatic latent image carrier, it is difficult to completely eliminate fundamental image unevenness such as unevenness of the ears of the developer.
Also, in the process of transferring the toner image developed on the electrostatic latent image carrier to a transfer material or intermediate transfer body, and the process of cleaning the toner remaining on the electrostatic latent image carrier after the transfer, transfer efficiency and cleaning In order to improve the efficiency, it is necessary to reduce the non-electrostatic adhesion between the electrostatic latent image carrier and the toner as much as possible. As a method of reducing the non-electrostatic adhesion between the electrostatic latent image carrier and the toner, it is known that reducing the friction coefficient of the surface of the electrostatic latent image carrier is effective. Further, since the spikes of the two-component developer smoothly pass through the developing portion, the development efficiency and the dot reproducibility are extremely deteriorated.

[一成分現像方式]
この方式はトナーからなる一成分現像剤を用いる方式であり、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。この一成分現像方式では、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために、現像ローラにブレードやローラなどのトナー規制部材を当接させるが、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分けて接触型と非接触型があり、前者は現像ローラと静電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。よって、通常は高画質を得るために、現像ローラと静電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ことは困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像することは難しい。
[Single component development system]
This method uses a one-component developer made of toner, and is the mainstream method of current low-speed output machines because the mechanism is small and light. In this one-component development 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 with the developing roller. At that time, friction with the developing roller or the toner regulating member is caused. The toner is charged. The charged toner layer formed as a thin layer on the developing roller is transported to the developing unit and developed. The development methods here are roughly divided into a contact type and a non-contact type, the former being a non-contact between the developing roller and the electrostatic latent image carrier, and the latter being 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 general, in order to obtain high image quality, it is mainstream to form a strong alternating electric field between the developing roller and the electrostatic latent image carrier. However, even if this alternating electric field is formed, the electrostatic latent It is difficult to stably develop a certain amount of toner on an image, and it is difficult to uniformly develop high resolution minute dots.

また、この一成分現像方式は、現像ローラへのトナー薄層の形成時に、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。そしてトナーの劣化につれて、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。   Further, in this one-component development method, when a toner thin layer is formed on the developing roller, a very large stress is applied to the toner, so that deterioration of the toner circulating in the developing device is very fast. As the toner deteriorates, unevenness and the like are likely to occur in the process of forming a toner thin layer on the developing roller.

[上記二成分現像方式と一成分現像方式のハイブリッド化]
二成分現像方式と一成分現像方式の欠点を補い合うべく、特許文献1(特開平03−100575号公報)に記載の従来技術などの様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、やはり一成分現像方式と同様の問題、つまり高解像度の微小均一ドットを現像することには難が残る。
[Hybridization of the above two-component development method and one-component development method]
In order to compensate for the shortcomings of the two-component development method and the one-component development method, several hybrids such as the conventional technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 03-1005515) have been proposed. Although such a hybrid increases the size and the number of parts of the developing device itself, some problems are overcome. However, in the developing portion, the same problem as that of the one-component developing method, that is, difficulty in developing high-resolution minute uniform dots remains.

[現像部でのトナークラウド化]
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(特開平03−113474号公報)に記載の従来技術がある。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。
[Toner cloud in development section]
As a method of developing high-resolution minute uniform dots, there is a conventional technique described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 03-113474. 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.

[電界カーテンによるトナークラウド化]
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(特開平03−21967号公報)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ことが発見された。すなわち、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、返って粗悪な画質を提供してしまうことになるのである。
[Toner cloud using electric curtain]
In order to form the most efficient and stable toner cloud, Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 03-21967) and known examples cited therein propose a method of forming an electric field curtain on a rotating roller. Has been. This method can be interpreted as being extremely excellent for obtaining a small-sized and high-quality development. However, as a result of intensive studies by the present inventors, in order to obtain an ideal high image quality, It has been discovered that conditions such as development must be limited. In other words, if image formation is performed under conditions other than the appropriate conditions, not only the effect is not obtained, but also poor image quality is provided.

特開平03−100575号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-100575 特開平03−113474号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-113474 特開平03−21967号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-21967

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、前述の従来の現像方式に比べて、これら以上に高画質(高解像度のドット再現性)を実現できるフレア現像方式を用い、そのフレア現像方式において、電極上のフレア均一性を高めることができ、如いてはトナー飛散や画像ムラを改善することができる構成の現像装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、従来の現像方式と比較してドット再現性の圧倒的に優れた高画質画像を得ることのできるフレア現像方式を用い、そのフレア現像方式において、電極上のフレア均一性を高め、如いてはトナー飛散や画像ムラを改善することができる現像装置を備え、高画質な画像形成を長期にわたり安定して行うことができる画像形成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 circumstances, and uses a flare development system capable of realizing higher image quality (high resolution dot reproducibility) than the conventional development system described above. An object of the present invention is to provide a developing device having a configuration capable of enhancing the uniformity of flare on the electrode and thus improving toner scattering and image unevenness.
In addition, the present invention uses a flare development method capable of obtaining a high-quality image with an overwhelmingly excellent dot reproducibility compared with the conventional development method. In the flare development method, the flare uniformity on the electrode is improved. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that is equipped with a developing device that can improve toner scattering and image unevenness and that can stably form a high-quality image over a long period of time.

上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第1の手段は、静電潜像担持体に対向して配置され、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像するためのトナーを担持しながら移動するトナー担持体を有する現像装置であって、前記トナー担持体は表層を有し、該表層の下層に二種かつそれぞれが非導電な電極パターンを有し、前記電極パターンの下層に絶縁層を有し、前記二種の電極間の電界が時間的に変化するように該電極に電圧を供給する電圧供給手段を備えており、前記トナーを前記電極間の電界により前記トナー担持体表面から引き離してクラウドを形成する現像装置において、前記移動するトナー担持体の、前記二種の電極間の隣り合うピッチ幅が異なることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following solutions.
The first means of the present invention is arranged to face the electrostatic latent image carrier and moves while carrying toner for developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier. A developing device having a toner carrier, wherein the toner carrier has a surface layer, two types of non-conductive electrode patterns are provided under the surface layer, and an insulating layer is provided under the electrode pattern. And a voltage supply means for supplying a voltage to the electrodes so that the electric field between the two types of electrodes changes with time. The toner is separated from the surface of the toner carrier by the electric field between the electrodes. In the developing device for forming a cloud, the adjacent pitch width between the two types of electrodes of the moving toner carrier is different.

本発明の第2の手段は、第1の手段の現像装置において、前記トナー担持体がローラ形状であることを特徴する。
本発明の第3の手段は、第2の手段の現像装置において、前記トナー担持体の端面で給電することを特徴する。
また、本発明の第4の手段は、第2の手段の現像装置において、前記トナー担持体のローラ中心に給電部材を有し、該給電部材より給電することを特徴する。
According to a second means of the present invention, in the developing device of the first means, the toner carrier is in a roller shape.
The third means of the present invention is characterized in that in the developing device of the second means, power is supplied from the end face of the toner carrier.
According to a fourth means of the present invention, in the developing device of the second means, a power supply member is provided at the center of the roller of the toner carrier, and power is supplied from the power supply member.

本発明の第5の手段は、第1〜第4のいずれか1つの手段の現像装置において、前記トナー担持体の表層は、前記トナーに対し、帯電系列で逆側の材料によって被覆されていることを特徴とする。
また、本発明の第6の手段は、第1〜第5のいずれか1つの手段の現像装置において、前記トナー担持体の表層が、体積抵抗にして10E7(Ω・cm)〜10E13(Ω・cm)の材料によって被覆されていることを特徴とする。(なお、「E7」は「×10」を意味しており、略記したものである。)
さらに本発明の第7の手段は、第1〜第6のいずれか1つの手段の現像装置において、前記トナー担持体上のクラウド電位が前記静電潜像の画像部電位と非画像部電位との間となることを特徴とする。
According to a fifth means of the present invention, in the developing device according to any one of the first to fourth means, the surface layer of the toner carrier is coated with a material opposite to the toner in a charged series. It is characterized by that.
According to a sixth means of the present invention, in the developing device of any one of the first to fifth means, the surface layer of the toner carrier has a volume resistance of 10E7 (Ω · cm) to 10E13 (Ω · cm) of the material. (“E7” means “× 10 7 ” and is abbreviated.)
Further, according to a seventh means of the present invention, in the developing device of any one of the first to sixth means, the cloud potential on the toner carrier is an image portion potential and a non-image portion potential of the electrostatic latent image. It is characterized by being between.

本発明の第8の手段は、静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像して顕像化する現像手段を備えた画像形成装置において、前記現像手段として第1〜第7のいずれか1つの手段の現像装置を備えたことを特徴とする。
また、本発明の第9の手段は、第8の手段の画像形成装置において、前記静電潜像担持体上に2種以上のトナー画像を重ね合わせることを特徴とする。
The eighth means of the present invention is a means for forming an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier, and developing and developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier. In the image forming apparatus including the developing unit, the developing unit includes any one of first to seventh developing devices.
According to a ninth means of the present invention, in the image forming apparatus of the eighth means, two or more types of toner images are superimposed on the electrostatic latent image carrier.

本発明の現像装置では、高画質(高解像度のドット再現性)を実現できるフレア現像方式を用い、そのフレア現像方式において、移動するトナー担持体の二種の電極間の隣り合うピッチ幅が異なるようにしたことにより、フレアトナー寄りが防止され、電極上のフレア均一性を高めることができ、如いてはトナー飛散や画像ムラを改善することができる。
そして、本発明の画像形成装置では、従来の現像方式と比較してドット再現性の圧倒的に優れた高画質画像を得ることのできるフレア現像方式を用い、そのフレア現像方式において、電極上のフレア均一性を高め、如いてはトナー飛散や画像ムラを改善することができる現像装置を備えたことにより、高画質な画像形成を長期に渡り安定して行うことができる。
In the developing device of the present invention, a flare developing method capable of realizing high image quality (high resolution dot reproducibility) is used, and in the flare developing method, adjacent pitch widths between two types of electrodes of the moving toner carrier are different. By doing so, flare toner deviation can be prevented, and flare uniformity on the electrode can be improved, and thus toner scattering and image unevenness can be improved.
In the image forming apparatus of the present invention, a flare development method capable of obtaining a high-quality image with an overwhelmingly excellent dot reproducibility compared to the conventional development method is used. By providing a developing device capable of improving flare uniformity and thus improving toner scattering and image unevenness, high-quality image formation can be stably performed over a long period of time.

以下、本発明の構成、動作及び作用効果について、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration, operation, and effects of the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments.

図1は本発明の現像装置に用いられるトナー担持体の一例を示す図であり、トナー担持体であるフレア現像ローラ31の表層の一部を拡大して示す断面図である。このトナー担持体(フレア現像ローラ)31は、絶縁材料(例えばPI(ポリイミド)樹脂等)からなる樹脂ローラ41にアルミ蒸着によって電極パターン42を形成し、その上に表面保護層として厚み約3μm、体積抵抗率約10E10Ω・cmの樹脂コート43を施したものである。また、電極パターン42は、電極41A、電極42Bの二群に分けて電圧供給手段であるバイアス電源59に接続されており、二種の電極間の電界が時間的に変化するように、該二種の電極42A,42Bには逆位相の電圧が供給される。また、トナー担持体31の二種の電極42A,42B間の隣り合うピッチ幅a,bは、異なる(a>b)ように構成している。なお、上記の体積抵抗率の「E10」は、「×1010」を意味しており、以下においては同様に略して記載する。 FIG. 1 is a view showing an example of a toner carrier used in the developing device of the present invention, and is a cross-sectional view showing an enlarged part of a surface layer of a flare developing roller 31 which is a toner carrier. This toner carrier (flare developing roller) 31 is formed by forming an electrode pattern 42 on a resin roller 41 made of an insulating material (for example, PI (polyimide) resin) by vapor deposition of aluminum, and has a thickness of about 3 μm as a surface protective layer thereon. A resin coat 43 having a volume resistivity of about 10E10 Ω · cm is applied. The electrode pattern 42 is divided into two groups of electrodes 41A and 42B and is connected to a bias power source 59, which is a voltage supply means, so that the electric field between the two types of electrodes changes with time. A reverse phase voltage is supplied to the seed electrodes 42A and 42B. The adjacent pitch widths a and b between the two types of electrodes 42A and 42B of the toner carrier 31 are different (a> b). The above volume resistivity “E10” means “× 10 10 ”, and will be similarly abbreviated in the following.

次に、図2〜5は、トナー担持体の試作例を説明するための図である。
図2はトナー担持体であるフレア現像ローラ31の外観の一例を示す斜視図であり、このフレア現像ローラ31は樹脂ローラ41上に形成した符号42Aの電極群を束ねた電極軸A(40A)と、符号42Bの電極群を束ねた電極軸B(40A)を回転軸として回転することができる。以下にこのトナー担持体(フレア現像ローラ)31の構成と作製方法を説明する。
Next, FIGS. 2 to 5 are diagrams for explaining a prototype of the toner carrier.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the appearance of the flare developing roller 31 as a toner carrier. The flare developing roller 31 is an electrode shaft A (40A) in which an electrode group of reference numeral 42A formed on the resin roller 41 is bundled. And the electrode axis B (40A) in which the electrode group of reference numeral 42B is bundled can be rotated as a rotation axis. The configuration and manufacturing method of the toner carrier (flare developing roller) 31 will be described below.

図3はフレア現像ローラ31の構成説明図である。この例では、図3(1)の様に、アクリル樹脂(あるいはPI樹脂等)の円筒51に軸穴52を設けた樹脂ローラ41に、同図(2)の様に電極軸Aと電極軸Bとなるステンレス製の電極軸40A,40Bを圧入する。次に、図4の(1)〜(5)の工程により、樹脂ローラの表層に図3の(3)に示すようなパターンの電極42A,42Bを形成する。当然このパターン電極42A,42Bは、それぞれ電極軸A(40A)、電極軸B(40B)と通電できるように形成することは言うまでもない。   FIG. 3 is an explanatory diagram of the configuration of the flare developing roller 31. In this example, as shown in FIG. 3 (1), a resin roller 41 having a shaft hole 52 in a cylinder 51 made of acrylic resin (or PI resin or the like) is provided with an electrode shaft A and an electrode shaft as shown in FIG. Stainless steel electrode shafts 40A and 40B to be B are press-fitted. Next, by the steps (1) to (5) in FIG. 4, electrodes 42A and 42B having a pattern as shown in (3) in FIG. 3 are formed on the surface layer of the resin roller. Of course, it goes without saying that the pattern electrodes 42A and 42B are formed so that they can be energized with the electrode axis A (40A) and the electrode axis B (40B), respectively.

図4はフレア現像ローラの電極パターン及び表層の作製工程を示す図であり、各工程の図は、トナー担持体であるフレア現像ローラの表層部を回転軸に沿った方向から見たときの一部を拡大して示す断面図である。図4(1)では、図3の(2)の樹脂ローラ41の表面を外周旋削によって平滑に仕上げる。図4(2)では溝のピッチがa,b(a>b、例えばa=130[μm],b=100[μm])、溝幅が50[μm]となるように溝切削を行う。図4(3)では電極42形成用の無電解ニッケルメッキを施し、図4(4)では外周を旋削して不要な導体膜を取り除く。この時点で電極42A,42Bが溝部分に形成される。その後、図4(5)のようにシリコーン系樹脂で樹脂コーティング43を施すことでローラ表面を平滑にし、同時にその樹脂コーティング43を表面保護層(厚み約5[μm]、体積抵抗10E10[Ω・cm])とした。   FIG. 4 is a diagram showing the electrode pattern and surface layer manufacturing process of the flare developing roller. Each process diagram is a view when the surface layer portion of the flare developing roller as a toner carrier is viewed from the direction along the rotation axis. It is sectional drawing which expands and shows a part. In FIG. 4A, the surface of the resin roller 41 in FIG. 3B is finished smoothly by peripheral turning. In FIG. 4B, groove cutting is performed so that the groove pitch is a, b (a> b, for example, a = 130 [μm], b = 100 [μm]), and the groove width is 50 [μm]. In FIG. 4 (3), electroless nickel plating for forming the electrode 42 is applied, and in FIG. 4 (4), the outer periphery is turned to remove unnecessary conductor films. At this time, the electrodes 42A and 42B are formed in the groove portions. Thereafter, as shown in FIG. 4 (5), a resin coating 43 is applied with a silicone resin to smooth the roller surface. At the same time, the resin coating 43 is coated with a surface protective layer (thickness of about 5 [μm], volume resistance 10E10 [Ω · cm]).

このトナー担持体(フレア現像ローラ)の表面保護層43の体積抵抗は10E7(Ω・cm)未満であると電極群間で電荷のリーク(ショート)が発生してしまうために、効率的なバイアス効果が得られなり、フレアの活性が悪化する。また、10E13(Ω・cm)より大きいと飛翔を繰り返すトナーとの摩擦によってトナー担持体(フレア現像ローラ)の表面が帯電したままになってしまいトナー担持体(フレア現像ローラ)の表面の平均電位が変化してしまう。よって、トナー担持体(フレア現像ローラ)の表層が体積抵抗にして10E7(Ω・cm)〜10E13(Ω・cm)であることが望ましい。また、樹脂コート層の帯電系列をトナーと同極性にしてしまうと、フレアしたトナーの帯電量が除々に低下してフレアの活性が悪化する。そこで本発明では、トナー担持体の表層は、トナーに対し、帯電系列で逆側の材料によって被覆(樹脂コート)されている構成とした。このように、トナーと帯電系列を逆にすることで、フレアしたトナーの帯電量を保つことができる。   If the volume resistance of the surface protective layer 43 of the toner carrier (flare developing roller) is less than 10E7 (Ω · cm), charge leakage (short circuit) occurs between the electrode groups. The effect is not obtained and the flare activity deteriorates. On the other hand, if it is greater than 10E13 (Ω · cm), the surface of the toner carrier (flare developing roller) remains charged due to friction with the toner that repeatedly flies, and the average potential of the surface of the toner carrier (flare developing roller) Will change. Therefore, it is desirable that the surface layer of the toner carrier (flare developing roller) has a volume resistance of 10E7 (Ω · cm) to 10E13 (Ω · cm). If the charge series of the resin coat layer is made to have the same polarity as that of the toner, the charge amount of the flared toner gradually decreases, and flare activity deteriorates. Therefore, in the present invention, the surface layer of the toner carrying member is configured to be coated (resin coated) with the material on the opposite side of the charging series with respect to the toner. In this way, the charge amount of the flared toner can be maintained by reversing the toner and the charge series.

図5にトナー担持体(フレア現像ローラ)の電極軸Aと電極軸Bへの電圧の印加方法を示す。
図5(1)の例の場合は、ローラ端面または表面の給電面に、電極板や導電ブラシ等の導電性を有する部材を接触させて給電する。
同図(2)の例の場合は、電極軸A(40A)と電極軸B(40B)の端面または表面の給電面に、電極板や導電ブラシ等の導電性を有する部材を接触させて給電する。本構成は作像エンジン側と簡易な構成で接続でき、給電することができる。
同図(3)は電極軸Aと電極軸Bに印加されるバイアスの例を示している。ここでは、周波数0.5〜2.0[kHz]、ピークtoピーク電圧:Vpp=200〜400[V]の矩形波の交流電圧を印加する。電極軸Aと電極軸Bには、同周波数、同Vppで、かつ逆位相になるようにバイアスを印加する。このようなバイアスを印加することにより、電荷を持ったトナーはホッピング状態となりトナークラウド(これをフレアと言う)を形成する。
上述した構成をとることにより、トナー担持体(フレア現像ローラ)31の電極42A,42Bに2種の電圧(同周波数、同Vppで、かつ逆位相のバイアス電圧)を安定に印加することができる。
FIG. 5 shows a method of applying a voltage to the electrode shaft A and the electrode shaft B of the toner carrier (flare developing roller).
In the case of the example of FIG. 5A, power is supplied by bringing a conductive member such as an electrode plate or a conductive brush into contact with the roller end surface or the power supply surface on the surface.
In the case of the example in FIG. 2 (2), a power supply member such as an electrode plate or a conductive brush is brought into contact with the power supply surfaces of the electrode shaft A (40A) and the electrode shaft B (40B). To do. This configuration can be connected to the image forming engine side with a simple configuration and can supply power.
FIG. 3C shows an example of the bias applied to the electrode axis A and the electrode axis B. Here, a rectangular wave AC voltage having a frequency of 0.5 to 2.0 [kHz] and a peak-to-peak voltage: Vpp = 200 to 400 [V] is applied. A bias is applied to the electrode axis A and the electrode axis B so as to have the same frequency, the same Vpp, and opposite phases. By applying such a bias, the charged toner enters a hopping state and forms a toner cloud (referred to as flare).
By adopting the above-described configuration, it is possible to stably apply two types of voltages (same frequency, same Vpp and opposite phase bias voltages) to the electrodes 42A and 42B of the toner carrier (flare developing roller) 31. .

ここで、従来の櫛歯電極間の隣り合うピッチ幅が等しい場合のフレアトナーの動き方の思想について図6を用いて説明する。なお、ここでは簡略化のためバイアスの切替えはA相電極のみで行い、B相電極はGNDに接地している。従ってA相電極へ印加するバイアスが切り替わる度に、ある電極上のトナーはその電極と両隣りの電極との間で形成される電界から等しい力を受ける。   Here, the concept of how the flare toner moves when the adjacent pitch widths between the comb electrodes are equal will be described with reference to FIG. Here, for simplification, the bias is switched only by the A-phase electrode, and the B-phase electrode is grounded to GND. Therefore, each time the bias applied to the A-phase electrode is switched, the toner on one electrode receives an equal force from the electric field formed between that electrode and both adjacent electrodes.

図6の左側の図では、B相電極上に存在していたマイナス帯電トナーが、+200Vにバイアスが切り替わったピッチ間距離aの両隣りのA相電極との間で左右等しい電界からの力を受けて、左右に等しい確率でA相電極上に移動する。その後、A相電極上の該マイナス帯電トナーが、A相電極が−200Vのバイアスに切り替わることで、図6の右側の図のように、両隣りのB相電極との間で左右等しい電界からの力を受けて、左右に等しい確率でトナーがB相電極上に移動する。そして、この動作をバイアス切替え周波数に従って繰り返すことでフレア(トナークラウド)が発生する。   In the diagram on the left side of FIG. 6, the negatively charged toner existing on the B-phase electrode exerts a force from the same electric field on the left and right sides of the A-phase electrodes on both sides of the pitch distance a where the bias is switched to + 200V. In response, it moves onto the A-phase electrode with equal probability to the left and right. Thereafter, the negatively charged toner on the A-phase electrode is switched from the same electric field to the left and right B-phase electrodes as shown in the right side of FIG. 6 by switching the A-phase electrode to −200V bias. The toner moves onto the B-phase electrode with equal probability to the left and right. Then, by repeating this operation according to the bias switching frequency, flare (toner cloud) occurs.

ところが、電極形状のバラツキや電極間ピッチaのバラツキ、重力・気流等の僅かな外力等によって、フレアしたトナーが除々にある方向に寄っていく現象(フレアトナー寄り)が発生する場合がある。
フレアトナー寄りが発生すると、トナーが寄り集まった部分での飛散や、フレアトナー寄りによるフレアクラウドバイアスのばらつき、トナー坦持体上のトナー量のバラツキ等によって、静電潜像坦持体への現像トナー付着量がバラついて均一性に欠けた画像ムラとなる場合があることがわかった。
However, there may be a phenomenon (flare toner side) in which flare toner gradually moves in a certain direction due to variations in electrode shape, pitch a between electrodes, slight external force such as gravity and airflow, and the like.
When the flare toner is near, the electrostatic latent image carrier may be scattered due to scattering at the portion where the toner is gathered, flare cloud bias variation due to flare toner, or toner amount variation on the toner carrier. It has been found that there is a case where the developed toner adhesion amount varies, resulting in image unevenness lacking in uniformity.

そこで本発明では、図7に示すように、電極間の隣り合うピッチ幅がaとbというように異なるような構成にすることを見出した。
この場合のフレアトナーの動き方の思想について図7を用いて説明する。なお、ここでも図6のときと同様に、簡略化のためバイアスの切替えはA相電極のみで行い、B相電極はGNDに接地している。従ってA相電極へ印加するバイアスが切り替わる度に、ある電極上のトナーはその電極と両隣りの電極との間で形成される異なる大きさの電界からの力を受けることになる。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 7, it has been found that the adjacent pitch widths between the electrodes are different as a and b.
The idea of how the flare toner moves in this case will be described with reference to FIG. Here, as in the case of FIG. 6, the bias is switched only by the A-phase electrode for simplification, and the B-phase electrode is grounded to GND. Therefore, each time the bias applied to the A-phase electrode is switched, the toner on an electrode receives a force from an electric field of a different magnitude formed between that electrode and both adjacent electrodes.

図7の左側の図では、B相電極上に存在していたマイナス帯電トナーが、+200Vにバイアスが切り替わったピッチ間距離bの右隣りのA相電極と、ピッチ間距離a(b<a)の左隣りのA相電極との間で、左右から異なる大きさの電界からの力を受けて、電界からの力が大きいピッチ間距離bの右のA相電極上に移動する確率が高くなる。その後、A相電極上の該マイナス帯電トナーが、A相電極が−200Vのバイアスに切り替わることで、図7の右側の図のように、ピッチ間距離bの左隣りのB相電極と、ピッチ間距離a(b<a)の右隣りのB相電極との間で左右から異なる大きさの電界からの力を受けて、電界からの力が大きいピッチ間距離bの左のB相電極上に移動する確率が高くなる。そして、この動作をバイアス切替え周波数に従って繰り返すことでフレアが発生する。   In the diagram on the left side of FIG. 7, the negatively charged toner existing on the B-phase electrode is adjacent to the right-side A-phase electrode at the pitch distance b where the bias is switched to +200 V, and the pitch distance a (b <a). Receiving a force from an electric field of a different magnitude from the left and right, and the probability that the force from the electric field moves to the right A-phase electrode at a pitch distance b is large. . After that, the negatively charged toner on the A-phase electrode is switched to the B-phase electrode adjacent to the left of the pitch distance b as shown in the right side of FIG. On the left B-phase electrode having a distance b between the pitches where the force from the electric field is large due to the force from the electric field of different magnitude from the left and right with the B-phase electrode adjacent to the right of the distance a (b <a) The probability of moving to is increased. Then, by repeating this operation according to the bias switching frequency, flare occurs.

この電極構成の場合、電極形状のバラツキや電極間ピッチa,bのバラツキ、重力・気流等の僅かな外力等があっても、バイアス切替えの度にトナーを移動させる方向が決まっている(方向性を持っている)ため、フレアトナー寄りに対して有効であることがわかった。   In the case of this electrode configuration, the direction in which the toner is moved is determined every time the bias is switched even if there are variations in the electrode shape, variations in the pitches a and b between the electrodes, and a slight external force such as gravity and airflow. Therefore, it was found effective against flare toner.

図8は、B相電極をGNDに接地、A相電極に0±400[V]、周波数1[kHz]のバイアスを印加したときのフレアのトナー寄りについて評価した結果である。この評価実験では、トナー坦持体として図1〜3を参照して説明したようなパターン電極を形成したフレア現像ローラ31を用い、このフレア現像ローラ上にトナーを0.5mg/cm、25cm面積で均一に載せる。そして前記バイアスを3秒印加した後のフレアトナーの様子を観察し、フレア寄りランクにする。なお、図8において、ランク5:寄り無し、ランク4:許容レベル、ランク3以下:NG、である。 FIG. 8 shows the result of evaluating the flare toner side when the B-phase electrode is grounded to GND and a bias of 0 ± 400 [V] and frequency 1 [kHz] is applied to the A-phase electrode. In this evaluation experiment, a flare developing roller 31 having a pattern electrode as described with reference to FIGS. 1 to 3 was used as a toner carrier, and toner was placed on the flare developing roller at 0.5 mg / cm 2 and 25 cm. Put evenly on 2 areas. Then, the state of the flare toner after the bias is applied for 3 seconds is observed, and the flare rank is set. In FIG. 8, rank 5: no shift, rank 4: acceptable level, rank 3 or lower: NG.

フレア現像ローラ上のトナー供給部から現像部までの移動時間は長くてもせいぜい0.5秒であり、3秒はトナー寄りを確認するには十分な時間である。仮に静電潜像坦持体(例えば有機感光体(OPC))の線速を150[mm/sec]、OPCに対するフレア現像ローラの線速比を1/2、フレア現像ローラ径をφ18[mm]、供給〜現像を180°と仮定しても、移動時間は0.38秒である。
また、パラメータとして、ピッチbを40[μm],60[μm]とし、ピッチaを40[μm],60[μm],80[μm],100[μm],120[μm],140[μm],160[μm],180[μm],200[μm]とした。
The movement time from the toner supply unit to the development unit on the flare developing roller is 0.5 seconds at most, and 3 seconds is a sufficient time to confirm the toner shift. Temporarily, the linear velocity of the electrostatic latent image carrier (for example, organic photoreceptor (OPC)) is 150 [mm / sec], the linear velocity ratio of the flare developing roller to OPC is 1/2, and the flare developing roller diameter is φ18 [mm. Even if it is assumed that the supply to development is 180 °, the moving time is 0.38 seconds.
As parameters, the pitch b is 40 [μm] and 60 [μm], and the pitch a is 40 [μm], 60 [μm], 80 [μm], 100 [μm], 120 [μm], and 140 [μm]. ], 160 [μm], 180 [μm], and 200 [μm].

これより、a=bの等間隔電極ピッチに対して、a>bの両隣りピッチ間隔の方がトナー寄りに対して有利であることが明らかとなった。ただし、aをbに対して大きくし過ぎると逆にランクが悪化する傾向がある。この原因は前説のトナー寄りとは異なり、ピッチを広くし過ぎたことによって電極間の電界が弱すぎたためにフレアの活性が弱くなったためと考えられる。これについては印加バイアスのVppを高くすることで対応可能な事象である。   From this, it has been clarified that, with respect to the equidistant electrode pitch of a = b, the adjacent pitch interval of a> b is more advantageous to the toner. However, if a is too large with respect to b, the rank tends to deteriorate. This is considered to be due to the fact that the flare activity was weakened because the electric field between the electrodes was too weak due to the pitch being too wide, unlike the previous toner. This can be dealt with by increasing the applied bias Vpp.

次に図9〜11は、本発明のトナー担持体であるフレア現像ローラ31を利用した現像装置の実施例を示す図である。
図9に示す実施例は上記トナー担持体(フレア現像ローラ)31を利用した現像装置の概略構成図である。トナー担持体であるフレア現像ローラ31に対しては、通常の2成分現像器56により2成分現像剤の穂が当接されている。具体的には、2成分現像器56の容器60内で、攪拌搬送部材61,62により、粒径35[μm]の磁性キャリア粉と粒径約6[μm]のポリエステルトナーを重量比で7〜8[wt%]混合させた2成分現像剤63を、2成分現像器56の永久磁石を内包するマグネットスリーブ57によってトナー担持体(フレア現像ローラ)31まで搬送し、そこでトナーの一部がマグネットスリーブ57とトナー担持体(フレア現像ローラ)31との間に印加される直流バイアス電位によってトナー担持体(フレア現像ローラ)31に転移する。トナー担持体(フレア現像ローラ)31に転移したトナーは、トナー担持体(フレア現像ローラ)31上でフレアを形成しながら、トナー担持体(フレア現像ローラ)31が図示しない駆動部により回転駆動されることで静電潜像担持体58との対向部に搬送され、トナー担持体(フレア現像ローラ)31表面の平均電位と静電潜像担持体58の電位との差によってトナーが静電潜像担持体58上の静電潜像に付着することで該静電潜像を現像してトナー像を形成する。なお、トナー担持体(フレア現像ローラ)31の前述した電極軸40A、40B間には交流バイアス電源59から電極ブラシ等によってバイアス電位として交流電圧が印加され、電極軸40Aに接続された電極群42Aと、電極軸40Bに接続された電極群42Bとの間に時間周期的な電位差が形成される。
Next, FIGS. 9 to 11 are views showing an embodiment of a developing device using a flare developing roller 31 which is a toner carrier of the present invention.
The embodiment shown in FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a developing device using the toner carrier (flare developing roller) 31. The flare developing roller 31 that is a toner carrier is in contact with the spikes of the two-component developer by a normal two-component developer 56. Specifically, in the container 60 of the two-component developing device 56, the magnetic carrier powder having a particle size of 35 [μm] and the polyester toner having a particle size of about 6 [μm] are mixed at a weight ratio of 7 by the stirring and conveying members 61 and 62. The two-component developer 63 mixed with ˜8 [wt%] is conveyed to the toner carrier (flare developing roller) 31 by the magnet sleeve 57 containing the permanent magnet of the two-component developer 56, where a part of the toner is transferred. The toner is transferred to the toner carrier (flare developing roller) 31 by a DC bias potential applied between the magnet sleeve 57 and the toner carrier (flare developing roller) 31. The toner transferred to the toner carrier (flare developing roller) 31 is rotated and driven by a drive unit (not shown) while forming a flare on the toner carrier (flare developing roller) 31. As a result, the toner is conveyed to a portion opposite to the electrostatic latent image carrier 58, and the toner is electrostatic latent depending on the difference between the average potential of the surface of the toner carrier (flare developing roller) 31 and the potential of the electrostatic latent image carrier 58. By adhering to the electrostatic latent image on the image carrier 58, the electrostatic latent image is developed to form a toner image. Note that an AC voltage is applied as a bias potential from an AC bias power source 59 by an electrode brush or the like between the electrode shafts 40A and 40B of the toner carrier (flare developing roller) 31 described above, and an electrode group 42A connected to the electrode shaft 40A. And a time-periodic potential difference is formed between the electrode group 42B connected to the electrode shaft 40B.

なお、現像に寄与しなかった不要なトナーは現像部から再びマグネットスリーブ57に戻ってくる。トナー担持体(フレア現像ローラ)31上ではフレアが形成されているので、トナー担持体(フレア現像ローラ)31に対するトナーの付着力は非常に低く、トナー担持体(フレア現像ローラ)31によって現像部から戻ってきたトナーは、マグネットスリーブ57の回転に追随した2成分現像剤の穂によって容易に掻き取られたり馴らされたりする。これを繰り返すことによって、トナー担持体(フレア現像ローラ)31上には常にほぼ一定量のトナーフレアが形成されることになる。
2成分現像器56は、容器60内の2成分現像剤63を攪拌搬送部材61,62により攪拌しながら搬送して循環させ、マグネットスリーブ57がその2成分現像剤の一部をトナー担持体(フレア現像ローラ)31まで搬送すると共に現像部から現像に寄与しなかった不要なトナーを戻す。
Note that unnecessary toner that has not contributed to the development returns to the magnetic sleeve 57 from the developing portion again. Since flare is formed on the toner carrying member (flare developing roller) 31, the adhesion force of the toner to the toner carrying member (flare developing roller) 31 is very low. The toner returned from is easily scraped or acclimatized by the spikes of the two-component developer following the rotation of the magnet sleeve 57. By repeating this, a substantially constant amount of toner flare is always formed on the toner carrier (flare developing roller) 31.
The two-component developing device 56 conveys and circulates the two-component developer 63 in the container 60 with stirring by the stirring and conveying members 61 and 62, and the magnet sleeve 57 circulates a part of the two-component developer in the toner carrier ( A flare developing roller) 31 is transported and unnecessary toner that has not contributed to development is returned from the developing unit.

図10は本発明の別の実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。この実施例では、図9に示す実施例に対して、2成分現像器56は、マグネットスリーブ57を省略して簡略化した構成とし、トナー担持体(フレア現像ローラ)31に対するトナー供給を2成分現像剤63のカスケード現像現象によって行う。2成分現像器56は単純なカスケードを利用してトナー担持体(フレア現像ローラ)31に薄いトナー層を形成するため、トナー担持体(フレア現像ローラ)31へのトナー転移率が図9に示す実施例に比べて低下するが、その分トナー担持体(フレア現像ローラ)31の回転速度を高くすることにより、静電潜像担持体58への現像速度に対応することができる。   FIG. 10 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of a developing device using a flare developing roller. In this embodiment, the two-component developing device 56 is simplified by omitting the magnet sleeve 57 from the embodiment shown in FIG. 9, and supplies toner to the toner carrier (flare developing roller) 31 in two components. This is performed by the cascade development phenomenon of the developer 63. Since the two-component developer 56 forms a thin toner layer on the toner carrier (flare developing roller) 31 using a simple cascade, the toner transfer rate to the toner carrier (flare developing roller) 31 is shown in FIG. Although it is lower than that of the embodiment, by increasing the rotational speed of the toner carrier (flare developing roller) 31 correspondingly, it is possible to cope with the development speed of the electrostatic latent image carrier 58.

図11は本発明のさらに別の実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。この実施例では、2成分現像器56の代りに、容器65内にトナー66のみを有する1成分現像器64が用いられ、この1成分現像器64はトナー担持体(フレア現像ローラ)31に対してトナーを転位させてトナー担持体(フレア現像ローラ)31上に薄いトナー層を形成する。この場合、1成分現像器64は、容器65内のトナー66を循環パドル67で攪拌して循環させながらトナー担持体(フレア現像ローラ)31に供給し、トナー担持体(フレア現像ローラ)31上のトナーをトナー規制部材としてのドクタブレード68により0.45[mg/cm]の一定トナー量に規制して薄層とする。また、ドクターブレード68に交流電圧を印加することで、フレア活性度を上げて現像領域へ送ることも可能である。 FIG. 11 is a view showing still another embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of a developing device using a flare developing roller. In this embodiment, instead of the two-component developing device 56, a one-component developing device 64 having only the toner 66 in the container 65 is used, and this one-component developing device 64 is used with respect to the toner carrier (flare developing roller) 31. Then, the toner is transferred to form a thin toner layer on the toner carrier (flare developing roller) 31. In this case, the one-component developing device 64 supplies the toner 66 in the container 65 to the toner carrying member (flare developing roller) 31 while being stirred and circulated by the circulation paddle 67, and on the toner carrying member (flare developing roller) 31. The toner is regulated to a constant toner amount of 0.45 [mg / cm 2 ] by a doctor blade 68 as a toner regulating member to form a thin layer. Further, by applying an AC voltage to the doctor blade 68, it is possible to increase the flare activity and send it to the development area.

現像領域では、静電潜像担持体58の暗部電位は−260[V]であり、トナー担持体(フレア現像ローラ)31の表面の平均電位−150[V]と静電潜像担持体58の画像部電位−40[V]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、トナー担持体(フレア現像ローラ)31に対するトナーの付着力は非常に低く、トナー担持体(フレア現像ローラ)31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。これを繰り返すことによって、トナー担持体(フレア現像ローラ)31上には常にほぼ一定量のトナーフレアが形成されることになる。   In the development region, the dark portion potential of the electrostatic latent image carrier 58 is −260 [V], and the average potential of −150 [V] on the surface of the toner carrier (flare developing roller) 31 is equal to the electrostatic latent image carrier 58. A toner image is formed by the difference from the image portion potential of −40 [V], and unnecessary toner that has not contributed to development returns to the toner reservoir portion again. Since the flare is formed, the adhesion force of the toner to the toner carrier (flare developing roller) 31 is very low, and the toner returned from the developing unit by the toner carrier (flare developing roller) 31 is in the toner reservoir. The toner is easily scraped or habituated by rubbing between the toners. By repeating this, a substantially constant amount of toner flare is always formed on the toner carrier (flare developing roller) 31.

次に図12は、図11と略同様の構成の現像装置を複数用いて構成された画像形成装置の一例を示す概略要部構成図である。
この実施例では、容器65内のトナー66を循環パドル67で攪拌して循環させながらトナー担持体(フレア現像ローラ)31に供給する構成の現像装置73K,73Y,73C,73Mを備えた画像形成部70K,70Y,70C,70Mを、静電潜像担持体であるベルト状の感光体69に沿って並設したものであり、4つの画像形成部70K,70Y,70C,70Mの現像装置73K,73Y,73C,73Mの容器65内には、ブラック(K)、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)の各色のトナー66が収納されている。また、図12において、符号71K,71Y,71C,71Mは感光体を帯電する帯電装置、72K,72Y,72C,72Mは図示しない書込装置(例えばレーザ光源と光偏向器、走査結像光学系等からなる光走査方式の書込装置)からの書込み光(静電潜像形成手段)、74K,74Y,74Cは感光体を除電する除電装置、75は感光体上の画像を記録紙等の転写材に転写する転写装置、76は転写材に転写されたトナー画像を定着する定着器、77は転写後の感光体69に残留したトナーを清掃するクリーニング装置である。
Next, FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an essential part showing an example of an image forming apparatus configured by using a plurality of developing devices having substantially the same configuration as FIG.
In this embodiment, image formation is provided with developing devices 73K, 73Y, 73C, 73M configured to supply the toner 66 in the container 65 to the toner carrier (flare developing roller) 31 while being circulated by stirring with a circulation paddle 67. The units 70K, 70Y, 70C, and 70M are arranged side by side along a belt-like photoconductor 69 that is an electrostatic latent image carrier, and a developing device 73K of four image forming units 70K, 70Y, 70C, and 70M. , 73Y, 73C, and 73M, toners 66 of black (K), yellow (Y), cyan (C), and magenta (M) are stored. In FIG. 12, reference numerals 71K, 71Y, 71C, and 71M denote charging devices for charging the photosensitive member, and 72K, 72Y, 72C, and 72M denote writing devices (for example, a laser light source, an optical deflector, and a scanning imaging optical system). Writing light (electrostatic latent image forming means) from the optical scanning system writing device, etc., 74K, 74Y, and 74C are static eliminating devices that neutralize the photosensitive member, and 75 is an image on the photosensitive member such as recording paper. A transfer device for transferring to the transfer material, 76 a fixing device for fixing the toner image transferred to the transfer material, and 77 a cleaning device for cleaning the toner remaining on the photoconductor 69 after the transfer.

この画像形成装置は、ベルト状の感光体69に対して4つの画像形成部70K,70Y,70C,70Mで、帯電装置71K,71Y,71C,71Mによる帯電、書込装置からの書込み光72K,72Y,72C,72Mによる潜像形成、現像装置73K,73Y,73C,73Mの各色のトナーによる現像を行い、感光体69上に各色のトナー画像を順次重ねて形成し、カラー画像を形成するシステムの例である。そして、このようなシステムとすることにより、同一の感光体69上に4色分の書込みと現像を行うので、通常の四連タンデム方式の画像形成装置(例えばドラム状の感光体と帯電手段、現像手段、書込手段、クリーニング手段を有する画像形成部を、中間転写ベルトや転写材搬送ベルトに沿って4つ並設した構成の画像形成装置)と比較すると、原理的に画像の位置ズレがほとんど発生しないという利点がある。また、本発明による現像装置を用いることにより、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ことが無いので、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に渡り安定して行うことができる。   This image forming apparatus includes four image forming units 70K, 70Y, 70C, and 70M for a belt-shaped photoconductor 69, charging by charging devices 71K, 71Y, 71C, and 71M, and writing light 72K from a writing device. A system for forming a latent image by 72Y, 72C, 72M, developing with each color toner of developing devices 73K, 73Y, 73C, 73M, and forming a color image by sequentially superimposing toner images of each color on photoreceptor 69. It is an example. By adopting such a system, writing and development for four colors are performed on the same photosensitive member 69, so that an ordinary four-tandem image forming apparatus (for example, a drum-shaped photosensitive member and a charging unit, In comparison with an image forming apparatus having a configuration in which four image forming units each having a developing unit, a writing unit, and a cleaning unit are arranged side by side along an intermediate transfer belt or a transfer material conveying belt), in principle, the image is misaligned. There is an advantage that it hardly occurs. Further, by using the developing device according to the present invention, there is no influence on the toner image once formed on the photosensitive member, so there is no problem such as scavenging or color mixing, and high-quality image formation is possible. The process can be performed stably over a long period of time.

本発明の現像装置に用いられるトナー担持体の一例を示す図であり、トナー担持体であるフレア現像ローラの表層の一部を拡大して示す断面図である。It is a figure which shows an example of the toner carrier used for the developing device of this invention, and is sectional drawing which expands and shows a part of surface layer of the flare developing roller which is a toner carrier. トナー担持体であるフレア現像ローラの外観の一例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view illustrating an example of an appearance of a flare developing roller that is a toner carrier. フレア現像ローラの構成説明図である。FIG. 4 is a configuration explanatory diagram of a flare developing roller. フレア現像ローラの電極パターン及び表層の作製工程を示す図である。It is a figure which shows the preparation process of the electrode pattern and surface layer of a flare developing roller. フレア現像ローラの電極軸Aと電極軸Bへの電圧の印加方法を示す図である。It is a figure which shows the application method of the voltage to the electrode shaft A and electrode shaft B of a flare developing roller. 櫛歯電極間の隣り合うピッチ幅が等しい場合のフレアトナーの動き方の思想について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the thought of how a flare toner moves when the adjacent pitch width between comb-tooth electrodes is equal. 櫛歯電極間の隣り合うピッチ幅が異なる場合のフレアトナーの動き方の思想について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the thought of how the flare toner moves when the adjacent pitch width between comb-tooth electrodes differs. フレア現像ローラのB相電極をGNDに接地し、A相電極に所定のバイアスを印加したときのフレアのトナー寄りについて評価した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having evaluated the toner side of the flare when the B-phase electrode of the flare developing roller is grounded to GND and a predetermined bias is applied to the A-phase electrode. 本発明の一実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。1 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention, and is a schematic configuration diagram of a developing device using a flare developing roller. 本発明の別の実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。It is a figure which shows another Example of this invention, and is a schematic block diagram of the image development apparatus using a flare developing roller. 本発明の別の実施例を示す図であり、フレア現像ローラを利用した現像装置の概略構成図である。It is a figure which shows another Example of this invention, and is a schematic block diagram of the image development apparatus using a flare developing roller. フレア現像ローラを利用した現像装置を複数用いて構成された画像形成装置の一例を示す概略要部構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an essential part showing an example of an image forming apparatus configured by using a plurality of developing devices using flare developing rollers.

符号の説明Explanation of symbols

31:トナー担持体(フレア現像ローラ)
40A:電極軸A
40B:電極軸B
41:樹脂ローラ
42:電極
42A:A相電極
42B:B相電極
43:樹脂コート(表面保護層)
56:2成分現像器
57:マグネットスリーブ
58:静電潜像担持体
59:バイアス電源
60:容器
61,62:攪拌搬送部材
63:2成分現像剤
64:1成分現像器
65:容器
66:トナー
67:循環パドル
68:ドクタブレード
69:感光体(静電潜像担持体)
70K,70Y,70C,70M:画像形成部
71K,71Y,71C,71M:帯電装置
72K,72Y,72C,72M:書込み光(静電潜像形成手段)
73K,73Y,73C,73M:現像装置
74K,74Y,74C:除電装置
75:転写装置
76:定着器
77:クリーニング装置
31: Toner carrier (flare developing roller)
40A: Electrode axis A
40B: Electrode axis B
41: Resin roller 42: Electrode 42A: A phase electrode 42B: B phase electrode 43: Resin coat (surface protective layer)
56: Two-component developer 57: Magnet sleeve 58: Electrostatic latent image carrier 59: Bias power supply 60: Container 61, 62: Stirring conveyance member 63: Two-component developer 64: 1 Component developer 65: Container 66: Toner 67: Circulating paddle 68: Doctor blade 69: Photoconductor (electrostatic latent image carrier)
70K, 70Y, 70C, 70M: image forming units 71K, 71Y, 71C, 71M: charging devices 72K, 72Y, 72C, 72M: writing light (electrostatic latent image forming means)
73K, 73Y, 73C, 73M: Developing device 74K, 74Y, 74C: Static eliminating device 75: Transfer device 76: Fixing device 77: Cleaning device

Claims (9)

静電潜像担持体に対向して配置され、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像するためのトナーを担持しながら移動するトナー担持体を有する現像装置であって、前記トナー担持体は表層を有し、該表層の下層に二種かつそれぞれが非導電な電極パターンを有し、前記電極パターンの下層に絶縁層を有し、前記二種の電極間の電界が時間的に変化するように該電極に電圧を供給する電圧供給手段を備えており、前記トナーを前記電極間の電界により前記トナー担持体表面から引き離してクラウドを形成する現像装置において、
前記移動するトナー担持体の、前記二種の電極間の隣り合うピッチ幅が異なることを特徴とする現像装置。
A developing device having a toner carrier that is disposed to face an electrostatic latent image carrier and moves while carrying toner for developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier. In addition, the toner carrier has a surface layer, and two types and each of them has a non-conductive electrode pattern in the lower layer of the surface layer, an insulating layer in the lower layer of the electrode pattern, and a gap between the two types of electrodes. In a developing device that includes voltage supply means for supplying a voltage to the electrodes so that the electric field changes with time, and forms the cloud by separating the toner from the surface of the toner carrier by the electric field between the electrodes,
2. A developing device according to claim 1, wherein the moving toner carrier has different adjacent pitch widths between the two kinds of electrodes.
請求項1記載の現像装置において、
前記トナー担持体がローラ形状であることを特徴する現像装置。
The developing device according to claim 1,
2. A developing device according to claim 1, wherein the toner carrier has a roller shape.
請求項2記載の現像装置において、
前記トナー担持体の端面で給電することを特徴する現像装置。
The developing device according to claim 2, wherein
A developing device, wherein power is supplied from an end surface of the toner carrier.
請求項2記載の現像装置において、
前記トナー担持体のローラ中心に給電部材を有し、該給電部材より給電することを特徴する現像装置。
The developing device according to claim 2, wherein
A developing device having a power supply member at the center of a roller of the toner carrier, and supplying power from the power supply member.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記トナー担持体の表層は、前記トナーに対し、帯電系列で逆側の材料によって被覆されていることを特徴とする現像装置。
In the developing device according to any one of claims 1 to 4,
2. A developing device according to claim 1, wherein a surface layer of the toner carrying member is covered with a material opposite to the toner in a charging series.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記トナー担持体の表層が、体積抵抗にして10E7(Ω・cm)〜10E13(Ω・cm)の材料によって被覆されていることを特徴とする現像装置。
In the developing device according to any one of claims 1 to 5,
A developing device, wherein a surface layer of the toner carrier is coated with a material having a volume resistance of 10E7 (Ω · cm) to 10E13 (Ω · cm).
請求項1〜6のいずれか1項に記載の現像装置において、
前記トナー担持体上のクラウド電位が前記静電潜像の画像部電位と非画像部電位との間となることを特徴とする現像装置。
In the developing device according to any one of claims 1 to 6,
A developing device, wherein a cloud potential on the toner carrier is between an image portion potential and a non-image portion potential of the electrostatic latent image.
静電潜像担持体上に静電潜像を形成する手段と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像を現像して顕像化する現像手段を備えた画像形成装置において、
前記現像手段として請求項1〜7のいずれか1項に記載の現像装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
Image forming apparatus comprising means for forming an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier and developing means for developing and developing the electrostatic latent image formed on the electrostatic latent image carrier In
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1 as the developing unit.
請求項8記載の画像形成装置において、
前記静電潜像担持体上に2種以上のトナー画像を重ね合わせることを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 8.
An image forming apparatus, wherein two or more types of toner images are superimposed on the electrostatic latent image carrier.
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