JP2009198898A - Developing method and device in image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像方法及び装置に係り、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる2成分現像剤を使用し、帯電されたトナーのみを現像ローラ上に均一に薄層形成した後、現像ローラからトナーを感光体ドラム上に形成された静電潜像に飛翔させて現像し、画像形成する画像形成装置における現像方法及び装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における乾式トナーを用いた現像方式としては、トナーのみを用いる一成分現像方式と、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を用いる二成分現像方式が知られている。 Development methods using dry toner in image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, and composite machines using electrophotography are two-component development methods that use only toner, and toner and carrier. A two-component development system using a component developer is known.
このうち二成分現像方式は、トナーとキャリアとの摩擦で安定した帯電量が長期にわたって得られるため、長寿命化に適している。しかし二成分現像方式は、このキャリアとトナーとで形成される磁気ブラシを静電潜像担持体(以下、感光体と称する)と接触させて現像するため、静電潜像の忠実な現像が可能な方式ではあるが、非潜像部への印字汚れ(かぶり)の問題や、キャリアがトナーと一緒に現像したり非潜像部へ現像したりするキャリア付着の問題が発生しやすく、また、感光体上に形成されたトナー画像を乱すという欠点がある。 Of these, the two-component development system is suitable for extending the life because a stable charge amount can be obtained over a long period of time by friction between the toner and the carrier. However, in the two-component development method, development is performed by bringing a magnetic brush formed of the carrier and toner into contact with an electrostatic latent image carrier (hereinafter referred to as a photoconductor), so that the electrostatic latent image can be developed faithfully. Although it is possible, problems such as print smearing (fogging) on non-latent image areas and carrier adhesion problems where the carrier develops with toner or develops on non-latent image areas are likely to occur. There is a drawback that the toner image formed on the photoreceptor is disturbed.
それに対し、感光体に非接触な一成分現像方式は形成したトナー画像を乱すことがなく、エッジの効いたシャープな画像が得られると共にかぶり等に有利な方式で、高画質化に適している。しかしこの方式では、トナーをチャージローラで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ローラ上の層厚を規制しているためトナーの帯電量を安定して維持することが難しく、また、トナーの添加剤がチャージローラに付着して帯電能力が低下したり、規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になったりして画像欠陥をきたすことがあり、さらにカラートナーの場合は透過性が求められるため非磁性トナーである必要がある。 On the other hand, the one-component developing system that is not in contact with the photoreceptor does not disturb the formed toner image, and can obtain a sharp image with an edge and is advantageous for fogging, and is suitable for high image quality. . However, in this method, the toner is charged by the charge roller, and the layer thickness on the developing roller is regulated by the elastic regulating blade, so that it is difficult to stably maintain the charge amount of the toner. It may adhere to the charge roller and decrease the charging ability, or toner may adhere to the regulating blade, resulting in non-uniform layer formation and image defects, and in the case of color toner, transparency is required. Therefore, it must be a non-magnetic toner.
そのためフルカラー画像形成装置においては、非磁性トナーを用いて現像領域は高画質化を狙って一成分現像方式を採用し、帯電領域は長寿命化を考慮して二成分現像方式を採用して、これら2つの現像方式におけるそれぞれの利点を活かしたタッチダウン現像方式、あるいはハイブリッド現像方式と呼ばれる現像方式が注目されている。特に、高画質化および長寿命化が重視されるフルカラー画像形成装置においては、この現像方式の特徴が充分に発揮される。 Therefore, in a full-color image forming apparatus, a non-magnetic toner is used to develop a one-component development method with the aim of improving the image quality of the development region, and a two-component development method is adopted for the charging region in consideration of extending the service life. A development method called a touch-down development method or a hybrid development method that takes advantage of the respective advantages of these two development methods has attracted attention. In particular, in a full-color image forming apparatus in which high image quality and long life are important, the characteristics of this development method are sufficiently exhibited.
このタッチダウン現像方式は、トナーおよびキャリアを含有する二成分現像剤で現像剤担持体(以下、磁気ローラと称する)表面に磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシからトナーのみをトナー担持体(以下、現像ローラと称する)の表面に移送させてトナーの薄層を形成した後、静電潜像が形成された感光体の表面にトナーを飛翔させてトナー像として現像する方式である。 In this touch-down development method, a magnetic brush is formed on the surface of a developer carrier (hereinafter referred to as a magnetic roller) with a two-component developer containing toner and carrier, and only the toner is transferred from the magnetic brush to a toner carrier (hereinafter referred to as a magnetic carrier). This is a system in which the toner is transferred to the surface of a developing roller to form a thin layer of toner, and then the toner is ejected onto the surface of the photoreceptor on which the electrostatic latent image is formed to develop it as a toner image.
しかしながらこのタッチダウン現像方式においても、現像ローラ上への薄層形成を磁気ブラシとバイアス電圧で行うため、一方向の電界を掛け続けると現像ローラ2へトナーが固着するといった問題や、現像ローラから感光体へトナーが飛翔した後の残像が2周目にも現れる現像ゴースト(履歴現象)現象などが生じる。そのため、この現像ローラ上に形成された薄層を剥ぎ取り、新たな薄層を形成するリフレッシュと称する作業が必要であり、例えばブレードや弾性ローラ等で剥ぎ取ったり、用紙と用紙の間、すなわち紙間で逆電位差を生じるようにバイアス電圧をかけて行う方法などがある。
However, even in this touch-down development method, since a thin layer is formed on the developing roller with a magnetic brush and a bias voltage, there is a problem that toner adheres to the developing
また、例えば特許文献1には、記録紙の紙間で現像ローラ上のトナー薄層を剥ぎ取り、新規のトナー薄層を現像ローラに再形成するにあたり、感光体の周速に対して現像ローラの周速を1.5倍以上に設定すると共に、磁気ローラを現像ローラに対して1.5倍超の周速で回転させ、かつ、現像ローラの直流バイアス電圧を現像時の電圧より高くして、トナー薄層の剥ぎ取り再形成を行うようにした、画像形成装置における現像方法及び装置が示されている。そしてこの特許文献1のように磁気ローラの周速を現像ローラより早くした場合、現像ローラ1周分のトナー薄層を剥ぎ取るためには磁気ローラを1周以上回転させなければならなくなるが、磁気ローラ2周目による剥ぎ取りは効率が悪くなって十分な剥ぎ取りができなくなるため、磁気ローラ2周目における剥ぎ取りに際し、剥ぎ取りのための直流バイアス電圧を1周目より高くするようにしている。
Further, for example, in
また特許文献2には、磁気ローラで現像ローラ上にトナー薄層を形成する層形成ニップから現像ローラと感光体とが対面した現像ニップまでの距離をd1とし、層形成ニップから現像ニップまでの距離をd2としたとき、d2>d1となるようにして、現像ローラ上のトナー薄層の剥ぎ取りに現像ローラを1周、新規のトナー薄層の再形成に現像ローラを2周させても、前回の現像終了から次の現像開始まで(紙間)の時間を、
現像ローラ2周分+d1分の回転時間
となるようにして現像ローラ3周以下の短時間で次の現像を開始できるようにし、さらにトナー層厚検知用パターンを現像ローラ上に形成してトナー濃度センサで検知し、それによってトナー層形成用の直流バイアス電圧を制御して、現像ローラ上に形成するトナー層の厚さを制御するようにした画像形成装置における現像装置が示されている。
Further, in
The next development can be started in a short time of three rotations or less of the developing roller so that the rotation time is two rotations of the developing roller + d1 minutes, and a toner layer thickness detection pattern is formed on the developing roller to form a toner density. 1 shows a developing device in an image forming apparatus which is detected by a sensor and thereby controls the thickness of a toner layer formed on a developing roller by controlling a DC bias voltage for forming a toner layer.
また特許文献3には、紙間で現像ローラと磁気ローラ間の電位差を異ならせて回転させ、現像ローラ上のトナー薄層をはぎ取った後トナー層の再形成を実施するに際し、層ムラの発生を防止するため両ローラの線速を、一方のローラが1回転するときの時間内に他方のローラが周長にして、±2mm以下の範囲の過不足で1回転するよう制御した画像形成装置における現像方法及び装置が示されている。
Further,
さらに特許文献4には、現像ローラと磁気ローラを感光体や中間転写ローラ等から独立して制御可能とし、画像形成時及びトナー薄層再形成時に磁気ローラの線速Mを現像ローラの線速Sの1.5倍程度とすると共に、現像ローラ上のトナー層剥ぎ取りの時は現像ローラの線速Sを磁気ローラの線速Mより早くし、各ローラの1回転する時間差を小さくして、磁気ローラの1周以内で現像ローラ1周分のトナーを引き剥がすことで確実にトナー回収し、さらにトナー回収時間も短縮するようにした画像形成装置が示されている。
Further, in
しかしながら、これら特許文献1乃至4に示されているように、紙間のような非画像タイミングで剥ぎ取りを行なうと、剥ぎ取りに現像ローラ1周分、さらに次の印字に備え、現像ローラ上のトナー薄層厚が安定するまでの時間を設ける必要があり、プリント速度を低下させてしまう。通常、プリント速度の低下を防止するには、現像線速または機械線速を速めることで紙間の遅延分を補うのが一般的であるが、現像線速を速めると感光体と現像ローラの線速比が増加し、グラフィック等の後端が濃くなる画像不具合が発生し、機械線速を速めると定着性能や転写性能を損なうといった不具合を誘発する。
However, as shown in these
また特許文献4のように、磁気ローラと現像ローラの線速比を小さくする方法は効果的であるが、現像ローラと磁気ローラのニップ部の通過時間が短くなり、トナー剥ぎ取りの効率が低下することで、トナー帯電量上昇時の回収性能が弱くなる不具合が生じてしまう。
Although the method of reducing the linear speed ratio between the magnetic roller and the developing roller as in
そのため本発明においては、タッチダウン現像方式の現像装置において、紙間のような非画像タイミングで現像ローラ上のトナー薄層を剥ぎ取り、その後トナー薄層を再形成するリフレッシュ動作を実施するにあたり、リフレッシュ動作に要する時間をなるべく短くし、かつ、トナー剥ぎ取りの効率を低下させることなくトナー帯電量上昇時の回収性能を維持し、良好なリフレッシュ動作を行って、常に高品質な画像が形成されるようにした画像形成装置における現像方法及び装置を提供することが課題である。 Therefore, in the present invention, in the touch-down development type developing device, when performing the refresh operation of peeling off the toner thin layer on the developing roller at a non-image timing such as between papers and then re-forming the toner thin layer, The time required for the refresh operation is shortened as much as possible, and the recovery performance when the toner charge amount is increased is maintained without lowering the toner removal efficiency, and a good refresh operation is performed to always form a high-quality image. An object is to provide a developing method and apparatus in an image forming apparatus configured as described above.
上記課題を解決するため本発明になる画像形成装置における現像方法は、
磁石を内包した磁気ローラにトナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシを形成し、該磁気ブラシから現像ローラにトナー薄層を形成した後、前記現像ローラに印加された直流に交流を重畳した現像バイアスにより感光体上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させ、画像形成終了時から次の画像形成までの紙間に、前記現像ローラ上のトナー薄層を剥ぎ取って新たなトナー薄層を形成するリフレッシュ動作を実施して現像を行う現像方法において、
前記リフレッシュ動作時に前記現像ローラ周速を画像形成時より早くすると共に、前記現像ローラに印加する交流バイアスにおけるピーク間電圧を画像形成時より大きくすることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the developing method in the image forming apparatus according to the present invention is as follows.
A magnetic brush of a two-component developer composed of toner and carrier is formed on a magnetic roller containing a magnet, a toner thin layer is formed on the developing roller from the magnetic brush, and an alternating current is applied to the direct current applied to the developing roller. The toner is caused to fly to the electrostatic latent image formed on the photosensitive member by the superimposed developing bias, and the toner thin layer on the developing roller is peeled off between the paper from the end of the image formation to the next image formation to newly In a developing method for performing development by performing a refresh operation for forming a thin toner layer,
In the refresh operation, the peripheral speed of the developing roller is made faster than that at the time of image formation, and the peak-to-peak voltage in the AC bias applied to the developing roller is made larger than that at the time of image formation.
そしてこの現像方法を実施する現像装置は、
トナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシが形成される磁気ローラと、前記磁気ブラシによりトナー薄層が形成され、印加された直流に交流を重畳した現像バイアスにより感光体上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させて現像を行う現像ローラと、該現像ローラの回転速度を前記感光体と磁気ローラとは独立に変化させる独立駆動機構と、を有する現像装置において、
前記現像ローラへ印加する現像バイアス電圧を制御する現像ローラバイアス電圧制御装置と、連続画像形成状態における画像形成終了時から次の画像形成までの紙間を検出し、前記現像ローラ独立駆動機構に現像ローラ回転速度を画像形成時より大きくさせると共に、前記現像ローラバイアス電圧制御装置に交流バイアス電圧におけるピーク間電圧を画像形成時より大きくさせ、前記現像ローラ上のトナー薄層を剥ぎ取って新たなトナー薄層を形成させるリフレッシュ動作を行わせる制御装置とからなることを特徴とする。
And the developing device for carrying out this developing method is:
A magnetic roller on which a magnetic brush of a two-component developer composed of toner and a carrier is formed, and a thin toner layer is formed by the magnetic brush, and is formed on the photosensitive member by a developing bias in which alternating current is superimposed on applied direct current. A developing roller that develops the toner by flying toner onto the electrostatic latent image, and an independent drive mechanism that changes the rotational speed of the developing roller independently of the photosensitive member and the magnetic roller.
A developing roller bias voltage control device that controls a developing bias voltage applied to the developing roller, and detects a sheet interval from the end of image formation to the next image formation in a continuous image forming state, and develops the developing roller independent drive mechanism. The roller rotation speed is made higher than that at the time of image formation, and the developing roller bias voltage control device is made to increase the peak-to-peak voltage in the AC bias voltage from that at the time of image formation. And a control device for performing a refresh operation for forming a thin layer.
このように現像ローラの回転速度を、感光体と磁気ローラとは独立に変化させる独立駆動機構を設け、紙間において現像ローラ回転速度を画像形成時より大きくさせると共に、現像ローラの交流バイアス電圧におけるピーク間電圧を画像形成時より大きくしてリフレッシュ動作を行わせることで、まずリフレッシュ動作に要する時間が短くなり、かつ、大きなピーク間電圧の交流バイアスを印加することで、トナー帯電量が上昇した場合でも回収性能が維持され、良好なリフレッシュ動作を行って常に高品質な画像を形成できる現像方法及び現像装置とすることができる。 In this way, an independent drive mechanism that changes the rotation speed of the developing roller independently of the photosensitive member and the magnetic roller is provided to increase the rotation speed of the developing roller between sheets as compared to the time of image formation, and at the AC bias voltage of the developing roller. By making the peak-to-peak voltage larger than when forming an image and performing the refresh operation, the time required for the refresh operation is shortened first, and the toner charge amount is increased by applying an AC bias with a large peak-to-peak voltage. Even in this case, it is possible to provide a developing method and a developing apparatus that can maintain the collection performance and can always form a high-quality image by performing a good refresh operation.
また、形成画像における終端側の現像ローラ略一周分の画像データにおける画像濃度が最大濃度に近い場合、現像ローラ上のトナーのほとんどが現像に使われるから、この場合はリフレッシュ動作を行う必要が無いから、前記リフレッシュ動作は連続画像形成時、形成画像における終端側の現像ローラ略一周分の画像データにおける画像濃度が最大濃度に近い場合を除いて実施し、そのため、前記リフレッシュ動作を行わせる制御装置は、連続画像形成状態における形成画像の終端側現像ローラ略一周分の画像データから画像濃度を算出する機能を有し、該算出結果に対応させて前記リフレッシュ動作を行わせるよう構成されていることで、紙間で常時リフレッシュ動作を行う場合に比較し、画像形成スピードをより大きくすることができる。 In addition, when the image density in the image data for the entire circumference of the developing roller on the end side of the formed image is close to the maximum density, most of the toner on the developing roller is used for development, and in this case, there is no need to perform a refresh operation. From the above, the refresh operation is performed except for the case where the image density in the image data for approximately one round of the developing roller on the end side in the formed image is close to the maximum density during the continuous image formation, and thus the control device for performing the refresh operation. Has a function of calculating the image density from the image data of approximately one turn of the developing roller on the end side of the formed image in the continuous image forming state, and is configured to perform the refresh operation corresponding to the calculation result. Therefore, the image forming speed can be increased as compared with the case where the refresh operation is always performed between sheets.
このように本発明によれば、リフレッシュ動作に要する時間を短くでき、しかも、トナー剥ぎ取りの効率も低下せずにトナー帯電量上昇時も回収性能を維持することができるから、良好なリフレッシュ動作により、常に高品質な画像を形成することのできる画像形成装置における現像方法及び装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, the time required for the refresh operation can be shortened, and the recovery performance can be maintained even when the toner charge amount is increased without lowering the toner removal efficiency. Thus, it is possible to provide a developing method and apparatus in an image forming apparatus that can always form a high-quality image.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
最初に本発明の概略を簡単に説明すると、本発明は、磁石を内包して直流バイアスが印加された磁気ローラ上に、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤の磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシによって現像ローラ上にトナー薄層を形成した後、現像ローラに印加した直流に交流を重畳した現像バイアスで感光体上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させ、現像を行うタッチダウン現像装置において、連続画像形成時に磁気ローラから現像ローラへ一方向の電界を掛け続けると現像ローラへトナーが固着するといった問題が生じるため、画像形成終了時から次の画像形成までの紙間において、現像ローラ上に形成されたトナー薄層を剥ぎ取って新たなトナー薄層を形成する、リフレッシュ動作を行って現像を行うようにした現像方法に適用されるものである。 First, the outline of the present invention will be briefly described. In the present invention, a two-component developer magnetic brush comprising a toner and a carrier is formed on a magnetic roller containing a magnet and applied with a DC bias. Touch that develops after forming a thin toner layer on the developing roller with a magnetic brush and then flying toner onto the electrostatic latent image formed on the photoconductor with a developing bias in which alternating current is superimposed on the direct current applied to the developing roller. In the down-development device, if an electric field in one direction is continuously applied from the magnetic roller to the developing roller during continuous image formation, there is a problem that the toner adheres to the developing roller. Suitable for development methods in which the toner thin layer formed on the developing roller is peeled off to form a new toner thin layer, and a refresh operation is performed for development. It is intended to be.
このリフレッシュ動作には、現像ローラ上のトナー薄層の剥ぎ取りに現像ローラ1周分、その後に形成する新たなトナー薄層の厚さが安定するまでに現像ローラ2周分程度の時間が必要となるため、そのままでは連続画像形成速度が低下する。しかしながらこの対策として前記したように現像線速を速める、機械線速を速める、といった対策をおこなうと、現像線速を速めた場合は感光体と現像ローラの線速比が増加してグラフィック等の後端が濃くなる画像不具合が発生し、機械線速を速めた場合は定着性能や転写性能を損なうといった不具合を誘発する。 In this refresh operation, it takes about one turn of the developing roller to peel off the thin toner layer on the developing roller, and about two turns of the developing roller until the thickness of the new toner thin layer to be formed thereafter is stabilized. As a result, the continuous image forming speed decreases as it is. However, as a countermeasure for this, if measures such as increasing the developing linear speed or increasing the mechanical linear speed are taken, as described above, if the developing linear speed is increased, the linear speed ratio between the photosensitive member and the developing roller increases, and graphics, etc. An image defect occurs in which the trailing edge becomes dark, and when the machine linear speed is increased, a defect such as deterioration of fixing performance or transfer performance is induced.
そのため本発明では、まず前記特許文献4と同様、現像ローラを感光体や磁気ローラとは独立に駆動できるようにした独立駆動機構を設け、紙間におけるリフレッシュ動作時、現像ローラの周速を画像形成時より早くすることで画像形成速度の低下を少なくした。しかしこのようにした場合、現像ローラと磁気ローラ間のニップ部の通過時間が短くなり、トナー剥ぎ取りの効率が低下してトナー帯電量上昇時の回収性能が弱くなる、という問題が生じる。このような問題に対しては、特許文献1、特許文献2のように直流バイアス電圧を高くする方法、交流バイアス電圧の周波数を大きくする方法、交流バイアス電圧のピーク間電圧(Vpp:ピーク・トゥ・ピーク)を大きくする方法などがある。
For this reason, in the present invention, as in
しかしながら、現像ローラ上に付着したトナーの帯電量が高い場合、直流バイアス電圧を高くしても上層のトナーは剥ぎ取れるが、強固に現像ローラ上に付着したトナーを剥ぎ取ることは難しい、また、交流バイアス電圧の周波数を大きくする方法は、周波数をあまり高くするとトナーにも質量があるため追随できず、やはり効果的な剥ぎ取りが難しい。そのため本発明においては、磁気ローラに印加する交流バイアスのピーク間電圧を高め、それによってトナー剥ぎ取りの効率を大きくするようにしたものである。 However, when the charge amount of the toner attached on the developing roller is high, the toner on the upper layer can be peeled off even if the DC bias voltage is increased, but it is difficult to peel off the toner firmly attached on the developing roller. In the method of increasing the frequency of the AC bias voltage, if the frequency is too high, the toner also has a mass and cannot be followed, and effective stripping is still difficult. Therefore, in the present invention, the peak-to-peak voltage of the AC bias applied to the magnetic roller is increased, thereby increasing the toner stripping efficiency.
また、形成される画像が最大濃度の画像(ベタ画像)である場合、現像ローラ上のトナー薄層は大部分が現像に用いられ、剥ぎ取る必要があるほどトナーが残らない。そのため、上記紙間におけるリフレッシュ動作とは別に、制御装置に送られてくる形成画像データにおける紙間直前の現像ローラ略1周分を参照し、そのデータがベタ画像、すなわち最大濃度である場合はリフレッシュ動作を行わず、紙間も最小限にして、画像形成速度をアップするようにした。 When the image to be formed is an image with the maximum density (solid image), most of the toner thin layer on the developing roller is used for development, and toner does not remain to the extent that it needs to be peeled off. For this reason, in addition to the refreshing operation between sheets, the development image data sent to the control unit is referred to approximately one rotation of the developing roller immediately before the sheet interval, and the data is a solid image, that is, the maximum density. The image forming speed was increased by not performing the refresh operation and minimizing the gap between sheets.
このようにすることで、リフレッシュ動作を行った場合でも従来に比べて画像形成速度の低下を抑えられ、紙間直前の現像ローラ1周分の画像データがベタ画像の場合はリフレッシュ動作も行わないから、より、画像形成速度をアップできると共に、磁気ローラに印加する交流バイアスのピーク間電圧を高めたことで、トナー剥ぎ取りの効率も低下させずにトナー帯電量上昇時も回収性能を維持することができるから、良好なリフレッシュ動作により、常に高品質な画像を形成することのできる画像形成装置における現像方法及び装置とすることができる。 In this way, even when a refresh operation is performed, a decrease in image formation speed can be suppressed as compared to the conventional case, and when the image data for one rotation of the developing roller just before the sheet is a solid image, the refresh operation is not performed. As a result, the image forming speed can be further increased, and the peak-to-peak voltage of the AC bias applied to the magnetic roller is increased, so that the recovery performance is maintained even when the toner charge amount is increased without decreasing the toner stripping efficiency. Therefore, it is possible to provide a developing method and apparatus in an image forming apparatus that can always form a high-quality image by a good refresh operation.
以上が本発明の概略であるが、次に図5に示した画像形成装置の概略断面図と、図1に示した本発明になる現像方法を実施するタッチダウン現像装置の概略構成断面図を用い、本発明の現像方法を実施する画像形成装置の一実施例と現像装置の一実施例について簡単に説明する。なお以下の説明では、同一構成要素には同一番号を付してある。 The above is the outline of the present invention. Next, the schematic cross-sectional view of the image forming apparatus shown in FIG. 5 and the schematic cross-sectional view of the touch-down developing apparatus for performing the developing method according to the present invention shown in FIG. An embodiment of an image forming apparatus and an embodiment of a developing apparatus that use the developing method of the present invention will be briefly described. In the following description, the same components are given the same numbers.
まず図5に示した画像形成装置20は、カラー画像形成装置において一般的に用いるブラック(K)、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)のそれぞれの色に対応させた、3Kで示したブラック用感光体ドラム、3Yで示したイエロー用感光体ドラム、3Cで示したシアン用感光体ドラム、3Mで示したマゼンタ用感光体ドラムを有し、それぞれの周囲に、帯電装置56K、56Y、56C、56M、露光装置57K、57Y、57C、57M、及び、1K、1Y、1C、1Mで示した磁気ローラ1と、2K、2Y、2C、2Mで示した現像ローラ2とを配した現像装置50K、50Y、50C、50Mなどからなるユニットを、給紙カセット53からピックアップされた用紙を搬送する無端状ベルト54における、用紙搬送方向に配列したタンデム型カラー画像形成装置である。
First, the image forming apparatus 20 shown in FIG. 5 corresponds to each of the colors of black (K), yellow (Y), cyan (C), and magenta (M) that are generally used in a color image forming apparatus. A photosensitive drum for black indicated by 3Y, a photosensitive drum for yellow indicated by 3Y, a photosensitive drum for cyan indicated by 3C, and a photosensitive drum for magenta indicated by 3M. , 56Y, 56C, 56M,
また、58K、58Y、58C、58Mは、感光体ドラム3上に形成されたトナー画像を無端状ベルト54で搬送されてくる用紙に転写する転写装置、59はこうして各色のトナー画像が転写された用紙を加熱・加圧し、トナー画像を用紙に定着させる定着装置である。なお、以下の説明では、本発明をこの図5に示したタンデム型画像形成装置に適用した場合を例に説明してゆくが、本発明はタッチダウン現像装置を用いた画像形成装置であれば、どのような形式の画像形成装置にも適用できることは明らかである。
58K, 58Y, 58C, and 58M are transfer devices that transfer the toner image formed on the
図1は、この図5に示した画像形成装置における感光体ドラム3と、磁気ローラ1及び現像ローラ2を配したタッチダウン現像装置50の概略構成断面図である。図中、1は回転するスリーブ内部に図示していない固定磁石を有した磁気ローラで、キャリア4とトナー5からなって穂切りブレード9で層規制される磁気ブラシ10を保持し、直流バイアス(Vdc2)電源8からの直流バイアスが印加されている。2はこの磁気ローラ1上に形成された磁気ブラシ10と、磁気ローラと現像ローラ間に印加されるトナー薄層形成バイアスとによってトナー薄層6が形成される現像ローラで、直流バイアス(Vdc1)電源7a、交流バイアス(Vac1)電源7bから印加される直流に交流が重畳された現像バイアスにより、このトナー薄層6から感光体ドラム3上に形成された静電潜像にトナーを飛翔させ、現像を行う。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a touch-down developing device 50 in which a
なお、現像ローラ2は、前記本発明の概略で述べたように、その周速が感光体ドラム3や磁気ローラ1とは独立に駆動できるよう、クラッチや減速機構などを介してモータの駆動力が伝えられるか、または独立したモータで駆動できるようになっている。11はこの現像ローラ2の周速の制御と、直流バイアス(Vdc1)電源7a、交流バイアス(Vac1)電源7bの電圧などを制御するための現像ローラ周速・バイアス制御装置、12は同様に磁気ローラ1の周速と直流バイアス(Vdc2)電源8を制御する磁気ローラ周速・バイアス制御装置、13は画像形成装置全体を制御する制御装置である。
As described in the outline of the present invention, the developing
この制御装置13は、上記したように画像形成装置全体を制御すると共に、送られてくる画像データから連続画像形成であるか否かを判断し、連続画像形成の場合、形成画像の終端側における現像ローラ2の略一周分の画像データから画像濃度を調べ、その画像濃度が最大濃度(ベタ画像)に近い場合を除き、画像形成終了時から次の画像形成までの紙間を検出して、現像ローラ周速・バイアス制御装置11に指示して現像ローラ2の独立駆動機構に現像ローラ2の回転速度を画像形成時より大きくさせると共に、現像ローラ周速・バイアス制御装置11に現像ローラ2に印加する交流バイアス電圧におけるピーク間電圧を画像形成時より大きくさせて、現像ローラ2上のトナー薄層を剥ぎ取って新たなトナー薄層を形成させるリフレッシュ動作を行わせる機能を有している。
As described above, the
再度図5を参照して、このように構成したタッチダウン型現像装置を有するタンデム型画像形成装置20において、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどの各色のトナー5とキャリア4とからなる2成分現像剤は、現像剤容器からそれぞれの現像装置50K、50Y、50C、50Mに供給されてトナー5が攪拌により適正なレベルに帯電され、磁気ローラ1K、1Y、1C、1Mの表面に穂切りブレード9で一定の層厚とされながら磁気ブラシ10を形成する。そしてその磁気ブラシ10が現像ローラ2K、2Y、2C、2Mに接触し、磁気ローラ1に加えられる直流バイアス(Vdc2)電源8と、現像ローラ2に加えられる直流バイアス(Vdc1)電源7aとからの直流バイアスの電位差、及び現像ローラ2に加えられる交流バイアス(Vac1)電源7bからの交流バイアスにより、現像ローラ2上にトナー薄層6が形成される。
Referring again to FIG. 5, in the tandem type image forming apparatus 20 having the touch-down type developing apparatus configured as described above, two-component development including toner 5 of each color such as yellow, cyan, magenta, and black and
そして、制御回路13(図1参照)からプリント開始信号が来ると、まず、帯電装置56K、56Y、56C、56Mによって各感光体ドラム3K、3Y、3C、3Mが例えば400Vに帯電され、その後、例えば770nmの波長のLEDを用いた露光装置57K、57Y、57C、57Mによる露光により、各感光体ドラム3の露光後電位が約70Vになって各色に対応した潜像が形成される。そしてこの潜像は、現像ローラ2に加えられる直流バイアス(Vdc1)電源7aと交流バイアス(Vac1)電源7bとからの現像バイアスにより、現像ローラ2上のトナー薄層6から感光体ドラム3に飛翔したトナーで現像され、トナー像が形成される。
When a print start signal is received from the control circuit 13 (see FIG. 1), first, the
この間、用紙が給紙カセット53から送りだされて無端状ベルト54で送られ、それぞれの感光体ドラム3K、3Y、3C、3Mに達したときに、対応した転写装置58K、58Y、58C、58Mに転写バイアスが印加されて用紙にトナー像が転写され、定着装置59で定着されて排紙される。そして連続して画像形成が行われる場合、前記したように制御装置13が、各色の形成画像の終端側における現像ローラ2の略一周分の画像データから画像濃度を調べ、その画像濃度が最大濃度(ベタ画像)に近い場合を除き、画像形成終了時から次の画像形成までの紙間を検出して、現像ローラ周速・バイアス制御装置11に指示して現像ローラ2の独立駆動機構に現像ローラ2の回転速度を画像形成時より大きくさせると共に、交流バイアス電圧におけるピーク間電圧を画像形成時より大きくさせ、現像ローラ2上のトナー薄層を剥ぎ取って、新たなトナー薄層を形成させるリフレッシュ動作を行わせる。
During this time, when the paper is fed from the
ここで用いる感光体ドラム3の感光材料としては、正帯電有機感光体(正OPC)やアモルファスシリコン感光体(a−Si)を用いることが可能であり、正OPCの場合はオゾンなどの発生が少なくて帯電が安定しており、特に単層構造の正OPCは長期にわたって使用することで膜厚が変化した場合でも、感光特性に変化が少なくて画質も安定しているため、長寿命のシステムには最適である。この場合、正OPCの膜厚を20μmから40μm程度に設定するのが好ましい。膜厚が20μm以下であると、膜が減少して10μm程度に達すると絶縁破壊によって黒点の発生が目だってくる。また、膜厚が40μm以上になると感度が低下し、画像濃度低下の要因となる。
As the photosensitive material of the
現像ローラ2は、その表面が導電性のアルミニウムからなるスリーブ状の回転体であり、約250μmの空間をもって感光体ドラム3に対面して配置される。スリーブの材質としては均一な導電体であれば良く、SUS、導電樹脂被覆などが適用できる。この導電性スリーブ回転体は、直流バイアス(Vdc1)電源7a、交流バイアス(Vac1)電源7bからの直流電圧、交流電圧がシャフトに印加され、導電性スリーブに伝達される。直流バイアス(Vdc1)電源7aは例えば印字時に200Vの直流を、交流バイアス(Vac1)電源7bはピーク間電圧Vppが例えば1.4kV、周波数4.0KHz、Duty
30%の交流を供給する。交流成分の波形は矩形波が好ましい。
The developing
これらの重畳されたバイアスが導電性スリーブに印加されることで、感光体ドラム3上に電子写真方式で形成された潜像に対し、良好な現像性と共に磁気ローラ1によるトナー薄層6の回収性が高まり、連続印字の安定性が改善される。リフレッシュ動作において用紙間隔を大きくせず、感光体ドラム3の潜像に十分なトナーを供給するためには感光体ドラム3に対し、現像ローラ2の周速を1.5倍以上に設定すると短時間にトナーの出し入れが可能になる。また、磁気ローラ1を現像ローラ2に対して1〜2倍の周速に設定すると、トナーの入れ替えが促進される。この時、磁気ローラ1の回転方向が現像ローラ2に対して逆方向である方が好ましい。
By applying these superimposed biases to the conductive sleeve, the latent image formed on the
穂切りブレード9と磁気ローラ1とのギャップは0.3〜1.5mm、磁気ローラ1と現像ローラ2間のギャップは同様に0.3〜0.5mmで、好ましくは0.2〜0.4mm程度である。現像ローラ2上のトナーの薄層6は、20から90μm、好ましくは30から70μmの厚さに設定される。この厚さはトナー5の平均粒径を7μmとした場合にトナー5の5層から10層程度に相当する値である。
The gap between the ear cutting blade 9 and the
現像ローラ2と感光体ドラム3との間のギャップは150から400μm、好ましくは200から300μmである。150μmより狭いとカブリの要因になり、400μmより広いとトナー5を感光体ドラム3に飛翔させることが困難になり、十分な画像濃度得ることが出来ない。また、選択現像を発生させる要因になる。
The gap between the developing
現像ローラ2上のトナー薄層6における飽和トナー量は、磁気ローラ1に印加される直流バイアス(Vdc2)電源8からの直流バイアスと、現像ローラ2に印加される直流バイアス(Vdc1)電源7aからの直流バイアスとの電位差によって決定される。Vdc1(7a)を200V、Vdc2(8)の値を400Vに設定すると、現像ローラ2周目で約1.0mg/cm2のトナー層が得られる。飽和トナー量の調整は、基本的に(Vdc2−Vdc1)の電位差によって行うことができるが、トナーの帯電量や磁気ローラ1の磁極の強さなども要因として寄与する場合がある。飽和トナー量の調整は、Vdc2の値を、形成する画像の濃度によって行うと均一な画像を得ることができる。例えば高濃度印刷を連続して行う場合は、(Vdc2−Vdc1)の値を少し高めに設定することが好ましい。
The saturated toner amount in the toner thin layer 6 on the developing
トナー層が0.5mg/cm2以下、と少なすぎると高濃度画像が連続した場合に濃度の追随性が低下し、画像ムラが発生しやすくなる。また、1.5mg/cm2を超えて多すぎると現像ゴーストやトナー飛散が目立つ傾向がある。トナー層厚はトナーの帯電量によっても左右され、トナー帯電量が10μC/g以下、特に5μC/g以下と低いとトナー層厚が厚くなり、飛散が増大する。一方、トナー帯電量が20μC/g以上になるとトナー層厚が薄くなり、帯電が上昇しトナーの現像性が低下する。 When the toner layer is too small, such as 0.5 mg / cm 2 or less, when high density images are continuous, the followability of the density is lowered and image unevenness is likely to occur. On the other hand, if it exceeds 1.5 mg / cm 2 , development ghost and toner scattering tend to be noticeable. The toner layer thickness also depends on the charge amount of the toner. When the toner charge amount is as low as 10 μC / g or less, particularly 5 μC / g or less, the toner layer thickness increases and scattering increases. On the other hand, when the toner charge amount is 20 μC / g or more, the toner layer thickness becomes thin, the charge increases, and the developability of the toner decreases.
ここで用いるトナー5は、選択現像性を回避するために粒度分布を規定することが重要である。一般的にトナーの粒度分布はコールターカウンターで測定され、粒度分布の広がりはその体積分布平均径と個数分布平均径の比でもって表現される。選択現像を防止するためにはその比率を小さくすることが重要である。分布が広いと、連続印刷において現像ローラ2に比較的粒度の小さなトナーが堆積し現像性を低下させる。
It is important to define the particle size distribution of the toner 5 used here in order to avoid selective developability. Generally, the particle size distribution of the toner is measured by a Coulter counter, and the spread of the particle size distribution is expressed by the ratio of the volume distribution average diameter to the number distribution average diameter. In order to prevent selective development, it is important to reduce the ratio. When the distribution is wide, toner having a relatively small particle size is deposited on the developing
キャリアとしては、体積固有抵抗が108Ωcmにシリコーン樹脂被覆をし、飽和磁化が40emu/g、平均粒径35μmのフェライトキャリアを用いた。このキャリア4は、この他にマグネタイトキャリアを用いることができ、フェライトキャリアの場合もMn系フェライト、Mn−Mg系フェライトなどを用いることができる。これらのキャリアをそのまま用いても良いが、上記したように適正な抵抗を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。なお、キャリア4の平均粒度は、50μmを超えるとキャリアのストレスが増大すると共にトナー濃度を上げられず、現像ローラ2へのトナー供給量が減少する。
As the carrier, a ferrite carrier having a volume resistivity of 10 8 Ωcm and a silicone resin coating, a saturation magnetization of 40 emu / g, and an average particle size of 35 μm was used. In addition to this, this
本発明におけるトナーとキャリアの混合割合は、キャリアおよびトナーの合計量に対しトナー5〜20重量%、好ましくは5〜15重量%である。トナーの混合割合が5重量%未満であるとトナー帯電量が高くなり、十分な画像濃度が得られなくなり、20重量%を超えると十分な帯電量が得られなくなるため、トナーが現像装置から飛散して画像形成装置内を汚染したり、画像上にトナーカブリが生じる。 In the present invention, the mixing ratio of the toner and the carrier is 5 to 20% by weight, preferably 5 to 15% by weight, based on the total amount of the carrier and the toner. When the mixing ratio of the toner is less than 5% by weight, the toner charge amount becomes high and a sufficient image density cannot be obtained, and when it exceeds 20% by weight, the sufficient charge amount cannot be obtained. As a result, the inside of the image forming apparatus is contaminated, and toner fog occurs on the image.
図2は、このように構成した現像装置において、(A)の本発明の現像方法と(B)の比較例としての従来の現像方法とにおける、リフレッシュ動作に要する時間を比較したタイミングチャートであり、その時の現像条件詳細と、リフレッシュ動作に要した時間の詳細を示したのが図3の表、リフレッシュ動作時におけるトナー帯電量が、10、15、20μC/gである場合に、現像ローラ2の線速と交流バイアスのピーク間電圧(Vpp)による剥ぎ取り性能の評価結果を示した表が図4である。
FIG. 2 is a timing chart comparing the time required for the refresh operation between the developing method of the present invention (A) and the conventional developing method as a comparative example (B) in the developing apparatus configured as described above. The details of the development conditions at that time and the details of the time required for the refresh operation are shown in the table of FIG. 3, and when the toner charge amount during the refresh operation is 10, 15, 20 μC / g, the developing
まず、図3のリフレッシュ動作時における現像条件詳細と時間の詳細の表について説明すると、「感光体線速」として示したのは感光体ドラム3K、3Y、3C、3Mの回転速度であり、「印字時現像ローラ線速」は画像形成時における現像ローラ2K、2Y、2C、2Mの回転速度で、これら2つは従来方法(比較例)も本発明の方法(実施例)も同速の150、240[mm/sec]である。次の「紙間現像ローラ線速」は、画像形成終了時から次の画像形成までにおける現像ローラ2K、2Y、2C、2Mの回転速度で、これは従来方法では240[mm/sec]であるのに対し、本発明の方法では500[mm/sec]とほぼ2倍としてある。
First, the table of details of development conditions and time details during the refresh operation in FIG. 3 will be described. The “photosensitive linear velocity” indicates the rotational speed of the
その下の「感光体外径」、「現像ローラ外径」、「磁気ローラ外径」は、それぞれの外径を示し、これらは従来方法も本発明の方法も同一で、それぞれ30mm、16mm、16mmである。「A4縦1枚印字時間」は「感光体線速」で定まるA4縦1枚の印字時間で、これも従来方法も本発明の方法も同一であるが、次の「紙間での現像ローラ1周の薄層剥ぎ取りに要する時間」と「紙間での現像ローラ2周の薄層形成に要する時間」、及びこれらを合算した「Total」は、従来方法は0.21sec、0.42sec、2.61secであるのに対し、本発明の方法では、0.10sec、0.20sec、2.28secと、合算値が0.33sec早くなり、そのため、この「Total」と「A4縦1枚印字時間」とを合算し、1分間あたりの印字枚数を算出した「ppm」が、従来方法では23.0であるのに対して本発明の方法では26.3と、1分間に3.3枚余計に印字(画像形成)できるようになっている。 The “photoconductor outer diameter”, “developing roller outer diameter”, and “magnetic roller outer diameter” below indicate the respective outer diameters, which are the same in the conventional method and the method of the present invention, and are 30 mm, 16 mm, and 16 mm, respectively. It is. “A4 vertical one sheet printing time” is the A4 vertical one sheet printing time determined by “photosensitive linear velocity”, and the conventional method and the method of the present invention are the same. “Time required for stripping a thin layer on one round” and “Time required for forming a thin layer on two rounds of a developing roller between paper sheets” and “Total” obtained by adding them are 0.21 sec and 0.42 sec in the conventional method. In contrast to 2.61 sec, in the method of the present invention, the total value is 0.10 sec, 0.20 sec, 2.28 sec, and the total value is 0.33 sec faster, so this “Total” and “A4 vertical 1 sheet” “Ppm”, which is calculated by adding up the “printing time” and calculating the number of printed sheets per minute, is 23.0 in the conventional method, but 26.3 in the method of the present invention and 3.3 in one minute. Can print (image formation) on extra sheets
なお、リフレッシュ動作時においては、現像ローラ2における直流バイアス(Vdc1)電源7aから印加される直流バイアスは100V、交流バイアス(Vac1)電源7bから印加される交流バイアスのVppは変わらずに1.4KV、周波数9KHz、デュティを70%とし、磁気ローラ1に印加する直流バイアス(Vdc2)電源8aの電圧を0Vとした。
During the refresh operation, the DC bias applied from the DC bias (Vdc1) power source 7a in the developing
次に図2における(A)は、前記したように図1における制御装置13が、各色の形成画像の終端側における現像ローラ2の略一周分の画像データから画像濃度を調べ、その画像濃度が最大濃度(ベタ画像)に近い場合を除いて行うようにした、リフレッシュ動作が必要であると認識したとき、現像ローラ周速・バイアス制御装置11に指示して現像ローラ2K、2Y、2C、2Mの周速を画像形成時より早くし、かつ、印加する交流バイアスのピーク間電圧を高め、効率的にトナー層6の剥ぎ取り、再形成を行った場合であり、(B)は、現像ローラ2K、2Y、2C、2Mの周速を画像形成時と同じとし、印加する交流バイアスのピーク間電圧も画像形成時と同じとした場合である。
Next, in FIG. 2A, as described above, the
このタイミングチャートにおいて、横軸は時間、左にM、C、Y、Kを付したVdrは各色の現像ローラ2K、2Y、2C、2Mへ印可する現像バイアス、同じくVmrは磁気ローラ1K、1Y、1C、1Mへ印可するトナー薄層形成バイアス、Mdlpは現像装置50K、50Y、50C、50Mにおける現像ローラ2K、2Y、2C、2Mの駆動状態を表しており、「停止」として示したレベルは現像ローラ2の回転を停止している場合、「通常運転」として示したレベルは画像形成時における周速の場合、「高速回転」として示したレベルはリフレッシュ動作時における周速を大きくした場合である。
In this timing chart, the horizontal axis is time, Vdr with M, C, Y, K on the left is the developing bias applied to the developing
まず時間t1で現像装置50Mが駆動され、時間t2で現像ローラ2Mにより、前記したようにしてマゼンタ用感光体ドラム3M上の静電潜像の現像が開始される。そして以下同様に、時間t2で現像装置50Cが駆動されて……、という具合に各感光体ドラム3上の静電潜像の現像が行われるわけであるが、時間t3でマゼンタ用感光体ドラム3M上の静電潜像の現像が終了し、紙間が始まると、(A)の本発明においては、前記したように現像装置50Mにおける現像ローラ2M(Mdlp)が「高速回転」にされ、同時に現像ローラ2Mに印加する交流バイアスのピーク間電圧が高められる。
Is first time driving the developing device 50M in t 1, by the developing
そのため(A)の本発明においては、時間t4で現像ローラ2Mにおける紙間のリフレッシュ動作が終了するのに対し、現像ローラ2M(Mdlp)が紙間においても「通常回転」の従来の現像方法では、リフレッシュ動作が終了するのは(B)に示したように時間t5であるため、この(t5−t4)分だけリフレッシュ動作に時間がかかることになり、それだけ画像形成速度が遅くなる。従って、(A)の本発明における次の画像形成が終了するのは本発明の方法では時間t6であるのに対して従来方法では時間t8であり、現像ローラ2M(Mdlp)が停止する時間も本発明の方法では時間t7であるのに対して従来方法では時間t9となっていて、図3に「Total」で示した時間差だけ画像形成にかかる時間が多くなっている。
In the present invention therefore (A), whereas a refresh operation between the paper in the developing
最後の図4は、トナー帯電量が10、15、20μC/gである場合に印字濃度4%の印字データを1000枚連続印字し、交流バイアスのピーク間電圧(Vpp)をいろいろに変化させたことで、剥ぎ取り性能がどのように変化したかを評価した結果を示した表である。表中、左の「トナー帯電量」はリフレッシュ動作時における現像ローラ上のトナー帯電量、「紙間線速」は現像ローラ2の紙間における線速を示していて、各トナー帯電量毎に上段は従来方法(比較例)の240mm/secの場合を、下段は本発明方法(実施例)の500mm/secの場合である。右欄の「紙間での現像ローラ印加バイアスのVpp」は、現像ローラ2に印加する交流バイアスのピーク間電圧であり、「トナー帯電量」が10、15、20μC/gである場合に、この「紙間での現像ローラ印加バイアスのVpp」を1.2kVから2.0kVまで変化させ、線速の240mm/secと500mm/secにおける剥ぎ取り性能を評価している。
Lastly, FIG. 4 shows that when the toner charge amount is 10, 15, and 20 μC / g, 1000 sheets of print data having a print density of 4% are continuously printed, and the AC bias peak-to-peak voltage (Vpp) is variously changed. It is the table | surface which showed the result of having evaluated how the stripping performance changed by this. In the table, the “toner charge amount” on the left indicates the toner charge amount on the developing roller during the refresh operation, and the “inter-paper linear velocity” indicates the linear velocity between the sheets of the developing
表中の○は、それぞれの線速、ピーク間電圧によるリフレッシュ動作の結果、現像ローラ2にトナー付着のない状態であり、△は若干の付着が見られた状態、×は剥ぎ取り性能が不十分で現像ローラ2上にトナーが付着している状態である。
In the table, ◯ indicates a state in which no toner adheres to the developing
トナー帯電量が10、15μC/gの場合は、紙間での線速が印字時と同じ240mm/sec、500mm/secいずれにおいても通常印字時と同じ1.6kVのVppで良好な剥ぎ取りが行なわれているのに対し、トナー帯電量が20μC/gの場合は紙間の線速が印字時と同じ240mm/secの場合はVppが1.6kV以上で良好な結果を示しているが、500mm/secでは2.0kV以上かけないと良好な結果が得られていない。 When the toner charge amount is 10, 15 μC / g, good stripping can be achieved at 1.6 kV Vpp, which is the same as for normal printing, regardless of whether the linear velocity between papers is 240 mm / sec, which is the same as during printing, or 500 mm / sec. In contrast, when the toner charge amount is 20 μC / g, when the linear velocity between the sheets is 240 mm / sec, which is the same as that during printing, Vpp is 1.6 kV or more, which shows a good result. At 500 mm / sec, good results have not been obtained unless 2.0 kV or more is applied.
これらのことから、画像形成速度をリフレッシュ動作により低下させないために、現像ローラ2の線速を500mm/secと早めた場合、トナー帯電量が10、15、20μC/gの全ての状態で良好なリフレッシュ動作を行うためには、現像ローラ2に印加する交流バイアスのピーク間電圧を2.0kV以上とすればよいことがわかる。
For these reasons, when the linear velocity of the developing
このように本発明によれば、現像ローラ2の回転速度を感光体ドラム3と磁気ローラ1とは独立に変化させる独立駆動機構を設け、紙間において現像ローラ2の回転速度を画像形成時より大きくさせると共に、現像ローラ2に印加する交流バイアス電圧におけるピーク間電圧を画像形成時より大きくしてリフレッシュ動作を行わせることで、まずリフレッシュ動作に要する時間が短くなり、かつ、大きなピーク間電圧の交流バイアスにより、トナー帯電量が上昇した場合でも回収性能が維持され、良好なリフレッシュ動作を行って常に高品質な画像を形成できる現像方法及び現像装置とすることができる。
As described above, according to the present invention, the independent driving mechanism for changing the rotation speed of the developing
また、形成画像における終端側の現像ローラ2の略一周分の画像データにおける画像濃度が最大濃度に近い場合、リフレッシュ動作は不要であるからこれを省くことで、紙間で常時リフレッシュ動作を行う場合に比較し、画像形成スピードをより大きくすることができる。
In addition, when the image density in the image data of approximately one turn of the developing
本発明によれば、リフレッシュ動作に要する時間が短く、しかもトナー剥ぎ取りの効率を低下させずに、良好なリフレッシュ動作を行って常に高品質な画像を形成することのできる画像形成装置における現像方法及び装置を提供することができる。 According to the present invention, a developing method in an image forming apparatus capable of always forming a high-quality image by performing a good refresh operation without reducing the efficiency of toner removal without reducing the time required for the refresh operation. And an apparatus can be provided.
1 磁気ローラ
2 現像ローラ
3 感光体(静電潜像担持体)ドラム
4 キャリア
5 トナー
6 トナー薄層
7a 直流バイアス(Vdc1)電源
7b 交流バイアス(Vac1)電源
8 直流バイアス(Vdc2)電源
9 穂切りブレード
10 磁気ブラシ
11 現像ローラ周速・バイアス制御装置
12 磁気ローラ周速・バイアス制御装置
13 制御装置
20 画像形成装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記リフレッシュ動作時に前記現像ローラ周速を画像形成時より早くすると共に、前記現像ローラに印加する交流バイアスにおけるピーク間電圧を画像形成時より大きくすることを特徴とする画像形成装置における現像方法。 A magnetic brush of a two-component developer composed of toner and carrier is formed on a magnetic roller containing a magnet, a toner thin layer is formed on the developing roller from the magnetic brush, and an alternating current is applied to the direct current applied to the developing roller. The toner is caused to fly to the electrostatic latent image formed on the photosensitive member by the superimposed developing bias, and the toner thin layer on the developing roller is peeled off between the paper from the end of the image formation to the next image formation to newly In a developing method for performing development by performing a refresh operation for forming a thin toner layer,
A developing method in an image forming apparatus, characterized in that the peripheral speed of the developing roller is made faster during the refresh operation than during image formation, and the peak-to-peak voltage in the AC bias applied to the developing roller is made larger than during image formation.
前記現像ローラへ印加する現像バイアス電圧を制御する現像ローラバイアス電圧制御装置と、連続画像形成状態における画像形成終了時から次の画像形成までの紙間を検出し、前記現像ローラ独立駆動機構に現像ローラ回転速度を画像形成時より大きくさせると共に、前記現像ローラバイアス電圧制御装置に交流バイアス電圧におけるピーク間電圧を画像形成時より大きくさせ、前記現像ローラ上のトナー薄層を剥ぎ取って新たなトナー薄層を形成させるリフレッシュ動作を行わせる制御装置とからなることを特徴とする画像形成装置における現像装置。 A magnetic roller on which a magnetic brush of a two-component developer composed of toner and a carrier is formed, and a thin toner layer is formed by the magnetic brush, and is formed on the photosensitive member by a developing bias in which alternating current is superimposed on applied direct current. A developing roller that develops the toner by flying toner onto the electrostatic latent image, and an independent drive mechanism that changes the rotational speed of the developing roller independently of the photosensitive member and the magnetic roller.
A developing roller bias voltage control device that controls a developing bias voltage applied to the developing roller, and detects a sheet interval from the end of image formation to the next image formation in a continuous image forming state, and develops the developing roller independent drive mechanism. The roller rotation speed is made higher than that at the time of image formation, and the developing roller bias voltage control device is made to increase the peak-to-peak voltage in the AC bias voltage from that at the time of image formation. A developing device in an image forming apparatus, comprising: a control device that performs a refresh operation for forming a thin layer.
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