JP2012027249A - Developing device and image forming device equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる現像装置、およびそれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device used for electrophotographic image formation and an image forming apparatus including the developing device.
電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体(例えば、感光体ドラムや転写ベルト)上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する現像装置を含む。 An image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile using an electrophotographic system supplies a developer to an electrostatic latent image formed on an image carrier (for example, a photosensitive drum or a transfer belt) and supplies the developer. A developing device that forms a toner image on the image carrier by developing the electrostatic latent image is included.
現像装置は、主要な構成要素として、トナーを含む現像剤を貯留する貯留部と、貯留部から現像剤を受け取って現像剤層(いわゆる磁気ブラシ層)を担持する磁気ローラと、磁気ローラとの間の電位差に基づいて磁気ブラシ層からトナーをトナー担持面上に受け取って担持し、次に、そのトナーを像担持体との間の電位差に基づいて像担持体に供給してトナー像を現像する現像ローラと、磁気ローラおよび現像ローラにバイアスを印加する印加手段とを含む。 The developing device includes, as main components, a storage unit that stores a developer containing toner, a magnetic roller that receives the developer from the storage unit and carries a developer layer (so-called magnetic brush layer), and a magnetic roller. The toner is received from the magnetic brush layer on the toner carrying surface based on the potential difference between the toner carrying surface, and then the toner is supplied to the image carrier based on the potential difference between the toner and the toner image to develop the toner image. And a developing roller for applying a bias to the magnetic roller and the developing roller.
上記構成の現像装置では、現像ローラに印加される交流バイアスを高くすると、トナー像の形成に必要な量のトナーを像担持体に供給することが容易となる。しかしながら、交流バイアスを単に高くすると、交流バイアスのピーク値と像担持体の表面電位との間の電位差が大きくなって、像担持体と現像ローラとの間でリーク(気中放電)が発生する虞がある。リークが発生すると、像担持体上にランダムな黒点(ノイズ)が発生する、所謂現像リークが発生し、良好な画質のトナー像が形成されない。一方、現像リークを避けるために交流バイアスを低くすると、トナー像の形成に必要な量のトナーを像担持体に供給することが困難となり、トナー像に画像濃度ムラが発生する。その結果、良好な画質のトナー像が形成されない。 In the developing device having the above-described configuration, when the AC bias applied to the developing roller is increased, it becomes easy to supply an amount of toner necessary for forming a toner image to the image carrier. However, if the AC bias is simply increased, the potential difference between the peak value of the AC bias and the surface potential of the image carrier increases, and a leak (air discharge) occurs between the image carrier and the developing roller. There is a fear. When the leak occurs, a so-called development leak occurs, in which random black spots (noise) are generated on the image carrier, and a toner image with good image quality is not formed. On the other hand, if the AC bias is lowered in order to avoid development leakage, it becomes difficult to supply an amount of toner necessary for forming a toner image to the image carrier, and image density unevenness occurs in the toner image. As a result, a good quality toner image is not formed.
したがって、現像装置は、現像リークおよび画像濃度ムラが発生しないように交流バイアスを設定する必要がある。そのような交流バイアスの設定に関する技術として、特許文献1のものが知られている。特許文献1の現像装置は、現像ローラに交流バイアスを印加して像担持体と現像ローラとの間でリークを発生させるリーク発生手段と、リークを検知するリーク検知手段とを含み、リークを故意に発生させたときの交流バイアスに基づき、現像リークおよび画像濃度ムラが発生しない最適な交流バイアスを設定しようとするものである。
Therefore, the developing device needs to set the AC bias so that development leakage and image density unevenness do not occur. As a technique related to setting of such an AC bias, the one of
現像装置が長期間にわたって使用されたり、印字枚数が多くなったりすると、現像ローラのトナー担持面に、トナーが固着したりトナーから剥がれた外添剤が付着したりして、トナー担持面の電気的な容量成分が変化する。そのため、現像装置が現像動作を開始すると、トナー担持面に徐々に電荷が蓄積する。電荷の蓄積はトナー担持面の表面電位を高くしてしまい、現像ローラに印加される交流バイアスのピーク値と像担持体の表面電位との間の電位差が所定値以上に大きくなる。したがって、特許文献1の現像装置のように、リークを故意に発生させて最適な交流バイアスを設定しても、前記電位差は電荷の蓄積に伴って所定値以上に大きくなるので、像担持体と現像ローラとの間でリークが発生し易くなる。その結果、良好な画質のトナー像は形成されない。
If the developing device is used for a long period of time or the number of printed sheets increases, toner adheres to the toner carrying surface of the developing roller or an external additive peeled off from the toner adheres to the toner carrying surface. The capacitive component changes. For this reason, when the developing device starts the developing operation, electric charges are gradually accumulated on the toner carrying surface. Charge accumulation increases the surface potential of the toner carrying surface, and the potential difference between the peak value of the AC bias applied to the developing roller and the surface potential of the image carrier becomes larger than a predetermined value. Therefore, even if a leak is intentionally generated and an optimum AC bias is set as in the developing device of
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、リークの発生を抑制して良好な画質のトナー像を形成することが可能な現像装置、およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a developing device capable of forming a toner image with good image quality while suppressing occurrence of a leak, and an image forming apparatus including the developing device. .
上記目的を達成するために、本発明に係る現像装置は、トナーを含む現像剤を貯留する貯留部と、前記貯留部から前記トナーを受け取って担持するトナー担持面を有し、前記トナー担持面から前記トナーを所定の像担持体に供給して前記所定の像担持体上にトナー像を現像するトナー担持体と、前記トナー担持体に現像バイアスを印加して前記トナー担持面から前記トナーを前記所定の像担持体に供給させるバイアス印加手段と、前記トナー担持体と前記所定の像担持体との間で電圧リークを発生させるリーク発生バイアスを前記トナー担持体に印加するリーク発生手段と、前記リーク発生手段を制御して前記電圧リークを発生させるリーク発生モードと、前記リーク発生バイアスに基づいて前記現像バイアスを設定し、前記バイアス印加手段を制御して前記現像バイアスを前記トナー担持体に印加させる現像モードとを行う制御部とを含む。前記制御部は、前記リーク発生モードにおいて、前記リーク発生バイアスの印加時間の設定に必要な状態情報を取得する状態検知部と、前記状態情報に従って前記印加時間を設定する設定部とを含む。 In order to achieve the above object, a developing device according to the present invention includes a storage unit that stores a developer containing toner, a toner carrying surface that receives and carries the toner from the storage unit, and the toner carrying surface. The toner is supplied from a toner carrier to a predetermined image carrier to develop a toner image on the predetermined image carrier, and a developing bias is applied to the toner carrier to remove the toner from the toner carrier surface. Bias applying means for supplying to the predetermined image carrier, and leak generating means for applying a leak generation bias for generating a voltage leak between the toner carrier and the predetermined image carrier to the toner carrier; A leak generation mode for controlling the leak generation means to generate the voltage leak, and setting the developing bias based on the leak generation bias, Controlled to a and a control unit that performs a developing mode for applying the developing bias to the toner carrier. The control unit includes a state detection unit that acquires state information necessary for setting the application time of the leak generation bias in the leak generation mode, and a setting unit that sets the application time according to the state information.
トナー像の現像動作によってトナー担持面上に蓄積された電荷量が増加すると、同一のリーク発生バイアスを印加している場合であっても電圧リークを発生させるまでに要する時間が長くなる。したがって、リーク発生バイアスの印加時間を固定してしまうと、または短く設定してしまうと、電圧リークを発生させることができない。しかしながら、本発明に係る現像装置によれば、制御部は、リーク発生モードにおいて、リーク発生バイアスの印加時間の設定に必要な状態情報を取得し、その状態情報に従って印加時間を設定するので、トナー担持面上の蓄積電荷量が増加しても電圧リークを発生させることができる。これにより、制御部が現像モードにおいてリーク発生バイアスに基づいて設定する現像バイアスは、電圧リークを発生させない最適なバイアスとなる。その結果、良好な画質のトナー像が形成される。 When the amount of charge accumulated on the toner carrying surface by the developing operation of the toner image increases, the time required to generate a voltage leak becomes long even when the same leak generation bias is applied. Therefore, if the application time of the leak generation bias is fixed or set short, a voltage leak cannot be generated. However, according to the developing device of the present invention, the control unit acquires state information necessary for setting the application time of the leakage occurrence bias in the leakage generation mode, and sets the application time according to the state information. Even if the amount of stored charge on the support surface increases, voltage leakage can occur. As a result, the development bias set by the control unit based on the leak occurrence bias in the development mode is an optimum bias that does not cause voltage leak. As a result, a good quality toner image is formed.
本発明の好ましい実施形態では、前記状態検知部は、前記トナー像の現像動作の回数を前記状態情報として取得し、前記設定部は、前記トナー像の前記現像動作回数が増加するにつれ、前記リーク発生バイアスの前記印加時間を増加させる。 In a preferred embodiment of the present invention, the state detection unit acquires the number of development operations of the toner image as the state information, and the setting unit detects the leak as the number of development operations of the toner image increases. The application time of the generation bias is increased.
トナー像の現像動作の回数が増加すると、トナー担持面上の蓄積電荷量が増加する。しかしながら、上記構成によれば、現像動作回数の増加に伴い、つまり蓄積電荷量の増加に伴い、リーク発生バイアスの印加時間を増加させるので、リークを発生させることができる。 As the number of toner image development operations increases, the amount of charge accumulated on the toner carrying surface increases. However, according to the above configuration, as the number of development operations increases, that is, as the amount of accumulated charge increases, the application time of the leak generation bias increases, so that a leak can be generated.
本発明の他の好ましい実施形態では、前記状態検知部は、前記現像動作回数をカウントするカウンタであり、前記制御部は、所定の現像動作回数毎に前記リーク発生モードを行う。 In another preferred embodiment of the present invention, the state detection unit is a counter that counts the number of development operations, and the control unit performs the leak generation mode every predetermined number of development operations.
上記構成によれば、状態検知部としてカウンタが用いられているので、制御部がリーク発生モードを最適なタイミングで行うように設定することが容易となる。 According to the above configuration, since the counter is used as the state detection unit, it is easy for the control unit to set the leak occurrence mode at an optimal timing.
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を現像する現像装置と、前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部とを含み、前記現像装置として、上記構成の現像装置が用いられている。 An image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier on which a toner image is formed, a developing device that supplies toner to the image carrier and develops the toner image on the image carrier, and the toner image A developing device having the above-described configuration is used as the developing device, including a transfer member to be transferred onto the sheet and a fixing unit for fixing the toner image on the sheet onto the sheet.
現像装置および画像形成装置によれば、リーク発生バイアスを確実に発生させ、そのリーク発生バイアスに基づいて最適な現像バイアスを設定するので、リークの発生を抑制して良好な画質のトナー像を形成することが可能である。 According to the developing device and the image forming apparatus, a leak generation bias is reliably generated, and an optimal development bias is set based on the leak generation bias, so that a toner image with good image quality can be formed by suppressing the occurrence of the leak. Is possible.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す。画像形成装置10は、例えばタンデム式のカラープリンタであり、箱形を呈する装置本体11を含む。装置本体11は、内部に、コンピュータ等の外部機器から伝送された画像情報に基づき画像を形成する画像形成部12と、画像形成部12によって形成され、用紙P(シート)に転写された画像に定着処理を施す定着部13と、転写用の用紙Pを貯留する用紙貯留部14とを含む。装置本体11の上部には、定着処理後の用紙Pが排出される用紙排出部15が設けられている。
FIG. 1 schematically shows an internal structure of the image forming apparatus according to the present embodiment. The
画像形成部12は、用紙貯留部14から給紙された用紙Pにトナー画像を形成するものであって、本実施形態では、上流側(図1の紙面の右方)から下流側へ向けて順次配設された、マゼンタ色のトナー(現像剤)を用いるマゼンタ用ユニット12Mと、シアン色のトナーを用いるシアン用ユニット12Cと、イエロー色のトナーを用いるイエロー用ユニット12Yと、ブラック色のトナーを用いるブラック用ユニット12Kとを含む。
The
各ユニット12M,12C,12Y,12Kは、感光体ドラム121および現像装置122を含む。感光体ドラム121は、周面に静電潜像およびこの静電潜像に沿ったトナー像(可視像)を形成するものであって、図1において反時計方向に回転しつつ対応する現像装置122からトナーの供給を受ける。各現像装置122は、装置本体11内に装着された図略のトナーカートリッジからトナーの補給を受ける。
Each
各感光体ドラム121の直下位置には、帯電装置123が設けられているとともに、各帯電装置123の下方位置には露光装置124が設けられている。各感光体ドラム121は、帯電装置123によって周面が一様に帯電され、コンピュータ等から入力された画像データに基づく各色に対応したレーザー光が露光装置124から帯電後の感光体ドラム121の周面に照射される。これにより、各感光体ドラム121の周面に静電潜像が形成される。そして、現像装置122が静電潜像にトナーを供給すると、感光体ドラム121の周面にトナー像が現像される。
A charging
感光体ドラム121の上方には、駆動ローラ125aと従動ローラ125bとの間に張設された転写ベルト125が配設されている。転写ベルト125は、各感光体ドラム121に対応して設けられた転写ローラ126によって感光体ドラム121の周面に押し付けられた状態で、各感光体ドラム121と同期しながら駆動ローラ125aと従動ローラ125bとの間を周回する。
Above the
転写ベルト125の周回と共に、転写ベルト125の表面に対して、まず、マゼンタ用ユニット12Mの感光体ドラム121によるマゼンタのトナー像の一次転写が行なわれる。ついで、転写ベルト125におけるマゼンタトナー像の転写位置に、シアン用ユニット12Cの感光体ドラム121によるシアンのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれる。以下同様にして、イエロー用ユニット12Yによるイエローのトナー像の転写、およびブラック用ユニット12Kによるブラックのトナー像の転写が重ね塗り状態で行なわれる。これにより、転写ベルト125の表面にカラーのトナー像が形成される。
Along with the rotation of the
各感光体ドラム121の図1における左方位置には、感光体ドラム121の周面上の残留トナーを除去して清浄化するドラムクリーニング装置127が設けられている。ドラムクリーニング装置127によって清浄化処理された感光体ドラム121の周面は、新たな帯電処理のために帯電装置123へ向かう。ドラムクリーニング装置127で感光体ドラム121の周面から取り除かれた廃トナーは、所定の経路を通って図略のトナー回収ボトルに回収される。
A
画像形成部12の図1における左方位置には、上下方向に延びる用紙搬送路111が形成されている。用紙搬送路111には、適所に搬送ローラ対112が設けられており、用紙貯留部14からの用紙Pは、搬送ローラ対112の駆動で転写ベルト125へ向けて搬送される。また、用紙搬送路111には、駆動ローラ125aと対向した位置で転写ベルト125の表面と当接した二次転写ローラ113(転写部材)が設けられている。二次転写ローラ113は転写ベルト125の表面との間で転写ニップ部を形成する。用紙Pは、転写ニップ部において転写ベルト125と二次転写ローラ113とに押圧挟持され、これにより、転写ベルト125上のトナー像が用紙Pに二次転写される。
At the left position of the
用紙貯留部14は、装置本体11の図1における右側壁に開閉自在に設けられた手差しトレイ141と、装置本体11内における露光装置124より下方位置に挿脱可能に装着された用紙トレイ142とを含む。用紙トレイ142には複数枚の用紙Pが積層されてなる用紙束P1が貯留される。用紙トレイ142は、上方に開口した箱体で構成され、用紙束P1が貯留可能になっている。用紙トレイ142に貯留された用紙束P1の最上位の用紙Pは、ピックアップローラ143の駆動で用紙搬送路111へ向けて1枚ずつ繰り出される。用紙トレイ142から繰り出された用紙Pは、搬送ローラ対112の駆動で用紙搬送路111を通って前記転写ニップ部へ向けて搬送される。
The
定着部13は、二次転写された用紙P上のトナー像に対して定着処理を施す。定着部13は、内部に加熱源である通電発熱体を有する加熱ローラ131と、加熱ローラ131と対向配置された定着ローラ132と、定着ローラ132および加熱ローラ131間に張設された定着ベルト133と、定着ベルト133を介して定着ローラ40と対向配置された加圧ローラ134とを含む。定着部13へ供給された用紙Pは、加圧ローラ134と高温の定着ベルト133との間を通過しながら定着ベルト133からの熱を得て定着処理が施される。定着処理の完了したカラー印刷済みの用紙Pは、定着部13の上部から延設された排紙搬送路114を通って用紙排出部15の排紙トレイ151へ向けて排出される。
The fixing
図2は、現像装置122の内部構造を概略的に示す断面図である。現像装置122は、該現像装置122の内部空間を画定する現像容器40を含む。現像装置122は、現像容器40内に、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留すると共に、現像剤を攪拌しつつ搬送することが可能とされた現像剤貯留部41と、現像剤貯留部41の上方に配置されたマグネットローラ42と、マグネットローラ42の斜め上方位置でマグネットローラ42に対向配置された現像ローラ43(トナー担持体)と、マグネットローラ42に対向配置された現像剤規制ブレード44とを含む。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of the developing
現像剤貯留部41は、現像装置122の長手方向に延びる2つの隣り合う現像剤貯留室41a,41bから構成されており、現像剤貯留室41a,41bは、現像容器40に一体に形成された仕切り板47によって長手方向において互いに仕切られているが、長手方向における両端部において互いに連通されている。また、各現像剤貯留室41a,41bには、回転により現像剤を攪拌するスクリューフィーダ45,46が回転可能に装着されている。スクリューフィーダ45,46は、回転方向が互いに逆方向に設定されているので、現像剤は、現像剤貯留室41aおよび現像剤貯留室41b間を攪拌されつつ搬送される。この攪拌により、トナーとキャリアとが混合され、トナーが帯電される。
The
マグネットローラ42は、現像装置122の長手方向に延びるように配設されており、図2では時計回りに回転可能である。マグネットローラ42の内部には、固定式の所謂磁石ロール(図示せず)が配置されている。磁石ロールは複数の磁極を有しており、例えば汲上極50、規制極51、主極52を有する。汲上極50は現像剤貯留部41に対向し、規制極51は現像剤規制ブレード44に対向し、主極52は現像ローラ43に対向している。
The
マグネットローラ42は、汲上極50の磁力によって現像剤貯留部41から現像剤を周面48上に磁気的に汲み上げる。汲み上げられた現像剤は、マグネットローラ42の周面48上に磁気的に現像剤層(磁気ブラシ層)として保持され、マグネットローラ42の回転に伴って現像剤規制ブレード44に向けて搬送される。
The
現像剤規制ブレード44は、マグネットローラ42の回転方向から見て現像ローラ42よりも上流側に位置し、マグネットローラ42の周面48に磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード44は、マグネットローラ42の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像容器40の適所に固定された所定の支持部材54によって支持されている。また、現像剤規制ブレード44は、マグネットローラ42の周面48との間で所定の寸法の規制ギャップGを形成する規制面53(つまり現像剤規制ブレード44の先端面)を有する。
The
磁性材料から形成された現像剤規制ブレード44は、マグネットローラ42の規制極51によって磁化されて、現像剤規制ブレード44の規制面53と規制極51との間に、つまり規制ギャップGにおいて磁路が形成される。汲上極50によってマグネットローラ42の周面48上に付着した現像剤層がマグネットローラ42の回転に伴って規制ギャップG内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップGにおいて規制されて、周面48上に、所定厚さの均一な現像剤層が形成される。
The
現像ローラ43は、現像装置122の長手方向に延びるように、かつマグネットローラ42に対して平行に延びるように配設されており、図2では時計回りに回転可能である。現像ローラ43の周面55(以下、トナー担持面という)とマグネットローラ42の周面48との間には、所定の寸法の隙間Dが形成されている。現像ローラ43は、現像容器40に形成された開口を通して感光体ドラム121に臨むように配設されており、トナー担持面55と感光体ドラム121の周面との間にも所定の寸法の隙間が形成されている。
The developing
次に、図3を参照して現像装置122の現像動作について説明する。現像装置122は、磁気ローラ42および現像ローラ43のそれぞれにバイアスを印加することで現像動作を行うように構成されており、バイアス印加手段として、第1印加手段56と、第2印加手段57とをさらに含む。同図に示すように、第1印加手段56は、直列に接続された直流電圧源61と交流電圧源62とを有し、マグネットローラ42に接続されている。直流電圧源61から出力された直流バイアスと交流電圧源62から出力された交流バイアスとが重畳されたバイアスがマグネットローラ42に印加される。また、第2印加手段57は、直列に接続された直流電圧源63と交流電圧源64とを有し、現像ローラ43に接続されている。直流電圧源63から出力された直流バイアスと交流電圧源64から出力された交流バイアスとが重畳されたバイアス(以下、現像バイアスという)が現像ローラ42に印加される。
Next, the developing operation of the developing
マグネットローラ42の周面48上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード44によって層厚が均一に規制された後、マグネットローラ42の回転に伴って現像ローラ43に向けて搬送され、磁気ブラシ層中の多数の磁気ブラシDBが回転中の現像ローラ43のトナー担持面55に接触する。このとき、第1印加手段56および第2印加手段57はバイアスをマグネットローラ42および現像ローラ43に印加する。これにより、マグネットローラ42の周面48と現像ローラ43のトナー担持面55との間に所定の電位差を生じさせている。この電位差により、周面48とトナー担持面55との対向位置において(主極52(図2)とトナー担持面55との対向位置において)磁気ブラシDBからトナーTのみがトナー担持面55に移動し、磁気ブラシDBのキャリアCは周面48上に残る。これにより、現像ローラ43のトナー担持面55上に所定厚さのトナー層TLが担持される。
The magnetic brush layer on the
トナー担持面55上のトナー層TLは、現像ローラ43の回転に伴って感光体ドラム121の周面に向けて搬送される。感光体ドラム121にも、重畳された状態の直流電圧と交流電圧が印加されているので、感光体ドラム121の周面と現像ローラ43のトナー担持面55との間には所定の電位差が生じている。この電位差により、トナー層TLのトナーTが感光体ドラム121の周面に移動する。これにより、感光体ドラム121の周面上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
The toner layer TL on the
トナー層TL中のトナーTのうち、感光体ドラム121に移動せず、トナー担持面55上に残留している残留トナーRTは、現像ローラ43の回転に伴ってトナー担持面55とマグネットローラ42の周面48との対向位置に搬送されたとき、磁気ブラシDBによって回収される。回収したトナーRTを有する磁気ブラシDBは、マグネットローラ42の回転に伴って主極52よりも下流側に搬送されると、前記磁石ロールの剥離極(図示せず)の磁力によって周面48から剥離し、現像剤貯留部41(図2)に戻される。つまり、残留トナーRTは現像剤貯留部41に戻される。
Of the toner T in the toner layer TL, the residual toner RT that does not move to the
ところで、上記構成の現像装置122では、トナー像の現像動作を開始した現像初期時と、トナー像の現像動作の回数が多くなる現像耐久時とでは、現像ローラ43のトナー担持面55に一定の現像バイアスを印加していても、現像バイアスと感光体ドラム121の表面電位との間の電位差が異なってくる。図4を参照して具体的に説明する。すなわち、現像動作が開始されて現像バイアスがトナー担持面55に印加されると(現像初期時)、現像バイアスの交流バイアスのピーク値Vmaxと、感光体ドラム121上のトナー像の画像部(トナーが付着する部分)の表面電位との間に画像部電位差が生じると共に、交流バイアスのピーク値Vminと、トナー像の白地部(トナーが付着しない部分)の表面電位V0との間に白地部電位差が生じる。
By the way, in the developing
これらの画像部電位差および白地部電位差に従ってトナーがトナー担持面55から感光体ドラム121に移動して静電潜像の現像が行われるのであるが、現像耐久時になると、画像部電位差および白地部電位差が矢印で示すように、特に画像部電位差が現像初期時の所定値よりも大きくなってしまい、トナー担持面55と画像部との間で電圧リーク(気中放電、以下、単にリークという)が発生し易くなる。リークを引き起こす画像部電位差の変動は、所謂チャージアップ現象による。また、現像バイアスの直流バイアスVdcもチャージアップ現象によって矢印で示すように変動する。
The toner moves from the
チャージアップ現象は、例えばトナー像を現像する現像回数が多くなると(つまり現像耐久時)、現像ローラ43のトナー担持面55に、残留トナーが固着したりトナーから剥がれた外添剤が付着したりして、トナー担持面55の電気的な容量成分が変化することに起因する。容量成分が変化した状態で現像装置122が現像動作を行うと、トナー担持面55に徐々に電荷が蓄積される。電荷の蓄積はトナー担持面55の表面電位を高くする。そのため、画像部電位差および白地部電位差が所定値以上に大きくなる。したがって、常に一定の現像バイアスをトナー担持面55に印加していると、リークが発生する。
For example, when the number of developments for developing a toner image increases (that is, during development endurance), the charge-up phenomenon causes residual toner to adhere to the
そこで、本実施形態に係る現像装置122は、トナー担持面55上の蓄積電荷量が増加してもリークの発生を抑制しつつ、最適な現像バイアスを設定することが可能な制御構成を提供する。以下、その制御構成を有する制御部Uについて具体的に説明する。
Therefore, the developing
制御部Uは、図5に示すように、リークを発生させるリーク発生モード実行部70と、通常の現像動作を行う現像モード実行部71とを含む。まず、リーク発生モード実行部70について説明する。
As shown in FIG. 5, the control unit U includes a leak generation
リーク発生モード実行部70は、感光体ドラム121上に予め形成された所定画像パターンのトナー像の画像部とトナー担持面55との間でリークを発生させるリーク発生バイアスをトナー担持面55に意図的に印加するリーク発生モードを行う。リーク発生モード実行部70はリーク発生モードを、定期的に、または現像動作の設定に変更があったとき(例えば画像濃度調整が行われたとき)に実行する。リーク発生モード実行部70は、リーク発生指示部72と、リーク検知部73と、状態検知部74と、印加時間設定部75と、記憶部76とを含む。
The leak generation
リーク発生指示部72は、第2印加手段57(リーク発生手段)を制御して交流電圧源64から交流バイアス(つまりリーク発生バイアス)をトナー担持面55に印加させることにより、リークを意図的に発生させる。リーク発生指示部72は、交流バイアスを段階的(例えば20Vずつ)に変化させてリークを発生させることができる。
The leak
リーク検知部73は、リークによって感光体ドラム121とトナー担持面55との間に流れた過電流を検知することで、リークが発生したことを検知するものであって、過電流の値に基づき、リークが発生したリーク発生バイアスを算出する。
The
状態検知部74は、リーク発生バイアスをトナー担持面55に印加する印加時間の設定に必要な状態情報を取得する。本実施形態では、トナー像の現像動作の回数、つまりトナー像を用紙上に印字する印字動作の回数(印字枚数)を、状態情報として用いている。そして、状態検知部74は、印字枚数をカウントするカウンタで構成されている。なお、状態情報としては、印字枚数の他に、現像装置122が駆動された総駆動時間、現像装置122が消費した総トナー消費量、現像装置122が印字した総印字量等が挙げられる。
The
印加時間設定部75は、状態検知部74が取得した状態情報(印字枚数)に従ってリーク発生バイアスの印加時間を設定する。
The application
図6〜図9は、状態情報に応じて最適な印加時間を見出すために行った実験の結果を示す図であり、印加時間と交流バイアスとの関係を所定の印字枚数毎に示している。図中の×はリークが検知されたことを表し、○はリークが検知されなかったことを表す。実験では、交流バイアスを1280V〜1160Vの範囲で段階的に(20Vずつ)変化させ、各交流バイアスについてリークが発生するまでに要した時間(印加時間)を測定した。また、実験では、印字速度40枚/分で30万枚印字した。以下に、他の実験条件を示す。
感光体ドラム121の回転速度:210mm/sec
現像ローラ43の回転速度:感光体ドラム121の回転速度の1.6倍(感光体ドラム 121と同一の回転方向)
マグネットローラの回転速度:現像ローラ43の回転速度の1.2倍(現像ローラ43 と同一の回転方向)
感光体ドラム121とトナー担持面55との間の距離:0.12mm
トナー担持面55とマグネットローラの周面48の間の距離(隙間D):0.3mm
感光体ドラム121の表面電位:+230V(白地部)、+20V(画像部)
現像バイアス:周波数3.85kHz、Duty45%、直流バイアス70V、
交流バイアス1160V〜1280V
マグネットローラへのバイアス:周波数3.85kHz、Duty70%、
直流バイアス200V、交流バイアス2200V
トナー:粒径6.8μm、正帯電性
リーク検知部73によるリーク検知は画像部で行った。
6 to 9 are diagrams showing the results of experiments conducted to find the optimum application time according to the state information, and show the relationship between the application time and the AC bias for each predetermined number of printed sheets. In the figure, “X” indicates that a leak has been detected, and “◯” indicates that no leak has been detected. In the experiment, the AC bias was changed stepwise (in increments of 20 V) in the range of 1280 V to 1160 V, and the time (application time) required until leakage occurred for each AC bias was measured. In the experiment, 300,000 sheets were printed at a printing speed of 40 sheets / min. Other experimental conditions are shown below.
Rotational speed of the photosensitive drum 121: 210 mm / sec
Rotational speed of the developing roller 43: 1.6 times the rotational speed of the photosensitive drum 121 (same rotational direction as the photosensitive drum 121)
Magnet roller rotation speed: 1.2 times the rotation speed of the developing roller 43 (same rotation direction as the developing roller 43)
Distance between
Distance (gap D) between
Surface potential of the photosensitive drum 121: +230 V (white background portion), +20 V (image portion)
Development bias: Frequency 3.85 kHz,
AC bias 1160V ~ 1280V
Bias to magnet roller: Frequency 3.85 kHz,
DC bias 200V, AC bias 2200V
Toner: Particle size 6.8 μm, positive chargeability Leak detection by the
図6に示すように、印字枚数が5万枚未満である初期現像時において1280Vで印加した場合、1秒以下の印加時間でリークが検知され、1260V以下ではリークが検知されなかった。また、図7に示すように、印字枚数が5万枚以上である現像耐久時において1260Vで印加した場合、1〜2秒の印加時間でリークが検知されたものの、1秒以下の印加時間ではリークが検知されなかった。また、1240V以下ではリークが検知されなかった。 As shown in FIG. 6, when the voltage was applied at 1280 V during initial development when the number of printed sheets was less than 50,000, a leak was detected with an application time of 1 second or less, and no leak was detected at 1260 V or less. In addition, as shown in FIG. 7, when applied at 1260 V during development durability when the number of printed sheets is 50,000 or more, a leak was detected with an application time of 1 to 2 seconds, but with an application time of 1 second or less. No leak was detected. Further, no leak was detected at 1240 V or less.
さらに、図8に示すように、印字枚数が10万枚以上である現像耐久時において1240Vで印加した場合、2〜3秒の印加時間でリークが検知されたものの、2秒以下の印加時間ではリークが検知されなかった。また、1220V以下ではリークが検知されなかった。さらに、図9に示すように、印字枚数が30万枚以上である現像耐久時において1220Vで印加した場合、3〜4秒の印加時間でリークが検知されたものの、3秒以下の印加時間ではリークが検知されなかった。また、1200V以下ではリークが検知されなかった。 Furthermore, as shown in FIG. 8, when applied at 1240 V during development durability when the number of printed sheets is 100,000 or more, a leak was detected with an application time of 2 to 3 seconds, but with an application time of 2 seconds or less. No leak was detected. Moreover, no leak was detected at 1220 V or less. Furthermore, as shown in FIG. 9, when applied at 1220 V during development durability when the number of printed sheets is 300,000 or more, a leak was detected in an application time of 3 to 4 seconds, but in an application time of 3 seconds or less. No leak was detected. Further, no leak was detected at 1200 V or lower.
図6〜図9に示す結果から、印字枚数の増加に伴い、リークが発生する交流バイアスが低くなることが確認された。これは、図4を参照して説明したように、印字枚数の増加に伴ってトナー担持面55上の蓄積電荷量が増加すると、トナー担持面55の表面電位が高くなるからである。
From the results shown in FIG. 6 to FIG. 9, it was confirmed that the AC bias at which leakage occurs decreases as the number of printed sheets increases. This is because, as described with reference to FIG. 4, when the amount of accumulated charge on the
また、図6〜図9に示す結果から、印字枚数が増加すると、トナー担持面55上の蓄積電荷量が増加するため、同一の交流バイアスを印加している場合であっても、リークを発生させるまでに要する時間が長くなることが確認された。このことから、印加時間を固定してしまうと、または短く設定してしまうと、リークが固定印加時間を超えて発生する場合、リークを検知することができないことが分かる。
Further, from the results shown in FIGS. 6 to 9, when the number of printed sheets increases, the accumulated charge amount on the
具体的には、交流バイアスを1280Vに設定したときにリークが発生するまでに要する時間が1秒程度の場合(図6参照)、印加時間を1秒に固定していてもリークを検知することができる。しかしながら、交流バイアスを1240Vに設定したときにリークが発生するまでに要する時間が2〜3秒の場合(図8参照)、印加時間を1秒に固定していると、リークを検知することができない。 Specifically, when the time required for a leak to occur when the AC bias is set to 1280 V is about 1 second (see FIG. 6), the leak is detected even if the application time is fixed at 1 second. Can do. However, when the AC bias is set to 1240 V and the time required to generate a leak is 2 to 3 seconds (see FIG. 8), the leak may be detected if the application time is fixed at 1 second. Can not.
上記の知見から、印加時間設定部75は、図10に示すように、状態検知部74によって印字枚数が5万枚未満であることが検知されると、印加時間を2秒に設定し、印字枚数が5万枚以上であることが検知されると、印加時間を3秒に設定し、印字枚数が10万枚以上であることが検知されると、印字時間を4秒に設定し、印字枚数が30万枚以上であることが検知されると、印字時間を5秒に設定する。一方、印加時間を固定する固定構成例は、印字枚数に関係なく1秒に設定している。
From the above knowledge, the application
このように、本実施形態では、印加時間設定部75は、印加時間を印字枚数の増加に伴って増加させている。これにより、トナー担持面55上の蓄積電荷量が増加しても、リークを確実に発生させることができる。一方、固定構成例は印加時間を1秒に固定しているので、実際のリーク発生バイアスが1280Vのときのみリークを発生させる。なお、本実施形態の上記した設定印加時間は、上記した実験条件の変更や、現像装置122の使用環境等によって適宜変更されるものである。
Thus, in the present embodiment, the application
記憶部76は、上記した印加時間を印加時間テーブルとして記憶する。印加時間設定部75は、印加時間テーブルを参照して、状態検知部74が取得した印字枚数に応じて印加時間を設定する。
The
次に、現像モード実行部71について説明する。現像モード実行部71は、ユーザの指示によって用紙上にトナー像を印字する現像モードを行うものであって、現像バイアス設定部77と、バイアス印加指示部78とを含む。
Next, the development
現像バイアス設定部77は、リーク発生モード実行部70が発生させたリーク発生バイアスに基づき、第2印加手段57の交流電圧源64からトナー担持面55に印加される交流バイアスを設定する。例えば、リーク発生バイアスが図8に示すように1240Vのとき、現像バイアス設定部77は、交流バイアスを、1240Vよりも低い1220Vに設定する。このように、交流バイアスをリーク発生バイアスよりも若干低く設定することで、リークの発生を抑制しつつ、トナー像の形成に十分な量のトナーをトナー担持面55から感光体ドラム121に供給することができる。
The development
バイアス印加指示部78は、第1印加手段56を制御してマグネットローラ42にバイアスを印加させると共に、第2印加手段57を制御して、現像バイアス設定部77が設定した交流バイアスをトナー担持面55に印加させる。これにより、マグネットローラ42の周面48とトナー担持面55との間、およびトナー担持面55と感光体ドラム121の周面との間のそれぞれに、所定の電位差が生じる。そして、それらの電位差に従ってトナー像が形成されることは、図3を参照して説明した通りである。
The bias
以下、図11のフロー図を参照してリーク発生モード実行部70の制御フローについて説明する。まず、定期的に、または現像動作の設定に変更があったとき、リーク発生モード実行部70はリーク発生モードを開始する(ステップS1)。次に、ステップS2において、前回時にリーク発生モードを実行したときにリークが発生したリーク発生バイアス(第1発生電圧)をトナー担持面55に印加する。ここで、第1発生電圧を、例えば1260Vとすると、第1発生電圧の印加時間は3秒である。
Hereinafter, the control flow of the leak occurrence
第1発生電圧(1260V)でリークが発生した場合(ステップS3においてYES)、ステップS4において、第1発生電圧よりも1段階電圧を下げた第2発生電圧(1260Vよりも20Vだけ下げた1240V)を設定し、トナー担持面55に印加する。第2発生電圧の印加時間は3秒である。
When a leak occurs at the first generated voltage (1260V) (YES in step S3), a second generated voltage that is one step lower than the first generated voltage in step S4 (1240V lower by 20V than 1260V). Is applied to the
第2発生電圧(1240V)でリークが発生した場合(ステップS5においてYES)、ステップS6において、第2発生電圧を新たなリーク発生バイアスとする。現像モード実行部71は、その新たなリーク発生バイアスに基づいて最適な交流バイアスを設定する。一方、第2発生電圧でリークが発生しなかった場合(ステップS5においてNO)、ステップS7において、第1発生電圧(1260V)を再びリーク発生バイアスとする。現像モード実行部71は、前回時に設定した交流バイアスを維持する。
If a leak occurs at the second generated voltage (1240 V) (YES in step S5), the second generated voltage is set as a new leak generating bias in step S6. The development
ステップS3に戻り、第1発生電圧(1260V)でリークが発生しなかった場合(NOの場合)、ステップS8において、第1発生電圧よりも1段階電圧を上げた第3発生電圧(1260Vよりも20Vだけ上げた1280V)を設定し、トナー担持面55に印加する。第3発生電圧の印加時間は3秒である。第2発生電圧および第3発生電圧の印加時間は、印字枚数によって変更されるものであるが、1回の連続したリーク発生検知を通して一定に設定される。これは、リークを発生させる電圧が変わっても、リークの検知を確実に行うことができる印加時間に設定するためである。図11の制御フローは、印字枚数が5万枚以上10万枚未満の場合を例示しているため、印加時間は3秒に設定されている。
Returning to step S3, if no leak occurs in the first generated voltage (1260V) (in the case of NO), in step S8, the third generated voltage (1260V higher than 1260V), which is one step higher than the first generated voltage. 1280V) increased by 20V and set to the
第3発生電圧(1280V)でリークが発生した場合(ステップS9においてYES)、ステップS10において、第3発生電圧を新たなリーク発生バイアスとする。現像モード実行部71は、その新たなリーク発生バイアスに基づいて最適な交流バイアスを設定する。一方、第3発生電圧でリークが発生しなかった場合(ステップS9においてNO)、ステップS11において、第1発生電圧(1260V)を再びリーク発生バイアスとする。現像モード実行部71は、前回時に設定した交流バイアスを維持する。
When a leak occurs at the third generated voltage (1280 V) (YES in step S9), the third generated voltage is set as a new leak occurrence bias in step S10. The development
以上説明した本実施形態に係る現像装置122によれば、制御部Uは、リーク発生モードにおいて、リーク発生バイアスの印加時間の設定に必要な状態情報を取得し、その状態情報に従って印加時間を設定する。具体的には、制御部Uは、印字枚数が増加するにつれて印加時間を増加させる。そのため、印字枚数の増加に伴ってトナー担持面55上の蓄積電荷量が増加しても電圧リークを確実に発生させることができる。これにより、制御部Uが現像モードにおいてリーク発生バイアスに基づいて設定する現像バイアスは、リークを発生させない最適なバイアスとなる。その結果、良好な画質のトナー像が形成される。
According to the developing
また、状態検知部74としてカウンタが用いられているので、制御部Uがリーク発生モードを最適なタイミングで行うように設定することが容易となる。
Further, since a counter is used as the
10 画像形成装置
42 マグネットローラ
43 現像ローラ(トナー担持体)
55 トナー担持面
57 第2印加手段(リーク発生手段)
70 リーク発生モード実行部
71 現像モード実行部
72 リーク発生指示部
73 リーク検知部
74 状態検知部
75 印加時間設定部
76 記憶部
77 現像バイアス設定部
78 バイアス印加指示部
121 感光体ドラム
122 現像装置
U 制御部
10
55
70 Leak generation
Claims (4)
前記貯留部から前記トナーを受け取って担持するトナー担持面を有し、前記トナー担持面から前記トナーを所定の像担持体に供給して前記所定の像担持体上にトナー像を現像するトナー担持体と、
前記トナー担持体に現像バイアスを印加して前記トナー担持面から前記トナーを前記所定の像担持体に供給させるバイアス印加手段と、
前記トナー担持体と前記所定の像担持体との間で電圧リークを発生させるリーク発生バイアスを前記トナー担持体に印加するリーク発生手段と、
前記リーク発生手段を制御して前記電圧リークを発生させるリーク発生モードと、前記リーク発生バイアスに基づいて前記現像バイアスを設定し、前記バイアス印加手段を制御して前記現像バイアスを前記トナー担持体に印加させる現像モードとを行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記リーク発生モードにおいて、前記リーク発生バイアスの印加時間の設定に必要な状態情報を取得する状態検知部と、前記状態情報に従って前記印加時間を設定する設定部とを含む現像装置。 A storage section for storing a developer containing toner;
A toner carrying surface for receiving and carrying the toner from the reservoir, and supplying the toner to a predetermined image carrier from the toner carrying surface to develop a toner image on the predetermined image carrier; Body,
Bias applying means for applying a developing bias to the toner carrier and supplying the toner from the toner carrying surface to the predetermined image carrier;
Leak generating means for applying a leak generating bias for generating a voltage leak between the toner carrier and the predetermined image carrier to the toner carrier;
A leak generation mode for controlling the leak generation means to generate the voltage leak, and the development bias is set based on the leak generation bias, and the bias application means is controlled to apply the development bias to the toner carrier. A control unit that performs a developing mode to be applied;
With
The control unit includes a state detection unit that acquires state information necessary for setting the application time of the leak generation bias and a setting unit that sets the application time according to the state information in the leak generation mode. .
前記状態検知部は、前記トナー像の現像動作の回数を前記状態情報として取得し、
前記設定部は、前記トナー像の前記現像動作回数が増加するにつれ、前記リーク発生バイアスの前記印加時間を増加させる現像装置。 The developing device according to claim 1,
The state detection unit obtains the number of development operations of the toner image as the state information,
The developing unit is configured to increase the application time of the leak occurrence bias as the number of times of developing the toner image increases.
前記状態検知部は、前記現像動作回数をカウントするカウンタであり、
前記制御部は、所定の現像動作回数毎に前記リーク発生モードを行う現像装置。 The developing device according to claim 2,
The state detection unit is a counter that counts the number of development operations.
The control unit is a developing device that performs the leak generation mode every predetermined number of development operations.
前記像担持体にトナーを供給して該像担持体上に前記トナー像を現像する現像装置と、
前記トナー像をシート上に転写させる転写部材と、
前記シート上の前記トナー像を該シート上に定着させる定着部と、
を備え、
前記現像装置として、請求項1〜3のいずれか一項に記載の現像装置が用いられている画像形成装置。 An image carrier on which a toner image is formed;
A developing device for supplying toner to the image carrier and developing the toner image on the image carrier;
A transfer member for transferring the toner image onto a sheet;
A fixing unit for fixing the toner image on the sheet onto the sheet;
With
An image forming apparatus in which the developing device according to claim 1 is used as the developing device.
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JP7408437B2 (en) | 2020-03-03 | 2024-01-05 | キヤノン株式会社 | Image forming device |
-
2010
- 2010-07-23 JP JP2010165980A patent/JP2012027249A/en active Pending
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