JP2013254036A - Development device and image formation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は現像装置及び画像形成装置に関し、例えば、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、FAXなどの画像形成装置に適用し得る。 The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus, and can be applied to, for example, an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a fax machine using an electrophotographic system.
電子写真方式のプリンタでは、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各プロセスによって画像を形成している。 In an electrophotographic printer, an image is formed by each process of charging, exposure, development, transfer, fixing, and cleaning.
この内、現像プロセスでは、感光体ドラムに、現像剤担持体としての現像ローラを接触させ、この現像ローラに電圧を印加して、感光体ドラムの静電潜像を現像剤としてのトナー(例えば、非磁性一成分トナー)で現像する接触型の現像装置(感光体ドラムと現像ローラとが接触している現像装置)が、小型化、低価格化の利点から良く使われている。 Among these, in the development process, a developing roller as a developer carrying member is brought into contact with the photosensitive drum, and a voltage is applied to the developing roller to convert the electrostatic latent image on the photosensitive drum into toner (for example, developer). A contact-type developing device (a developing device in which a photosensitive drum and a developing roller are in contact with each other) that develops with non-magnetic one-component toner) is often used because of the advantages of downsizing and cost reduction.
このような従来の現像装置は、現像剤供給部材としての供給ローラが現像ローラに押圧されているのが一般的であるが、例えば、ローラ回転速度の高速化を図るために、ローラを駆動するトルクを下げ、熱の発生を抑えることが重要である。駆動トルクを低減するための方法としては、特許文献1の記載技術がある。特許文献1では、現像ローラと、表面に凹凸を設けた供給ローラとを非接触に配置した現像装置について記載されていている。
In such a conventional developing device, a supply roller as a developer supply member is generally pressed against the development roller. For example, in order to increase the roller rotation speed, the roller is driven. It is important to reduce the torque and suppress the generation of heat. As a method for reducing the driving torque, there is a technique described in
しかしながら、特許文献1に記載された現像装置では、供給ローラが現像ローラを押圧しておらず、トナーを摩擦帯電させないので、高濃度の印刷を連続して行った場合には、予備帯電されたトナーを現像ローラに十分供給することができず、印刷濃度の低下や印刷カスレが発生するという問題がある。
However, in the developing device described in
そのため、現像剤供給部材から現像剤担持体への現像剤の供給を安定的に行い、安定した画像形成を行うことができる現像装置及び画像形成装置が望まれている。 Therefore, there is a demand for a developing device and an image forming apparatus that can stably supply the developer from the developer supplying member to the developer carrying member and perform stable image formation.
第1の本発明の現像装置は、(1)表面に現像剤を担持し、静電潜像を担持する静電潜像担持体に、担持した現像剤を付着させて前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、(2)表面に現像剤を付着させ、表面に付着させた現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、(3)前記現像剤供給部材を帯電させるものであって、前記現像剤供給部材に対向する電極が等間隔で複数形成されている帯電部材とを備え、(4)前記帯電部材を構成するそれぞれの電極の先端から前記現像剤供給部材の表面までの電極距離が、前記帯電部材を構成するそれぞれの電極の間の電極間隔以上となっていることを特徴とする。 The developing device according to the first aspect of the present invention is (1) carrying a developer on the surface and attaching the carried developer to an electrostatic latent image carrier that carries an electrostatic latent image to form the electrostatic latent image. A developer carrying member to be developed; (2) a developer supplying member for attaching the developer to the surface and supplying the developer attached to the surface to the developer carrying member; and (3) the developer supplying member. A charging member having a plurality of electrodes opposed to the developer supply member formed at equal intervals, and (4) supplying the developer from the tip of each electrode constituting the charging member. The electrode distance to the surface of the member is greater than or equal to the electrode spacing between the electrodes constituting the charging member.
第2の本発明は、現像装置を用いて媒体に画像形成を行う画像形成装置において、(1)前記現像装置は、(1−1)表面に現像剤を担持し、静電潜像を担持する静電潜像担持体に、担持した現像剤を付着させて前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、(1−2)表面に現像剤を付着させ、表面に付着させた現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、(1−3)前記現像剤供給部材を帯電させるものであって、前記現像剤供給部材に対向する電極が等間隔で複数形成されている帯電部材とを備え、(1−4)前記帯電部材を構成するそれぞれの電極の先端から前記現像剤供給部材の表面までの電極距離が、前記帯電部材を構成するそれぞれの電極の間の電極間隔以上となっていることを特徴とする。 The second aspect of the present invention is an image forming apparatus for forming an image on a medium using a developing device. (1) The developing device (1-1) carries a developer on the surface and carries an electrostatic latent image. A developer carrying member that develops the electrostatic latent image by attaching the carried developer to the electrostatic latent image carrier, and (1-2) development that adheres the developer to the surface and adheres to the surface. A developer supplying member for supplying the developer to the developer carrying member; and (1-3) charging the developer supplying member, wherein a plurality of electrodes facing the developer supplying member are formed at equal intervals. (1-4) The electrode distance from the tip of each electrode constituting the charging member to the surface of the developer supply member is between the electrodes constituting the charging member. It is characterized by being more than the electrode interval.
本発明によれば、現像剤供給部材から現像剤担持体への現像剤の供給を安定的に行い、安定した画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of stably supplying a developer from a developer supply member to a developer carrying member and performing stable image formation.
(A)第1の実施形態
以下、本発明による現像装置及び画像形成装置の第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a developing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(A−1)第1の実施形態の構成
図3は、第1の実施形態の画像形成装置1の概略断面図である。
(A-1) Configuration of the First Embodiment FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the
図3に示すように、画像形成装置1には、画像形成部40、定着装置9(発熱ローラ10、加熱ヒータ11、加圧ローラ12、サーミスタ13)、ドライブローラ18a、ドライブローラ18b、記録紙走行ガイド19a、19b、廃棄現像剤タンク21、記録紙カセット22、及び排紙トレイ23が配置されている。そして、画像形成部40は、4つの画像形成ユニット100(100K、100C、100Y、100M)、4つのLEDヘッド103(103K、103C、103Y、103M)、転写ベルト16、転写ローラ17a〜17d、及び転写ベルトクリーニングブレード20を有している。
As shown in FIG. 3, the
記録紙カセット22は、画像形成装置1が画像を形成する媒体としての記録紙Pを収納するものである。
The
記録紙搬送ローラ15a〜15v、及び記録紙走行ガイド19a、19bは、記録紙カセット22に収納された記録紙Pを1枚ずつ繰出して、画像形成装置1内で搬送するための記録紙搬送手段を構成するものである。
The recording
4つの画像形成ユニット100K、100C、100Y、100Mは、それぞれ異なる色の現像剤としてのトナーT(TK、TC、TY、TM)を用いて印刷画像を現像するものである。また、4つのLEDヘッド103K、103C、103Y、103Mは、それぞれ、対応する画像形成ユニット100K、100C、100Y、100Mの感光体ドラム(後述)に、図示しない制御部から供給された画像信号に基づく光を照射する感光手段(露光部材)として機能するものであり、感光体ドラムに対向して配設されている。なお、画像形成装置1において、感光手段(露光部材)として、LEDヘッド103にかえてレーザー等の他の方式の装置を適用するようにしてもよい。
The four
なお、本明細書では、「ブラック」を「K」、「シアン」を「C」、「イエロー」を「Y」、「マゼンタ」を「M」とも表わすものとする。例えば、画像形成ユニット100Kは、ブラックのトナー色のトナーTKを用いて現像を行うものであり、画像形成ユニット100Cはシアンのトナー色のトナーTCを用いて現像を行うものである。
In the present specification, “black” is also represented as “K”, “cyan” as “C”, “yellow” as “Y”, and “magenta” as “M”. For example, the
第1の実施形態で用いられるトナーT(TK、TC、TY、TM)は、全て、結着樹脂としてポリエステル樹脂を用い、内部添加剤として帯電制御剤、離型剤、着色剤、外部添加剤によって構成される粉砕方により得られた平均粒子径5.8(μm)の樹脂粒子であるものとする。 The toner T (TK, TC, TY, TM) used in the first embodiment all uses a polyester resin as a binder resin, and a charge control agent, a release agent, a colorant, and an external additive as an internal additive. It is assumed that the resin particles have an average particle diameter of 5.8 (μm) obtained by the pulverization method.
転写ベルト16、転写ローラ17a〜17d、及びドライブローラ18a、18bは、画像形成ユニット100K、6C、6Y、6Mが現像したトナー像を記録紙Pに転写するための転写手段を構成するものである。
The
転写ベルトクリーニングブレード20は、転写ベルト16に付着したトナーTを除去するものである。そして、廃棄現像剤タンク21は、転写ベルトクリーニングブレード20により除去されたトナーT(廃棄現像剤)を保管する保管庫である。
The transfer
定着装置9は、記録紙Pに転写されたトナー像を、熱及び圧力により定着させるものであり、発熱ローラ10、加熱ヒータ11、加圧ローラ12、及びサーミスタ13を有している。
The
発熱ローラ10は、記録紙Pを加熱するためのローラであり、例えば、アルミニウムからなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、さらにその上にPFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)チューブを被覆することによって形成される。そして、発熱ローラ10の内部には、加熱ヒータ11が配置されており、発熱ローラ10は加熱ヒータ11により過熱される。加熱ヒータ11は、例えば、ハロゲンランプ等の加熱部材が適用することができる。
The
また、発熱ローラ10の近傍には、温度検出手段としてのサーミスタ13が配置されており、図示しない制御部によりサーミスタ13で測定された温度に応じた出力で、加熱ヒータ11が制御される。
Further, a
加圧ローラ12は、発熱ローラ10との間で記録紙Pを挟持搬送する際に、発熱ローラ10との間に形成される圧接部において、記録紙Pを発熱ローラ10側に押圧して圧力を加えるものである。加圧ローラ12は、例えば、アルミニウムの芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆しさらにその上にPFAチューブを被覆することにより構成することができる。
When the recording paper P is nipped and conveyed between the
なお、第1の実施形態の定着装置9は、図3に示すようにローラ方式を採用しているが、ベルトを使用したベルト方式、フイルムを使用したフイルム方式、発光エネルギーを利用するフラッシュ方式等を適用するようにしても良い。ローラ方式またはベルト方式の定着装置においては、オイル供給ローラ、オイル補給シート、オイルタンク等のオイル補給機構を備えたオイル補給定着方式によって、加熱ローラ、ベルトナーなどにオイルを補給し、積極的にホットオフセット減少が発生するのを防止するようにしても良い。また、上述のオイルとしては、特定の材料である必要はないが、一般に、シリコーンオイル、鉱物オイル等のうち比較的粘度の低いものを使用することが望ましい。さらに、ローラ方式またはベルト方式の定着装置において、上述のオイルを補給することなく、オイルレス定着方式によってホットオフセット現象が発生するのを防止するようにしても良い。
The fixing
次に、各画像形成ユニット100(100K、100C、100Y、100M)の内部構成について説明する。なお、各画像形成ユニット100は、現像に用いるトナーTの色が異なるだけで、その他の構成は同じであるので、以下では、画像形成ユニット100Kについてのみ説明する。
Next, the internal configuration of each image forming unit 100 (100K, 100C, 100Y, 100M) will be described. Each
図1は、画像形成ユニット100Kの概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the
図1に示すように、画像形成ユニット100Kには、現像装置50、感光体ドラム101、帯電ローラ102、及びクリーニングブレード108、が配設されている。そして、現像装置50は、現像ローラ104、現像剤供給ローラ105、トナー収容部106、層形成ブレード107、及び鋸歯電極109を有している。なお、図1に示す直流電源24、25、26、27、28、29は、画像形成部40に配設されているものであり、各画像形成ユニット100の所定部分に電圧を印加している。各直流電源の詳細については後述する。
As shown in FIG. 1, the
感光体ドラム101は、静電潜像担持体として機能するものであり、例えば、図1に示すように、導電性支持体101aの表面上に光導電層101bを形成することにより構成するようにしても良い。導電性支持体101aとしては、例えば、アルミニウムの金属パイプを適用することができる。光導電層101bとしては、例えば、電荷発生層、電荷輸送層を順次積層した有機系感光体を適用することができる。感光体ドラム101は、図示しないギアを介して、図示しない駆動源(モータ)とつながっている。
The
帯電ローラ102は、感光体ドラム101の表面を帯電させるための帯電部材として機能するものであり、例えば、図1に示すように、導電性支持体102aの表面上に、半導電性層102bを形成することにより構成しても良い。導電性支持体102aとしては、例えば、アルミニウム等の金属製シャフトを適用することができる。半導電性層102bとしては、例えば、半導電性エビクロロヒドリンゴムを適用することができる。
The charging
トナー収容部106は、トナーTKを収容(貯蔵)するものである。
The
現像剤供給ローラ105は、トナー収容部106に収容されているトナーTKを表面に付着させ、付着させたトナーTKを現像ローラ104に供給する現像剤供給部材として機能するものである。現像剤供給ローラ105の材料としては例えば、アルミニウムや鉄等の金属を用いることができる。なお、現像剤供給ローラ105の表面には、発泡弾性層(例えば、ウレタンスポンジの層)を設けるようにしてもよい。
The
現像ローラ104は、現像剤供給ローラ105から供給されたトナーTKを表面に担持する現像剤担持体として機能するものであり、例えば、図1に示すように、導電性支持体104aの表面上に、半導電性層4bを形成することにより構成しても良い。導電性支持体104aとしては、例えば、アルミニウム等の金属製シャフトを適用することができる。半導電性層104bとしては、例えば、半導電性ウレタンゴムを適用することができる。現像ローラ104は、図示しないギアを介して、図示しない駆動源(モータ)とつながっている。
The developing
層形成ブレード107は、現像ローラ104上のトナーTKを、厚さが均一な薄層に形成する(薄層化する)薄層形成部材として機能するものである。層形成ブレード107は、例えば、鉄やアルミニウム等の金属を用いることができる。
The
クリーニングブレード108は、感光体ドラム101で記録紙Pへトナー像の転写後に残ったトナーTKを、感光体ドラム101から除去して回収するための現像剤回収部材として機能するものである。クリーニングブレード108は、例えば、ウレタンゴム等の発泡弾性体を用いることができる。
The
鋸歯電極109は、現像剤供給ローラ105から現像ローラ104へのトナーTKの移動を促進するために、現像剤供給ローラ105の帯電を補助する帯電部材(帯電補助部材)として機能するものである。第1の実施形態では、帯電部材(帯電補助部材)として、鋸歯電極109を用いたコロナ帯電器を適用するものとする。第1の実施形態では、帯電部材(帯電補助部材)として鋸歯電極109を適用するものとして説明するが、その他のコロナ帯電方式の電極(例えば、コロトロン、スコロトロン等)を適用するようにしてもよい。
The
転写ローラ17aは、例えば、図1に示すように、導電性支持体17a1の表面上に、発泡弾性層17a2を形成することにより構成しても良い。導電性支持体17a1としては、例えば、アルミニウム等の金属製シャフトを適用することができる。発泡弾性層17a2としては、例えば、ウレタンスポンジを適用することができる。なお、その他の転写ローラ17b〜17dも同様の構造となっているため説明を省略する。
For example, as shown in FIG. 1, the
直流電源24は、帯電ローラ102へ直流電圧を印加する直流電源である。また、直流電源25は、転写ローラ17aに直流電圧を印加する直流電源である。さらに、直流電源26は現像ローラ104に直流電圧を印加する直流電源である。さらにまた、直流電源27は、現像剤供給ローラ105へ直流電圧を印加する直流電源である。また、直流電源28は層形成ブレード107へ直流電圧を印加する直流電源である。さらに、直流電源29は、鋸歯電極109に直流電圧を印加する直流電源である。
The
図2は本発明に用いた鋸歯電極109の概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
図2は、鋸歯電極109の一部を拡大して示す平面図(図1の矢印Xの方向から見た場合の一部を拡大して示す平面図)である。 2 is an enlarged plan view showing a part of the sawtooth electrode 109 (a plan view showing an enlarged part when viewed from the direction of the arrow X in FIG. 1).
鋸歯電極109は、図1、図2に示すように、一端が現像剤供給ローラ105の外周面と対向するように配置された板形状の電極であり、現像剤供給ローラ105の外周面と対向する端部に、均一の密度(等間隔)で同一の三角歯型形状の電極109aが形成されている。鋸歯電極109では、直流電源29から供給された直流電圧に基づく電子が、それぞれの電極109aの先端から放出(コロナ放電)され、鋸歯電極109の先端に対抗する位置に配置された現像剤供給ローラ105が帯電することになる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第1の実施形態の鋸歯電極109は、厚さ200(μm)のステンレス製の薄板を用いるものとする。また、第1の実施形態では、鋸歯電極109の長手方向の寸法は、対向する現像剤供給ローラ105の幅と同じであるものとする。なお、鋸歯電極109の長手方向の寸法は、対向する現像剤供給ローラ105の幅よりも広くするようにしても良い。そして、以下では、鋸歯電極109の電極109a(三角歯)の長さ(鋸歯電極109の短手方向における電極109aの寸法)を「長さl」、電極109a同士の間隔(鋸歯電極109の長手方向における電極109aの先端部分の間隔)を「電極幅w」、電極109aの先端部分のなす角度を「角度θ」、各電極109aの先端から現像剤供給ローラ105までの距離を「d」と呼ぶものとする。第1の実施形態では、鋸歯電極109を構成する全ての電極109aにおいて、上述の長さl、先端角度θ、距離dは同一であるものとする。また、第1の実施形態では、鋸歯電極109において隣接する電極109a同士の間隔は全てwであるものとする。
The
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、以上のような構成を有する第1の実施形態の画像形成装置1の動作を説明する。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the
まず、画像形成装置1全体の動作について、図3を用いて説明する。
First, the operation of the entire
図示せぬ駆動手段により記録紙搬送ローラ15a、15bが回転することで、記録紙カセット22内の記録紙Pが選択的に繰出される。そして、繰出された記録紙Pは、記録紙搬送ローラ15c〜15fにより、転写ベルト16上に搬送される。転写ベルト16は、ドライブローラ18a、18bの回転に伴って図2の矢印f(又は矢印r)の方向に回転し、転写ベルト16上に搬送されてきた記録紙Pは、転写ベルト16の回転に伴って、同じ方向に移動する。そして、転写ベルト16を移動する記録紙Pには、各画像形成ユニット100K、100C、100Y、100M及び各転写ローラ17a〜17dにより、トナー像が転写される。そして、記録紙Pに転写されたトナー像のトナーが、転写ベルト16の後段に配置された定着装置9により定着する。そして、記録紙Pは、全ての画像形成ユニット100によるトナー像の転写及び定着処理が行われると、記録紙走行ガイド19a、及び、記録紙搬送ローラ15g〜15jの動作により、排紙トレイ23まで搬送される(排紙される)。
The recording
なお、第1の実施形態の画像形成装置1では、記録紙Pの両面に対して印刷が可能な構成となっており、記録紙Pの両面に印刷を行う場合には、記録紙Pの一方の面についてトナー像の転写及び定着処理がおこなわれた後、記録紙搬送ローラ15k〜15v、15c〜15f及び記録紙走行ガイド19a、19bの動作により、記録紙Pが裏返しの状態(印刷を行っていない他方の面を上に向けた状態)で再度転写ベルト16上に供給される。
Note that the
次に、各画像形成ユニット100(100K、100C、100Y、100M)の動作について説明する。なお、各画像形成ユニット100は、現像に用いるトナーTの色が異なるだけで、その他の構成は同じであるので、以下では、画像形成ユニット100Kについてのみ説明する。
Next, the operation of each image forming unit 100 (100K, 100C, 100Y, 100M) will be described. Each
画像形成ユニット100Kでは、感光体ドラム101が図示しない駆動用ギアを介して、矢印a方向に回転させられる。そして、感光体ドラム101と接触する帯電ローラ102は、感光体ドラム101との摩擦力により矢印d方向に回転する。帯電ローラ102は、直流電源24によって直流電圧が印加されている。したがって、帯電ローラ102は感光体ドラム101と接触することにより、感光体ドラム101を帯電させることになる。
In the
そして、LEDヘッド103は、帯電された感光体ドラム101に、図示しない制御部から供給される画像信号に基づく光を照射し、感光体ドラム101の表面に画像信号に基づく静電潜像を形成する。
The LED head 103 irradiates the charged
一方、現像剤供給ローラ105は、図示しない駆動用ギアを介して矢印c方向に回転する。また、現像剤供給ローラ105は、電源27によって直流電圧が印加されており、さらに、鋸歯電極109により補助帯電されている。そして、電源27及び鋸歯電極109により帯電した現像剤供給ローラ105は、トナー収容部106に収容されたトナーTKを付着させる。そして、現像剤供給ローラ105は、トナーTKが表面に付着した状態で矢印cの方向に回転すると、付着したトナーTKが、現像ローラ104に供給される。
On the other hand, the
そして、現像ローラ104は、感光体ドラム101と接触しながら、図示しない駆動用ギアを介し矢印b方向に回転し、現像剤供給ローラ105からトナーTKの供給を受ける。そして、現像ローラ104の表面上に供給されたトナーTKは、層形成ブレード107の部分を通過する際に層の厚さが規制されて薄層化される。現像ローラ104は、供給されたトナーTKを感光体ドラム101の静電潜像に付着させて、トナー像を現像する。
The developing
画像形成ユニット100Kの感光体ドラム101に対向して配置されている転写ローラ17aは、直流電源25により直流電圧が印加されている。そして、転写ローラ17aと感光体ドラム101上の静電潜像との電位差によりトナーTKが記録紙Pに転写される。一方、記録紙Pに転写されなかった感光体ドラム101上のトナーTKはクリーニングブレード108によって、感光体ドラム101上から除去される。
A DC voltage is applied to the
次に、鋸歯電極109を構成する電極109aの形状(以下、「形状S」とも呼ぶ)や、現像剤供給ローラ105との位置関係が、鋸歯電極109の帯電機能に与える影響について説明する。
Next, the influence of the shape of the
図4は、以下に説明する評価実験で用いる電極109aの形状S及び評価結果の一覧である。図4に示すように、形状S(S1−1〜S1−4、S2−0〜S2−5、S3−0〜S3−5、S4−0〜S4−5、S5−0〜S5−5、S6−0〜S6−3)ごとに、パラメータ(電極幅w、長さl、及び角度θ)の組み合わせが異なっている。
FIG. 4 is a list of the shapes S of the
図4に示す各形状Sは、電極幅を0.5〜2.0mmの範囲、長さlを0.3mm〜3.5mmの範囲、角度θを5°〜20°の範囲でそれぞれ変化させた場合の評価実験の結果について示している。 Each shape S shown in FIG. 4 is obtained by changing the electrode width in the range of 0.5 to 2.0 mm, the length l in the range of 0.3 mm to 3.5 mm, and the angle θ in the range of 5 ° to 20 °. It shows about the result of the evaluation experiment.
具体的には、形状S1−1〜形状S1−4では、電極109aの先端の角度θを10°、長さlを1.0(mm)と固定し、電極幅wを0.5mm〜2.0mmの範囲で変化させている。また、形状S2−0〜形状S2−5では、電極109aの先端の角度θを10°、電極幅wを1.0mmと固定し、長さlを0.3mm〜3.5mmの範囲で変化させている。さらに、形状S3−0〜形状S3−5では、電極109aの先端の角度θを5°、電極幅wを1.0mmと固定し、長さlを0.3mm〜3.5mmの範囲で変化させている。さらにまた、形状S4−0〜形状S4−5では、電極109aの先端の角度θを15°、電極幅wを1.0mmと固定し、長さlを0.3mm〜3.5mmの範囲で変化させている。また、形状S5−0〜形状S5−5では、電極109aの先端の角度θを3°、電極幅wを1.0mmと固定し、長さlを0.3mm〜3.5mmの範囲で変化させている。さらに、形状S6−0〜形状S6−3では、電極109aの先端の角度θを20°、電極幅wを1.0mmと固定し、長さlを0.3mm〜2.5mmの範囲で変化させている。
Specifically, in the shapes S1-1 to S1-4, the angle θ of the tip of the
鋸歯電極109において、電極109aの先端の角度θ、長さl、及び電極幅wの関係は、以下の(1)式を満たす必要がある。以下の(1)式を満たさない場合、鋸歯電極109において、隣接する電極109aが形状的に干渉し、鋸歯電極の形状を成さないことになるからである。なお、上述の図4に示す全ての形状S(形状S1−1〜形状6−3)は、以下の(1)式の関係を満たしている。
In the
tan(θ/2)≦w/2l …(1)
例えば、上記の(1)式でw=d=1.0mmとした場合、角度θは以下の(2)式を満たす必要がある。
tan (θ / 2) ≦ w / 2l (1)
For example, when w = d = 1.0 mm in the above equation (1), the angle θ needs to satisfy the following equation (2).
θ≦2tan−1(1/2l) …(2)
図7のグラフは、θ=2tan−1(1/2l)の曲線を図示している。図7のグラフでは、横軸を長さl、縦軸をθとしている。図7では、例えば、形状S6−3(長さl=2.0mm、角度θ=20°)の設定については上記の(2)式の関係を満たすが、形状S6−3の設定(角度θ=20°)から長さlを3mm以上に変更する場合には上記の(2)式の関係を満たさなくなる。
θ ≦ 2 tan −1 (1 / 2l) (2)
The graph of FIG. 7 illustrates a curve of θ = 2 tan −1 (1 / 2l). In the graph of FIG. 7, the horizontal axis is length l and the vertical axis is θ. In FIG. 7, for example, the setting of the shape S6-3 (length l = 2.0 mm, angle θ = 20 °) satisfies the relationship of the above expression (2), but the setting of the shape S6-3 (angle θ = 20 °), when the length l is changed to 3 mm or more, the relationship of the above expression (2) is not satisfied.
次に、電極109aの電極幅wが補助帯電機能の性能に与える影響について説明する。
Next, the influence of the electrode width w of the
図5は、形状S1−1〜S1−4のそれぞれについて、任意の3つの電極109aを含む幅(鋸歯電極109の長手方向の幅)で、電極109aの底辺を通る直線(図2の直線Y)から現像剤供給ローラ105の表面上の直線(直線Yと並行な直線)を通る平面上の各領域の電場強度(電界強度)について数値解析(シミュレーション)した結果について示している。図5では、下端が現像剤供給ローラ105の表面上の直線部分に該当し、上端が直線Yの部分に該当する。なお、図5では、電極109aの先端部から現像剤供給ローラ105へ向かう電場強度について数値解析(シミュレーション)した結果となっている。図5では、上述の電場強度の強さを当該領域の色の濃淡(点描の粗密)で示しており、濃度が濃い(点描の密度が高い)ほど、低い電場強度の領域であることを示している。言い換えると、図5では、濃度が薄い(点描の密度が低い)ほど、高い電場強度の領域であることを示している。
FIG. 5 shows a straight line that passes through the bottom of the electrode 109a (the straight line Y in FIG. 2) with a width including the arbitrary three
図5(a)〜図5(d)は、それぞれ、形状S1−1〜S1−4を用いた場合に発生する電場強度の分布について示している。 Fig.5 (a)-FIG.5 (d) have each shown distribution of the electric field strength generate | occur | produced when shape S1-1-S1-4 are used.
また、図5では、全ての形状Sで、鋸歯電極109には、直流電源29により−2250Vの直流電圧が印加されるものとする。また、現像剤供給ローラ105には、直流電源27により、−1000Vの直流電圧が印加されるものとする。すなわち、この場合、鋸歯電極109と現像剤供給ローラ105の間に生じる電位差は−1250Vである。
In FIG. 5, it is assumed that a DC voltage of −2250 V is applied from the
図5に示すように、電極109aの電極幅wが距離d以下までの間(すなわち、形状S1−1、形状S1−2)は、鋸歯電極109の対向電極である現像剤供給ローラ105表面上(すなわち、図5の各グラフの下端部分)における電場強度はほぼ均一になる。しかしながら、電極109aの電極の幅wよりも距離dが短い場合(形状S1−3、形状S1−4)には、現像剤供給ローラ105表面上の長手方向(図5のグラフの横方向)に対して、電場強度にムラが生じることがわかる。
As shown in FIG. 5, while the electrode width w of the
次に、鋸歯電極109の電極109aの形状を形状S1−1〜形状S1−4に変化(電極幅wを0.5mm〜2mmの間で変化)させて印刷を行った場合の印刷品質に関する実験を行った結果について図6を用いて説明する。
Next, an experiment relating to print quality when printing is performed by changing the shape of the
図6に示す実験では、印刷速度(=感光体ドラム101の回転速度=通紙速度)は0.20(m/s)に設定し、A4標準紙(例えば、OKIエクセレントホワイト紙、坪量=80(g/m2))3枚を、連続して縦方向送り(4辺のうち短い2辺が先端と後端となる方向)で、100%dutyの画像を印刷する試験(以下、「通紙試験」と呼ぶ)を行った。なお、上述の「100%dutyの画像」とは、印刷する記録紙(A4用紙)1枚の印刷可能範囲の全面に100%濃度の画素が配置された画像である。そして、電極109aの形状ごとの印刷品質の評価方法として、上述の通紙試験で最後に印刷した印刷用紙の印刷可能範囲の長手方向における下端部の10個所の濃度を測定し、測定した濃度の最大値と最小値の差分(以下、「濃度差」と呼ぶ)を確認した。
In the experiment shown in FIG. 6, the printing speed (= rotational speed of the
通紙試験を行った印刷面の印刷濃度については、画像濃度を分光濃度計「X−Rite528」(X−Rite社製、C光源、視野角2℃、レスポンスEモード)をもちいて測定した。通常、画像形成装置で上述のような通紙試験を行った場合、同一の印刷面上で、濃度差が0.3以上発生すると、画像品質悪化のため、当該画像形成装置は実用に耐えないことを意味する。
The print density of the printing surface subjected to the paper passing test was measured using a spectral densitometer “X-Rite 528” (manufactured by X-Rite, C light source,
そして、図4では、図6のグラフに基づいて、各形状Sごとの印刷品質の評価結果を示している。図4では、濃度差が0.15未満の場合を「良」、濃度差が0.15以上、0.3未満を「可」、濃度差が0.3以上の場合を「不可」と表示している。なお、評価結果が「不可」の場合には、画像品質悪化のため、実用に耐えない印刷品質であることを示している。 FIG. 4 shows the print quality evaluation results for each shape S based on the graph of FIG. In FIG. 4, “good” is displayed when the density difference is less than 0.15, “good” is displayed when the density difference is 0.15 or more and less than 0.3, and “impossible” is displayed when the density difference is 0.3 or more. doing. When the evaluation result is “impossible”, it indicates that the print quality is unpractical due to deterioration of image quality.
そして、図6に示す実験結果では、上述の図5に示す電場強度のムラの発生と同様に、電極幅wが大きくなるにしたがって、濃度差が大きくなる(すなわち、印刷濃度のムラが大きくなり印刷品質が低下する)という傾向が見られた。したがって、画像形成装置1による印刷の品質を実用に耐える程度に保つには、例えば、電極の幅wと電極間の距離dとの関係がw<2dの関係となるようにすれば良いことがわかる。
In the experimental results shown in FIG. 6, as the electrode width w increases, the density difference increases (that is, the printing density unevenness increases, similarly to the occurrence of the electric field intensity unevenness shown in FIG. 5 described above. There was a tendency for print quality to deteriorate. Therefore, in order to maintain the printing quality of the
次に、電極109aの長さlが補助帯電機能の性能に与える影響について説明する。
Next, the influence of the length l of the
図8は、鋸歯電極109の電極109aの形状を形状S2−1〜形状S2−4に変化(長さlを0.5mm〜3.5mmの間で変化)させた場合の、電極109aからの距離ごとの電場強度(数値解析の結果)を示したグラフである。図8のグラフは、鋸歯電極109に対して、−2250Vの直流電圧を印加し、現像剤供給ローラ105に対して−1000Vの直流電圧を印加したものとして数値解析を行った結果である。
FIG. 8 shows the shape of the
また、図9は、鋸歯電極109の電極109aの形状を形状S3−1〜形状S3−4に変化(長さlを0.5mm〜3.5mmの間で変化)させた場合の、電極109aからの距離ごとの電場強度を示したグラフである。さらに、図10は、鋸歯電極109の電極109aの形状を形状S4−1〜形状S4−4に変化(長さlを0.5mm〜3.5mmの間で変化)させた場合の、電極109aからの距離ごとの電場強度を示したグラフである。なお、図9、図10のグラフにおいて、電極109aの形状以外の条件は上述の図8と同様である。
FIG. 9 shows the
上述の図8〜図10に示すように、電極幅w及び角度θに関わらず、電極109aの長さlが長い方が、電極109aの先端近傍において、電場強度が強くなる傾向があることがわかる。
As shown in FIGS. 8 to 10 described above, regardless of the electrode width w and the angle θ, the longer the length l of the
次に、電極109aの長さl及び角度θが補助帯電機能の性能に与える影響について説明する。
Next, the influence of the length l and the angle θ of the
図11は、鋸歯電極109の電極109aの形状S(S1−1〜S1−4、S2−0〜S2−5、S3−0〜S3−5、S4−0〜S4−5、S5−0〜S5−5、S6−0〜S6−3)ごとに、上述の図6と同様の通紙試験を行った場合の濃度差を測定した結果について示している。なお、S1−1〜S6−3では、電極幅wは1.0と共通であるので、変動するパラメータは、長さlと角度θだけとなっている。そして、図11では、横軸を長さl、縦軸を濃度差としている。
11 shows the shape S of the
そして、上述の図4では、上述の図6及び図11のグラフに基づいて、各形状Sごとの印刷品質の評価結果を示している。図4では、濃度差が0.15未満の場合を「良」、濃度差が0.15以上、0.3未満を「可」、濃度差が0.3以上の場合を「不可」と表示している。なお、評価結果が「不可」の場合には、画像品質悪化のため、実用に耐えない印刷品質であることを示している。 In FIG. 4 described above, the evaluation results of the print quality for each shape S are shown based on the graphs of FIGS. 6 and 11 described above. In FIG. 4, “good” is displayed when the density difference is less than 0.15, “good” is displayed when the density difference is 0.15 or more and less than 0.3, and “impossible” is displayed when the density difference is 0.3 or more. doing. When the evaluation result is “impossible”, it indicates that the print quality is unpractical due to deterioration of image quality.
図11の結果では、電極109aの長さlを長くするほど濃度差が大きくなる。特に図11の結果からわかるように、長さlが3.00mmを超えると、角度θによっては、濃度差が0.15を超え、評価結果が「可」となる場合が多くなる。したがって、電極109aの長さlの上限は3.00mm程度とすることが望ましいことが分かる。また、電極109aの角度θが20°の場合、長さlが3.00mmを超えると、上記の(1)、(2)式を満たすことができないことから、角度θの許容範囲を広くして、設計や製造を容易とするためにも長さlは3.00mm以下とすることが望ましい。
In the result of FIG. 11, the concentration difference increases as the length l of the
図11の実験結果の範囲では、電極109aの長さlを短くするほど濃度差が小さくなる傾向が見られるが、実際には長さlを0.5mm未満とすると、製造コストの増加や、現像剤供給ローラ105の表面上における電場強度の制御が難しくなる。例えば、画像形成ユニット100Kを使用うちに、鋸歯電極109に衝撃が加わって損傷(変形や傷)したり、塵の付着が発生したりすると、電極109aの先端ではなく、その損傷部分や付着部分から放電が生じる可能性がある。このように、鋸歯電極109において、意図しない部分から放電が生じる可能性は、電極109aの長さが短いほど発生する頻度が高くなる。上述のような理由に鑑みて、電極109aの長さlは0.5mm以上であることが望ましい。
In the range of the experimental results shown in FIG. 11, the concentration difference tends to decrease as the length l of the
以上の通り、画像形成ユニット100Kにおいて、電極109aの長さlは、0.5mm〜3.0mmの範囲に設定することが望ましい。
As described above, in the
図11の結果では、電極109aの角度θを大きくするほど濃度差が大きくなる傾向が見られる。特に図11の結果からわかるように、角度θが15°を超えると、長さlによっては、濃度差が0.15を超え、評価結果が「可」となる場合が多くなる。したがって、電極109aの角度θの上限は15°mm程度とすることが望ましいことが分かる。また、電極109aの角度θが20°の場合、長さlが3.00mmを超えると、上記の(1)、(2)式を満たすことができないことから、長さlの許容範囲を広くして、設計や製造を容易とするためにも角度θは15°以下とすることが望ましい。
In the results of FIG. 11, the concentration difference tends to increase as the angle θ of the
図11の実験結果の範囲では、電極109aの角度θを小さくするほど、濃度差が小さくなる傾向が見られるが、実際には角度θを5°未満とすると、製造コストの増加、耐久性の低下(変形しやすくなる)、現像剤供給ローラ105の表面上における電場強度の制御が難しくなる。例えば、鋸歯電極109を、平行平板電極(三角歯の無い四角形の板)に置換えた場合、電極表面の状態(傷や付着物の影響)によって放電が生じることがあるが、その場合、放電する先端部分までの長さ(鋸歯電極109の長さlに相当する長さ)まで特定できない。画像形成装置1において、電極から現像剤供給ローラ105へ向けて放電する位置を一定とするためには、意図して不平等電界を発生させる必要がある。そこで、画像形成装置1では、三角歯形状の電極109aが形勢された鋸歯電極109を備え、不平等電場を発生させて、放電する位置を一定としている。上述の平行平板電極は、言い換えれば鋸歯電極109において電極109aの先端の角度θを180°とした形状ともいえる。すなわち、電極109aの先端の角度θを小さくするほど、電極109aの先端周辺が強い電場強度となる偏った不平等電界をつくることが可能となる。しかしながら、電極109aの角度θを小さくしすぎると、電極109aの先端周辺の電場強度に偏りが大きくなり、逆に現像剤供給ローラ105表面上の電場強度を均一に制御することが難しくなる。上述のような理由に鑑みて、電極109aの角度θは、5°以上であることが望ましい。
In the range of the experimental results in FIG. 11, the concentration difference tends to decrease as the angle θ of the
以上の通り、画像形成ユニット100Kにおいて、電極109aの角度θは5°〜15°の範囲に設定することが望ましい。
As described above, in the
次に、電極109aの先端と現像剤供給ローラ105との距離dが鋸歯電極109の補助帯電機能の性能に与える影響について説明する。
Next, the influence of the distance d between the tip of the
図12、図13は、図14に示す各条件C(条件C1〜条件C9)に従って、距離dを変化(0.2mm〜4.0mmの間で変化)させた場合について、上述の図5と同様に、電極109aの底辺を通る直線(図2の直線Y)から現像剤供給ローラ105の表面上の直線(直線Yと並行な直線)を通る平面上の各領域の電場強度(電場強度)について数値解析した結果について示している。なお、条件C1〜C9では、いずれも間隔w=1.0mm、長さl=2.0mm、角度θ=10°とした。 12 and 13 show the case where the distance d is changed (changed between 0.2 mm and 4.0 mm) according to each condition C (condition C1 to condition C9) shown in FIG. Similarly, the electric field strength (electric field strength) of each region on a plane passing from a straight line passing through the bottom of the electrode 109a (straight line Y in FIG. 2) to a straight line on the surface of the developer supply roller 105 (straight line parallel to the straight line Y). It shows about the result of numerical analysis. In all of the conditions C1 to C9, the interval w = 1.0 mm, the length l = 2.0 mm, and the angle θ = 10 °.
電極間に生じる電場強度をE、電極間の電位差をV、電極間の距離をdとした場合、一般的にE=V/dの関係を満たす。そこで、図14に示す各条件C(条件C1〜条件C9)では、距離dが変化しても現像剤供給ローラ105の表面に生じる平均的な電場強度が同程度となるように、距離dの変化に応じて電極間の電位差(電極109aの先端と現像剤供給ローラ105との間の電位差)も変化させる設定にしている。なお、いずれの条件Cの場合も現像剤供給ローラ105側に印加する直流電圧は−1000Vである。
When the electric field strength generated between the electrodes is E, the potential difference between the electrodes is V, and the distance between the electrodes is d, the relationship of E = V / d is generally satisfied. Therefore, in each condition C (conditions C1 to C9) shown in FIG. 14, even if the distance d changes, the average electric field strength generated on the surface of the
なお、図12(a)〜図12(d)は、それぞれ条件C1(d=0.2mm)、C3(d=0.6mm)、C4(d=0.8mm)、C5(d=1.0mm)で発生する電場強度の分布について示している。また、図13(a)〜図13(d)は、それぞれ条件C5(d=1.0mm)、C7(d=2.0mm)、C8(d=3.0mm)、C9(d=4.0mm)で発生する電場強度の分布について示している。 12A to 12D show conditions C1 (d = 0.2 mm), C3 (d = 0.6 mm), C4 (d = 0.8 mm), C5 (d = 1. The distribution of the electric field intensity generated at 0 mm) is shown. FIGS. 13A to 13D show conditions C5 (d = 1.0 mm), C7 (d = 2.0 mm), C8 (d = 3.0 mm), C9 (d = 4. The distribution of the electric field intensity generated at 0 mm) is shown.
条件C1〜C4までの間(距離dが0.2mm〜0.8mmの間)は、距離dが電極幅w未満となっている。図12に示すように、距離dが電極幅w未満の間(条件C1〜C4までの間)は距離dが長くなると、現像剤供給ローラ105の表面上で、鋸歯電極109近傍の電場強度が徐々に大きくなる分布となる。すなわち、図12に示すように、距離dが電極幅w未満の間(条件C1〜C4までの間)は、現像剤供給ローラ105の表面上の電場強度はムラが発生した状態となる。
Between conditions C1 to C4 (distance d is between 0.2 mm and 0.8 mm), distance d is less than electrode width w. As shown in FIG. 12, when the distance d is longer while the distance d is less than the electrode width w (between conditions C1 to C4), the electric field strength in the vicinity of the
そして、図13に示すように、条件C5〜C9の間(すなわち、距離dが電極幅w以上の場合)においては、いずれも、現像剤供給ローラ105の表面上の電場強度は均一(ムラが無い)の状態となっている。
As shown in FIG. 13, the electric field strength on the surface of the
次に、図14に示す各条件C(条件C1〜条件C8)で、印刷を行った場合の印刷品質に関する実験を行った結果について図15を用いて説明する。図15は、各条件C(条件C1〜条件C8、すなわち、距離dを0.2mm〜3.00mmの間で変化させた場合)で、上述の図6と同様の通紙試験を行った場合の濃度差を測定した結果について示している。 Next, the results of experiments regarding print quality when printing is performed under the conditions C (conditions C1 to C8) illustrated in FIG. 14 will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows a case where a paper passing test similar to that of FIG. 6 is performed under each condition C (condition C1 to condition C8, that is, when the distance d is changed between 0.2 mm and 3.00 mm). It shows about the result of having measured the density difference.
図14に示すように、距離dが電極幅w未満(1.00mm未満)の間は、距離dが長くなるほど濃度差は少なくなり、距離dが電極幅w以上(1.00mm以上)となると、濃度差の減少は止まり、一定の値(0.1程度)で収束する。これは、上述の図12、図13における現像剤供給ローラ105の表面上のムラの発生状況と一致した傾向となっている。すなわち、現像剤供給ローラ105の表面上のムラが少なくなると、印刷品質が向上(通紙試験における濃度差が小さくなる)ことを示している。
As shown in FIG. 14, when the distance d is less than the electrode width w (less than 1.00 mm), the concentration difference decreases as the distance d increases, and the distance d becomes equal to or greater than the electrode width w (1.00 mm or more). The decrease in density difference stops and converges at a constant value (about 0.1). This tends to coincide with the occurrence of unevenness on the surface of the
以上の通り、画像形成装置1では、w≦dを満たせば、電極109aの形状についての設計が容易となる。
As described above, in the
(A−3)第1の実施形態の効果
第1の実施形態によれば、以下のような効果を奏することができる。
(A-3) Effects of First Embodiment According to the first embodiment, the following effects can be achieved.
画像形成装置1では、w≦dを満たすことにより、鋸歯電極109による現像剤供給ローラ105に対する帯電を安定的に行うことができる。これにより、画像形成装置1では、カスレやムラのない良好な印刷画像を安定的に形成することができ、さらに、電極109aの設計・製造が容易になる。
In the
また、画像形成装置1では、電極109aの長さlを、0.5mm〜3.0mmの範囲に設定することにより、電極109aの設計・製造等を容易にし、耐久性を高めることができる。さらに、画像形成装置1では、電極109aの角度θを、5°〜15°の範囲に設定することにより、電極109aの設計・製造等を容易にし、耐久性を高めることができる。
Further, in the
(B)第2の実施形態
次に、本発明による画像形成ユニット及び画像形成装置の第2の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(B) Second Embodiment Next, an image forming unit and an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1の実施形態の画像形成装置1では、鋸歯電極109に印加する電源29には直流電源を用いた。しかしながら、画像形成装置1では、鋸歯電極109と現像剤供給ローラ105との間に生じる電位差が大きくなると火花放電が生じ、画像が劣化することがある。
In the
鋸歯電極109は、三角歯形状の電極109aの先端からコロナ放電を行う。このコロナ放電は、放電状態であるストリーマを形成している。そして形成されたこのストリーマが対向している電極(現像剤供給ローラ105)に到達した際に火花放電が生じる場合がある。このように、コロナ放電におけるストリーマの形成、対向電極への到達といった過程には時間的な変化が生じる。
The
そこで、第2の実施形態の画像形成装置1を構成する各画像形成ユニット100(100K、100C、100Y、100M)では、鋸歯電極109に印加する電圧をインパルス電圧とし火花放電の発生を防ぐものとする。
Therefore, in each image forming unit 100 (100K, 100C, 100Y, 100M) constituting the
図15は、第2の実施形態の画像形成ユニット100Kの概略断面図である。なお、各画像形成ユニット100は、現像に用いるトナーTの色が異なるだけで、その他の構成は同じであるので、以下では、画像形成ユニット100Kについてのみ説明する。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of an
図15に示すように、第2の実施形態の画像形成ユニット100Kでは、鋸歯電極109に印加される電源が、直流電源29からインパルス電源30に置き換わっている点で異なっている。
As shown in FIG. 15, the
図17は、インパルス電源30から出力されるインパルス電圧の波形について示したタイミングチャートである。図17に示すように、インパルス電源30からは、振幅A、周期T(1/f)のインパルス電圧が出力される。なお、図17に示すように、インパルス電源30が出力するインパルス電圧の最小電圧が−A[V]、最大電圧が0[V]であるものとする。
FIG. 17 is a timing chart showing the waveform of the impulse voltage output from the
次に、第2の実施形態の画像形成ユニット100Kで、印刷を行った場合の印刷品質に関する評価実験を行った結果について図18を用いて説明する。図18の評価実験では、第1の実施形態と第2の実施形態で、電圧(直流電圧、振幅A)ごとに上述の図6と同様の通紙試験を行った場合の濃度差を測定した結果について示している。なお、図18の測定結果は、距離d=1.0mm、間隔w=1.5mm、長さl=1.0mm、角度θ=10°とした場合のものである。
Next, the results of an evaluation experiment relating to print quality when printing is performed in the
図18に示す第2の実施形態の画像形成ユニット100Kの評価実験では、インパルス電源30の出力する波形の周波数f(1/T)を1.0kHzと固定した状態で、振幅Aを0〜4kVの間で変化させた場合の通紙試験の濃度差を示している。また、図18に示す第1の実施形態の画像形成ユニット100Kの評価実験では、直流電源29の出力する直流電圧の電圧を0〜−4kVの間で変化させた場合の通紙試験の濃度差を示している。なお、実際には、第2の実施形態に係る振幅Aと第1の実施形態に係る直流電圧の正負は逆であるが、図18のグラフでは、説明を容易にするために同一の横軸を用いて図示している。
In the evaluation experiment of the
図18に示す通り、第1の実施形態の画像形成ユニット100Kにおいて、直流電圧が0Vから−1.5kVまでの間では濃度差に変化はない(1.3程度)が、直流電圧を−2kV以下とした時点で濃度差が急に減少する(0.2程度)。これは、第1の実施形態の画像形成ユニット100Kにおいて、鋸歯電極109に−2kV以下の直流電圧が印加されると、鋸歯電極109からコロナ放電が開始されるためである。そして、第1の実施形態の画像形成ユニット100Kでは、−2kVから−2.5kVまでの間、濃度差が斬減し、−3kV以下となると濃度差が急増している。これは、第1の実施形態の画像形成ユニット100Kにおいて、鋸歯電極109に−3kV以下の直流電圧が印加されると現像剤供給ローラ105上に火花放電が生じるためである。一方、第2の実施形態の画像形成ユニット100Kでは、振幅Aが0Vから1.5kVまでの間では濃度差に変化はない(1.3程度)が、振幅Aを2kV以上とした時点で、第2の実施形態と同様にコロナ放電が開始し、濃度差が急に減少する(0.2程度)。そして、第2の実施形態の画像形成ユニット100Kでは、振幅Aが2kVから3.5kVまでの間、濃度差が斬減し、振幅Aが4kV以上となると、現像剤供給ローラ105上に火花放電が生じて濃度差が急増している。
As shown in FIG. 18, in the
したがって、図18の評価実験から、第1の実施形態(直流電源29を用いた場合)では、コロナ放電開始電圧から火花放電開始電圧になるまでの電圧の幅が500V程度しかない。しかし、第2の実施形態(直流電源30を用いた場合)では、およそ1500V程度の良好な電圧(振幅A)の幅に対応することができる。
Therefore, from the evaluation experiment of FIG. 18, in the first embodiment (when the
これにより、第2の実施形態では、鋸歯電極109にインパルス電圧を印加することにより、コロナ生成時における火花放電が抑制でき、鋸歯電極109に印加する電圧を高く設定できるようになり、現像剤供給ローラ105上でのトナー6の帯電効率が上がる。そのため、第2の実施形態では、現像剤供給ローラ105から現像ローラ2へのトナー供給が安定し、ムラやカスレの生じない良好な画像を形成することができる。
As a result, in the second embodiment, by applying an impulse voltage to the
(C)第3の実施形態
次に、本発明による画像形成ユニット及び画像形成装置の第3の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(C) Third Embodiment Next, an image forming unit and an image forming apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第3の実施形態では、各画像形成ユニット100(100K、100C、100Y、100M)で用いるトナーT(TK、TC、TY、TM)には、導電性を有する外添剤が添加されている点で第2の実施形態と異なっている。 In the third embodiment, a conductive external additive is added to the toner T (TK, TC, TY, TM) used in each image forming unit 100 (100K, 100C, 100Y, 100M). This is different from the second embodiment.
具体的には、第3の実施形態で用いるトナーTとしては、結着樹脂(ボリエステル樹脂、数平均分子量Mn=3700、ガラス転移温度Tg=62℃)を100重量部として、離型剤としてカルナウパワックス(加藤洋行社製、カルナウパワックス1号粉末)を5重量部、着色剤としてピグメント・ブルー15.3「ECB−301」(大日製化社製)を1重量部、さらに負帯電の帯電制御剤としてサリチル酸錯体「ボントロンE−84」(オリエント化学工業社製)を4重量部、これらをヘンシェルミキサーを用いて混合した後、2軸押出機により溶融混練し、冷却し、直径2(mm)のスクリーンを有するカッターミルで粗粉砕化した後、衝突式粉砕機「ディスパージョンセパレータ」(日本ニューマチック工業(株)製)を用いて粉砕し、更に風力分級機を用いて分級を行い、母粒子となる粉体を得た。次に、外添工程として、得られた母粒子の粉体100重量部に疎水性シリカR972(日本アエロジル社製、平均一次粒径16nm)を2.5重量部、疎水性酸化チタン(チタン工業社製、平均一次粒形20nm)を0.5重量部添加し、100リットル容のへンシェルミキサーで3200(回転/分)の回転速度で5分間攪拌をし、そのまま冷却後、更にヘンシェルミキサーで3200(回転/分)の回転速度で5分間撹拝させ冷却、を繰り返し5回(回転時の総撹搾時間は25分)行うことで、第3の実施形態で用いられるトナーT(TK、TC、TY、TM)が得られる。
Specifically, as toner T used in the third embodiment, binder resin (polyester resin, number average molecular weight Mn = 3700, glass transition temperature Tg = 62 ° C.) is 100 parts by weight, and carna as a release agent. 5 parts by weight of UPA wax (Kato Yoko, Carnaupa wax No. 1 powder), 1 part by weight of Pigment Blue 15.3 “ECB-301” (manufactured by Dainichi Chemical Co., Ltd.) as a colorant, and negatively charged 4 parts by weight of a salicylic acid complex “Bontron E-84” (manufactured by Orient Chemical Co., Ltd.) as a charge control agent for the resin, mixed with a Henschel mixer, melt-kneaded with a twin-screw extruder, cooled, and
以下、第3の実施形態で用いられる導電性を有する外添剤が添加されたトナーT(TK、TC、TY、TM)を、「導電性付加トナー」とも呼ぶ。 Hereinafter, the toner T (TK, TC, TY, TM) to which the external additive having conductivity used in the third embodiment is added is also referred to as “conductive addition toner”.
次に、第3の実施形態の画像形成ユニット100Kで、印刷を行った場合の印刷品質に関する評価実験を行った結果について図19を用いて説明する。図19の評価実験では、第2の実施形態と第3の実施形態で、印加電圧ごとに上述の図18と同様の通紙試験を行った場合の濃度差を測定した結果について示している。なお、図19において、第3の実施形態の評価実験には、第2の実施形態と同様に鋸歯電極109に対する電源としてインパルス電源30を用いたインパルス電圧の印加を行っている。ただし、第3の実施形態において、鋸歯電極109に対する電源として直流電源に置き換えるようにしても良い。なお、図19の測定結果は、上述の図18の場合と同様に、距離d=1.0mm、間隔w=1.5mm、長さl=1.0mm、角度θ=10°とした場合のものである。
Next, the results of an evaluation experiment regarding print quality when printing is performed in the
図19に示すように、第2の実施形態(トナーTに導電性を有する外添剤を添加していない場合)よりも、第3の実施形態(トナーTに導電性付加トナーを用いた場合)の方が、500V程度小さい振幅で、濃度差が急減少(コロナ放電が開始)している。さらに、図19に示すように、同一振幅においても、第2の実施形態よりも第3の実施形態の方が、測定される濃度差が小さくなる傾向が見られる。 As shown in FIG. 19, compared to the second embodiment (when no conductive external additive is added to the toner T), the third embodiment (when a conductive additive toner is used for the toner T). ) With a smaller amplitude of about 500 V, the concentration difference decreases more rapidly (corona discharge starts). Furthermore, as shown in FIG. 19, even in the same amplitude, the third embodiment shows a tendency that the measured density difference is smaller than that of the second embodiment.
したがって、第3の実施形態の画像形成装置1では、トナーTが導電性を有することにより、印刷画像の濃度差を小さくすることができる領域(インパルス電圧の振幅の許容幅)を広くすることができる。
Therefore, in the
以上の通り、第3の実施形態の画像形成装置1では、第2の実施形態と比較してカスレやムラのない良好な印刷画像を安定的に形成することができ、さらに、電極109aや電源等の設計・製造が容易になる。
As described above, the
(D)他の実施形態
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような変形実施形態も挙げることができる。
(D) Other Embodiments The present invention is not limited to the above-described embodiments, and may include modified embodiments as exemplified below.
(D−1)上記の各実施形態では、本発明の現像装置を備える画像形成装置を、プリンタとして用いる例について説明したが、本発明の画像形成装置の用途は限定されないものであり、印刷機、複写機、複合機、ファクシミリ等の他の種類の画像形成装置に適用するようにしてもよい。 (D-1) In each of the above embodiments, the example in which the image forming apparatus provided with the developing device of the present invention is used as a printer has been described. However, the application of the image forming apparatus of the present invention is not limited, and the printing machine The present invention may be applied to other types of image forming apparatuses such as copying machines, multifunction machines, and facsimiles.
(D−2)上記の各実施形態では、画像形成装置が備える画像形成ユニット(現像装置)は4つでカラーの画像形成に対応するものであったが、画像形成ユニット(現像装置)を1つだけ備えてモノクロ画像の画像形成に対応するように構成しても良い。 (D-2) In each of the embodiments described above, four image forming units (developing devices) included in the image forming apparatus correspond to color image formation. However, one image forming unit (developing device) is used. It is also possible to provide only one and correspond to image formation of a monochrome image.
1…画像形成装置、100、100K、100C、100Y、100M…画像形成ユニット、101…感光体ドラム、102…帯電ローラ、103…LEDヘッド、104…現像ローラ、105…現像剤供給ローラ、106…トナー収容部、107…層形成ブレード、108…クリーニングブレード、109…鋸歯電極、109a…電極109a、9…定着装置、10…発熱ローラ、11…加熱ヒータ、12…加圧ローラ、13…サーミスタ、15a〜15v…記録紙搬送ローラ、16…転写ベルト、17a〜17d…転写ローラ、18a、18b…ドライブローラ、19a、19b…記録紙走行ガイド、20…転写ベルトクリーニングブレード、21…廃棄現像剤タンク、22…記録紙カセット、22…排紙トレイ、P…記録紙、T、TK、TC、TY、TM…トナー、24〜29…直流電源、30…インパルス電源、40…画像形成部、50…現像装置。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
表面に現像剤を付着させ、表面に付着させた現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材を帯電させるものであって、前記現像剤供給部材に対向する電極が等間隔で複数形成されている帯電部材とを備え、
前記帯電部材を構成するそれぞれの電極の先端から前記現像剤供給部材の表面までの電極距離が、前記帯電部材を構成するそれぞれの電極の間の電極間隔以上となっていること
を特徴とする現像装置。 A developer carrying member for carrying the developer on the surface and developing the electrostatic latent image by attaching the carried developer to the electrostatic latent image carrying member carrying the electrostatic latent image;
A developer supply member for attaching a developer to the surface and supplying the developer attached to the surface to the developer carrier;
A charging member for charging the developer supply member, wherein a plurality of electrodes facing the developer supply member are formed at equal intervals;
The developing is characterized in that the electrode distance from the tip of each electrode constituting the charging member to the surface of the developer supply member is equal to or greater than the electrode interval between the electrodes constituting the charging member. apparatus.
前記現像装置は、
表面に現像剤を担持し、静電潜像を担持する静電潜像担持体に、担持した現像剤を付着させて前記静電潜像を現像する現像剤担持体と、
表面に現像剤を付着させ、表面に付着させた現像剤を前記現像剤担持体に供給する現像剤供給部材と、
前記現像剤供給部材を帯電させるものであって、前記現像剤供給部材に対向する電極が等間隔で複数形成されている帯電部材とを備え、
前記帯電部材を構成するそれぞれの電極の先端から前記現像剤供給部材の表面までの電極距離が、前記帯電部材を構成するそれぞれの電極の間の電極間隔以上となっていること
を特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus that forms an image on a medium using a developing device,
The developing device includes:
A developer carrying member for carrying the developer on the surface and developing the electrostatic latent image by attaching the carried developer to the electrostatic latent image carrying member carrying the electrostatic latent image;
A developer supply member for attaching a developer to the surface and supplying the developer attached to the surface to the developer carrier;
A charging member for charging the developer supply member, wherein a plurality of electrodes facing the developer supply member are formed at equal intervals;
An image in which an electrode distance from a tip of each electrode constituting the charging member to a surface of the developer supply member is equal to or more than an electrode interval between the electrodes constituting the charging member. Forming equipment.
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