JP2015079059A - Development device and image formation device provided therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トナーを往復運動させながら現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる交番電界を現像領域に形成して現像処理を行う現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device that performs development processing by forming an alternating electric field that moves toner from a developer carrier side to a latent image carrier side while reciprocating toner, and an image forming apparatus including the developing device.
電子写真方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、潜像担持体の表面を帯電装置によって一様に帯電した後、潜像担持体の表面に像光を照射して静電潜像を形成し、この静電潜像上にトナー像を形成することにより、現像を行っている。このトナー像は、転写装置によって用紙等の記録媒体や中間転写体上に転写され、さらに紙面上へ転写される。これまで、現像方式については種々の方法が検討されてきた。具体的には、直流電圧現像方式、交番電圧現像方式があり、直流、交流それぞれで発揮される現像剤特性の違いを利用し、高画質を目指してきた。また、使用される現像剤の種類にも一成分、二成分があり、現像領域で現像剤を潜像担持体表面に接触させるか非接触にするかの違いもある。それ以外にも、潜像担持体、現像剤担持体に特徴を持たせ、新規な現像方式を開発し、それら現像剤特性などと現像方式を組み合わせることで、複写機、プリンタの性能を充足させる機能を持たせてきた。この中でも特に、現像方式として用いられてきた交番電圧現像方式には、以下のような技術が知らされている。 In image forming apparatuses such as copying machines and printers that employ an electrophotographic method, the surface of the latent image carrier is uniformly charged by a charging device, and then the surface of the latent image carrier is irradiated with image light to electrostatically charge the surface. Development is performed by forming a latent image and forming a toner image on the electrostatic latent image. This toner image is transferred onto a recording medium such as paper or an intermediate transfer member by a transfer device, and further transferred onto the paper surface. Up to now, various methods have been studied for the development method. Specifically, there are a DC voltage developing method and an alternating voltage developing method, and the aim has been to achieve high image quality by utilizing the difference in developer characteristics exhibited by each of DC and AC. There are also one component and two components in the type of developer used, and there is a difference in whether the developer is brought into contact with the surface of the latent image carrier or not in the development region. In addition, the latent image carrier and developer carrier are characterized, new development methods are developed, and the characteristics of copiers and printers are satisfied by combining these developer characteristics and development methods. It has been given a function. In particular, the following techniques are known for an alternating voltage developing method that has been used as a developing method.
特許文献1には、現像バイアスに用いる交番電圧の周波数f及びピークツウピーク電圧Vppを大きくすることにより交番電圧現像方式のメリットを維持しつつ、画像の荒れや二成分現像剤のドラムへの飛散などのデメリットを抑制した画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、現像スリーブに印加する交番電圧の周波数を4[kHz]以上7[kHz]以下の範囲のいずれかの値とし、この交番電圧のピークツウピーク電圧を1.5[kV]以上2.5kV[kV]の範囲のいずれかの値とすることが開示されている。
In
また、特許文献2には、周波数fが5[kHz]<f<15[kHz]である現像バイアスの交流成分の振動振幅Vpp(kV)が徐々に減少するような電圧波形を周期的に印加することで、地汚れ及び後端抜けの発生を抑制することを目的とした画像形成装置が開示されている。この特許文献2には、効果確認の実験で、現像バイアスの交流成分の周波数fを0[kHz]≦f≦20[kHz]の範囲で振ったときの地汚れ、後端抜け、粒状性についての評価結果が開示されている。その開示内容によれば、地汚れに関しては、周波数fが20[kHz]に向かって高まるほど評価結果が改善されることが示されているが、後端抜けと粒状性に関しては、周波数fが20[kHz]に向かって高まるほど評価結果が悪化することが示されている。
Further, in
このような交番電圧現像方式を採用した画像形成装置においては、当該画像形成装置内の現像装置に具備された現像剤担持体と潜像担持体とが、製造時の誤差範囲内で僅かに偏心しており、現像剤担持体と潜像担持体との軸間距離が変動することがある。軸間距離の変動は、現像領域内に印加した交番電圧による現像電界を変化させるため、トナー挙動を変化させ、画像濃度ムラを生じさせる。具体的には、トナーを現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる現像方向の波形部分(現像波形部分)の作用を相対的に多く受けて現像される画像部分と、トナーを潜像担持体側から現像剤担持体側へ移動させる非現像方向の波形部分(非現像波形部分)の作用を相対的に多く受けて現像される画像部分とが存在する。このとき、現像波形部分の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分では画像濃度が高く、逆に非現像波形部分の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分では画像濃度が低くなる。このような高画像濃度の画像部分と低画像濃度の画像部分が人間の知覚しやすい周波数で繰り返し発生すると、画像濃度ムラの問題が生じる。 In an image forming apparatus employing such an alternating voltage developing method, the developer carrying member and the latent image carrying member provided in the developing device in the image forming apparatus are slightly deviated within an error range during manufacturing. The distance between the axes of the developer carrier and the latent image carrier may fluctuate. The change in the inter-axis distance changes the developing electric field due to the alternating voltage applied in the developing area, thereby changing the toner behavior and causing image density unevenness. Specifically, an image portion that is developed by receiving a relatively large amount of a waveform portion (development waveform portion) in the developing direction that moves toner from the developer carrier side to the latent image carrier side, and the toner carrying the latent image There is an image portion that is developed by receiving a relatively large amount of the action of the waveform portion in the non-development direction (non-development waveform portion) that is moved from the body side to the developer carrier side. At this time, an image portion developed by receiving a relatively large amount of the development waveform portion has a high image density, and conversely, an image portion developed by receiving a relatively large amount of the non-development waveform portion has an image density. Lower. If such an image portion having a high image density and an image portion having a low image density are repeatedly generated at a frequency that is easily perceivable by humans, a problem of uneven image density occurs.
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像領域内でトナーを往復運動させる交番電圧現像方式において生じ得る画像濃度ムラを抑制できる現像装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of this problem, and an object of the present invention is to provide a developing device capable of suppressing image density unevenness that may occur in an alternating voltage developing method in which toner reciprocates in a developing region. An image forming apparatus is provided.
上記目的を達成するために、本発明は、現像剤を表面に担持し、潜像担持体に対して対向配置される現像剤担持体と、上記潜像担持体と上記現像剤担持体とが対向する現像領域に、現像剤中のトナーを往復運動させながら現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる交番電界を形成するために、該現像剤担持体に交番電圧を印加する交番電圧印加手段とを有する現像装置において、上記交番電圧印加手段は、トナーを現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる現像方向の極性をもち、上記交番電圧における該現像方向の波形部分よりも絶対値が大きい電圧値を有しかつ時間幅が狭い現像狭幅波形、及び、トナーを潜像担持体側から現像剤担持体側へ移動させる非現像方向の極性をもち、上記交番電圧における該非現像方向の波形部分よりも絶対値が大きい電圧値を有しかつ時間幅が狭い非現像狭幅波形のうちの少なくとも一方である狭幅波形を、該交番電圧の波形に対する相対位置が時間変化するように該交番電圧の波形に含ませた電圧を、上記現像剤担持体に印加することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a developer carrying member that carries a developer on the surface and is disposed to face the latent image carrying member, and the latent image carrying member and the developer carrying member. In order to form an alternating electric field that moves the toner in the developer from the developer carrier side to the latent image carrier side while reciprocating the toner in the developer in the opposite development area, an alternating voltage is applied to the developer carrier. The alternating voltage applying means has a polarity in the developing direction for moving the toner from the developer carrying body side to the latent image carrying body side, and has an absolute value greater than the waveform portion of the alternating voltage in the developing direction. Has a large voltage value and a narrow time width, and has a non-developing direction polarity for moving toner from the latent image carrier side to the developer carrier side, and the waveform in the non-developing direction at the above alternating voltage Part A narrow waveform that is at least one of non-development narrow waveforms having a large absolute value and a narrow time width is applied to the alternating voltage so that the relative position with respect to the waveform of the alternating voltage changes over time. A voltage included in the waveform is applied to the developer carrier.
以上より、本発明によれば、現像領域内でトナーを往復運動させる交番電圧現像方式において生じ得る画像濃度ムラを抑制できるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that image density unevenness that can occur in the alternating voltage developing method in which the toner is reciprocated in the developing region can be suppressed.
以下、本発明を、画像形成装置としての複写機に適用した一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の複写機500の概略構成図である。
複写機500は、複写装置本体(以下「プリンタ部」という。)100、給紙テーブル(以下「給紙部」という。)200及びプリンタ部100上に取り付けるスキャナ(以下「スキャナ部」という。)300から構成される。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a copying machine as an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
The
プリンタ部100は、4つのプロセスユニットとしてのプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1K、複数の張架ローラに張架されて図1中の矢印A方向に移動する中間転写体としての中間転写ベルト7、露光手段としての露光装置6、定着手段としての定着装置12等を備えている。4つのプロセスカートリッジ1の、符号の後に付されたY、M、C、Kという添字は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒用の仕様であることを示している。4つのプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、以下、K、Y、M、Cという添字を省略して説明する。
The
プロセスカートリッジ1は、潜像担持体である感光体2、帯電手段である帯電部材3、現像手段である現像装置4、及び、クリーニング手段である感光体クリーニング装置5を一体的に支持してユニット状とした構成となっている。各プロセスカートリッジ1は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、複写機500本体に対して着脱可能となっている。
The
感光体2は、図中の矢印で示すように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材3は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体2の表面に圧接されており、感光体2の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材3には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体2の表面を帯電する。本実施形態のプロセスカートリッジ1は、帯電手段として、感光体2の表面に接触するローラ状の帯電部材3を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いてもよい。
The
露光装置6は、潜像形成手段として機能し、スキャナ部300で読み込んだ原稿画像の画像情報またはパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に基づいて、感光体2の表面に対して露光し、感光体2の表面に静電潜像を形成する。プリンタ部100が備える露光装置6は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはLEDアレイを用いるものなど他の構成でも良い。感光体クリーニング装置5は、中間転写ベルト7と対向する位置を通過した感光体2の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行う。
The exposure device 6 functions as a latent image forming unit, and exposes the surface of the
4つのプロセスカートリッジ1は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像を感光体2上に形成する。4つのプロセスカートリッジ1は、中間転写ベルト7の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体2上に形成されたトナー像を中間転写ベルト7に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト7上に可視像を形成する。
The four
図1において、各感光体2に対して中間転写ベルト7を挟んで対向する位置には一次転写手段としての一次転写ローラ8が配置されている。一次転写ローラ8には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体2との間で一次転写電界を形成する。感光体2と一次転写ローラ8との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体2の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト7の表面に転写される。中間転写ベルト7を張架する複数の張架ローラのうちの1つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト7が図中の矢印A方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト7の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト7の表面上にフルカラー画像が形成される。
In FIG. 1, a primary transfer roller 8 serving as a primary transfer unit is disposed at a position facing each
4つのプロセスカートリッジ1が中間転写ベルト7と対向する位置に対して、中間転写ベルト7の表面移動方向下流側には、張架ローラの1つである二次転写対向ローラ9aに対して中間転写ベルト7を挟んで対向する位置に二次転写ローラ9が配置され、中間転写ベルト7との間で二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ9と二次転写対向ローラ9aとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成する。給紙部200から給紙され、図1中の矢印S方向に搬送される記録材である記録紙Pが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト7の表面上に形成されたフルカラー画像が、二次転写ローラ9と二次転写対向ローラ9aとの間に形成された二次転写電界によって記録紙Pに転写される。
With respect to the position where the four
二次転写ニップに対して記録紙Pの搬送方向下流側に、定着装置12が配置されている。二次転写ニップを通過した記録紙Pは定着装置12に到達し、定着装置12における加熱及び加圧によって記録紙P上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された記録紙Pは複写機500の装置外に出力される。一方、二次転写ニップで記録紙Pに転写されず中間転写ベルト7の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置11によって回収される。
A fixing
図1に示すように、中間転写ベルト7の上方には、各色トナーを収容するトナーボトル400Y,400M,400C,400Kが複写機500本体に対して着脱可能に配置されている。各色トナーボトル400に収容されたトナーは、各色に対応する不図示のトナー補給装置によって、各色の現像装置4に供給される。
As shown in FIG. 1, above the intermediate transfer belt 7,
図2は、本実施形態の現像装置4の概略構成を示す模式図であり、図1中の紙面奥側から見た断面図である。
図3は、現像装置4と複写機500本体に設けられる電源部510とを示す斜視図である。
図4は、図3中符号Aで示す現像装置4と電源部510との接続箇所を拡大した拡大視図である。
現像装置4には、現像剤担持体としての2つの現像ローラ42A,42Bと、ドクタブレード45、攪拌パドル46、搬送スクリュー48、トナー濃度センサ49等が設けられている。これらの構成部材を収容する現像ケース41は、感光体2と対向する箇所が開口しており、その開口を介して、感光体2の表面と2つの現像ローラ42A,42Bとが対向するように構成されている。本実施形態では、現像ケース41内に収容されている現像剤43として、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いているが、トナーからなる一成分現像剤を用いてもよい。現像ケース41内の現像剤43は、攪拌パドル46や搬送スクリュー48によって攪拌される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the developing
FIG. 3 is a perspective view showing the developing
FIG. 4 is an enlarged view in which a connecting portion between the developing
The developing
現像ケース41内の現像剤43は、現像ローラ42A,42Bの内部に設置されている磁界発生手段としてのマグネットローラの磁力によって表面に担持され、各現像ローラ42A,42Bの回転駆動により、各現像ローラと感光体2とが対向して現像処理が行われるそれぞれの現像領域へ搬送される。第1現像ローラ42A上の現像剤43は、ドクタブレード45によって所定量に規制された後に第1現像領域へ搬送され、現像処理に用いられる。その後、現像領域を通過した第1現像ローラ42A上の現像剤43は、第1現像ローラ42Aと第2現像ローラ42Bとが対向する箇所で第2現像ローラ42B側へ受け渡される。そして、第2現像ローラ42Bの回転駆動により第2現像領域へ搬送され、再び現像処理に用いられる。
The
プロセスカートリッジ1の複写機500本体への装着に伴い、そのプロセスカートリッジ1内の現像装置4の電源入力端子44A,44Bは、複写機500本体における電源部510の各端子孔511A,511Bに挿入される。これにより、現像装置4の電源入力端子44A,44Bは、複写機500本体の電源部510の電源出力端子512に接触し、電気的に接続される。この電源出力端子512には、電源ケーブル513を介して、直流電圧印加用のDC電源514及び交番電圧印加用のAC電源515が接続されている。
As the
DC電源514及びAC電源515によって印加される交番電圧の波形は、トナーを現像ローラ42A,42B側から感光体2側へ移動させる現像方向の極性をもつ現像波形部分と、トナーを感光体2側から現像ローラ42A,42B側へ移動させる非現像方向の極性をもつ非現像波形部分とが、交番電圧の周波数に応じて交互に存在する。本実施形態では、正規帯電極性がマイナス極性であるトナーを用いるので、マイナス極性となる波形部分(図5中実線で囲った部分)が非現像波形部分であり、プラス極性となる波形部分(図5中破線で囲った部分)が現像波形部分である。
The waveform of the alternating voltage applied by the
また、本実施形態においては、DC電源514及びAC電源515によって印加される交番電圧における現像波形部分よりも絶対値が大きい電圧値を有しかつ時間幅が狭い現像方向の極性をもった現像狭幅波形、及び、同交番電圧における非現像波形部分よりも絶対値が大きい電圧値を有しかつ時間幅が狭い非現像方向の極性をもった非現像狭幅波形のうちの少なくとも一方の狭幅波形を、上記交番電圧の波形に含ませるためのパルス電源517を有している。
Further, in the present embodiment, the development narrowness having a voltage value having a larger absolute value than the development waveform portion in the alternating voltage applied by the
本実施形態において、パルス電源517には制御ボックス516が接続されている。制御ボックス516から出力される制御信号により、パルス電源517から出力される狭幅波形電圧の波形を変化させることができる。詳しくは、パルス電源517から出力される狭幅波形電圧によって交番電圧の波形に含ませる現像狭幅波形や非現像狭幅波形の位置(当該交番電圧の波形に対する相対位置)を時間変化させるような制御信号を制御ボックス516から出力する。本実施形態では、DC電源514、AC電源515、パルス電源517及び制御ボックス516によって、交番電圧印加手段が構成されている。なお、2つの現像ローラ42A,42Bには、同じ現像電圧が印加される。
In the present embodiment, a
図5は、本実施形態において、電源部510から出力される電圧波形の一例を示すグラフである。
図5に示す電圧波形例においては、図5中破線で囲った部分に示すように、現像波形部分の先頭箇所に、その現像波形部分の残り箇所(交番電圧の現像波形部分)C2よりも絶対値が大きい電圧値となっている狭幅波形部分(現像狭幅波形)C1が存在する。この現像狭幅波形C1は、パルス電源517により印加される狭幅波形電圧によって交番電圧の現像波形部分に含ませたものである。また、本実施形態においては、図5中実線で囲った部分に示すように、非現像波形部分の先頭箇所に、その非現像波形部分の残り箇所(交番電圧の非現像波形部分)D2よりも絶対値が大きい電圧値となっている狭幅波形部分(非現像狭幅波形)D1が存在する。この非現像狭幅波形D1は、パルス電源517により印加される狭幅波形電圧によって交番電圧の非現像波形部分に含ませたものである。
FIG. 5 is a graph illustrating an example of a voltage waveform output from the
In the voltage waveform example shown in FIG. 5, as shown in the portion surrounded by the broken line in FIG. 5, the development waveform portion has a head portion that is more absolute than the remaining portion of the development waveform portion (the development waveform portion of the alternating voltage) C2. There is a narrow-width waveform portion (development narrow-width waveform) C1 having a large voltage value. The development narrow waveform C1 is included in the development waveform portion of the alternating voltage by the narrow waveform voltage applied by the
図5に示す波形例の具体的な内容は以下のとおりである。
DC電源514及びAC電源515によって印加される交番電圧の周波数は20.1[kHz]である。まず、0.000048秒から0.0000544秒までの間は、パルス電源517による狭幅波形電圧の非現像狭幅波形が存在し、+2[kV]のプラス極性の電圧が印加される。その後、交番電圧の非現像波形部分(+500[V])の電圧値に戻り、さらに0.0000729秒から0.0000799秒までの間は、パルス電源517による狭幅波形電圧の現像狭幅波形が存在して、−2[kV]のマイナス極性の電圧が印加される。その後、交番電圧の現像波形部分(−1[kV])の電圧値に戻る。
Specific contents of the waveform example shown in FIG. 5 are as follows.
The frequency of the alternating voltage applied by the
ここで、交番電圧の波形にパルス電源517による狭幅波形が含まれない場合、すなわち、DC電源514及びAC電源515による交番電圧のみを印加した場合を考えると、当該交番電圧の周期で同じ電圧波形が繰り返し印加されることになる。この場合、現像波形部分(現像狭幅波形電圧を含む)の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分と、非現像波形部分(非現像狭幅波形電圧を含む)の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分とが、周期的に発生しやすい。この周期が人間の知覚しやすい周波数に相当するものであると、高画像濃度の画像部分と低画像濃度の画像部分が当該周波数で繰り返し発生し、画像濃度ムラを引き起こすことになる。これは、交番電圧の波形に対して常に同じ位置に狭幅波形が含まれるような電圧を印加する場合も、同様である。
Here, when the waveform of the alternating voltage does not include a narrow waveform by the
そこで、本実施形態においては、上述したとおり、交番電圧の波形に含ませる現像狭幅波形や非現像狭幅波形の位置(当該交番電圧の波形に対する相対位置)を時間変化させるようにしている。本実施形態では、一例として、交番電圧の波形に含ませる非現像狭幅波形D1の位置を時間変化させ、現像狭幅波形C1の位置は交番電圧の現像波形部分の先頭箇所に固定した電圧を印加する。このような電圧は、ある時期には、図5に示すように非現像狭幅波形D1が交番電圧の非現像波形部分の先頭箇所に位置する波形を示すが、別の時期には、例えば、図6に示すように非現像狭幅波形D1が交番電圧の現像波形部分の後端付近(非現像波形部分の直前付近)に位置する波形を示す。 Therefore, in the present embodiment, as described above, the positions of the development narrow waveform and the non-development narrow waveform included in the alternating voltage waveform (relative positions with respect to the alternating voltage waveform) are changed over time. In this embodiment, as an example, the position of the non-development narrow waveform D1 included in the waveform of the alternating voltage is changed over time, and the position of the development narrow waveform C1 is a voltage fixed at the beginning of the development waveform portion of the alternating voltage. Apply. Such a voltage shows a waveform in which the non-development narrow waveform D1 is located at the beginning of the non-development waveform portion of the alternating voltage at a certain time as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the non-development narrow waveform D1 indicates a waveform located near the rear end of the alternating waveform development waveform portion (near the non-development waveform portion).
このような電圧を印加することで、交番電圧の周期で同じ波形の電圧が繰り返し印加されるという事態が生じなくなる。よって、現像波形部分(現像狭幅波形電圧を含む)の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分と、非現像波形部分(非現像狭幅波形電圧を含む)の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分とが周期的に発生するという事態が生じにくくなる。その結果、画像濃度ムラが抑制される。 By applying such a voltage, a situation in which a voltage having the same waveform is repeatedly applied in an alternating voltage cycle does not occur. Therefore, the effects of the development waveform portion (including the development narrow waveform voltage) are relatively large and the image portion developed and the non-development waveform portion (including the non-development narrow waveform voltage) relatively A situation in which a large amount of the developed and developed image portion occurs periodically is less likely to occur. As a result, image density unevenness is suppressed.
なお、交番電圧の周期で同じ波形の電圧が繰り返し印加されるという事態が生じなくなればよいので、交番電圧の波形に対する相対位置を時間変化させる狭幅波形は、非現像狭幅波形であっても、現像狭幅波形であっても、その両方であってもよい。 Note that the narrow waveform that changes the relative position with respect to the waveform of the alternating voltage over time may be a non-development narrow waveform because it is only necessary that the same waveform voltage be repeatedly applied in the alternating voltage cycle. The development waveform may be narrow or both.
また、本実施形態のように交番電圧の波形に狭幅波形を含ませた電圧を印加する場合、このような狭幅波形電圧が含まれていない交番電圧のみを印加する場合と比較して、現像効率の向上及び地汚れの低減を図ることが可能である。以下、このような効果を生み出す狭幅波形の機能について説明する。なお、現像狭幅波形と非現像狭幅波形とでは、その機能が異なることから、これらの狭幅波形を区別して説明する。 In addition, when applying a voltage that includes a narrow waveform in the waveform of the alternating voltage as in this embodiment, compared to the case of applying only the alternating voltage that does not include such a narrow waveform voltage, It is possible to improve the development efficiency and reduce background contamination. The function of the narrow waveform that produces such an effect will be described below. Since the development narrow waveform and the non-development narrow waveform have different functions, these narrow waveforms will be described separately.
図7は、交番電圧の現像波形部分の先頭箇所に現像狭幅波形が含まれる電圧波形の例を示すグラフである。なお、この電圧波形には、非現像狭幅波形が含まれていない。
図7中破線で囲った波形部分では、潜像部電位Vl(=−60[V])に対して現像ローラ42A,42Bに印加される電圧値がマイナス極性側となるので、それらの電位差に応じた強さの現像電界が現像領域に形成される。現像狭幅波形C1が交番電圧の現像波形部分の先頭箇所に存在すると、その現像狭幅波形C1では、交番電圧の現像波形部分C2と比べて、潜像部電位Vlとの電位差が大きいものとなる。よって、このような現像狭幅波形C1が印加されたときの現像電界は、交番電圧の現像波形部分C2が印加されたときの現像電界よりも強いので、より多くのトナーを感光体2側へ移動させることができる。したがって、現像狭幅波形が交番電圧の現像波形部分に重畳するタイミングで印加されるように設定することで、現像効率の向上を図ることができる。
FIG. 7 is a graph showing an example of a voltage waveform in which a development narrow waveform is included at the beginning of the development waveform portion of the alternating voltage. This voltage waveform does not include a non-development narrow waveform.
In the waveform portion surrounded by the broken line in FIG. 7, the voltage value applied to the developing
ここで、仮に、交番電圧の現像波形部分全体の電圧値を現像狭幅波形C1と同じ電圧値(−2[kV])に設定した場合、現像効率は向上するものの、感光体2上の地肌部に付着するトナーの量も増大し、地汚れが悪化する。また、現像領域内に放電が生しやすくなるので、トナーに帯電異常が生じて、ベタの埋まり、輝度、エッジ再現性などの評価を悪化させたり、感光体2を劣化させたりする。したがって、現像狭幅波形C1の時間幅は、好ましくは、交番電圧の現像波形部分(C1+C2)の時間幅(印加時間)の50%以下の時間幅(印加時間)となるように設定する。
Here, if the voltage value of the entire development waveform portion of the alternating voltage is set to the same voltage value (−2 [kV]) as the development narrow waveform C1, the development efficiency is improved, but the background on the
このような現像効率の向上は、現像狭幅波形C1が、交番電圧の現像波形部分、特に現像波形部分の先頭箇所に部分的に存在するように設定するのが効果的である。そして、このような現像効率の向上は、上述した3つの評価、すなわち、ベタの埋まり、輝度、エッジ再現性を良好にする効果がある。したがって、現像狭幅波形C1が交番電圧の現像波形部分の先頭箇所に位置するような電圧が印加されることで、これらの3つの評価を更に高めることが可能となる。なお、現像狭幅波形C1を存在させることによる効果は、交番電圧が20[kHz]以上60[kHz]以下の周波数範囲であることが好ましいが、この周波数範囲には限られない。 In order to improve the development efficiency, it is effective to set the development narrow waveform C1 so as to partially exist at the development waveform portion of the alternating voltage, particularly at the head portion of the development waveform portion. Such improvement in development efficiency has the effect of improving the above-described three evaluations, that is, solid filling, brightness, and edge reproducibility. Therefore, it is possible to further enhance these three evaluations by applying a voltage such that the development narrow waveform C1 is positioned at the beginning of the development waveform portion of the alternating voltage. In addition, although it is preferable that the effect by having development narrow waveform C1 exists in the frequency range whose alternating voltage is 20 [kHz] or more and 60 [kHz] or less, it is not restricted to this frequency range.
図8は、交番電圧の非現像波形部分の先頭箇所に非現像狭幅波形が含まれる電圧波形の例を示すグラフである。なお、この電圧波形には、現像狭幅波形が含まれていない。
図8中実線で囲った非現像波形部分では、潜像部電位Vl(=−60[V])に対して現像ローラ42A,42Bに印加される電圧値がプラス極性側となるので、それらの電位差に応じた強さの非現像電界(トナーを感光体側から現像ローラ側へ戻す電界)が現像領域に形成される。非現像狭幅波形D1が交番電圧の非現像波形部分の先頭箇所に存在すると、その非現像狭幅波形D1では、交番電圧の非現像波形部分D2と比べて、潜像部電位Vlとの電位差が大きいものとなる。よって、このような非現像狭幅波形D1が印加されたときの非現像電界は、交番電圧の非現像波形部分D2が印加されたときの非現像電界よりも強いので、より多くのトナーを感光体2側から現像ローラ42A,42B側へ戻すことができる。したがって、非現像狭幅波形が交番電圧の非現像波形部分に重畳するタイミングで印加されるように設定することで、地肌部に付着したトナーをより多く現像ローラ側へ回収することができ、地汚れを改善できる。
FIG. 8 is a graph showing an example of a voltage waveform in which a non-development narrow-width waveform is included at the beginning of the non-development waveform portion of the alternating voltage. This voltage waveform does not include a development narrow waveform.
In the non-development waveform portion surrounded by the solid line in FIG. 8, the voltage value applied to the developing
ここで、仮に、交番電圧の非現像波形部分全体の電圧値を非現像狭幅波形D1と同じ電圧値(+2[kV])に設定した場合、地汚れは改善するものの、現像領域内に放電が生しやすくなるので、トナーに帯電異常が生じ、ベタの埋まり、輝度、エッジ再現性などの評価を悪化させたり、感光体2を劣化させたりする。したがって、非現像狭幅波形D1の時間幅は、好ましくは、交番電圧の非現像波形部分(D1+D2)の時間幅(印加時間)の50%以下の時間幅(印加時間)となるように設定する。
Here, if the voltage value of the entire non-development waveform portion of the alternating voltage is set to the same voltage value (+2 [kV]) as that of the non-development narrow waveform D1, the background stain is improved, but the discharge is generated in the development area. As a result, charging abnormalities occur in the toner, and evaluations such as solid filling, brightness, and edge reproducibility are deteriorated, and the
このような地汚れの改善は、非現像狭幅波形D1が、交番電圧の非現像波形部分、特に非現像波形部分の先頭箇所に部分的に存在するように設定するのが効果的である。このような地汚れの改善は、交番電圧が20[kHz]以上60[kHz]以下の周波数範囲であることが好ましいが、この周波数範囲には限られない。 It is effective to set such that the non-development narrow waveform D1 is partially present at the non-development waveform portion of the alternating voltage, particularly at the head portion of the non-development waveform portion. Such an improvement of the background contamination is preferably in a frequency range where the alternating voltage is 20 [kHz] or more and 60 [kHz] or less, but is not limited to this frequency range.
〔実験例1〕
ここで、交番電圧現像方式における画像濃度ムラ及び地汚れの抑制効果を確認するための実験例(以下、本実験例を「実験例1」という。)について説明する。
本実験例1は、電源部510の構成が異なる4つの装置例について、画像濃度ムラと地汚れの評価を行った。
[Experimental Example 1]
Here, an experimental example (hereinafter, this experimental example will be referred to as “experimental example 1”) for confirming the effect of suppressing unevenness in image density and background contamination in the alternating voltage developing method will be described.
In this Experimental Example 1, the image density unevenness and the background stain were evaluated for four device examples having different configurations of the
この実験例1で用いた装置例1は、図3に示したものである。詳しくは、制御ボックス516により、交番電圧の波形に対して位置が時間変化する現像狭幅波形及び非現像狭幅波形が含まれる電圧を現像ローラに印加するものである。
The apparatus example 1 used in this experiment example 1 is shown in FIG. Specifically, the
また、この実験例1で用いた装置例2は、図9に示したものである。詳しくは、制御ボックス516により、交番電圧の波形に対して位置が時間変化する現像狭幅波形及び非現像狭幅波形が含まれる電圧を現像ローラに印加する点は、装置例1と同じである。ただし、トナー濃度センサ49による現像装置内の現像剤中のトナー濃度に応じて、現像狭幅波形及び非現像狭幅波形のピーク電圧を変更する制御が加わっている点で、装置例1とは異なっている。この制御では、トナー濃度が高い場合には現像狭幅波形及び非現像狭幅波形のピーク電圧を低くし、トナー濃度が低い場合には現像狭幅波形及び非現像狭幅波形のピーク電圧を高くするという制御を行う。具体的には、トナー濃度が所定の閾値よりも高い場合は、現像狭幅波形及び非現像狭幅波形のピーク電圧を1.5[kV]とし、トナー濃度が所定の閾値よりも低い場合は、現像狭幅波形及び非現像狭幅波形のピーク電圧を2.0[kV]とする制御を行う。
Further, the apparatus example 2 used in this experimental example 1 is shown in FIG. Specifically, the
また、この実験例1で用いた装置例3は、図10に示したものである。詳しくは、装置例1の電源部からDC電源514を取り外した上で、交番電圧の波形に対して位置が時間変化する現像狭幅波形及び非現像狭幅波形が含まれる電圧を現像ローラに印加するものである。
Further, the device example 3 used in the experimental example 1 is shown in FIG. Specifically, after the
また、この実験例1で用いた装置例4は、図11に示したものである。詳しくは、装置例1の電源部からAC電源515を取り外した上で、交番電圧の波形に対して位置が時間変化する現像狭幅波形及び非現像狭幅波形が含まれる電圧を現像ローラに印加するものである。
Further, the apparatus example 4 used in the experimental example 1 is shown in FIG. Specifically, after the
図12は、本実験例1で用いた実験装置600の概要を示す模式図である。
この実験装置600は、透明なガラス基板601a上に透明電極であるITO(Indium Tin Oxide)601bを蒸着して擬似的な潜像を形成できるように構成された疑似感光体601と、ITO601bに電圧を印加するための電極602、高速度カメラ603、現像ユニット604などで構成されている。本実施形態の現像装置4は、2つの現像ローラ42A,42Bを備えた構成であり、本実験装置600の現像ユニット604は、単一の現像ローラ642を備えた構成であるが、その他の基本構成は同様のものである。現像ユニット604は、その現像ローラ642が疑似感光体601と対向配置するように、固定台605上に固定配置されている。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an outline of the
The
疑似感光体601及び高速度カメラ603は、移動台606に支持されている。この移動台606は、ITO601bが蒸着された疑似感光体601の表面が現像ローラ642との対向位置を通過するように、図中上下方向へスライド移動可能に構成されている。高速度カメラ603は、疑似感光体601の裏面(ITO601bが蒸着された表面と反対側の面)から疑似潜像部に付着するトナーを撮像する位置に配置されている。
The
本実験では、まず、疑似感光体601及び高速度カメラ603を支持する移動台606を図中下方へ移動させる。また、疑似感光体601の疑似潜像部には−60Vの直流電圧を印加して疑似潜像部電位Vlを−100Vとした。その後、現像ローラ642に本実施形態と同様の電圧を印加して現像ユニット604を稼働させるとともに、移動台606を上方に向けてスライド移動させる。このときのスライド移動速度は、本実施形態の感光体2の線速(表面移動速度)と同じ速度に設定されている。そして、疑似感光体601上の疑似潜像及び疑似地肌部が現像ローラ642との対向領域(現像領域)を通過した後、その現像状態を高速度カメラ603で観察した。
In this experiment, first, the moving table 606 that supports the
本実験例1では、各装置例1〜4を用い、ベタ画像の現像を行った際のトナー付着状態から画像濃度ムラを評価した。画像濃度ムラとは、現像されたトナー量の偏りがどの程度かを判定するための指標である。この画像濃度ムラの評価では、現像したベタ画像部中の12[mm]×28[mm](=336[mm2])の表面部分の凹凸をレーザーマイクロスコープにより測定する。具体的には、トナーが付着した各箇所について地肌部からの高さの差をとり、高さの平均値以下となっている箇所を凹部とし、その凹部の総面積を測定した。この凹部の総面積が少ないほど、画像濃度ムラが良好である。評価方法は、直流電圧のみからなる現像電圧で現像した場合の凹部総面積が336[mm2]中で50[mm2]であったことから、これをランク2.5とし、凹部総面積がゼロになるランクが最高ランクの5.0となるように規格化して、各条件における画像濃度ムラのランク評価を行った。 In Experimental Example 1, each of the apparatus examples 1 to 4 was used to evaluate the image density unevenness from the toner adhesion state when the solid image was developed. Image density unevenness is an index for determining how much the developed toner amount is biased. In the evaluation of the image density unevenness, the unevenness of the surface portion of 12 [mm] × 28 [mm] (= 336 [mm 2 ]) in the developed solid image portion is measured with a laser microscope. Specifically, a difference in height from the background portion was taken for each portion where the toner adhered, and a portion having an average height value or less was defined as a recess, and the total area of the recess was measured. The smaller the total area of the recesses, the better the image density unevenness. In the evaluation method, since the total area of the recesses was 50 [mm 2 ] in 336 [mm 2 ] when developed with a development voltage consisting only of DC voltage, this was set to rank 2.5, and the total area of the recesses was Normalization was performed so that the rank of zero was 5.0, the highest rank, and rank evaluation of image density unevenness under each condition was performed.
また、本実験例1では、各装置例1〜4を用い、ベタ画像の現像を行った際のトナー付着状態から地汚れを評価した。地汚れの評価は、地肌部の電位を−350[V]に設定し、各装置例1〜4を用いてベタ画像の現像を行った後に、当該地肌部に付着しているトナーの個数を計測した。このトナー個数が少ないほど、地汚れが良好である。評価方法は、直流電圧のみからなる現像電圧で現像した場合に地肌部に付着するトナーの個数をランク3.8とし、地肌部に付着するトナーの個数がゼロになるランクが最高ランクの5.0となるように規格化して、各装置例1〜4における地汚れのランク評価を行った。 Further, in Experimental Example 1, background stains were evaluated from the toner adhesion state when a solid image was developed using each of the device examples 1 to 4. For evaluation of the background stain, the potential of the background portion is set to −350 [V], and after the solid image is developed using each of the apparatus examples 1 to 4, the number of toners attached to the background portion is determined. Measured. The smaller the number of toners, the better the background stain. In the evaluation method, the number of toner adhering to the background portion when developed with a developing voltage consisting only of a direct current voltage is ranked 3.8, and the rank in which the number of toner adhering to the background portion is zero is the highest rank. Normalization was performed so as to be 0, and the rank evaluation of background stains in each of the device examples 1 to 4 was performed.
本実験例1の実験結果は、下記の表1に示すとおりである。
この表1に示すとおり、いずれの装置例1〜4についても、直流電圧のみからなる現像電圧で現像した場合(DC現像)よりも、画像濃度ムラ及び地汚れは改善されている。ただし、装置例3及び装置例4においては、画像濃度ムラのランクが実用上問題ないレベルと言えるランク4.0を下回っている。
The experimental results of Experimental Example 1 are as shown in Table 1 below.
As shown in Table 1, in any of the apparatus examples 1 to 4, the image density unevenness and the background stain are improved as compared with the case where the development is performed with the development voltage including only the DC voltage (DC development). However, in the apparatus example 3 and the apparatus example 4, the rank of the image density unevenness is lower than the rank 4.0 which can be said to be a level that causes no practical problem.
〔実験例2〕
次に、交番電圧現像方式における画像濃度ムラを抑制できる条件を確認するための実験例(以下、本実験例を「実験例2」という。)について説明する。
[Experimental example 2]
Next, an experimental example (hereinafter, this experimental example will be referred to as “experimental example 2”) for confirming conditions that can suppress image density unevenness in the alternating voltage developing method will be described.
本実験例2では、上記実験例1と同じ実験装置(電源部には上記装置例1を用いた。)を用い、パルス電源517から出力される現像狭幅波形と非現像狭幅波形の印加周期(周波数)のみを変化させ、それぞれの画像濃度ムラを評価した。本実験例2における主な実験条件は、下記の表2に示すとおりである。なお、潜像電位Vlは−100[V]である。
In this experimental example 2, the same experimental apparatus as in the above experimental example 1 (the above-mentioned apparatus example 1 was used for the power supply unit) was used, and the development narrow waveform and the non-development narrow waveform output from the
図13は、本実験例2の実験結果を示すグラフである。
このグラフは、横軸にパルス電源517から出力される現像狭幅波形と非現像狭幅波形の印加周期(周波数)をとり、縦軸に画像濃度ムラについての評価ランクをとったものである。このグラフからわかるように、狭幅波形の周波数が50[kHz]のときにはランク4.6、狭幅波形の周波数が60[kHz]のときにはランク4.2、狭幅波形の周波数が70[kHz]のときにはランク3.0となった。画像濃度ムラのランクが4.0以上であれば、画像濃度ムラは実用上問題ないレベルと言えるため、狭幅波形の周波数は60[kHz]以下であるのが好ましい。
FIG. 13 is a graph showing the experimental results of the second experimental example.
In this graph, the horizontal axis represents the application period (frequency) of the development narrow waveform and the non-development narrow waveform output from the
〔実験例3〕
次に、交番電圧現像方式における画像濃度ムラ及び地汚れを抑制できる条件を確認するための実験例(以下、本実験例を「実験例3」という。)について説明する。
本実験例3では、上記実験例1と同じ実験装置(電源部には上記装置例1を用いた。)を用い、パルス電源517から出力される現像狭幅波形と非現像狭幅波形のDuty比のみを変化させ、それぞれの画像濃度ムラ及び地汚れを評価した。なお、ここでいうDuty比とは、交番電圧の現像波形部分の印加時間(時間幅)に対する現像狭幅波形C1の印加時間(時間幅)の比率、交番電圧の非現像波形部分の印加時間(時間幅)に対する非現像狭幅波形D1の印加時間(時間幅)の比率を意味する。本実験例3における主な実験条件は、下記の表3に示すとおりである。なお、潜像電位Vlは−100[V]である。
[Experimental Example 3]
Next, an experimental example (hereinafter, this experimental example will be referred to as “experimental example 3”) for confirming conditions for suppressing image density unevenness and background smearing in the alternating voltage developing method will be described.
In this experimental example 3, the same experimental apparatus as in the above experimental example 1 (the above-mentioned apparatus example 1 was used for the power supply unit) and the duty width of the developing narrow waveform and the non-developing narrow waveform output from the
図14は、本実験例3における画像濃度ムラの評価結果を示すグラフである。
このグラフは、横軸にパルス電源517から出力される現像狭幅波形と非現像狭幅波形のDuty比をとり、縦軸に画像濃度ムラについての評価ランクをとったものである。このグラフからわかるように、画像濃度ムラについては、狭幅波形のDuty比が50[%]以下であれば、実用上問題ないレベルと言える4.0以上のランクを得ることができる。
FIG. 14 is a graph showing evaluation results of image density unevenness in Experimental Example 3.
In this graph, the horizontal axis represents the duty ratio of the development narrow waveform and the non-development narrow waveform output from the
図15は、本実験例3における地汚れの評価結果を示すグラフである。
このグラフは、横軸にパルス電源517から出力される現像狭幅波形と非現像狭幅波形のDuty比をとり、縦軸に地汚れについての評価ランクをとったものである。このグラフからわかるように、地汚れについても、狭幅波形のDuty比が50[%]以下であれば、実用上問題ないレベルと言える4.0以上のランクを得ることができる。
FIG. 15 is a graph showing the evaluation result of background stains in Experimental Example 3.
In this graph, the horizontal axis represents the duty ratio of the development narrow waveform and the non-development narrow waveform output from the
次に、本実施形態で用いるキャリアについて説明する。
キャリアの体積固有抵抗値が1.0×1019[Ω・cm]だったものを、1.0×108[Ω・cm]以上1.0×1010[Ω・cm]以下の範囲内のものに変更すると、キャリア上からトナーが離脱する個数が30%増加することが確認されている。これは、単位時間あたりにキャリアから離脱するトナーの個数を高速度カメラで可視化・観察したものである。よって、1.0×108[Ω・cm]以上1.0×1010[Ω・cm]以下の範囲内の体積固有抵抗値を有するキャリアを用いることで、より高い現像効率を得ることができる。
Next, the carrier used in this embodiment will be described.
The carrier having a volume resistivity value of 1.0 × 10 19 [Ω · cm] is within the range of 1.0 × 10 8 [Ω · cm] to 1.0 × 10 10 [Ω · cm]. It has been confirmed that the number of toners to be removed from the carrier increases by 30% when changed to the above. This is a result of visualizing and observing the number of toners detached from the carrier per unit time with a high-speed camera. Therefore, higher development efficiency can be obtained by using a carrier having a volume resistivity within a range of 1.0 × 10 8 [Ω · cm] to 1.0 × 10 10 [Ω · cm]. it can.
次に、本実施形態で用いるトナーについて説明する。
粒径(体積平均粒径)が4[μm]以上7[μm]以下の範囲内のトナーを用いた場合と、粒径が4[μm]未満のトナーを用いた場合と、7[μm]より大きいトナーを用いた場合とにおいて、地肌部に付着するトナー(地汚れトナー)の面積率およびトナー飛散量を比較した。トナーの粒径を5[μm]±1[μm]の範囲内とした場合、トナー粒径が4[μm]未満のトナーを用いた場合に比べて、ベタの埋まり及び輝度の評価は5%低下したが、地汚れ及びトナー飛散量の評価はともに30%減少した。また、トナー粒径が7[μm]より大きいトナーを用いた場合に比べて、地汚れ及びトナー飛散量の評価は5%増加し、ベタの埋まり及び輝度の評価も20%向上した。本実施形態では、粒径が5[μm]±1[μm]の範囲内のトナーを用いている。
Next, the toner used in this embodiment will be described.
When using a toner having a particle diameter (volume average particle diameter) of 4 [μm] or more and 7 [μm] or less, using a toner having a particle diameter of less than 4 [μm], or 7 [μm]. When the larger toner was used, the area ratio and toner scattering amount of the toner (background toner) adhering to the background portion were compared. When the particle size of the toner is within the range of 5 [μm] ± 1 [μm], the evaluation of solid filling and brightness is 5% compared to the case where the toner particle size is less than 4 [μm]. However, the evaluation of background stain and toner scattering amount decreased by 30%. Further, compared to the case of using a toner having a toner particle size larger than 7 [μm], the evaluation of the background contamination and the toner scattering amount increased by 5%, and the evaluation of the solid filling and the luminance was improved by 20%. In this embodiment, a toner having a particle size in the range of 5 [μm] ± 1 [μm] is used.
次に、現像領域内で往復移動するトナーの振幅について説明する。
交番電圧によって現像領域内に形成される電界をEoとし、交番電圧の周波数をfとし、トナーの帯電量をqとすると、現像領域内で往復運動するトナーの見かけ上の振幅Dは、下記の式(1)から計算することができる。
D = q×Eo/(2πf)2 ・・・(1)
Next, the amplitude of the toner that reciprocates within the development area will be described.
When the electric field formed in the developing area by the alternating voltage is Eo, the frequency of the alternating voltage is f, and the charge amount of the toner is q, the apparent amplitude D of the toner reciprocating in the developing area is It can be calculated from equation (1).
D = q × Eo / (2πf) 2 (1)
現像領域内の電界Eoは、現像ローラ42A,42Bと感光体2との間の距離dと、交番電圧のピークツウピーク電圧Vppとを用いて、下記の式(2)に示す関係式から求めることができる。
Eo = V/d ・・・(2)
The electric field Eo in the developing area is obtained from the relational expression shown in the following formula (2) using the distance d between the developing
Eo = V / d (2)
トナーの帯電量qは、トナーの半径rから求められる見かけ上の体積Vとトナーの密度ρとから求められる質量m(=V×ρ)と、1g中のトナーの帯電量の総和q’とを用いて、下記の式(3)に示す関係式から求めることができる。
q = q’/m ・・・(3)
The toner charge amount q is a mass m (= V × ρ) obtained from the apparent volume V obtained from the toner radius r and the toner density ρ, and a total charge q ′ of the toner charge amount in 1 g. Can be obtained from the relational expression shown in the following expression (3).
q = q ′ / m (3)
このようにして求まるトナーの振幅Dは、上記式(1)より、交番電圧の周波数fの2乗に反比例する関係にあるため、交番電圧の周波数fを高く設定すればするほど、トナーの振幅Dが大幅に小さくなる。上述した実験例の条件において、交番電圧の周波数が2[kHz]である場合、トナーの振幅Dは300[μm]よりも大きく、その周波数が高くなるにつれて徐々に振幅Dが減少することを確認した。ただし、上述した実験例の条件では、現像領域内に形成される非現像電界が現像電界よりも小さいため、上記式(1)より算出されるトナーの振幅Dの値よりも、観測されたトナーの振幅Dの方が小さかった。更に、感光体表面近傍でかつ磁気ブラシが付近に存在する状態であれば、トナーが振動する際の振幅は大きくなった。そして、ベタの埋まりについて特に優良な結果が得られたのは、トナーの振幅Dが0.3[μm]以上、30[μm]以下の範囲内であった。 The toner amplitude D thus obtained is inversely proportional to the square of the frequency f of the alternating voltage from the above equation (1). Therefore, the higher the frequency f of the alternating voltage, the higher the toner amplitude. D is significantly reduced. Under the conditions of the experimental example described above, when the frequency of the alternating voltage is 2 [kHz], the amplitude D of the toner is larger than 300 [μm], and it is confirmed that the amplitude D gradually decreases as the frequency increases. did. However, since the non-development electric field formed in the development region is smaller than the development electric field under the conditions of the experimental example described above, the observed toner is larger than the value of the amplitude D of the toner calculated from the above formula (1). The amplitude D of was smaller. Further, when the magnetic brush is in the vicinity of the photoconductor surface, the amplitude when the toner vibrates becomes large. The particularly excellent result regarding the solid filling was obtained when the toner amplitude D was in the range of 0.3 [μm] to 30 [μm].
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様A)
トナーとキャリアとを含む二成分現像剤等の現像剤を表面に担持し、感光体2等の潜像担持体に対して対向配置される現像ローラ42A,42B等の現像剤担持体と、上記潜像担持体と上記現像剤担持体とが対向する現像領域に、現像剤中のトナーを往復運動させながら現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる交番電界を形成するために、該現像剤担持体に交番電圧を印加する電源部510等の交番電圧印加手段とを有する現像装置4において、上記交番電圧印加手段は、トナーを現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる現像方向の極性をもち、上記交番電圧における該現像方向の波形部分C2よりも絶対値が大きい電圧値を有しかつ時間幅が狭い現像狭幅波形C1、及び、トナーを潜像担持体側から現像剤担持体側へ移動させる非現像方向の極性をもち、上記交番電圧における該非現像方向の波形部分D2よりも絶対値が大きい電圧値を有しかつ時間幅が狭い非現像狭幅波形D1のうちの少なくとも一方である狭幅波形を、該交番電圧の波形に対する相対位置が時間変化するように該交番電圧の波形に含ませた電圧を、上記現像剤担持体に印加することを特徴とする。
交番電圧の波形に狭幅波形が含まれない場合や、交番電圧の波形に対して常に同じ位置に狭幅波形が含まれるような電圧を印加する場合、当該交番電圧の周期で同じ電圧波形が繰り返し印加されることになる。この場合、交番電圧の現像波形部分の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分と、交番電圧の非現像波形部分の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分とが、周期的に発生しやすい。この周期が人間の知覚しやすい周波数に相当するものであると、高画像濃度の画像部分と低画像濃度の画像部分が当該周波数で繰り返し発生し、画像濃度ムラを引き起こすことになる。
本態様においては、交番電圧の波形に含ませる狭幅波形の位置(当該交番電圧の波形に対する相対位置)が時間変化するので、交番電圧の周期で同じ波形の電圧が繰り返し印加されるという事態が生じなくなる。よって、現像波形部分の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分と、非現像波形部分の作用を相対的に多く受けて現像された画像部分とが周期的に発生するという事態が生じにくくなる。その結果、画像濃度ムラが抑制される。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect A)
A developer carrier such as developing
When the alternating voltage waveform does not include a narrow waveform, or when a voltage that always includes the narrow waveform at the same position as the alternating voltage waveform is applied, the same voltage waveform is displayed in the alternating voltage cycle. It is repeatedly applied. In this case, an image portion developed by receiving a relatively large amount of the action of the development waveform portion of the alternating voltage, and an image portion developed by receiving a relatively large amount of the action of the non-development waveform portion of the alternating voltage are cycled. It is easy to generate. If this period corresponds to a frequency that is easily perceived by humans, an image portion having a high image density and an image portion having a low image density are repeatedly generated at the frequency, thereby causing uneven image density.
In this aspect, the position of the narrow waveform included in the waveform of the alternating voltage (relative position with respect to the waveform of the alternating voltage) changes over time, so that the voltage of the same waveform is repeatedly applied in the period of the alternating voltage. No longer occurs. Therefore, a situation occurs in which an image portion developed by receiving a relatively large amount of the development waveform portion and an image portion developed by receiving a relatively large amount of the non-development waveform portion are periodically generated. It becomes difficult. As a result, image density unevenness is suppressed.
(態様B)
上記態様Aにおいて、上記交番電圧印加手段は、所定の周波数範囲(例えば50[kHz]以下)内で上記交番電圧の周波数(例えば40[kHz])と異なる周波数で上記狭幅波形を周期的に該交番電圧に含ませた電圧を、上記現像剤担持体に印加することを特徴とする。
これによれば、画像濃度ムラをより安定して抑制することができる。
(Aspect B)
In the aspect A, the alternating voltage applying means periodically applies the narrow waveform at a frequency different from the frequency of the alternating voltage (for example, 40 [kHz]) within a predetermined frequency range (for example, 50 [kHz] or less). A voltage included in the alternating voltage is applied to the developer carrying member.
According to this, image density unevenness can be more stably suppressed.
(態様C)
上記態様A又はBにおいて、上記狭幅波形の時間幅は、上記交番電圧における上記現像方向の波形部分又は上記非現像方向の波形部分の時間幅の50%以下であることを特徴とする。
これによれば、画像濃度ムラ及び地汚れをより安定して抑制することができる。
(Aspect C)
In the aspect A or B, the time width of the narrow waveform is 50% or less of the time width of the waveform portion in the development direction or the waveform portion in the non-development direction in the alternating voltage.
According to this, it is possible to suppress image density unevenness and background stain more stably.
(態様D)
上記態様A〜Cのいずれかの態様において、上記トナーは、体積平均粒径が4[μm]以上7[μm]以下であることを特徴とする。
これによれば、地汚れトナーおよびトナー飛散量を少なくすることができる。
(Aspect D)
In any one of the above aspects A to C, the toner has a volume average particle diameter of 4 [μm] or more and 7 [μm] or less.
According to this, the background toner and the toner scattering amount can be reduced.
(態様E)
上記態様A〜Dのいずれかの態様において、上記キャリアの体積固有抵抗値が1.0×108[Ω・cm]以上1.0×1010[Ω・cm]以下であることを特徴とする。
これによれば、現像効率を更に向上させることができる。
(Aspect E)
In any one of the above embodiments A to D, the volume resistivity value of the carrier is 1.0 × 10 8 [Ω · cm] or more and 1.0 × 10 10 [Ω · cm] or less. To do.
According to this, the development efficiency can be further improved.
(態様F)
上記態様A〜Eのいずれかの態様において、上記交番電圧は、上記現像領域内でトナーを0.3[μm]以上30[μm]以下の振幅で往復運動するように設定されていることを特徴とする。
これによれば、上述したように、より安定してベタの埋まり等を向上させることができる。
(Aspect F)
In any one of the above embodiments A to E, the alternating voltage is set so as to reciprocate the toner with an amplitude of 0.3 [μm] or more and 30 [μm] or less in the development region. Features.
According to this, as described above, solid filling or the like can be improved more stably.
(態様G)
感光体2等の潜像担持体と、該潜像担持体上に潜像を形成する露光装置6等の潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させる現像処理を行う現像手段とを有し、該現像処理によって該潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録紙P等の記録材へ転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像手段として、上記態様A〜Fのいずれかの態様に係る現像装置4を用いたことを特徴とする。
これによれば、画像濃度ムラが浴せ4位された良好な画像を形成することができる。
(Aspect G)
A latent image carrier such as the
According to this, it is possible to form a good image in which image density unevenness is bathed and ranked fourth.
1 プロセスカートリッジ
2 感光体
3 帯電部材
4 現像装置
5 感光体クリーニング装置
6 露光装置
7 中間転写ベルト
8 一次転写ローラ
9 二次転写ローラ
12 定着装置
41 現像ケース
42A,42B,642 現像ローラ
43 現像剤
44A,44B 電源入力端子
100 プリンタ部
200 給紙部
300 スキャナ部
400 トナーボトル
500 複写機
510 電源部
511A,511B 端子孔
512 電源出力端子
513 電源ケーブル
514 DC電源
515 AC電源
516 制御ボックス
517 パルス電源
600 実験装置
601 疑似感光体
603 高速度カメラ
604 現像ユニット
605 固定台
606 移動台
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記潜像担持体と上記現像剤担持体とが対向する現像領域に、現像剤中のトナーを往復運動させながら現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる交番電界を形成するために、該現像剤担持体に交番電圧を印加する交番電圧印加手段とを有する現像装置において、
上記交番電圧印加手段は、トナーを現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させる現像方向の極性をもち、上記交番電圧における該現像方向の波形部分よりも絶対値が大きい電圧値を有しかつ時間幅が狭い現像狭幅波形、及び、トナーを潜像担持体側から現像剤担持体側へ移動させる非現像方向の極性をもち、上記交番電圧における該非現像方向の波形部分よりも絶対値が大きい電圧値を有しかつ時間幅が狭い非現像狭幅波形のうちの少なくとも一方である狭幅波形を、該交番電圧の波形に対する相対位置が時間変化するように該交番電圧の波形に含ませた電圧を、上記現像剤担持体に印加することを特徴とする現像装置。 A developer carrier that carries the developer on the surface and is disposed opposite to the latent image carrier;
In order to form an alternating electric field for moving the toner in the developer from the developer carrier side to the latent image carrier side in a development area where the latent image carrier and the developer carrier are opposed to each other, In a developing device having an alternating voltage applying means for applying an alternating voltage to the developer carrier,
The alternating voltage applying means has a polarity in the developing direction for moving the toner from the developer carrier side to the latent image carrier side, and has a voltage value whose absolute value is larger than the waveform portion in the developing direction in the alternating voltage and A narrow development width waveform with a narrow time width and a non-development direction polarity for moving toner from the latent image carrier side to the developer carrier side, and a voltage whose absolute value is larger than the waveform portion of the alternating voltage in the non-development direction A voltage having a narrow waveform that is at least one of the non-development narrow waveforms having a value and a narrow time width included in the waveform of the alternating voltage so that the relative position with respect to the waveform of the alternating voltage changes over time Is applied to the developer carrying member.
上記交番電圧印加手段は、所定の周波数範囲内で上記交番電圧の周波数と異なる周波数で上記狭幅波形を周期的に該交番電圧に含ませた電圧を、上記現像剤担持体に印加することを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
The alternating voltage applying means applies to the developer carrier a voltage in which the narrow waveform is periodically included in the alternating voltage at a frequency different from the frequency of the alternating voltage within a predetermined frequency range. A developing device.
上記狭幅波形の時間幅は、上記交番電圧における上記現像方向の波形部分又は上記非現像方向の波形部分の時間幅の50%以下であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
2. The developing device according to claim 1, wherein the time width of the narrow waveform is 50% or less of the time width of the waveform portion in the developing direction or the waveform portion in the non-developing direction in the alternating voltage.
上記トナーは、体積平均粒径が4[μm]以上7[μm]以下であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 3,
The developing device according to claim 1, wherein the toner has a volume average particle diameter of 4 [μm] to 7 [μm].
上記キャリアの体積固有抵抗値が1.0×108[Ω・cm]以上1.0×1010[Ω・cm]以下であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 4,
A developing device, wherein the carrier has a volume resistivity of 1.0 × 10 8 [Ω · cm] or more and 1.0 × 10 10 [Ω · cm] or less.
上記交番電圧は、上記現像領域内でトナーを0.3[μm]以上30[μm]以下の振幅で往復運動するように設定されていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 5,
The developing device according to claim 1, wherein the alternating voltage is set so that the toner reciprocates with an amplitude of 0.3 [μm] or more and 30 [μm] or less in the developing region.
上記現像手段として、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier, a latent image forming unit for forming a latent image on the latent image carrier, and a developing unit for performing a development process for attaching toner to the latent image on the latent image carrier, In an image forming apparatus for finally transferring a toner image formed on the latent image carrier by development processing to a recording material and forming an image on the recording material,
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1 as the developing unit.
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