JP2015203842A - Developing device and image forming apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に、トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を用い、トナー担持体上にトナーのみを担持させて感光体上の静電潜像を現像する現像装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device used in an electrophotographic image forming apparatus and an image forming apparatus using the same, and in particular, a two-component developer containing toner and a magnetic carrier is used, and only toner is carried on a toner carrier. The present invention relates to a developing device for developing an electrostatic latent image on a photoreceptor.
従来の現像装置においては、現像ローラー(トナー担持体)に現像バイアスを印加して、現像ローラーと感光体ドラム(像担持体)との間に形成される現像電界によりトナーを感光体ドラム側に飛翔させる、いわゆるジャンピング現像方式(非接触現像方式)が知られている。 In the conventional developing device, a developing bias is applied to the developing roller (toner carrier), and the toner is moved to the photosensitive drum side by a developing electric field formed between the developing roller and the photosensitive drum (image carrier). A so-called jumping development method (non-contact development method) is known.
このジャンピング現像方式においては、現像ローラーに印加するバイアスを調整することで、現像性の低下を抑制する方法が用いられている。例えば、現像バイアスとして、直流電圧に矩形波形の交流電圧を重畳して印加するパルス部と、交流電圧の印加を休止して直流電圧のみを印加する休止部とを含むブランクパルスバイアスを用いることで、現像ローラーと感光体ドラム(像担持体)とのギャップ(現像ギャップ)の変動による濃度ムラや、ベタ画像のエッジ部の吸い込み(過現像)による濃度差を解消する方法が提案されている。 In this jumping development method, a method is used in which a bias applied to the developing roller is adjusted to suppress a decrease in developability. For example, by using a blank pulse bias including a pulse part that applies a DC voltage superimposed on a DC voltage as a developing bias and a pause part that applies only a DC voltage while stopping application of the AC voltage. There have been proposed methods for eliminating density unevenness due to fluctuations in the gap (development gap) between the developing roller and the photosensitive drum (image carrier) and density differences due to suction (over-development) of the edge portion of a solid image.
特許文献1、2には、現像γが大きい方が好ましいテキスト画像と、現像γが小さい方が好ましいグラフィック画像において、それぞれの画像で最適なγ値を得るために、ブランクパルスのパルス部と休止部の比率を可変する方法が開示されている。
In
特許文献3には、プロセスカートリッジに含まれる現像手段に、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加する現像バイアス印加手段を有し、プロセスカートリッジの使用量(累積印字枚数)に応じて交流電圧の休止時間を設定する周期を可変とすることにより、画像形成条件を促進させる方向に補正することが開示されている。 In Patent Document 3, the developing means included in the process cartridge has a developing bias applying means for applying an oscillating voltage obtained by superimposing an alternating voltage on a direct current voltage, and an alternating current corresponding to the amount of use of the process cartridge (cumulative number of printed sheets). It is disclosed that correction is performed in a direction that promotes image forming conditions by making the period for setting the voltage pause time variable.
また、現像バイアスとしてブランクパルスバイアスを用いると、トナーの粒径別での選択現像が進み、現像剤中のトナーの粒径分布が初期値からずれて現像性が低下することがあるが、特許文献4には、二成分現像方式の現像装置を備えた画像形成装置において、通常の画像形成時には現像バイアスとしてブランクパルスバイアスを印加し、トナー強制消費用画像の形成時には現像バイアスをブランクパルス以外の異なる波形のバイアスに変化させることで、現像装置内のトナー粒径が小粒径に偏らないようにする方法が開示されている。
In addition, if a blank pulse bias is used as the developing bias, selective development by toner particle size progresses, and the particle size distribution of the toner in the developer may deviate from the initial value, resulting in a decrease in developability. In
上記のジャンピング現像方式の中でも、磁気ローラー(現像剤担持体)を用いて現像剤を感光体ドラム(像担持体)に対して非接触に設置した現像ローラー(トナー担持体)上に移行させる際に、磁気ローラー上に磁性キャリアを残したまま現像ローラー上に非磁性トナーのみを転移させてトナー薄層を形成し、交流電界によって感光体ドラム上の静電潜像にトナーを付着させる現像方式が知られている。この現像方式においては、現像ローラー上のトナー薄層の入れ替わりと、安定したトナー薄層の形成との両立が必要とされる。 Among the jumping development methods described above, when a developer is transferred onto a developing roller (toner carrier) installed in a non-contact manner with respect to the photosensitive drum (image carrier) using a magnetic roller (developer carrier). In addition, a developing system in which only a non-magnetic toner is transferred onto the developing roller while leaving the magnetic carrier on the magnetic roller to form a thin toner layer, and the toner is attached to the electrostatic latent image on the photosensitive drum by an AC electric field. It has been known. In this development system, it is necessary to simultaneously replace the toner thin layer on the developing roller and to form a stable toner thin layer.
特許文献1〜4の方法では、現像ギャップの変動による濃度ムラや、ベタ画像のエッジ部の吸い込み(過現像)による濃度差を解消するために現像バイアスとしてブランクパルスバイアスを採用しているが、磁気ローラーと現像ローラーとを備えた構成において、現像ローラー上のトナー薄層の入れ替わり性と、トナー薄層の形成性とを両立させる方法については何ら記載されていなかった。 In the methods of Patent Documents 1 to 4, a blank pulse bias is used as a development bias in order to eliminate density unevenness due to fluctuations in the development gap and density differences due to suction of the edge portion of a solid image (over development). In the configuration including the magnetic roller and the developing roller, there has been no description of a method for achieving both the interchangeability of the toner thin layer on the developing roller and the formability of the toner thin layer.
さらに、休止部がトナーを現像ローラー側に引き戻す方向に作用するブランクパルスバイアスを現像バイアスとして採用した場合、磁気ローラーと現像ローラーとの間における現像ローラー上のトナー薄層の入れ替わりを阻害する方向に作用し、現像ゴースト(現像履歴)等の画像品質の低下等の画像低下を招くこととなる。 Furthermore, when a blank pulse bias that acts in the direction in which the resting part pulls the toner back to the developing roller is adopted as the developing bias, the replacement of the toner thin layer on the developing roller between the magnetic roller and the developing roller is hindered. This causes an image degradation such as a degradation of image quality such as a development ghost (development history).
現像ゴーストの発生を防止する方法としては、例えば特許文献5に、現像剤担持体とトナー担持体との間に形成される現像剤担持体とトナー担持体との間でトナーの供給と回収を行うための第1の交流電界(供給バイアス)の周波数を、トナー担持体と静電潜像担持体との間に形成されるトナー担持体から静電潜像担持体へトナーを移動させるための第2の交流電界(現像バイアス)の周波数よりも大きくすることが開示されている。 As a method for preventing the development ghost from occurring, for example, Patent Document 5 discloses that toner is supplied and recovered between the developer carrier and the toner carrier formed between the developer carrier and the toner carrier. The frequency of the first AC electric field (supply bias) for performing the transfer of the toner from the toner carrier formed between the toner carrier and the electrostatic latent image carrier to the electrostatic latent image carrier. It is disclosed that the frequency is higher than the frequency of the second AC electric field (development bias).
しかしながら、特許文献5の方法では、供給バイアスの周波数が現像バイアスの周波数よりも大きいため、現像バイアスの1パルス内に供給バイアスの複数のパルスが含まれることになる。その結果、必然的に現像バイアスのパルスと供給バイアスのパルスが同方向を向く部分が発生してしまう。そして、パルスが同方向を向く部分では現像剤担持体とトナー担持体との間におけるトナーの飛翔振動が小さくなり、トナー担持体上のトナーの引き剥がし効果が低下するおそれがあった。 However, in the method of Patent Document 5, since the supply bias frequency is higher than the development bias frequency, a plurality of supply bias pulses are included in one pulse of the development bias. As a result, a portion in which the developing bias pulse and the supply bias pulse inevitably face in the same direction is inevitably generated. Then, in the part where the pulses are directed in the same direction, the flying vibration of the toner between the developer carrying member and the toner carrying member is reduced, and the toner peeling effect on the toner carrying member may be reduced.
本発明は、上記問題点に鑑み、現像剤担持体によるトナー担持体へのトナー薄層の形成性、及びトナー担持体からのトナー層の引き剥がし性を両立させて現像ゴーストの発生を抑制可能であり、現像剤担持体とトナー担持体との間のリークによる画像欠陥も抑制可能な現像装置及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。 In view of the above problems, the present invention can suppress the development ghost by satisfying both the formability of the toner thin layer on the toner carrier by the developer carrier and the peelability of the toner layer from the toner carrier. An object of the present invention is to provide a developing device capable of suppressing image defects due to leakage between the developer carrying member and the toner carrying member, and an image forming apparatus including the developing device.
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、現像剤担持体と、トナー担持体と、を備えた現像装置である。現像剤担持体は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を担持して表面に磁気ブラシを形成する。トナー担持体は、現像剤担持体及び静電潜像が形成される像担持体に対向して配置され、現像剤担持体の磁気ブラシを用いて表面にトナー層が形成される。現像装置は、トナー担持体に、現像バイアスとして直流電圧に矩形波形の交流電圧を重畳した第1パルスバイアスを印加することにより、トナー担持体に担持されたトナーを像担持体側に移動させて、像担持体表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。現像剤担持体には、供給バイアスとして直流電圧に矩形波形の交流電圧を重畳した第2パルスバイアスが印加されており、第1パルスバイアス及び第2パルスバイアスを互いに逆方向のパルスとし、第2パルスバイアスの直流電圧、ピークツーピーク値、デューティ比の少なくとも一つを一定の繰り返し周期で変化させる。 In order to achieve the above object, a first configuration of the present invention is a developing device including a developer carrier and a toner carrier. The developer carrying member carries a two-component developer containing a magnetic carrier and toner to form a magnetic brush on the surface. The toner carrier is disposed to face the developer carrier and the image carrier on which the electrostatic latent image is formed, and a toner layer is formed on the surface using a magnetic brush of the developer carrier. The developing device applies a first pulse bias in which a rectangular waveform AC voltage is superimposed on a DC voltage as a developing bias to the toner carrier to move the toner carried on the toner carrier to the image carrier, The electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier is developed into a toner image. A second pulse bias obtained by superimposing a rectangular waveform AC voltage on a DC voltage is applied to the developer carrier as a supply bias. The first pulse bias and the second pulse bias are pulses in opposite directions to each other. At least one of a DC voltage, a peak-to-peak value, and a duty ratio of the pulse bias is changed at a constant repetition period.
本発明の第1の構成によれば、トナー担持体に印加する第1パルスバイアスと現像剤担持体に印加する第2パルスバイアスを互いに逆方向のパルスとし、第2パルスバイアスの直流電圧、ピークツーピーク値、デューティ比の少なくとも一つを一定の繰り返し周期で変化させることにより、トナー担持体に印加する現像バイアスを、像担持体上の静電潜像の現像性を重視した設定とした場合に発生するトナー薄層の形成性やトナーの入れ替わり性が低下する弊害を、現像剤担持体とトナー担持体との間のリーク限界内で緩和することができる。従って、静電潜像の現像性を確保するとともに、現像剤担持体とトナー担持体との間のリークによる画像欠陥を起こすことなく、トナー担持体上のトナーの入れ替わりを向上させて現像ゴーストの発生を効果的に抑制することができる。 According to the first configuration of the present invention, the first pulse bias applied to the toner carrier and the second pulse bias applied to the developer carrier are pulses in opposite directions, and the DC voltage of the second pulse bias, the peak When the development bias applied to the toner carrier is set with an emphasis on the developability of the electrostatic latent image on the image carrier by changing at least one of the two-peak value and the duty ratio at a constant repetition cycle The adverse effect of the toner thin layer forming property and the toner replacement property being reduced can be reduced within the leakage limit between the developer carrier and the toner carrier. Therefore, development of the electrostatic ghost image is ensured, and toner replacement on the toner carrier is improved without causing image defects due to leakage between the developer carrier and the toner carrier. Generation | occurrence | production can be suppressed effectively.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、Pc及びPdが、搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus according to the present invention. Here, a tandem type color printer is shown. In the main body of the
これらの画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1c及び1dが配設されており、さらに駆動手段(図示せず)により図1において時計回り方向に回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa〜Pdに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム1a〜1d上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム1a〜1dに当接しながら移動する中間転写ベルト8上に順次転写された後、二次転写ローラー9において転写紙P上に一度に転写され、さらに、定着部7において転写紙P上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム1a〜1dを図1において反時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム1a〜1dに対する画像形成プロセスが実行される。
These image forming portions Pa to Pd are provided with
本実施形態では、感光体ドラム1a〜1dはアモルファスシリコン(a−Si)感光体であり、アルミニウム等の導電性基板(筒体)上に、感光層としてa−Si系の光導電層を形成し、その上面にa−Si系のSiC、SiN、SiO、SiON、SiCNなどの無機絶縁体または無機半導体から成る表面保護層が積層されている。
In this embodiment, the
トナー像が転写される転写紙Pは、カラープリンター100本体下部の用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラー12a及びレジストローラー対12bを介して二次転写ローラー9へと搬送される。中間転写ベルト8には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない(シームレス)ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー9の下流側には中間転写ベルト8表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナー19が配置されている。
The transfer paper P to which the toner image is transferred is accommodated in a
次に、画像形成部Pa〜Pdについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム1a〜1dの周囲及び下方には、感光体ドラム1a〜1dを帯電させる帯電装置2a、2b、2c及び2dと、各感光体ドラム1a〜1dに画像情報を露光する露光装置4と、感光体ドラム1a〜1d上にトナー像を形成する現像装置3a、3b、3c及び3dと、感光体ドラム1a〜1d上に残留した現像剤(トナー)を除去するクリーニング装置5a、5b、5c及び5dが設けられている。
Next, the image forming units Pa to Pd will be described. There are charging
パーソナルコンピューター等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電装置2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置4によって光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置(図示せず)によって所定量充填されている。このトナーは、現像装置3a〜3dにより感光体ドラム1a〜1d上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置4からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
When image data is input from a host device such as a personal computer, first, the surfaces of the
そして、中間転写ベルト8に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラー6a〜6dにより感光体ドラム1a〜1d上のシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト8上に転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナーがクリーニング装置5a〜5dにより除去される。
After an electric field is applied to the
中間転写ベルト8は、上流側の搬送ローラー10と、下流側の駆動ローラー11とを含む複数の張架ローラーに掛け渡されており、駆動モーター(図示せず)による駆動ローラー11の回転に伴い中間転写ベルト8が時計回り方向に回転を開始すると、転写紙Pがレジストローラー対12bから所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラー9へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Pは定着部7へと搬送される。
The
定着部7に搬送された転写紙Pは、定着ローラー対13により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、複数方向に分岐した分岐部14によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Pの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対15によって排出トレイ17に排出される。
The transfer paper P conveyed to the fixing unit 7 is heated and pressurized by the fixing
一方、転写紙Pの両面に画像を形成する場合は、定着部7を通過した転写紙Pの一部を一旦排出ローラー対15から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Pは排出ローラー対15を逆回転させることにより分岐部14で用紙搬送路18に振り分けられ、画像面を反転させた状態でレジストローラー対12bに再搬送される。そして、中間転写ベルト8上に形成された次の画像が二次転写ローラー9により転写紙Pの画像が形成されていない面に転写され、定着部7に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対15を介して排出トレイ17に排出される。
On the other hand, when images are formed on both sides of the transfer paper P, a part of the transfer paper P that has passed through the fixing unit 7 is once protruded from the
さらに、中間転写ベルト8を挟んで駆動ローラー11と対向する位置には画像濃度センサー40が配置されている。画像濃度センサー40としては、一般にLED等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト8上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト8上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。
Further, an
トナー及びベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光及び乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部90(図3参照)に出力信号を出力する。そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からトナー量を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像バイアスの特性値などを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。 The reflected light from the toner and the belt surface includes regular reflection light and irregular reflection light. The specularly reflected light and irregularly reflected light are separated by the polarization separation prism and then incident on separate light receiving elements. Each light receiving element photoelectrically converts the received regular reflection light and irregular reflection light and outputs an output signal to the control unit 90 (see FIG. 3). Then, the toner correction is performed for each color by detecting the toner amount from the change in the characteristics of the output signals of the regular reflection light and the irregular reflection light, and adjusting the development bias characteristic value and the like in comparison with a predetermined reference density. .
図2は、カラープリンター100に搭載される現像装置3aの構成を示す側面断面図である。なお、ここでは図1の画像形成部Paに配置される現像装置3aについて説明するが、画像形成部Pb〜Pdに配置される現像装置3b〜3dの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。
FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the configuration of the developing
図2に示すように、現像装置3aは、二成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう)が収納される現像容器20を備えており、現像容器20は仕切壁20aによって第1及び第2攪拌室20b、20cに区画され、第1及び第2攪拌室20b、20cには図示しないトナーコンテナから供給されるトナー(正帯電トナー)をキャリアと混合して撹拌し、帯電させるための第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bが回転可能に配設されている。
As shown in FIG. 2, the developing
そして、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が攪拌されつつ軸方向に搬送され、仕切壁20aの両端に形成された現像剤通過路(図示せず)を介して第1及び第2攪拌室20b、20c間を循環する。図示の例では、現像容器20は左斜め上方に延在しており、現像容器20内において第2攪拌スクリュー21bの上方には磁気ローラー22が配置され、磁気ローラー22の左斜め上方には現像ローラー23が対向配置されている。そして、現像ローラー23は現像容器20の開口側(図2の左側)において感光体ドラム1aに対向しており、磁気ローラー22及び現像ローラー23は図中時計回り方向に回転する。
Then, the developer is agitated by the first agitating
なお、現像容器20には、第1攪拌スクリュー21aと対面してトナー濃度センサー(図示せず)が配置されており、トナー濃度センサーで検知されるトナー濃度に応じて補給装置(図示せず)からトナー補給口20dを介して現像容器20内にトナーが補給される。
The developing
磁気ローラー22は、非磁性の回転スリーブ22aと、回転スリーブ22aに内包される複数の磁極を有する固定マグネット体22bで構成されている。本実施形態では、固定マグネット体22bの磁極は、主極35、規制極(穂切り用磁極)36、搬送極37、剥離極38、及び汲上極39の5極構成である。磁気ローラー22と現像ローラー23とはその対面位置(対向位置)において所定のギャップをもって対向している。
The magnetic roller 22 includes a non-magnetic
また、現像容器20には穂切りブレード25が磁気ローラー22の長手方向(図2の紙面と垂直な方向)に沿って取り付けられており、穂切りブレード25は、磁気ローラー22の回転方向(図2の時計回り方向)において、現像ローラー23と磁気ローラー22との対向位置よりも上流側に位置付けられている。そして、穂切りブレード25の先端部と磁気ローラー22表面との間には僅かな隙間(ギャップ)が形成されている。
Further, a
現像ローラー23は、非磁性の現像スリーブ23aと、現像スリーブ23a内に固定された現像ローラー側磁極23bで構成されている。現像ローラー側磁極23bは、固定マグネット体22bの対向する磁極(主極)35と異極性である。
The developing
現像ローラー23及び磁気ローラー22には、バイアス制御回路41(図3参照)を介して現像バイアス電源43が接続されている。具体的には、現像バイアス電源43は、現像ローラー23に接続される直流電源と交流電源から成る第1電源43aと、第1電源43aと現像ローラー23の間から分岐して設けられ、磁気ローラー22に接続される直流電源と交流電源から成る第2電源43bと、を備えており(デュアルバイアス制御)、第1電源43a及び第2電源43bは共通のグランドに接地されている。
A developing
これにより、現像ローラー23には第1電源43aから直流電圧に交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。一方、磁気ローラー22には、供給バイアスとして、第1電源43aから印加されるバイアスをベースに、第2電源43bから直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが重畳して印加される。
As a result, a developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to the developing
図2に示すデュアルバイアス制御によれば、磁気ローラー22−現像ローラー23間(以下、MS間という)に印加されるバイアス波形(現像バイアスと供給バイアスの合成波形)が第2電源43bのバイアス波形と等しくなり、第1電源43aのバイアスによる影響を受けることがない。また、現像ローラー23−感光体ドラム1a〜1d間(DS間)に印加されるバイアス波形も第2電源43bによる影響を受けることなく、第1電源43aのバイアスのみで制御することができる。
According to the dual bias control shown in FIG. 2, a bias waveform (a composite waveform of the developing bias and the supply bias) applied between the magnetic roller 22 and the developing roller 23 (hereinafter referred to as MS) is a bias waveform of the
即ち、DS間のバイアス波形及びMS間のバイアス波形は、互いに独立して各バイアスの電圧とデューティ比を設定することができる。 That is, the bias waveform between the DS and the bias waveform between the MS can set the voltage and duty ratio of each bias independently of each other.
また、現像ローラー23に印加される現像バイアス及び磁気ローラー22に印加される供給バイアスは、直流電圧に矩形波形の交流電圧を重畳して印加したパルスバイアスである。現像バイアス及び供給バイアスの具体的な波形については後述する。
The developing bias applied to the developing
前述のように、第1攪拌スクリュー21a及び第2攪拌スクリュー21bによって、現像剤が攪拌されつつ現像容器20内を循環してトナーを帯電させ、第2攪拌スクリュー21bによって現像剤が磁気ローラー22に搬送される。穂切りブレード25には固定マグネット体22bの規制極36が対向するため、穂切りブレード25として非磁性体或いは規制極36と異なる極性の磁性体を用いることにより、穂切りブレード25の先端と回転スリーブ22aとの隙間に引き合う方向の磁界が発生する。
As described above, the first stirring
この磁界により、穂切りブレード25と回転スリーブ22aとの間に磁気ブラシが形成される。そして、磁気ローラー22上の磁気ブラシは穂切りブレード25によって層厚規制された後、現像ローラー23に対向する位置に移動すると、固定マグネット体22bの主極35及び現像ローラー側磁極23bにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラー23表面に接触する。そして、磁気ローラー22に印加されるVmag(DC)と現像ローラー23に印加されるVslv(DC)との電位差ΔV、及び磁界によって現像ローラー23上にトナー薄層を形成する。
Due to this magnetic field, a magnetic brush is formed between the
現像ローラー23上のトナー層厚は現像剤の抵抗や磁気ローラー22と現像ローラー23との回転速度差等によっても変化するが、ΔVによって制御することができる。ΔVを大きくすると現像ローラー23上のトナー層は厚くなり、ΔVを小さくすると薄くなる。現像時におけるΔVの範囲は一般的に100V〜350V程度が適切である。
The thickness of the toner layer on the developing
図3は、本発明のカラープリンター100に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、カラープリンター100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、カラープリンター100全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a control path used in the
バイアス制御回路41は、帯電バイアス電源42、現像バイアス電源43、及び転写バイアス電源44と接続され、制御部90からの出力信号によりこれらの各電源を作動させるものであり、これらの各電源はバイアス制御回路41からの制御信号によって、帯電バイアス電源42は帯電装置2a〜2d内の帯電ローラーに、現像バイアス電源43は現像装置3a〜3d内の磁気ローラー22及び現像ローラー23に、転写バイアス電源44は一次転写ローラー6a〜6d及び二次転写ローラー9に、それぞれ所定のバイアスを印加する。
The bias control circuit 41 is connected to the charging bias power source 42, the developing
機内温湿度センサー45は、カラープリンター100内部の温度及び湿度を常に検知している。検知結果は後述するI/F96を介して制御部90に送信される。
The in-machine temperature /
操作部50には、液晶表示部51、各種の状態を示すLED52が設けられており、カラープリンター100の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。カラープリンター100の各種設定はパーソナルコンピューターのプリンタードライバーから行われる。
The
その他、操作部50には、画像形成を開始するようにユーザーが指示するスタートボタン、画像形成を中止する際等に使用するストップ/クリアボタン、カラープリンター100の各種設定をデフォルト状態にする際に使用するリセットボタン等が設けられている。
In addition, the
制御部90は、中央演算処理装置としてのCPU(Central Processing Unit)91、読み出し専用の記憶部であるROM(Read Only Memory)92、読み書き自在の記憶部であるRAM(Random Access Memory)93、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部94、カウンター95、カラープリンター100内の各装置に制御信号を送信したり操作部50からの入力信号を受信したりする複数(ここでは2つ)のI/F(インターフェイス)96を少なくとも備えている。また、制御部90は、装置本体内部の任意の場所に配置可能である。
The
ROM92には、カラープリンター100の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、カラープリンター100の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。RAM93には、カラープリンター100の制御途中で発生した必要なデータや、カラープリンター100の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、RAM93(或いはROM92)には、後述するように現像ローラー23及び磁気ローラー22に、それぞれ現像バイアス及び供給バイアスとして印加されるパルスバイアスの設定値等も保管される。
The
一時記憶部94は、パーソナルコンピューター等から送信される画像データを受信する画像入力部(図示せず)より入力され、デジタル信号に変換された画像信号を一時的に記憶する。カウンター95は、印字枚数を累積してカウントする。
The
また、制御部90は、カラープリンター100における各部分、装置に対し、CPU91からI/F96を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がI/F96を通じてCPU91に送信される。制御部90が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Pa〜Pd、露光装置4、定着部7、中間転写ベルト8、二次転写ローラー9、画像濃度センサー40、バイアス制御回路41、操作部50等が挙げられる。
The
図2に示したような、二成分現像剤を担持して磁気ブラシを形成する磁気ローラー22と、磁気ローラー22の磁気ブラシを用いて表面にトナー薄層が形成される現像ローラー23とを備えた現像装置3a〜3dでは、現像ローラー23上にトナー薄層を安定して形成する機能と、感光体ドラム1a〜1dとの対向部分(現像ニップ部)を通過後のトナー薄層を効率良く入れ替える(引き剥がす)機能とが必要となる。特に、現像ローラー23上のトナー薄層の入れ替わり性が低下すると、現像ローラー23上に残存するトナーがチャージアップし、現像ゴースト等の画像品質の低下を招くこととなる。
As shown in FIG. 2, a magnetic roller 22 that carries a two-component developer and forms a magnetic brush, and a developing
まず、図4及び図5を用いて現像ゴーストが発生するメカニズムについて述べる。図4は、ベタ画像の一部が薄くなる現像ゴーストの発生過程を示す図であり、図4(a)に示すように、現像ニップ部では現像ローラー23上に形成されたトナー層Tの一部が現像トナーTgとして感光体ドラム1a〜1d側に移動する。その結果、トナー層Tに欠損部分が発生するが、ハーフトーン画像等を印字した場合、欠損部分にトナー層Tが僅かに残存している。
First, a mechanism for generating a development ghost will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a diagram showing a process of generating a development ghost in which a part of the solid image becomes thin. As shown in FIG. 4A, a part of the toner layer T formed on the
その後、現像ローラー23の回転により欠損部分は磁気ローラー22との対向部に移動し、図4(b)に示すように、磁気ローラー22上の磁気ブラシによって欠損部分に供給トナーTsが供給される。ここで、欠損部分に残存したトナー層T(図の破線領域)は他の部分に比べてチャージアップしているため、磁気ローラー22から供給される供給トナーTsは、現像に用いられた現像トナーTgよりも少なくなる。その結果、欠損部分と他の部分とでトナー層Tの層厚が変化する。
Thereafter, the rotation of the developing
この状態でベタ画像を印字した場合、図4(c)に示すように、欠損部分(前回の印字領域)から移動する現像トナーTgの量が他の部分に比べて少なくなってしまい、前回の印字領域の画像濃度が薄くなる現像ゴーストが発生する。 When a solid image is printed in this state, as shown in FIG. 4C, the amount of developing toner Tg that moves from the defective portion (previous print region) becomes smaller than the other portions, and the previous time A development ghost is generated in which the image density in the print area is reduced.
図5は、ベタ画像の一部が濃くなる現像ゴーストの発生過程を示す図であり、図5(a)に示すように、現像ニップ部では現像ローラー23上に形成されたトナー層Tの一部が現像トナーTgとして感光体ドラム1a〜1d側に移動する。その結果、トナー層Tに欠損部分が発生する。
FIG. 5 is a diagram showing a development ghost generation process in which a part of a solid image becomes dark. As shown in FIG. 5A, a part of the toner layer T formed on the developing
その後、現像ローラー23の回転により欠損部分は磁気ローラー22との対向部に移動し、図5(b)に示すように、磁気ローラー22上の磁気ブラシによって欠損部分に供給トナーTsが供給される。ここで、欠損部分の周囲に残存したトナー層Tでは、現像ローラー23に近接した部分(図の破線領域)が供給トナーTsに比べてチャージアップしている。
Thereafter, the developing
この状態でベタ画像を印字した場合、図5(c)に示すように、チャージアップしたトナーが感光体ドラム1a〜1d側へ移動しにくくなっているため、欠損部分(前回の印字領域)から移動する現像トナーTgの量が他の部分に比べて多くなってしまい、前回の印字領域の画像濃度が濃くなる現像ゴーストが発生する。
When a solid image is printed in this state, as shown in FIG. 5C, since the charged-up toner is difficult to move to the
上述したように、前回の印字領域が薄くなる現像ゴースト、濃くなる現像ゴーストのいずれも、前回の印字で感光体ドラム1a〜1d上の静電潜像の現像に使用された領域と使用されなかった領域とで、現像ローラー23上のトナー層の状態が変化し、次回の現像時に均一な現像ができない現象である。つまり、現像ゴーストは、現像ローラー23と磁気ローラー22との間でのトナー層Tの形成時に、前回の現像ニップ部通過後にチャージアップした現像ローラー23上の残留トナーを磁気ローラー22によって十分に引き剥がしきれないために発生する。
As described above, neither the development ghost in which the previous printing area becomes thin nor the development ghost in which the printing area becomes dark is used with the area used for developing the electrostatic latent images on the
次に、現像ローラー23に印加する現像バイアス、及び磁気ローラー22に印加する供給バイアスとして、従来のパルスバイアスを用いた場合のMS間のバイアス波形について説明する。図6は、現像ローラー23に現像バイアスとして印加されるパルスバイアスの一例を示すグラフ、図7は、磁気ローラー22に供給バイアスとして印加されるパルスバイアスの一例を示すグラフ、図8は、図6及び図7に示すバイアスを印加したときのMS間の印加電圧差分(現像バイアスと供給バイアスの差分)のバイアス波形を示すグラフである。
Next, the bias waveform between the MSs when a conventional pulse bias is used as the developing bias applied to the developing
図6に示す現像バイアスは、100Vの直流電圧Vdcに、ピークツーピーク値(Vpp)=1400V、デューティ比0.5の交流電圧Vacを重畳して印加しており、Vmax=800V、Vmin=−600Vとなっている。 The developing bias shown in FIG. 6 is applied by superimposing an AC voltage Vac with a peak-to-peak value (Vpp) = 1400 V and a duty ratio of 0.5 on a DC voltage Vdc of 100 V, and Vmax = 800 V, Vmin = −. 600V.
図7に示す供給バイアスは、400Vの直流電圧Vdcに、ピークツーピーク値(Vpp)=1100V、デューティ比0.5の交流電圧Vacを重畳して印加しており、Vmax=950V、Vmin=−150Vとなっている。また、交流電圧Vacのパルス方向は図6に示した現像バイアスと逆方向になっている。 The supply bias shown in FIG. 7 is applied by superimposing an AC voltage Vac having a peak-to-peak value (Vpp) = 1100 V and a duty ratio of 0.5 on a DC voltage Vdc of 400 V, and Vmax = 950 V, Vmin = −. 150V. The pulse direction of the AC voltage Vac is opposite to the developing bias shown in FIG.
そして、図8に示すMS間のバイアス波形では、直流電圧Vdcの差分100−400=−300V(図8の破線)に、ピークツーピーク値(Vpp)=1400−(−1100)=2500V、デューティ比0.5の交流電圧Vacが重畳して印加される結果となり、Vmax=800−(−150)=950V、Vmin=−600−(−950)=−1550Vとなっている。図8において、印加電圧差分の直流成分(図8の破線)は、マイナス側が現像ローラー23側へのトナー飛翔を促進する設定、プラス側が現像ローラー23側へのトナー飛翔を促進する設定であり、この直流成分を制御することで現像ローラー23上のトナー薄層の厚みを調整する。
In the bias waveform between the MSs shown in FIG. 8, the difference of
図8に示す印加電圧差分のピークツーピーク値が大きいほど、MS間の飛翔トナーが大きく振動し、現像ローラー23上のトナーの入れ替わりが促進される。しかし、ピークツーピーク値を大きくし過ぎると、MS間でリークが発生し、現像ローラー23上のトナー薄層の一部を乱す画像欠陥の発生につながる。そのため、通常はMS間のリーク限界を超えない程度にピークツーピーク値を大きくするような設定とする。
As the peak-to-peak value of the applied voltage difference shown in FIG. 8 is larger, the flying toner between the MSs vibrates more and the replacement of the toner on the developing
なお、磁気ローラー22と現像ローラー23を用いる現像方式では、磁気ローラー22に印加する供給バイアスよりも、現像ローラー23に印加する現像バイアスの方が出力画像に与える影響が大きい。ベタ画像のエッジ部の現像量上昇による吸い込みをより効果的に抑制するために、現像バイアスとしてパルス部と休止部とを有するブランクパルスバイアスを用いると、パルス部と休止部の繰り返し周期が長い場合、露光装置4(図1参照)の露光ピッチとの周波数干渉であるモアレ(干渉縞)が発生することがある。そのため、特にプロセス線速が速い場合には、モアレを抑制するために現像バイアスとしてパルスバイアスを用いることが好ましい。
In the developing method using the magnetic roller 22 and the developing
以上説明したように、現像ローラー23に印加する現像バイアス、及び磁気ローラー22に印加する供給バイアスとして通常のパルスバイアスを用いる場合、現像ローラー23から感光体ドラム1a〜1dへのトナーの移動性(現像性)に加えて、現像ローラー23へのトナーの移動性(トナー薄層の形成性)と、現像ローラー23上のトナーの入れ替わり性とを確保するとともに、MS間のリーク限界内の電圧に設定することを考慮する必要があり、それらの両立が大きな課題となる。
As described above, when a normal pulse bias is used as the developing bias applied to the developing
そこで、本発明のカラープリンター100では、現像ローラー23に印加する現像バイアス、及び磁気ローラー22に印加する供給バイアスとしてパルスバイアスを用いるとともに、磁気ローラー22に印加されるパルスバイアスを、磁気ローラー22側へのトナーの引き戻し効果を強くするように設定された部分と、現像ローラー23へのトナーの飛翔性を確保する部分とを有する複数種類のパルスを周期的に繰り返す設定とする。
Therefore, in the
これにより、現像ローラー23に印加する現像バイアスを、感光体ドラム1a〜1d上の静電潜像の現像性を重視した設定とした場合に発生するトナー薄層の形成性やトナーの入れ替わり性が低下する弊害を、MS間のリーク限界内で緩和することができる。従って、静電潜像の現像性を確保するとともに、MS間のリークによる画像欠陥を起こすことなく、現像ローラー23上のトナー薄層の形成性、及びトナーの入れ替わり性を向上させて、現像ゴーストの発生を効果的に抑制することができる。
As a result, there is a toner thin layer forming property and a toner replacement property that occur when the developing bias applied to the developing
図9及び図10は、それぞれ本発明の第1実施形態に係る現像装置3a〜3dにおいて現像ローラー23に印加される現像バイアス、磁気ローラー22に印加される供給バイアスの一例を示すグラフであり、図11は、図9に示した現像バイアス、及び図10に示した供給バイアスを印加したときのMS間の印加電圧差分のバイアス波形(現像バイアスと供給バイアスの差分)を示すグラフである。現像バイアス及び供給バイアスは、いずれも直流電圧に交流電圧を重畳して印加したパルスバイアスである。以下、現像バイアスを第1パルスバイアス、供給バイアスを第2パルスバイアスという。
9 and 10 are graphs showing examples of the developing bias applied to the developing
図9に示す第1パルスバイアスでは、図6に示した従来のパルスバイアスと同様に、100Vの直流電圧Vdcに、ピークツーピーク値(Vpp)=1400V、デューティ比0.5の交流電圧Vacを重畳して印加しており、Vmax=800V、Vmin=−600Vとなっている。 In the first pulse bias shown in FIG. 9, similarly to the conventional pulse bias shown in FIG. 6, the DC voltage Vdc of 100 V is changed to the AC voltage Vac having a peak-to-peak value (Vpp) = 1400 V and a duty ratio of 0.5. They are applied in a superimposed manner, and Vmax = 800V and Vmin = −600V.
図10に示す第2パルスバイアスでは、400Vの直流電圧Vdcに、ピークツーピーク値(Vpp)=1100V、デューティ比0.5の交流電圧Vacを重畳して印加したVmax=950V、Vmin=−150Vの部分と、交流電圧Vacはそのままで、直流電圧Vdcを200VとしたVmax=750V、Vmin=−350Vの部分とが交流波形2パルス分のインターバル(継続時間)で周期的に繰り返される。 In the second pulse bias shown in FIG. 10, Vmax = 950 V, Vmin = −150 V obtained by superimposing an AC voltage Vac having a peak-to-peak value (Vpp) = 1100 V and a duty ratio of 0.5 on a DC voltage Vdc of 400 V. And the portion of Vmax = 750V and Vmin = −350V, where the DC voltage Vdc is 200V, with the AC voltage Vac as it is, are periodically repeated at intervals of 2 pulses of AC waveform (duration).
本実施形態では、現像ローラー23に印加される第1パルスバイアスと磁気ローラー22に印加される第2パルスバイアスとを同期させるとともに、互いに逆方向のパルスになるように設定されている。このように、現像ローラー23及び磁気ローラー22に印加されるパルスバイアスが互いに逆方向のパルスになるように設定することで、MS間におけるトナーの飛翔振動が大きくなり、現像ローラー23上へのトナー薄層の形成効果、及び現像ローラー23からのトナーの引き剥がし効果が向上する。
In the present embodiment, the first pulse bias applied to the developing
また、第2パルスバイアスとして、直流電圧が異なる2種類のパルスが周期的に繰り返されるパルスバイアスを用いている。これにより、図11に示す印加電圧差分のバイアス波形では、MS間の印加電圧差分の直流成分(図11の破線)がプラス方向(トナーを現像ローラー23から磁気ローラー22側に引き戻す方向)へシフトする部分(−100Vの部分)と、マイナス方向(トナーが現像ローラー23側へ飛翔する方向)へシフトする部分(−300Vの部分)とが発生する。つまり、現像ローラー23からのトナーの引き剥がし性の促進と、現像ローラー23へのトナーの飛翔性の促進(引き剥がし性の抑制)を交互に切り替えることができる。
Further, as the second pulse bias, a pulse bias in which two types of pulses having different DC voltages are periodically repeated is used. Accordingly, in the bias waveform of the applied voltage difference shown in FIG. 11, the DC component of the applied voltage difference between MSs (broken line in FIG. 11) is shifted in the plus direction (the direction in which the toner is pulled back from the developing
図12及び図13は、第1実施形態の比較例を示すグラフであり、図12は、磁気ローラー22に供給バイアスとして印加するパルスバイアスのパルスの方向が現像ローラー23に印加するパルスバイアス(図9参照)と同方向になるように設定された例を示すグラフ、図13は、図9に示した現像バイアス、及び図12に示した供給バイアスを印加したときのMS間の印加電圧差分のバイアス波形(現像バイアスと供給バイアスの差分)を示すグラフである。 12 and 13 are graphs showing a comparative example of the first embodiment. FIG. 12 is a pulse bias in which the direction of the pulse bias applied to the magnetic roller 22 as the supply bias is applied to the developing roller 23 (FIG. 12). FIG. 13 is a graph showing an example set to be in the same direction as FIG. 9. FIG. 13 is a graph showing an applied voltage difference between MSs when the developing bias shown in FIG. 9 and the supply bias shown in FIG. 12 are applied. It is a graph which shows a bias waveform (difference of a development bias and a supply bias).
磁気ローラー22に印加する供給バイアスとして、現像ローラー23に印加するパルスバイアス(図9参照)と同方向のパルスになるように設定された図12に示すようなパルスバイアスを用いた場合、図13に示すように、MS間の印加電圧差分の直流成分は図11と同じになるが、交流成分は相殺されてしまいピークツーピーク値が確保できないことから、トナーの飛翔振動が小さくなり、現像ローラー23上へのトナー薄層の形成効果、及び現像ローラー23上のトナーの引き剥がし効果が低下する。
When the supply bias applied to the magnetic roller 22 is a pulse bias as shown in FIG. 12 set so as to be a pulse in the same direction as the pulse bias (see FIG. 9) applied to the developing
即ち、第1実施形態のように、磁気ローラー22に印加されたパルスバイアスが現像ローラー23に印加されたパルスバイアスと逆方向になるように設定することで、現像ローラー23上へのトナー薄層の形成効果、及び現像ローラー23上のトナーの引き剥がし効果を向上させることができる。
That is, as in the first embodiment, by setting the pulse bias applied to the magnetic roller 22 to be opposite to the pulse bias applied to the developing
図14は、本発明の第2実施形態に係る現像装置3a〜3dにおいて磁気ローラー22に印加される供給バイアスの一例を示すグラフであり、図15は、図9に示した現像バイアス、及び図12に示した供給バイアスを印加したときのMS間の印加電圧差分のバイアス波形(現像バイアスと供給バイアスの差分)を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing an example of a supply bias applied to the magnetic roller 22 in the developing
図14に示す第2パルスバイアスでは、400Vの直流電圧Vdcに、ピークツーピーク値(Vpp)=1100V、デューティ比0.5の交流電圧Vacを重畳して印加した部分と、直流電圧Vdcはそのままで、交流電圧Vacのデューティ比を0.2とした部分とが交流波形2パルス分のインターバル(継続時間)で周期的に繰り返される。 In the second pulse bias shown in FIG. 14, the DC voltage Vdc is applied as it is, with the DC voltage Vdc of 400 V superimposed with the AC voltage Vac having a peak-to-peak value (Vpp) = 1100 V and a duty ratio of 0.5. Thus, the portion where the duty ratio of the AC voltage Vac is 0.2 is periodically repeated at intervals (duration) of two pulses of the AC waveform.
本実施形態では、磁気ローラー22に印加される第2パルスバイアスとして、デューティ比が異なる2種類のパルスが周期的に繰り返されるパルスバイアスを用いている。これにより、図15に示すように、MS間の印加電圧差分の直流成分(図15の破線)がプラス方向(トナーを現像ローラー23から磁気ローラー22側に引き戻す方向)へシフトする部分(30Vの部分)と、マイナス方向(トナーが現像ローラー23側へ飛翔する方向)へシフトする部分(−300Vの部分)とが発生する。つまり、第1実施形態と同様に、現像ローラー23からのトナーの引き剥がし性の促進と、現像ローラー23へのトナーの飛翔性の促進(引き剥がし性の抑制)を交互に切り替えることができる。
In the present embodiment, as the second pulse bias applied to the magnetic roller 22, a pulse bias in which two types of pulses having different duty ratios are periodically repeated is used. As a result, as shown in FIG. 15, the DC component (broken line in FIG. 15) of the applied voltage difference between the MSs shifts in the plus direction (the direction in which the toner is pulled back from the developing
図16は、本発明の第3実施形態に係る現像装置3a〜3dにおいて磁気ローラー22に印加される供給バイアスの一例を示すグラフであり、図17は、図9に示した現像バイアス、及び図16に示した供給バイアスを印加したときのMS間のバイアス波形(現像バイアスと供給バイアスの差分)を示すグラフである。
FIG. 16 is a graph illustrating an example of a supply bias applied to the magnetic roller 22 in the developing
図16に示す第2パルスバイアスでは、100Vの直流電圧Vdcに、ピークツーピーク値(Vpp)=1700V、デューティ比0.5の交流電圧Vacを重畳して印加したVmax=950V、Vmin=−750Vの部分と、450Vの直流電圧Vdcに、ピークツーピーク値(Vpp)=1000V、デューティ比0.5の交流電圧Vacを重畳して印加したVmax=950V、Vmin=50Vの部分とが交流波形2パルス分のインターバル(継続時間)で周期的に繰り返される。
In the second pulse bias shown in FIG. 16, Vmax = 950V, Vmin = −750V, which is obtained by superimposing an AC voltage Vac having a peak-to-peak value (Vpp) = 1700V and a duty ratio of 0.5 on a DC voltage Vdc of 100V. And a portion of Vmax = 950V and Vmin = 50V, in which an AC voltage Vac with a peak-to-peak value (Vpp) = 1000 V and a duty ratio of 0.5 is applied to a DC voltage Vdc of 450 V, is superimposed on an
本実施形態では、磁気ローラー22に印加される第2パルスバイアスとして、直流電圧及び交流電圧のピークツーピーク値が異なる2種類のパルスが周期的に繰り返されるパルスバイアスを用いている。これにより、図17に示すように、MS間の印加電圧差分の直流成分(図17の破線)がプラス方向(トナーを現像ローラー23から磁気ローラー22側に引き戻す方向)へシフトする部分(−100Vの部分)と、マイナス方向(トナーが現像ローラー23側へ飛翔する方向)へシフトする部分(−300Vの部分)とが発生する。つまり、第1及び第2実施形態と同様に、現像ローラー23からのトナーの引き剥がし性の促進と、現像ローラー23へのトナーの飛翔性の促進(引き剥がし性の抑制)を交互に切り替えることができる。
In the present embodiment, as the second pulse bias applied to the magnetic roller 22, a pulse bias in which two types of pulses having different peak-to-peak values of the DC voltage and the AC voltage are periodically repeated is used. As a result, as shown in FIG. 17, the DC component (broken line in FIG. 17) of the applied voltage difference between MSs shifts in the positive direction (the direction in which the toner is pulled back from the developing
また、本実施形態では、トナーの引き剥がし性を促進する部分(MS間の印加電圧差分の直流成分がプラス方向へシフトする部分)におけるプラス側のピーク値Vmaxとマイナス側のピーク値Vminを、MS間のリーク限界近く(±1550V)に設定することで、MS間でのトナーの飛翔振動を強め、トナーの引き剥がし性を最大限に向上させることができる。一方、トナー薄層の形成性を促進する部分(MS間の印加電圧差分の直流成分がマイナス方向へシフトする部分)においては、マイナス側のピーク値Vminをリーク限界近く(−1550V)に設定することで、十分に且つ安定したトナー薄層の形成性を確保することができる。 In this embodiment, the positive peak value Vmax and the negative peak value Vmin in the portion that promotes toner peeling (the portion in which the DC component of the applied voltage difference between MSs shifts in the positive direction) Setting near the leak limit between the MSs (± 1550V) can increase the flying vibration of the toner between the MSs and maximize the toner peeling property. On the other hand, in the portion that promotes the toner thin layer formability (the portion in which the DC component of the applied voltage difference between MSs shifts in the negative direction), the negative peak value Vmin is set near the leak limit (−1550 V). Thus, it is possible to ensure a sufficiently and stable formability of the toner thin layer.
図18は、本発明の第4実施形態に係る現像装置3a〜3dにおいて磁気ローラー22に印加される供給バイアスの一例を示すグラフであり、図19は、図9に示した現像バイアス、及び図18に示した供給バイアスを印加したときのMS間のバイアス波形(現像バイアスと供給バイアスの差分)を示すグラフである。
18 is a graph showing an example of a supply bias applied to the magnetic roller 22 in the developing
図18に示す第2パルスバイアスでは、100Vの直流電圧Vdcに、ピークツーピーク値(Vpp)=1700V、デューティ比0.5の交流電圧Vacを重畳して印加した部分と、直流電圧Vdcはそのままで、交流電圧Vacのデューティ比を0.7とした部分とが交流波形2パルス分のインターバル(継続時間)で周期的に繰り返される。 In the second pulse bias shown in FIG. 18, the DC voltage Vdc is applied as it is, with the DC voltage Vdc of 100V superimposed with the AC voltage Vac having a peak-to-peak value (Vpp) = 1700V and a duty ratio of 0.5. Thus, the portion where the duty ratio of the AC voltage Vac is 0.7 is periodically repeated at intervals (duration) of two pulses of the AC waveform.
本実施形態では、第2実施形態と同様に、磁気ローラー22に印加される第2パルスバイアスとして、デューティ比が異なる2種類のパルスが周期的に繰り返されるパルスバイアスを用いている。これにより、図19に示すように、MS間の印加電圧差分の直流成分(図19の破線)がプラス方向(トナーを現像ローラー23から磁気ローラー22側に引き戻す方向)へシフトする部分(0Vの部分)と、マイナス方向(トナーが現像ローラー23側へ飛翔する方向)へシフトする部分(−340Vの部分)とが発生する。つまり、第1〜第3実施形態と同様に、現像ローラー23からのトナーの引き剥がし性の促進と、現像ローラー23へのトナーの飛翔性の促進(引き剥がし性の抑制)を交互に切り替えることができる。
In the present embodiment, as in the second embodiment, a pulse bias in which two types of pulses having different duty ratios are periodically repeated is used as the second pulse bias applied to the magnetic roller 22. As a result, as shown in FIG. 19, the DC component (broken line in FIG. 19) of the applied voltage difference between the MSs shifts in the positive direction (the direction in which the toner is pulled back from the developing
また、本実施形態では、トナーの引き剥がし性を促進する部分(MS間の印加電圧差分の直流成分がプラス方向へシフトする部分)、及び、トナー薄層の形成性を促進する部分(MS間の印加電圧差分の直流成分がマイナス方向へシフトする部分)の両方において、プラス側のピーク値Vmaxとマイナス側のピーク値Vminを、MS間のリーク限界近く(±1550V)に設定することで、MS間でのトナーの飛翔振動を強め、トナーの引き剥がし性、及びトナー薄層の形成性を最大限に向上させることができる。 In this embodiment, a portion that promotes toner peeling (a portion in which the DC component of the applied voltage difference between MSs shifts in the positive direction) and a portion that promotes the formation of a toner thin layer (between MSs). By setting the plus-side peak value Vmax and the minus-side peak value Vmin close to the leak limit between the MSs (± 1550V) The flying vibration of the toner between the MSs can be strengthened, and the toner peeling property and the toner thin layer forming property can be maximized.
その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記各実施形態においては、磁気ローラー22に印加する第2パルスバイアスの直流電圧、交流電圧のデューティ比、または直流電圧と交流電圧のピークツーピーク値とを変化させることで、現像ローラー23へのトナー供給性能と、現像ローラー23上のトナーの入れ替え性能とを両立させるバイアス設定に調整したが、交流電圧のデューティ比とピークツーピーク値を変化させても良いし、直流電圧と交流電圧のデューティ比を変化させても良い。或いは、直流電圧、交流電圧のデューティ比、ピークツーピーク値の3つを変化させても良い。
In addition, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in each of the above embodiments, the DC voltage of the second pulse bias applied to the magnetic roller 22, the duty ratio of the AC voltage, or the DC voltage and the peak-to-peak value of the AC voltage are changed to the developing
また本発明は、図1に示したようなカラープリンター100に限らず、モノクロプリンターやモノクロ複写機、デジタル複合機、タンデム式或いはロータリー式のカラー複写機、或いはファクシミリ等、現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。
Further, the present invention is not limited to the
本発明は、磁気ローラーと現像ローラーとを備え、現像ローラーに印加する現像バイアスとしてパルスバイアスを用いる現像装置に利用可能である。本発明の利用により、磁気ローラーによる現像ローラーへのトナー薄層の形成性、及び現像ローラーからのトナー層の引き剥がし性を両立させて現像ゴーストの発生を抑制可能であり、MS間のリークによる画像欠陥も抑制可能な現像装置及びそれを備えた画像形成装置を提供可能となる。 The present invention is applicable to a developing device that includes a magnetic roller and a developing roller and uses a pulse bias as a developing bias applied to the developing roller. By utilizing the present invention, it is possible to suppress the occurrence of development ghosts by combining the formability of the toner thin layer on the developing roller with the magnetic roller and the peelability of the toner layer from the developing roller. It is possible to provide a developing device capable of suppressing image defects and an image forming apparatus including the developing device.
Pa〜Pd 画像形成部
1a〜1d 感光体ドラム(像担持体)
2a〜2d 帯電装置
3a〜3d 現像装置
4 露光装置
22 磁気ローラー(現像剤担持体)
23 現像ローラー(トナー担持体)
40 画像濃度センサー
41 バイアス制御回路(電圧印加装置)
43 現像バイアス電源(電圧印加装置)
43a 第1電源
43b 第2電源
90 制御部
100 カラープリンター(画像形成装置)
Pa to Pd
2a to
23 Developing roller (toner carrier)
40 Image density sensor 41 Bias control circuit (voltage application device)
43 Development bias power supply (voltage application device)
43a
Claims (8)
該現像剤担持体及び静電潜像が形成される像担持体に対向して配置され、前記現像剤担持体の磁気ブラシを用いて表面にトナー層が形成されるトナー担持体と、
を備え、
該トナー担持体に、現像バイアスとして直流電圧に矩形波形の交流電圧を重畳した第1パルスバイアスを印加することにより、前記トナー担持体に担持されたトナーを前記像担持体側に移動させて、前記像担持体表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置であって、
前記現像剤担持体には、供給バイアスとして直流電圧に矩形波形の交流電圧を重畳した第2パルスバイアスが印加されており、
前記第1パルスバイアス及び前記第2パルスバイアスを互いに逆方向のパルスとし、前記第2パルスバイアスの直流電圧、ピークツーピーク値、デューティ比の少なくとも一つを一定の繰り返し周期で変化させることを特徴とする現像装置。 A developer carrying member that carries a two-component developer containing a magnetic carrier and a toner to form a magnetic brush on the surface;
A toner carrier disposed opposite to the developer carrier and an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and having a toner layer formed on a surface thereof using a magnetic brush of the developer carrier;
With
By applying a first pulse bias in which a rectangular waveform AC voltage is superimposed on a DC voltage as a developing bias to the toner carrier, the toner carried on the toner carrier is moved toward the image carrier, A developing device that develops an electrostatic latent image formed on the surface of an image carrier into a toner image,
A second pulse bias in which a rectangular waveform AC voltage is superimposed on a DC voltage is applied to the developer carrier as a supply bias,
The first pulse bias and the second pulse bias are pulses in opposite directions, and at least one of the DC voltage, peak-to-peak value, and duty ratio of the second pulse bias is changed at a constant repetition period. A developing device.
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