JP2933699B2 - Developing device - Google Patents
Developing deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、一般には電子写真法、静電記録法、イオン
流制御法等を利用した画像形成装置の技術分野に関する
ものであり、特には、上記適宜の手法により潜像担持体
に静電潜像を形成し、該潜像を高低抗一成分現像剤又は
二成分現像剤にて可視像とする現像装置に特徴を有する
ものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention generally relates to the technical field of an image forming apparatus using an electrophotographic method, an electrostatic recording method, an ion flow control method, and the like. The present invention is characterized by a developing device which forms an electrostatic latent image on a latent image carrier by an appropriate method, and turns the latent image into a visible image using a high-low anti-one component developer or a two-component developer.
従来の技術 従来、潜像担持体に静電潜像を形成し、該潜像を高低
抗一成分現像剤又は二成分現像剤にて可視像とする現像
方式としては種々提案されているが、代表的なものに、
USP3866574、USP3890929及びUSP3893418に記載される現
像方式がある。2. Description of the Related Art Conventionally, various development methods have been proposed as a developing method of forming an electrostatic latent image on a latent image carrier and converting the latent image into a visible image using a high-low anti-one-component developer or a two-component developer. , Representative
There is a developing method described in US Pat. Nos. 3,386,974, 3,890,929 and 3,893,418.
つまり、この方式によると、潜像担持体とドナー(現
像剤担持体)とをある間隙を設けて配置し、これらに非
対称の交番バイアスを印加し、高低抗一成分現像剤(単
に「トナー」という。)の飛翔を制御する提案がなされ
ている。その時の波形の模式図を第10図に示す。In other words, according to this method, a latent image carrier and a donor (developer carrier) are arranged with a certain gap therebetween, and an asymmetrical alternating bias is applied to these, and a high-low anti-one component developer (simply referred to as “toner”) is applied. Has been proposed to control flight. FIG. 10 shows a schematic diagram of the waveform at that time.
具体的には、潜像担持体とドナーの間隙は50μ〜500
μm(好ましくは50〜180μm)、周波数は1.5K〜10KHZ
(好ましくは4〜8KHZ)、第1位相時間TAは10μsec≦T
A≦200μsec(好ましくは30μsec≦TA≦70μsec)、第
2位相時間TDは100μsec≦TD≦500μsec(好ましくは10
0μsec≦TD≦180μsec)、第1位相電圧VAはVA≧−150
V、第2位相電圧VDはVD≧400V、且つVD−VA≦800V(好
ましくは−150V≦VA≦−200及び400V≦VD≦450V)とさ
れる。Specifically, the gap between the latent image carrier and the donor is 50 μ to 500 μm.
μm (preferably 50-180 μm), frequency 1.5K-10KH Z
(Preferably 4~8KH Z), the first phase time T A 10 .mu.sec ≦ T
A ≦ 200 μsec (preferably 30 μsec ≦ T A ≦ 70 μsec), and the second phase time T D is 100 μsec ≦ T D ≦ 500 μsec (preferably 10 μsec).
0 μsec ≦ T D ≦ 180 μsec), and the first phase voltage VA is V A ≧ −150
V, the second phase voltage V D V D ≧ 400V, is and is and V D -V A ≦ 800V (preferably -150V ≦ V A ≦ -200 and 400V ≦ V D ≦ 450V).
この現像方式によると、非画像部へのトナー粒子の飛
翔付着を防止し、且つ階調性とライン再現性を向上させ
ている。According to this developing method, flying adhesion of toner particles to a non-image portion is prevented, and gradation and line reproducibility are improved.
又、他の現像方式としては、高低抗一成分現像剤(体
積抵抗1010Ωcm以上のトナー)を用いる現像方式があ
り、インプレッション現像法(USP3405682号等)、ジャ
ンピング現像法(特開昭55−18656−18659号等)などが
知られている。Further, as other developing methods, there are developing methods using a high-low anti-one component developer (toner having a volume resistance of 10 10 Ωcm or more), an impression developing method (USP3405682, etc.), a jumping developing method (Japanese Patent Laid-Open No. No. 18656-18659).
特にジャンピング現像法は現像剤担持体と潜像担持体
との最接近部である現像領域で現像剤担持体と潜像担持
体との間に印加された交番バイアス電圧によりトナーが
現像剤担持体と潜像担持体との間を往復動し、最終的に
潜像パターンに応じて選択的に潜像担持体面に移行付着
し、顕像化される。In particular, in the jumping development method, the toner is applied to the developer carrier by an alternating bias voltage applied between the developer carrier and the latent image carrier in a development area which is the closest portion between the developer carrier and the latent image carrier. And the latent image carrier reciprocally moves, and finally is selectively transferred and adhered to the surface of the latent image carrier according to the latent image pattern to be visualized.
これらの現像方式では、第12図に図示されるように、
デューティ比は50%で現像側時間と逆現像側時間が同一
である。しかしながら、前記ジャンピング現像法に関す
る特開昭60−73647号公報には、画像濃度調製のため、
現像剤の残量に応じて現像剤担持体と潜像担持体との間
に印加される交番バイアス前圧のデューティ比を制御す
ることが提案されている。In these developing systems, as shown in FIG.
The duty ratio is 50%, and the development time and the reverse development time are the same. However, Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 60-73647 concerning the above-mentioned jumping development method discloses,
It has been proposed to control the duty ratio of the alternating bias pre-pressure applied between the developer carrier and the latent image carrier according to the remaining amount of the developer.
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記USP3866574などに記載される従来
の現像方式によると、非画像部にトナーの付着を防止す
るために、交番バイアス電圧の絶対値を低く抑え、更
に、現像側電圧を小さくしているために、ベタ潜像の現
像性が低く、トナーの電荷変動に顕著な影響を受けると
いう問題がある。However, according to the conventional developing method described in U.S. Pat. No. 3,865,574, the absolute value of the alternating bias voltage is reduced to prevent toner from adhering to the non-image area. Since the voltage is reduced, there is a problem that the developing property of the solid latent image is low and the charge variation of the toner is significantly affected.
つまり、現像剤担持体、所謂「現像スリーブ」に薄層
コートされたトナーがチャージアップすると、第1位相
側の電圧VAが小さいため顕著な濃度低下を招き、又逆に
トナーのチャージが不足するとトナーの飛翔能力が低下
し、濃度低下及びカブリを招く。第11図にその現像特性
を示す。That is, when the toner coated in a thin layer on the developer carrier, that is, the so-called “development sleeve”, is charged up, the voltage VA on the first phase side is small, causing a remarkable decrease in density, and conversely, the toner charge is insufficient. As a result, the flying ability of the toner is reduced, resulting in a decrease in density and fogging. FIG. 11 shows the development characteristics.
一方、上記ジャンピング現像法などの従来現像方式で
は、現像側バイアス電圧も大きいためベタ潜像(高電位
領域)の現像性は高く、そしてトナーの電荷変動にもあ
る程度強いと考えられる。しかしながら、潜像担持体と
現像スリーブ間でトナーを往復動させるため、非画像部
へのトナー付着防止のため、逆現像側バイアス電圧を現
像側バイアス電圧より大きくしており、潜像電位の低電
位領域では、そのはぎ取り電界の作用で潜像電位に対応
して現像されたトナーをもはぎ取ってしまうことがあ
る。その場合結果として階調性のない画像になり、潜像
低電位領域の再現性が悪くなることがある。第13図にそ
の現像特性を示す。更に、このはぎ取り電界の作用で画
像をかき乱すこともある。On the other hand, in the conventional developing method such as the above-mentioned jumping developing method, the developing side bias voltage is large, so that the developability of a solid latent image (high potential area) is high, and it is considered to be somewhat tolerant to toner charge fluctuation. However, in order to reciprocate the toner between the latent image carrier and the developing sleeve, in order to prevent the toner from adhering to the non-image area, the reverse developing side bias voltage is set higher than the developing side bias voltage. In the potential region, the toner developed in accordance with the latent image potential may be peeled off by the action of the peeling electric field. In such a case, an image having no gradation may result, and the reproducibility of the low potential region of the latent image may deteriorate. FIG. 13 shows the developing characteristics. Further, the image may be disturbed by the action of the stripping electric field.
なお、第11図、第13図のトナー電荷量とは、通常の電
荷測定法、例えばブローオフ法などにより測定される単
位質量当たりの電荷量を示すものであり、−1〜−10μ
C/gとは、約−6μC/gを中心に−1〜−10μC/gまでの
範囲で正規分布をしたトナーである。同じく、−10〜−
20μC/gとは、約−15μC/gを中心として−10〜−20μC/
gの範囲に正規分布したトナーである。Note that the toner charge amount in FIGS. 11 and 13 indicates a charge amount per unit mass measured by a normal charge measurement method, for example, a blow-off method, and is −1 to −10 μm.
C / g is a toner having a normal distribution in the range of -1 to -10 μC / g with a center at about -6 μC / g. Similarly, -10 to-
20 μC / g means −10 to −20 μC / g around about −15 μC / g.
The toner is normally distributed in the range of g.
更に又、上記ジャンピング現像法などの従来現像方式
では、非印字部(白地)が続いていたためにプリントが
行われても薄い現像しか行われない部分と、プリントが
継続されたために濃い現像が行われる部分とで濃度ムラ
ができる。このゴースト形成のメカニズムは、本発明者
らの実験及び考察によると現像スリーブ上に形成される
微粉(粒径5〜6μm以下)の層に深く関わっているこ
とが分かった。Further, in the conventional developing method such as the above-mentioned jumping developing method, a part where only light development is performed even when printing is performed because a non-printed portion (white background) continues, and a dark development is performed because printing is continued. The density unevenness is generated in the portion where the light is applied. According to the experiments and considerations of the present inventors, the mechanism of the ghost formation was found to be deeply related to the layer of fine powder (particle size of 5 to 6 μm or less) formed on the developing sleeve.
つまり、現像スリーブのトナー最下層の粒度分布にト
ナー消費部分とトナー未消費部分との間で明らかな差が
生じ、非消費部分とトナー最下層に微粉層が形成されて
いるのである。微粉は体積当たりの表面積が大きいため
に粒径の大きなものに比べると質量当りに有する摩擦帯
電電荷量が大きくなり、自信の鏡映力により現像スリー
ブに対し、静電的に強く拘束される。このため、微粉層
が形成された部分の上にあるトナーは現像スリーブと十
分な摩擦帯電ができないために現像能力が低下し、画像
上にスリーブゴーストとして現れてしまう。このような
スリーブゴーストは微粉層の形成と共に、トナーの帯電
が現像スリーブとの摩擦帯電に大きく依存しているため
に生じる現象である。That is, there is a clear difference in the particle size distribution of the toner lowermost layer of the developing sleeve between the toner consuming portion and the toner non-consuming portion, and a fine powder layer is formed in the non-consuming portion and the toner lowermost layer. Since the fine powder has a large surface area per volume, the amount of triboelectric charge per mass becomes larger than that of the fine powder having a large particle size, and the fine powder is strongly restrained electrostatically to the developing sleeve by a self-reflective force. For this reason, the toner on the portion where the fine powder layer is formed cannot be sufficiently frictionally charged with the developing sleeve, so that the developing ability is reduced and appears as a sleeve ghost on the image. Such a sleeve ghost is a phenomenon that occurs because the charge of the toner greatly depends on the frictional charge with the developing sleeve together with the formation of the fine powder layer.
これを解決する手段として一成分トナーを用いた場
合、現像スリーブ表面に平均粒径が20mμ程度の導電性
微粒子と表面潤滑性の導電微粒子を含有した樹脂層を有
し、この導電性微粒子含有樹脂層は平均の体積抵抗率が
102〜10-6Ω・cmの範囲にあるように薄層を設ける方法
があるが、この場合現像スリーブ上の現像剤の電荷量が
全体的に低下し、濃度低下、カサツキ、カブリ、文字の
細りなど画像再現性が悪化するという欠点があった。In order to solve this problem, when a one-component toner is used, the surface of the developing sleeve has a resin layer containing conductive fine particles having an average particle diameter of about 20 μm and conductive fine particles having a surface lubricating property. The layers have an average volume resistivity
There is a method of providing a thin layer so as to be in the range of 10 2 to 10 -6 Ωcm, but in this case, the charge amount of the developer on the developing sleeve is reduced as a whole, so that the density is reduced, rust, fog, letters There is a disadvantage that image reproducibility is deteriorated such as thinning.
従って、本発明の目的は、画像部には十分なトナーが
付着して十分な濃度となり、また中間調部分も低電位部
を含めて良好に可視化され、細線も良好に再現され、且
つカブリを除去することができ、常に良好な画像濃度を
有し、階調性に優れた又、エッジ効果のある、シャープ
なライン再現が可能な、非常に優れた画質を得ることの
できる現像装置を提供することである。Therefore, an object of the present invention is to provide a sufficient density by adhering a sufficient amount of toner to an image area, a halftone part to be well visualized including a low-potential part, a fine line to be reproduced well, and a fog to occur. A developing device that can be removed, always has a good image density, is excellent in gradation, has an edge effect, can reproduce sharp lines, and can obtain extremely excellent image quality. It is to be.
課題を解決するための手段 上記諸目的は本発明に係る現像装置にて達成される。
要約すれば本発明は、現像剤層を担持した現像剤担持体
を備え、該現像剤担持体に振動バイアス電圧を印加して
潜像担持体に形成された静電潜像を現像する現像装置に
おいて、(a)静電潜像の画像部に関しては、付勢位相
での静電潜像画像部電位と現像剤担持体電位間の電位差
Vu1の最大値Vu1 maxが、逆付勢位相での両者間の電位差
Vr1の最大値Vr1 maxよりも大であり、且つ振動バイアス
電圧の一周期における前記付勢位相での電位差Vu1の時
間積分値Iu1が前記逆付勢位相での電位差Vr1の時間積分
値Ir1より大であり、(b)静電潜像の比画像部に関し
ては、付勢位相での静電潜像非画像部電位と現像剤担持
体間の電位差Vu2の最大値Vu2 maxが、逆付勢位相での両
者間の電位差Vr2の最大値Vr2 max以上であり、且つ振動
バイアス電圧の一周期における前記付勢位相での電位差
Vu2の時間積分値Iu2が前記逆付勢位相での電位差Vr2の
時間積分値Ir2以下であり、更に(c)前記現像剤担持
体の表面に、導電性微粒子を含有した樹脂層を設ける、
ことを特徴とする現像装置である。Means for Solving the Problems The above objects are achieved by a developing device according to the present invention.
In summary, the present invention provides a developing device including a developer carrier carrying a developer layer, and applying an oscillating bias voltage to the developer carrier to develop an electrostatic latent image formed on the latent image carrier. In (a), regarding the image portion of the electrostatic latent image, the potential difference between the potential of the electrostatic latent image portion in the energizing phase and the potential of the developer carrier
Maximum value Vu 1 max of Vu 1 is the potential difference between both the reverse biasing phase
Is larger in than the maximum value Vr 1 max of vr 1, and oscillating bias voltage time time integral value Iu 1 potential difference Vu 1 in the biasing phase of the potential difference Vr 1 in the reverse bias phase in one period of is greater than the integrated value Ir 1, (b) with respect to the ratio image portion of the electrostatic latent image, the maximum value of the potential difference Vu 2 between the electrostatic latent image a non-image portion potential on the biasing phase developer carrying member Vu 2 max is not less than the maximum value Vr 2 max of the potential difference Vr 2 between the two in the reverse energizing phase, and the potential difference in the energizing phase in one cycle of the oscillation bias voltage.
Vu is the time integral value Iu 2 of 2 or less time integration value Ir 2 of the potential difference Vr 2 in the reverse biasing phase, further (c) the on the surface of the developer carrying member, a resin layer containing conductive fine particles To provide,
A developing device characterized in that:
本発明の現像装置によれば、上記構成にて、振動電界
の付勢位相において、所謂ベタ部には勿論、細線部や潜
像低電位部にも十分な量の現像剤が供給され、且つ逆付
勢位相においてこれらの領域から過剰の現像剤が除去さ
れてしまうことが防止できる。又、それにも拘らず、カ
ブリが十分抑制された現像画像を得ることができる。According to the developing device of the present invention, in the above configuration, in the energizing phase of the oscillating electric field, a sufficient amount of the developer is supplied not only to a so-called solid portion, but also to a thin line portion and a latent image low potential portion, and Excess developer can be prevented from being removed from these areas in the reverse biasing phase. Nevertheless, a developed image in which fog is sufficiently suppressed can be obtained.
尚、本明細書で「静電潜像画像部」とは絶対値で見て
最大電位部のことを意味し、「静電潜像非画像部」とは
絶対値で見て潜像の最小電位部のことを意味する。従っ
て、潜像担持体が電子写真感光体である場合、光が露光
されなかった領域、所謂暗部電位領域が画像部であり、
画像光の内、最も強度の大なる光で露光された領域、所
謂明部電位領域が非画像部である。潜像の極性と逆極性
に帯電したトナーは、本来画像部に最も多く付着すべき
であり、非画像部には本来付着しないか、付着しても極
めて微量であることが望まれる。In this specification, the “electrostatic latent image portion” means a maximum potential portion as viewed in absolute value, and the “electrostatic latent image non-image portion” refers to a minimum latent image portion as viewed in absolute value. It means a potential part. Therefore, when the latent image carrier is an electrophotographic photoreceptor, an area where light is not exposed, a so-called dark area potential area is an image area,
Of the image light, a region exposed with the light having the highest intensity, that is, a so-called bright portion potential region is a non-image portion. The toner charged to the polarity opposite to the polarity of the latent image should originally adhere most to the image portion, and it is desired that the toner does not originally adhere to the non-image portion, or if it adheres, the amount is very small.
いずれにせよ、画像部と非画像部の間の電位領域が中
間調領域である。In any case, the potential region between the image portion and the non-image portion is a halftone region.
又、本明細書で「付勢位相」とは、潜像の電位に対し
て、現像剤担持体の電位(バイアス電圧)が、トナーに
現像剤担持体から潜像担持体に向かう方向の力を与える
関係にあるときの位相を意味し、「逆付勢位相」とは、
潜像の電位に対して、現像剤担持体の電位(バイアス電
圧)が、トナーに潜像担持体から現像剤担持体に向かう
方向の力を与える関係にある時の位相を意味する。Further, in this specification, the “energizing phase” means that a potential (bias voltage) of the developer carrier is applied to the toner in a direction from the developer carrier to the latent image carrier with respect to the potential of the latent image. Means the phase when there is a relationship that gives
It means a phase when the potential (bias voltage) of the developer carrier is in a relationship of giving a toner a force in the direction from the latent image carrier to the developer carrier with respect to the potential of the latent image.
尚、本明細書で、電位、或いは電位差が大きい、小さ
いと言うのは絶対値においての比較で使用されるものと
する。Note that in this specification, the terms “potential” or “potential difference” is used in comparison with an absolute value.
実施例 煩雑を避けるために、以下の実施例は潜像が正極性で
あり、トナーは負極性に帯電している場合について述べ
る。EXAMPLES To avoid complication, the following examples describe the case where the latent image is positive and the toner is negatively charged.
第1図は本発明に係る現像装置が、電子写真法による
画像形成装置に適用された態様が図示される。本実施例
で、潜像担持体1は、矢印方向に回転する円筒ドラム状
電子写真感光体とされ、電気的に接地された金属ドラム
に感光層として例えば非晶質シリコン層を形成した感光
体が使用される。FIG. 1 shows an embodiment in which a developing device according to the present invention is applied to an image forming apparatus based on an electrophotographic method. In this embodiment, the latent image carrier 1 is a cylindrical drum-shaped electrophotographic photosensitive member that rotates in the direction of an arrow, and a photosensitive member in which an amorphous silicon layer is formed as a photosensitive layer on a metal drum that is electrically grounded, for example. Is used.
感光体ドラム1の周囲には帯電器3、画像露光装置
4、現像装置2、転写装置5、クリーニング装置7が配
置されている。転写後感光体ドラム1表面に残留したト
ナーはクリーニング装置7で除去され、かくして実質的
にトナーの残留していない清浄表面に復した感光体ドラ
ム1は帯電器3で実質的に均一に正極性に帯電される。
次いで、感光体ドラム1は露光装置4によって画像光が
露光されて静電潜像が形成される。この静電潜像は画像
部電位(暗部電位VD)が例えば500Vであり、非画像部電
位(明部電位VL)が例えば50Vである。この静電潜像は
後述の現像装置2により現像され、かくして得られたト
ナー像は転写装置5によって紙等の転写材6に転写され
る。A charger 3, an image exposure device 4, a developing device 2, a transfer device 5, and a cleaning device 7 are arranged around the photosensitive drum 1. After the transfer, the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 is removed by the cleaning device 7, and thus the photosensitive drum 1 restored to a clean surface substantially free of toner remains substantially uniformly positively charged by the charger 3. Is charged.
Next, the photosensitive drum 1 is exposed to image light by the exposure device 4 to form an electrostatic latent image. This electrostatic latent image has an image portion potential (dark portion potential V D ) of, for example, 500 V, and a non-image portion potential (bright portion potential V L ) of, for example, 50 V. The electrostatic latent image is developed by a developing device 2 described later, and the toner image thus obtained is transferred to a transfer material 6 such as paper by a transfer device 5.
現像装置2は、所謂キャリア粒子を含まない絶縁性の
一成分磁性現像剤(以下「トナー」又は「磁性トナー」
という。)Tを収容した容器と、この容器21に支持され
て矢印方向に感光体ドラム1の周速と同じか又はそれよ
りも速い周速で回転する、ステンレス鋼、アルミニウム
等の基体円筒に下記外表面層を有する非磁性体の円筒状
現像剤担持体(以下「現像スリーブ」という。)22と、
この現像スリーブ22の内側に固定配置された磁石23と、
容器21内のトナーTを撹拌する撹拌部材27と、現像スリ
ーブ22が現像部Aに搬送するトナー層T1の層厚を規制す
る層厚規制ブレード24を有している。The developing device 2 is a so-called insulating one-component magnetic developer containing no carrier particles (hereinafter referred to as “toner” or “magnetic toner”).
That. A) a container containing T and a base cylinder made of stainless steel, aluminum or the like, supported by the container 21 and rotating at a peripheral speed equal to or higher than the peripheral speed of the photosensitive drum 1 in the direction of the arrow, A non-magnetic cylindrical developer carrier (hereinafter referred to as “developing sleeve”) 22 having a surface layer;
A magnet 23 fixedly arranged inside the developing sleeve 22,
A stirring member 27 for stirring the toner T in the container 21, the developing sleeve 22 has a layer thickness regulating blade 24 for regulating the layer thickness of the toner layer T 1 for conveying the developing unit A.
本発明によると、現像スリーブ22の外表面には導電性
微粒子を含有した樹脂層が設けられる。この導電性粒子
含有樹層は平均の体積抵抗率が102〜10-6Ω・cmの範囲
にあり、厚さは0.5μm〜30μmの間にあり、且つ最表
層部が微細凹凸粗面状を有する導電性微粒子分散含有薄
層とされる。導電性微粒子としてはカーボンブラック及
びグラファイト、樹脂としてはフェノール樹脂、ブチラ
ール樹脂、エポキシ樹脂などが用いられる。カーボンブ
ラックは良好な導体なのでトナーの過剰帯電をリークさ
せ、グラファイトは良好な固定潤滑性を有するので過剰
帯電したトナーの現像スリーブへの強い付着傾向を機械
的に弱める。According to the present invention, a resin layer containing conductive fine particles is provided on the outer surface of the developing sleeve 22. This conductive particle-containing tree layer has an average volume resistivity in the range of 10 2 to 10 −6 Ω · cm, a thickness of between 0.5 μm to 30 μm, and an outermost layer portion having a fine uneven surface. And a conductive fine particle dispersion-containing thin layer having Carbon black and graphite are used as the conductive fine particles, and phenol resin, butyral resin, epoxy resin and the like are used as the resin. Since carbon black is a good conductor, it leaks excessive charge of the toner, and graphite has good fixed lubricating properties, thereby mechanically weakening the strong tendency of the excessively charged toner to adhere to the developing sleeve.
上記層厚規制ブレード24は現像スリーブ22を介して磁
石23の磁極N1に対向する磁性体であって、磁性トナー層
T1の厚みが、現像部Aにおいて、現像スリーブ22とドラ
ム1の最小間隙α(例えば250μm)よりも薄くなるよ
うに、トナー層厚を規制する。The layer thickness regulating blade 24 is a magnetic member facing the magnetic pole N 1 of the magnet 23 through the developing sleeve 22, the magnetic toner layer
The thickness of the toner layer is regulated such that the thickness of T 1 is smaller than the minimum gap α (for example, 250 μm) between the developing sleeve 22 and the drum 1 in the developing section A.
現像スリーブ22上のトナーは現像スリーブ22と感光体
ドラム1の最小間隙部及びその両側の微小区間を含む現
像部Aにおいて、現像スリーブ22から飛翔して感光体ド
ラムに付着する。即ち、付勢位相時の電界により、トナ
ーは現像スリーブ22から感光体ドラム1に転移して付着
し、逆付勢位相時の電界によりトナーは感光体ドラム1
から離脱して現像スリーブ22に逆転移する。ここで、ト
ナーの転移量、逆転移量は、画像部と非画像部とでは相
違し、そして感光体ドラム1と現像スリーブ22との間隙
が拡大して行き、これによって両者間の電界強度が弱ま
って行くことにより現像が完了する。即ち、感光体ドラ
ム1上には静電潜像の電位に応じた量のトナーが残存
し、トナー像(可視像)が形成される。The toner on the developing sleeve 22 flies from the developing sleeve 22 and adheres to the photosensitive drum in the developing section A including the minimum gap between the developing sleeve 22 and the photosensitive drum 1 and the minute section on both sides thereof. That is, the toner is transferred from the developing sleeve 22 to the photosensitive drum 1 by the electric field during the energizing phase, and adheres.
From the developing sleeve 22. Here, the transfer amount and the reverse transfer amount of the toner are different between the image portion and the non-image portion, and the gap between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 22 is enlarged, thereby reducing the electric field strength between the two. The development is completed by weakening. That is, an amount of toner corresponding to the potential of the electrostatic latent image remains on the photosensitive drum 1, and a toner image (visible image) is formed.
磁石23は現像部Aに磁界を形成し、トナー飛散やカブ
リを低減するのに寄与する磁極S1や、容器21内のトナー
Tを現像スリーブ22表面上に吸引する磁極N2、S2を有し
ている。トナーは主として現像スリーブ22との間の摩擦
により、潜像を現像できるに足る負極性の摩擦電荷を得
る。The magnet 23 forms a magnetic field in the developing section A, and forms a magnetic pole S 1 that contributes to reducing toner scattering and fogging, and magnetic poles N 2 and S 2 that attract the toner T in the container 21 onto the surface of the developing sleeve 22. Have. The toner mainly obtains a triboelectric charge of negative polarity enough to develop a latent image by friction with the developing sleeve 22.
現像装置2には、振動バイアス電源を構成する電源2
5、26が設けられる。電源25はデューティ比が0.5未満で
ある交番電圧を発生し、電源26は、明部電位と暗部電位
の間の値の直流電圧を発生する。従って、現像スリーブ
22には、振動バイアス電圧として、直流電圧を交番電圧
に重畳した電圧が印加されている。潜像の画像部電位、
非画像部電位は、振動バイアス電圧の第1のピーク値V1
と第2のピーク値V2の間に位置する。尚、電源26は省略
することもできる。The developing device 2 includes a power source 2 that constitutes a vibration bias power source.
5, 26 are provided. The power supply 25 generates an alternating voltage having a duty ratio of less than 0.5, and the power supply 26 generates a DC voltage having a value between a bright portion potential and a dark portion potential. Therefore, the developing sleeve
A voltage obtained by superimposing a DC voltage on an alternating voltage is applied to 22 as an oscillation bias voltage. Potential of the image portion of the latent image,
The non-image portion potential is the first peak value V 1 of the oscillation bias voltage.
When located between the second peak value V 2. Note that the power supply 26 can be omitted.
第2図に暗部電位VD(画像部電位)が+500V、暗部電
位VL(非画像部電位)が+50Vである静電潜像を現像し
て好結果を得た際の、現像スリーブ22に印加した振動バ
イアス電圧波形を示す。FIG. 2 shows the developing sleeve 22 when a good result is obtained by developing an electrostatic latent image in which the dark portion potential V D (image portion potential) is +500 V and the dark portion potential VL (non-image portion potential) is +50 V. 5 shows a waveform of an applied vibration bias voltage.
この波形例はデューティ比が0.2の矩形派であり、付
勢位相でのピーク値(即ち潜像非画像部値ピーク値)V1
は−900V、逆付勢位相でのピーク値(即ち潜像画像部側
ピーク値)V2は+600Vである。尚、電源26は直流電圧分
300Vを発生する。そして付勢位相の継続時間t1は100μs
ec、逆付勢位相の継続時間t2は400μsecである。This waveform example is a rectangular group having a duty ratio of 0.2, and has a peak value (ie, a latent image non-image portion value peak value) V 1 in the energizing phase.
Is -900 V, the peak value of the reverse bias phase (i.e. latent image portion side peak value) V 2 is + 600V. The power supply 26 is for DC voltage
Generates 300V. And the duration t 1 of the energizing phase is 100 μs
ec, the duration t 2 of the reverse biasing phase is 400 μsec.
第2図から明らかになるように、画像部電位VDに関し
ては、Vu1 max=|VD−V1|=1400(V)、Vr1 max=|VD
−V2|=100(V)であり、又、Iu1=1400×t1=1.4×10
5(V・μsec)、Ir1=100×t2=0.4×105(V・μse
c)である。As will be apparent from Figure 2, with respect to the image portion potential V D, Vu 1 max = | V D -V 1 | = 1400 (V), Vr 1 max = | V D
−V 2 | = 100 (V), and Iu 1 = 1400 × t 1 = 1.4 × 10
5 (V · μsec), Ir 1 = 100 × t 2 = 0.4 × 10 5 (V · μse
c).
又、非画像部電位VLに関しては、Vu2 max=|VL−V1|
=950(V)、Vr2 max=|VL−V2|=550(V)であり、
又、Iu2=950×t1=0.95×105(V・μmax)、Ir2=550
×t2=2.2×105(V・μsec)である。Further, regarding the non-image portion potential VL , Vu 2 max = | V L −V 1 |
= 950 (V), Vr 2 max = | V L -V 2 | = 550 (V),
Also, Iu 2 = 950 × t 1 = 0.95 × 10 5 (V · μ max ), Ir 2 = 550
× t 2 = 2.2 × 10 5 (V · μsec)
即ち、静電潜像の画像部に関しては、付勢位相での静
電潜像画像部電位と現像スリーブ電位間の電位差Vu1の
最大値Vu1 maxが逆付勢位相での両者間の電位差Vr1の最
大値Vr1 maxよりも大であり、且つ振動バイアス電圧の
一周期における上記付勢位相での電位差Vu1の時間積分
値Iu1が上記逆付勢位相での電位差Vr1の時間積分値Ir1
より大であり、静電潜像の非画像部に関しては、付勢位
相での静電潜像非画像部電位と現像スリーブ間の電位差
Vu2の最大値Vu2 maxが逆付勢位相での両者間の電位差Vr
2の最大値Vr2 max以上であり、且つ振動バイアス電圧の
一周期における上記付勢位相での電位差Vu2の時間積分
値Iu2が上記逆付勢位相での電位差Vr2の時間積分値Ir2
以下である。That is, for the image portion of the electrostatic latent image, the maximum value Vu 1 max of the potential difference Vu 1 between the potential of the electrostatic latent image portion in the energizing phase and the developing sleeve potential is the potential difference between the two in the reverse energizing phase. is larger in than the maximum value Vr 1 max of vr 1, and oscillating bias voltage time integral value Iu 1 potential difference Vu 1 in the biasing phase time difference Vr 1 in the reverse bias phase in one period of Integral value Ir 1
For the non-image part of the electrostatic latent image, the potential difference between the non-image part of the electrostatic latent image in the energizing phase and the developing sleeve
Potential difference Vr between both maximum values vu 2 max of Vu 2 in reverse biasing phase
2 is greater than or equal to the maximum value Vr 2 max , and the time integral Iu 2 of the potential difference Vu 2 in the energizing phase in one cycle of the oscillation bias voltage is the time integral value Ir of the potential difference Vr 2 in the reverse energizing phase. Two
It is as follows.
上記構成の現像装置2により、画像部には十分なトナ
ーが付着して十分な濃度となり、また中間調部分も低電
位部を含めて良好に可視化され、細線も良好に再現さ
れ、かつカブリを除去することができた。By the developing device 2 having the above-described configuration, sufficient toner adheres to the image portion to obtain a sufficient density, and the halftone portion is also well visualized including the low potential portion, fine lines are reproduced well, and fog is reduced. Could be removed.
特に、本発明では、上述のように、従来と異なり、付
勢位相での潜像非画像部電位と現像スリーブ電位との電
位差最大値が、逆付勢位相での両者間の電位差最大値よ
りも大とされる。即ち、トナーは現像スリーブから感光
体ドラムへ強く付勢される。その結果、静電潜像画像部
には十分なトナーが供給され、細線の端部にも十分なト
ナーが供給されるとともに、低電位部にも所要量を越す
程度のトナーが付着する。In particular, in the present invention, as described above, unlike the related art, the maximum potential difference between the latent image non-image portion potential and the developing sleeve potential in the energizing phase is larger than the maximum potential difference between the two in the reverse energizing phase. Is also considered great. That is, the toner is strongly urged from the developing sleeve to the photosensitive drum. As a result, a sufficient amount of toner is supplied to the electrostatic latent image portion, a sufficient amount of toner is supplied also to the end of the thin line, and a sufficient amount of toner adheres to the low potential portion.
しかるに、このようにトナーを感光体ドラムに向けて
強く付勢すると、逆に非画像部に付着残留するトナー量
も増える。即ち、カブリが増加する。斯かるカブリを防
止するためには、従来は振動電圧のピーク間電圧(ピー
ク・トウ・ピーク値)を大にして、逆付勢位相での感光
体ドラムから現像スリーブへ向かう方向のトナー逆付勢
力をも強くして、非画像部に付着したトナーを強い逆付
勢力で除去していた。しかし、この方法によると、非画
像部に付着しているトナーのみならず、画像部、細線
部、中間調部に付着しているトナーも過剰に剥ぎ取ら
れ、細線や低電位部の再現性が劣化し、画像部の濃度も
低下してしまう。However, when the toner is strongly urged toward the photosensitive drum, the amount of the toner remaining on the non-image portion increases. That is, fog increases. In order to prevent such fogging, conventionally, the peak-to-peak voltage (peak-to-peak value) of the oscillating voltage is increased to reverse the toner from the photosensitive drum toward the developing sleeve in the reverse biasing phase. The power is also increased, and the toner attached to the non-image area is removed by a strong reverse bias. However, according to this method, not only the toner adhering to the non-image portion but also the toner adhering to the image portion, the thin line portion, and the halftone portion are excessively peeled off, and the reproducibility of the thin line and the low potential portion is removed. Is deteriorated, and the density of the image portion is also reduced.
そこで、本発明では振動バイアス電圧のデューティ比
を0.5より小にして、逆付勢力の継続時間を付勢力の継
続時間よりも長くした。つまり、相対的に弱い逆付勢力
であっても、その継続時間を相対的に長くすることによ
り、換言すれば、付勢位相での前記電位差の時間積分値
Iu2よりも逆付勢位相での前記電位差の時間積分値Ir2を
大とすることにより、非画像部に付着したカブリトナー
は十分に除去できるとともに、画像部(細線部も含
む)、中間調部(低電位部も含む)には、夫々に適した
量のトナーを付着残存させることができる。即ち、非画
像部に付着したトナーは静電的な付着力が弱いので、相
対的に弱い逆付勢力であっても相対的に長時間それを作
用させることにより十分に除去でき、一方、画像部や中
間調部にはトナーはそれら部分の表面電位に対応した静
電的な付着力が作用するので、相対的に弱い逆付勢力で
は、それが相対的に長時間作用しても過剰に除去される
ことがないのである。Therefore, in the present invention, the duty ratio of the oscillating bias voltage is made smaller than 0.5, and the duration of the reverse biasing force is made longer than the duration of the biasing force. In other words, even if the reverse biasing force is relatively weak, by increasing the duration thereof, in other words, the time integral value of the potential difference in the biasing phase
Time integration value Ir 2 of the potential difference in the reverse biasing phase than iu 2 by a large, along with fogging toner can be sufficiently removed adhered to the non-image portion, the image portion (including fine line portion), the intermediate An appropriate amount of toner can be adhered and left in each of the adjustment sections (including the low potential section). That is, since the toner adhering to the non-image portion has a weak electrostatic adhesion, even a relatively weak biasing force can be sufficiently removed by applying it for a relatively long time. The toner has an electrostatic adhesion force corresponding to the surface potential of these parts and the halftone part. It will not be removed.
ところで、このような現像方式(一成分非接触現像
法)を採用した場合における問題の1つとして現像スリ
ーブ表面近傍のトナーの付着力増大による現像性の低下
現像がある。一般にこの現像をトナーの「チャージアッ
プ」と呼んでいる。By the way, as one of the problems when such a developing method (one-component non-contact developing method) is adopted, there is a development in which developability is deteriorated due to an increase in adhesion of toner near the surface of the developing sleeve. Generally, this development is called "charging up" of the toner.
つまり、現像スリーブ22の回動により現像スリーブ近
傍のトナーと現像スリーブが常に摩擦接触し、次第にト
ナーの帯電量が大きくなることで現像スリーブと静電気
力(クローン力)が増大し、感光体ドラム1へのトナー
飛翔力が弱まり、結果的に現像濃度低下を生じる現象で
ある。これは、低湿環境及び複写工程の繰り返しにより
発生する。That is, the rotation of the developing sleeve 22 causes the toner in the vicinity of the developing sleeve and the developing sleeve to always be in frictional contact, and the charge amount of the toner gradually increases, so that the electrostatic force (cloning force) of the developing sleeve and the photosensitive drum 1 increase. Is a phenomenon in which the toner flying force is weakened, resulting in a decrease in the development density. This occurs due to the low humidity environment and the repetition of the copying process.
2つ目の問題は、前述の現像スリーブゴーストであ
る。The second problem is the development sleeve ghost described above.
これら問題を解決するために導電性微粒子を含有した
樹脂層を現像スリーブ22表面に設けると、リークサイト
の効果により現像スリーブ上の現像剤のトリボが下層
(現像スリーブ表面に近い方)のみならず上層(現像ス
リーブ表面から遠い方)も低下し、即ち、全体的に低下
し、所望のトリボが得られ難いといった欠点が生じ易く
なる。この結果現像剤の飛翔能力が低下し現像性が劣る
ことになる。When a resin layer containing conductive fine particles is provided on the surface of the developing sleeve 22 in order to solve these problems, the effect of the leak site makes the tribo of the developer on the developing sleeve not only the lower layer (the one closer to the developing sleeve surface) but also The upper layer (the one farther from the surface of the developing sleeve) also decreases, that is, decreases as a whole, and a disadvantage that a desired tribo is difficult to obtain is likely to occur. As a result, the flying ability of the developer is reduced and the developability is deteriorated.
これを防止するには、現像スリーブ22上の未だトリボ
が充分に与えられていないトナーは飛翔させないで現像
スリーブ上に保持、回転、摩擦接触させることにより、
充分なトリボが与えられまで待って選択的に現像させる
ことが望まれる。即ち、充分なトリボを持った現像粒子
だけを飛翔させ、それ以下の粒子はトリボが増加するま
で電荷付与を行なうことが必要になる。これは本発明に
よる振動バイアス電圧で可能になった。In order to prevent this, the toner on the developing sleeve 22 to which the tribo has not been given yet is held, rotated, and frictionally contacted on the developing sleeve without flying.
It is desirable to wait until sufficient tribo is given to selectively develop. In other words, it is necessary to fly only the developing particles having a sufficient tribo, and to apply a charge to particles smaller than the developing tribo until the tribo increases. This is made possible with the oscillating bias voltage according to the invention.
更に説明すると、トナーを現像スリーブ22から感光体
ドラム1へ飛翔させる力は振動バイアス電界によって充
分に潜像面へ到達し得るべく加速度αを与えねばならな
い。トナーの重量をmとすると、その力fは、=m・
で与えられる。トナーの電荷をqとし、現像スリーブ
との距離をd、振動バイアス電界をEとすれば、概略、 =・q−(εε0q2/d2) で表わされ、現像スリーブとの静電吸着力と電界力との
かね合いでトナーの潜像面への到着力が決定される。More specifically, the force for causing the toner to fly from the developing sleeve 22 to the photosensitive drum 1 must be given an acceleration α so that the toner can sufficiently reach the latent image surface by the vibration bias electric field. Assuming that the weight of the toner is m, the force f is = m ·
Given by Assuming that the charge of the toner is q, the distance to the developing sleeve is d, and the vibration bias electric field is E, it can be roughly expressed as follows: = · q− (εε 0 q 2 / d 2 ) The force at which the toner arrives at the latent image surface is determined by a balance between the attraction force and the electric field force.
ここで現像スリーブ近傍トナーも飛翔させるには、電
界を大きくすればよい。しかし、単純に付勢位相でのバ
イアス電圧を上げることは、潜像パターンに関係なく潜
像側へ飛翔することになり、地カブリが問題となる。更
に、逆付勢位相でのバイアス電圧も大きくすることで地
カブリは防止できるが感光ドラム1と現像スリーブ22間
に振動バイアス電界を大きく印加すると直接感光体ドラ
ム1と現像スリーブ22間で放電が発生し、著しく画像性
を乱してしまう。実際、感光体ドラム1と現像スリーブ
22間の隙間を0.3mmで実験すると、振動バイアス電圧が2
KV以上でリークが発生した。Here, in order to cause the toner near the developing sleeve to also fly, the electric field may be increased. However, simply increasing the bias voltage in the energized phase causes the image to fly to the latent image side irrespective of the latent image pattern, which causes a problem of ground fog. Further, ground fog can be prevented by increasing the bias voltage in the reverse biasing phase. However, when a large vibration bias electric field is applied between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 22, discharge is directly generated between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 22. Occurs, and remarkably disturbs the image quality. Actually, the photosensitive drum 1 and the developing sleeve
When the gap between 22 was experimented with 0.3 mm, the oscillation bias voltage was 2
Leakage occurred above KV.
また、逆現像バイアス電圧も大きくしていくと、非潜
像部のみならず潜像パターンに現像したトナーをもはぎ
取る結果となり現像性の低下を招き、顕像パターンも乱
してしまい階調性、画像性も悪化する。Also, if the reverse developing bias voltage is increased, not only the non-latent image portion but also the toner developed into the latent image pattern is peeled off. Also, the image quality deteriorates.
以上の結果から、振動バイアス電界をあまり大きくせ
ず且つ逆現像側バイアス電圧を低く抑えて、現像スリー
ブ近傍のトナーを飛翔・往復動させる必要がある。From the above results, it is necessary to cause the toner near the developing sleeve to fly and reciprocate while keeping the vibration bias electric field not so large and the reverse developing side bias voltage low.
従って、本発明では、現像側バイアス電界を大きく
し、かつ現像側バイアス電界の印加時間を短かくし、そ
れと伴って逆現像側バイアス電界を低く抑えてその印加
時間を長くするという振動バイアスのデューティ比を制
御する方法を用いた。Accordingly, in the present invention, the duty ratio of the oscillating bias is to increase the developing-side bias electric field and shorten the application time of the developing-side bias electric field. Was used.
尚、本明細書で「デューティ比」というのは次のよう
に定義される。即ち、振動バイアス電圧を時間tの関数
V(t)、振動バイアス電圧の潜像非画像部側ピーク値を
V1、潜像画像部側ピーク値をV2、VSをV1とV2の間の値、
振動バイアス電圧の1周期(t1+t2)で、時刻0から時
刻t1までの間(V(t)−VS)が(V1−VS)と同符号、時刻
t1から時刻(t1+t2)までのの間(V(t)−VS)が(V2−
VS)と同符合、 とする。In this specification, the “duty ratio” is defined as follows. That is, the oscillation bias voltage is a function of time t.
V (t) is the peak value of the vibration bias voltage
V 1, the value between the latent image portion side peak value V 2, V S V 1 and V 2,
In one cycle (t 1 + t 2 ) of the oscillation bias voltage, (V (t) −V S ) has the same sign as (V 1 −V S ) from time 0 to time t 1 , and time
(V (t) −V S ) from t 1 to time (t 1 + t 2 ) is (V 2 −
V S ), And
而して、デューティ比は、t1/(t1+t2)によって定
義される。And Thus, the duty ratio is defined by t 1 / (t 1 + t 2).
第2図ではデューティ比は0.2であり、後で説明する
第6図では0.3である。第6図ではVS=0(V)、t1=1
50(μsec)、t2=350(μsec)である。The duty ratio is 0.2 in FIG. 2 and 0.3 in FIG. 6 described later. In FIG. 6, V S = 0 (V), t 1 = 1
50 (μsec) and t 2 = 350 (μsec).
いずれにせよ、本発明ではデューティ比が0.5未満の
振動バイアス電圧が使用されるが、デューティ比は特に
0.1以上0.4以下であることが好ましい。デューティ比が
0.4より大となると細線再現性が低下し、デューティ比
が0.1より小となるとトナーの振動電界に対する応答性
が低下して階調領域の再現性が低下する。最も好ましく
はデューティ比は0.2以上0.3以下である。In any case, in the present invention, an oscillating bias voltage having a duty ratio of less than 0.5 is used.
It is preferably 0.1 or more and 0.4 or less. Duty ratio is
When the value is larger than 0.4, the reproducibility of the fine line is reduced. When the duty ratio is smaller than 0.1, the responsivity of the toner to the oscillating electric field is reduced, and the reproducibility of the gradation region is reduced. Most preferably, the duty ratio is between 0.2 and 0.3.
第2図に本発明の振動バイアス電圧の波形を示し、第
3図に現像特性を示す。これは、低電位潜像部で急激な
立ち上がりがあることから地カブリに強いことを意味
し、その後の中間電位から高電位潜像にかけて階調性の
優れた理想に近い現像特性を示す。FIG. 2 shows the waveform of the oscillation bias voltage of the present invention, and FIG. 3 shows the development characteristics. This means that there is a sharp rise in the low-potential latent image portion, which means that it is strong against background fog, and that the developing characteristics from the intermediate potential to the high-potential latent image, which are excellent in gradation, are close to ideal.
又、本発明者らは、トナーのチャージアップ防止の観
点から、本発明の現像装置にてトナー電荷量の異なる2
種類のトナーを用いて同様の現像特性を調べた。第3図
に示したトナーの電荷量はトナーの重量当りの電荷量で
ある。この実験はネガ帯電性磁性トナーを使用し、トナ
ーの初期−10〜−20μC/gであるものが実際の高湿環
境、又は複写動作の長期休止により−1〜−10μC/gに
なる事実に基づいて行われたモデル実験の結果である。
この結果、第3図に示すように、トナーの電荷量が−1
〜−10μC/gまで変化しても現像特性には殆ど影響され
ずに現像し得ることが確認できた。つまり現像側バイア
ス電界を十分大きくし、印加時間を短くすることで、ト
リボの充分なトナーを選択的に飛翔現像させることが可
能であり、トリボ不充分なトナーの飛翔を防止してトナ
ーの現像能力低下を防止することができる傍証となっ
た。このことは、トリボ低目のトナーを用いても、その
トナー中の高トリボトナーが左記に飛翔に寄与し、低ト
リボトナーは現像スリーブの回転とともに高トリボに移
行し、飛翔に寄与してくると考えることができる。In addition, from the viewpoint of preventing charge-up of the toner, the present inventors have proposed that the developing device of the present invention uses two different toner charge amounts.
Similar development characteristics were examined using different types of toners. The charge amount of the toner shown in FIG. 3 is the charge amount per weight of the toner. This experiment uses a negatively charged magnetic toner, and the fact that the initial -10 to -20 μC / g of the toner becomes -1 to -10 μC / g due to the actual high humidity environment or long term suspension of the copying operation It is the result of the model experiment performed based on it.
As a result, as shown in FIG.
It was confirmed that development was possible with almost no influence on the development characteristics even when it changed to -10 μC / g. In other words, by sufficiently increasing the developing-side bias electric field and shortening the application time, it is possible to selectively fly and develop toner having sufficient triboelectricity. This proved to be able to prevent a decline in performance. This suggests that, even when a toner having a lower tribo is used, the higher tribo toner in the toner contributes to the flying as described on the left, and the lower tribo toner shifts to the higher tribo with the rotation of the developing sleeve and contributes to the flying. be able to.
第5図に、デューティ比50%の現像バイアス波形によ
る現像装置による現像能力と、本発明のデューティ比20
%現像バイアス波形の現像装置による現像能力の関係を
示す。横軸はトナーの電荷量であり、縦軸は現像された
感光体に移行したトナーの感光体上の層厚を表わしたも
のである。FIG. 5 shows the developing ability of the developing device based on the developing bias waveform having the duty ratio of 50% and the duty ratio of the present invention of 20%.
The relationship between the developing ability of the developing device and the% developing bias waveform is shown. The horizontal axis represents the charge amount of the toner, and the vertical axis represents the layer thickness of the toner transferred to the developed photoconductor on the photoconductor.
デューティ比50%の従来装置では−1μC以上から現
像性がある。本発明の現像装置では−3μC以上になら
ないと現像性が現われない。このことは、本発明の現像
装置では、−3μC以下のトナーは20%バイアス波形で
は飛翔できないで現像スリーブ上に残り、且つ、現像ス
リーブ上にてトリボ付与動作を受けることになる。−3
μC以下のトナーはこのトリボ付与によって−3μC以
下になったときに、はじめて飛翔を開始し、現像性が現
われることになる。一方、従来の現像装置によると、−
1μC/g付近のトリボの低いトナーをも飛翔させるため
に、画質としては20%バイアス波形とされる本発明の装
置に比較し、カブリ易く、文字再現性に劣り、ガサツキ
のあるものとなる。The conventional device having a duty ratio of 50% has developability from −1 μC or more. In the developing device of the present invention, developability does not appear unless the temperature exceeds -3 μC. This means that, in the developing device of the present invention, the toner of -3 [mu] C or less cannot fly with a 20% bias waveform, remains on the developing sleeve, and undergoes a tribo-imparting operation on the developing sleeve. -3
When the toner of μC or less becomes −3 μC or less due to the application of the tribo, the toner starts flying for the first time, and developability appears. On the other hand, according to the conventional developing device,
In order to fly even a toner having a low tribo of around 1 μC / g, the image quality is easier to fog, the character reproducibility is inferior, and the image is rougher than the apparatus of the present invention having a 20% bias waveform in image quality.
具体的には、本実施例では現像スリーブ22と感光体ド
ラム1との間隙は0.3mmとされたが、本発明の現像方式
によると、0.1mmから0.5mmまでの範囲で十分現像が可能
である。これは、本発明が、従来の現像方式に比べ、現
像側バイアスが大きくなるため、現像スリーブ22と感光
体ドラム1との間隙が大きくても現像できる結果であ
る。振動バイアス電圧の絶対値に対する画像濃度の安定
性を第4図に示した。Specifically, in the present embodiment, the gap between the developing sleeve 22 and the photosensitive drum 1 is 0.3 mm. However, according to the developing method of the present invention, sufficient development is possible in the range of 0.1 mm to 0.5 mm. is there. This is a result of the present invention that the developing side bias is larger than the conventional developing method, so that the developing can be performed even if the gap between the developing sleeve 22 and the photosensitive drum 1 is large. FIG. 4 shows the stability of the image density with respect to the absolute value of the oscillation bias voltage.
第4図から、トナー電荷量が−1〜−10μC/gまで変
動しても振動バイアス電圧の絶対値が1.0KV以上であれ
ば十分満足できる画像が得られることが分かった。From FIG. 4, it was found that even if the toner charge amount fluctuated from -1 to -10 .mu.C / g, a sufficiently satisfactory image could be obtained if the absolute value of the vibration bias voltage was 1.0 KV or more.
更に、感光体ドラム、即ち、潜像担持体1へのリーク
を考慮すれば、振動バイアス電圧の絶対値は1.0KV以
上、2.0KV以下が望ましい。但し、このリークも現像ス
リーブ22と感光体ドラム1との間隙により変動すること
は同然である。Further, considering the leakage to the photosensitive drum, that is, the latent image carrier 1, the absolute value of the vibration bias voltage is desirably 1.0 KV or more and 2.0 KV or less. However, this leak naturally varies depending on the gap between the developing sleeve 22 and the photosensitive drum 1.
次に、振動バイアス周波数は、1.0KHZから5.0KHZが好
ましい。周波数が1.0KHZ以下になると、階調性が良くな
るが、地カブリを解消するのが困難となる。これは、ト
ナーの往復動回数が少ない低周波領域では、非画像部で
も現像側バイアス電界による感光体ドラム1へのトナー
の押しつけ力が強くなり過ぎ、逆現像側バイアス電界に
よるトナーのはぎ取り力によっても完全に非画像部に付
着したトナー除去できないためと考えられる。そして、
周波数が5.0KHZ以上になるとトナーが感光体ドラム1に
充分接触しないうちに逆現像側のバイアス電界が印加さ
れることになり現像性が著しく低下する。つまりトナー
自身が高周波電界に応答できなくなる。Next, the vibration bias frequency, 5.0KH Z is preferably from 1.0KH Z. When the frequency is below 1.0KH Z, but gradation is improved, it is difficult to eliminate fogging. This is because, in a low frequency region where the number of reciprocating movements of the toner is small, the pressing force of the toner against the photosensitive drum 1 by the developing bias electric field becomes too strong even in the non-image area, and the toner is stripped off by the reverse developing side bias electric field. This is probably because the toner attached to the non-image area cannot be completely removed. And
Frequency 5.0KH Z becomes more than the toner developability will be bias field of reverse development-side is applied is significantly reduced in less sufficient contact with the photosensitive drum 1. That is, the toner itself cannot respond to the high-frequency electric field.
特に本発明によれば、振動バイアス電界の周波数は1.
5KHZから3KHZで最適な画像性を示した。In particular, according to the present invention, the frequency of the oscillating bias electric field is 1.
Optimum image quality was shown from 5KH Z to 3KH Z.
最後に、本発明の振動バイアス電界波形を満足するデ
ューティ比は略50%未満であればいいが、画像性を考慮
すると、10%≦デューティ比≦40%であることが判明し
た。デューティ比が40%以上であると、前述の欠点が目
立ち、あまり好ましくない。本発明の効果があまり認め
られない。デューティ比10%以下になると、上記でも説
明したトナー自身の振動バイアス電界応答性が悪くなり
現像性が低下してしまう。特にデューティ比の最適値は
20%≦デューティ比≦30%であった。Finally, it is sufficient that the duty ratio satisfying the vibration bias electric field waveform of the present invention is less than approximately 50%, but it has been found that 10% ≦ duty ratio ≦ 40% in consideration of image quality. When the duty ratio is 40% or more, the above-mentioned drawbacks are conspicuous and are not very preferable. The effect of the present invention is not so much recognized. When the duty ratio is 10% or less, the above-described vibration bias electric field response of the toner itself is deteriorated, and the developability is reduced. Especially the optimal value of the duty ratio is
20% ≦ duty ratio ≦ 30%.
本実施例ではネガ帯電性トナーを使用したがポジ帯電
性トナーでもなんら変わらない。又、本実施例では、現
像剤として高低抗一成分磁性トナーを用いたが高低抗非
磁性一成分トナーの非接触現像にも極めて有効である。
更に又、反転現像法にもこの本発明が適用できることは
当然である。In this embodiment, the negatively chargeable toner is used, but the positively chargeable toner does not change at all. Further, in this embodiment, a high-low anti-one component magnetic toner is used as a developer, but it is very effective for non-contact development of a high-low anti-non-magnetic one-component toner.
Further, it goes without saying that the present invention can be applied to the reversal developing method.
本発明の振動バイアス電圧を用いて実際に複写耐久を
行ったところ、従来問題になったトナーのチャージ不足
による濃度低下及び画質低下は全く見られなかった。When copying durability was actually performed using the vibration bias voltage of the present invention, no reduction in density and image quality due to insufficient charge of toner, which had been a problem in the past, was observed.
上記実施例では、振動バイアス波形としては矩形波バ
イアス波形であるとして説明したが、他の波形でも良
く、第6図にバイアス波形を変えた他の実施例を示す。In the above embodiment, the oscillation bias waveform has been described as a rectangular wave bias waveform. However, another waveform may be used, and FIG. 6 shows another embodiment in which the bias waveform is changed.
第6図は通常のサイン波形振動バイアスのデューティ
比を変えた波形である。このときの現像特性を第7図に
示す。FIG. 6 shows a waveform obtained by changing the duty ratio of a normal sine waveform vibration bias. FIG. 7 shows the developing characteristics at this time.
上記実施例の第8図と比較して、若干現像性は劣るも
のの、階調性の優れた良好な画像を得ることができた。
又、トナーの電荷量変動に対しても強いことがわかる。
つまり現像装置のインピーダンス及び容量の関係から現
像バイアス電源の矩形波形が若干なまる現象があるが、
その影響も本発明では問題なく、振動バイアス波形のラ
ティチュードも広がると考えられる。Compared with FIG. 8 of the above example, a good image with excellent gradation was obtained although the developability was slightly inferior.
Further, it can be seen that the toner is strong against the fluctuation of the charge amount of the toner.
In other words, there is a phenomenon in which the rectangular waveform of the developing bias power supply slightly decreases due to the relationship between the impedance and the capacity of the developing device.
The effect is not a problem in the present invention, and it is considered that the latitude of the vibration bias waveform is widened.
以上サイン波形振動バイアスのデューティ比制御例で
あるが、のこぎり波、三角波等の振動バイアス波形にも
十分適用できる。The above is an example of the duty ratio control of the sine waveform vibration bias, but it can be sufficiently applied to a vibration bias waveform such as a sawtooth wave and a triangular wave.
本発明は第8図、第9図に図示するように、ゴムブレ
ード、金属板バネブレード等の弾性体ブレード28、29を
現像スリーブ22に圧接させてトナー層T1の厚みを上記実
施例と同様の厚みに規制する構成とされる現像装置につ
いても同様の効果が得られた。又、現像スリーブ表面状
態は鏡面及び不定形状の粒子によるブラスト表面、粒状
粒子によるブラスト表面についても効果があり、現像ス
リーブ材としてアルミニウム、SUSについても効果があ
った。The present invention Figure 8, as shown in FIG. 9, a rubber blade, and the thickness above embodiment of the toner layer T 1 by the elastic blade 28, 29 of the metal plate spring blade or the like is pressed against the developing sleeve 22 The same effect was obtained with a developing device having a configuration in which the thickness is regulated to the same value. In addition, the surface condition of the developing sleeve was effective for the blast surface due to the mirror surface and the irregular shaped particles, and the blast surface due to the granular particles, and was also effective for aluminum and SUS as the developing sleeve material.
発明の効果 以上説明したように、本発明の現像装置を用いること
で次のような効果があった。Effects of the Invention As described above, the following effects are obtained by using the developing device of the present invention.
(1)トナーのチャージ不足を防止し、常に良好な画像
濃度を得ることができる。(1) Insufficient charge of toner can be prevented, and good image density can always be obtained.
(2)トナーの電荷量の変動に対して現像性が殆ど影響
されない。(2) The developability is hardly affected by the change in the charge amount of the toner.
(3)理想の現像特性となり、地カブリに強く階調性の
優れた画質を得ることができる。(3) Ideal development characteristics can be obtained, and image quality excellent in background fog and excellent in gradation can be obtained.
(4)エッジ効果のある、シャープなライン再現が可能
となり非常に優れた画質を得ることができる。(4) Sharp line reproduction with an edge effect becomes possible, and very excellent image quality can be obtained.
(5)振動バイアス波形に対するラティチュードが広
い。(5) The latitude for the vibration bias waveform is wide.
(6)現像スリーブゴーストが消滅した。(6) The developing sleeve ghost disappeared.
第1図は、本発明の現像装置を採用した電子写真式画像
形成装置の概略構成図である。 第2図は、本発明の現像装置における振動バイアス波形
を示す図である。 第3図は、本発明の効果を示す図である。 第4図は、本発明の他の実施例による効果を示す図であ
る。 第5図は、本発明と、従来装置の効果を示す説明図であ
る。 第6図は、本発明の他の振動バイアス波形を示す図であ
る。 第7図は、第6図の振動バイアス波形を有する本発明の
現像装置の効果を示す図である。 第8図及び第9図は、本発明の更に他の実施例に係る現
像装置の概略構成図である。 第10図は、従来現像装置のバイアス波形を示す図であ
る。 第11図は、第10図の現像装置の効果を示す図である。 第12図は、他の従来現像装置のバイアス波形を示す図で
ある。 第13図は、第12図の現像装置の効果を示す図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electrophotographic image forming apparatus employing a developing device of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a vibration bias waveform in the developing device of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the effect of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the effect of another embodiment of the present invention. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the effects of the present invention and the conventional device. FIG. 6 is a diagram showing another vibration bias waveform of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing the effect of the developing device of the present invention having the vibration bias waveform of FIG. 8 and 9 are schematic structural views of a developing device according to still another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram showing a bias waveform of a conventional developing device. FIG. 11 is a diagram showing the effect of the developing device of FIG. FIG. 12 is a diagram showing a bias waveform of another conventional developing device. FIG. 13 is a view showing the effect of the developing device of FIG.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/06 101 G03G 15/08 - 15/09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G03G 15/06 101 G03G 15/08-15/09
Claims (1)
該現像剤担持体に振動バイアス電圧を印加して潜像担持
体に形成された静電潜像を現像する現像装置において、 (a)静電潜像の画像部に関しては、付勢位相での静電
潜像画像部電位と現像剤担持体電位間の電位差Vu1の最
大値Vu1 maxが、逆付勢位相での両者間の電位差Vr1の最
大値Vr1 maxよりも大であり、且つ振動バイアス電圧の
一周期における前記付勢位相での電位差Vu1の時間積分
値Iu1が前記逆付勢位相での電位差Vr1の時間積分値Ir1
より大であり、 (b)静電潜像の非画像部に関しては、付勢位相での静
電潜像非画像部電位と現像剤担持体間の電位差Vu2の最
大値Vu2 maxが、逆付勢位相での両者間の電位差Vr2の最
大値Vr2 max以上であり、且つ振動バイアス電圧の一周
期における前記付勢位相での電位差Vu2の時間積分値Iu2
が前記逆付勢位相での電位差Vr2の時間積分値Ir2以下で
あり、更に (c)前記現像剤担持体の表面に、導電性微粒子を含有
した樹脂層を設ける、 ことを特徴とする現像装置。A developer carrying member for carrying a developer layer;
In a developing device for applying an oscillating bias voltage to the developer carrying member to develop an electrostatic latent image formed on the latent image carrying member, (a) an image portion of the electrostatic latent image in an energized phase The maximum value Vu 1 max of the potential difference Vu 1 between the electrostatic latent image portion potential and the developer carrier potential is larger than the maximum value Vr 1 max of the potential difference Vr 1 between the two in the reverse biasing phase, The time integral Iu 1 of the potential difference Vu 1 in the energizing phase in one cycle of the oscillation bias voltage is the time integral value Ir 1 of the potential difference Vr 1 in the reverse energizing phase.
(B) For the non-image portion of the electrostatic latent image, the maximum value Vu 2 max of the potential difference Vu 2 between the electrostatic latent image non-image portion potential in the energizing phase and the developer carrier is: It is equal to or greater than the maximum value Vr 2 max of the potential difference Vr 2 between the two in the reverse bias phase, and the time integral value Iu 2 of the potential difference Vu 2 in the bias phase in one cycle of the oscillation bias voltage.
Is not more than the time integral value Ir 2 of the potential difference Vr 2 in the reverse biasing phase, and (c) providing a resin layer containing conductive fine particles on the surface of the developer carrying member. Developing device.
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