JP3958139B2

JP3958139B2 - Image forming apparatus and process cartridge

Info

Publication number: JP3958139B2
Application number: JP2002218205A
Authority: JP
Inventors: 聖一篠原; 勝弘境澤; 昌宏柴田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: JP2004061732A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機あるいはレーザービームプリンタ等の電子写真方式を用いた画像形成装置、及び画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されるプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７を参照すると、従来の画像形成装置の基本構成の一例が概略的に示され、この例では像担持体として感光ドラム１００が用いられる。
【０００３】
感光ドラム１００は、例えばアルミニウム製の円筒基体の表面に感光材料層例えば有機感光材料層を形成したものであり、回転駆動される。感光ドラム１００の周囲には、帯電ローラ１０１、露光手段としての不図示のレーザビーム走査光学系、現像手段としての現像器１０２、転写ローラ１０８、クリーナ１０９が順次配置される。
【０００４】
次に、感光ドラム１００は、帯電ローラ１０１により表面上を均一に帯電され、レーザビーム走査光により静電潜像が表面上に形成される。そして、静電潜像に応じて現像器中のトナーにより可視像化される。
【０００５】
記録媒体すなわち転写紙Ｐは、感光ドラム１００と転写ローラ１０８との略当接部でトナー画像が転写され、転写紙Ｐ上のトナー画像は定着器１１０で溶融定着される。
【０００６】
現像器１０２は、現像剤担持体としての現像ローラ１０３、現像ローラ１０３に非磁性一成分トナー（負極性）を供給する供給ローラ１０５、供給ローラ１０５近傍に容器中のトナーを搬送する撹拌部材１０６、現像ローラ１０３上のトナー量を規制する現像剤規制部材としての現像ブレード１０４が配設される。
【０００７】
現像ローラ１０３は、感光ドラム１００と当接するため、弾性体で形成される。また、現像ブレード１０４は、金属薄板のバネ弾性を利用して軽圧接触される。
【０００８】
現像ローラ１０３にはトナーを現像ローラ１０３から感光ドラム１００側へ転移させるために、現像バイアス電源１０７により所定電位が供給される。また、現像ブレード１０４にはトナーの帯電量を安定化させるために、ブレードバイアス電源１１１が接続される（特開平０５−０１１５９９号公報に記載）。ブレードバイアス電源１１１は、現像バイアス電源１０７と同電位のもの、各々異なる電位を供給するもの等、各種ある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１０】
すなわち、非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置では、現像器からのトナー漏れが発生し、画像上のトナー汚れに至る場合があった。特にブレードバイアス電源１１１を現像バイアス電源１０７と同電位としたものに関しては、トナー漏れの発生が顕著であった。更には球形度の高い非磁性一成分トナーを用いた場合には、ドットの再現性に優れた良好な画像が得られるものの、流動性の高さからトナー漏れの発生が高まる傾向にあった。
【００１１】
このトナー漏れは、以下のような原因により発生すると考えられる。
【００１２】
現像ローラにおけるトナーの担持は、トナー自身の帯電電荷と現像ローラへの物理的付着力によって行われているため、トナー帯電量が不均一な状況では帯電量の低いトナーにおいて担持力の低下が起こり、トナー漏れが発生する。
【００１３】
更に、該トナー漏れした帯電量の低いトナーを詳細に調査したところ、ポジ極性に帯電した反転トナーとネガ極性に帯電した正規トナーとが凝集したものであることが判明した。
【００１４】
これに対して、トナーの帯電量を安定化させるために現像ブレードにブレードバイアス電源が接続された画像形成装置が考案されている。
【００１５】
前記従来例における特開平０５−０１１５９９号公報に記載の画像形成装置においては、例えば現像ローラ１０３には現像バイアス電源１０７から−３００Ｖの電圧が常時供給され、一方の現像ブレード１０４にはブレードバイアス電源１１１から−４００Ｖが供給されることで、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４間に約１００Ｖの電位差が生じる。これによってトナー帯電量の安定化が図られトナー漏れの改善が得られる。
【００１６】
しかしながら、前記特開平０５−０１１５９９号公報に示されるように電位差を設けた場合、以下に示す不具合が生じた。
【００１７】
画像形成装置の使用途中、約１５００枚程の画像形成後において、ベタ画像の濃度薄及び縦スジが発生した。この現象は現像ブレード１０４を通過した現像ローラ１０３上にもスジ状のコート不良として現れていた。この現像ブレード１０４を観察した結果、現像ブレード１０４における現像ローラ１０３との当接部近傍で、トナーが不均一に付着していた。このトナーの付着によりトナーの流れがせき止められるため現像ローラ１０３上でのトナーコート不良となり、画像上での濃度薄及び縦スジ状の濃度ムラを発生させていた。
【００１８】
図８において、現像ローラ１０３（−３００Ｖ）と現像ブレード１０４（−４００Ｖ）の電位を変更した場合について説明する。
【００１９】
供給ローラ１０５によって摩擦帯電されたトナーが現像ローラ１０３と現像ブレード１０４との当接部前（ａ部近傍）に到達すると、トナー層中に混ざっている反転トナー（正極性に帯電したトナー）が電位差の影響により現像ブレード１０４表面のａ部に引きつけられることになる。特に、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４の電位差を大きくしていく程、反転トナーを引きつけるため、現像ブレード１０４ａ部のトナー固着がひどくなる。
【００２０】
トナー固着が増加していくと、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４との当接部前（ａ部近傍）に侵入してくるトナー量がせき止められるため、トナー層の減少となる。その結果、ベタ画像の濃度薄となってしまった。更に、長手方向で現像ブレード１０４のａ部に付着するトナー固着量が異なるため、濃度薄に加えて縦スジが発生することになる。
【００２１】
一方、特開昭５８−１５３９７２号公報記載のように、現像ブレードに常時ＡＣバイアスを印加した場合には、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４の当接部より下流側においてＡＣバイアスによるトナークラウドが発生することになる。このトナークラウドの発生はトナーを無用に飛散させることとなり、機内を汚すことになってしまう。また、ＡＣバイアスを現像ブレードに印加した場合には、現像ローラ１０３と現像ブレード１０４とが当接していることから、ＡＣバイアスによるアタック音が発生してしまうこととなる。
【００２２】
従って、本発明の目的は、球形度の高い非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置において、画像形成時におけるトナー漏れの防止と、長期使用した場合の現像ブレードのトナー固着を防止することで、安定して良好な画像が得られる画像形成装置及びこれに着脱自在なプロセスカートリッジを提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置にあっては、
静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体上を一様な電位に帯電する帯電手段と、
前記像担持体の表面を露光し静電潜像を形成する露光手段と、
現像剤を担持し回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤量を規制する現像剤規制部材と、前記現像剤担持体及び前記現像剤規制部材の各々にバイアスを印加するバイアス印加手段と、を有し、前記静電潜像を顕像化する現像手段と、
を備えた画像形成装置であって、
前記現像剤は、少なくとも非磁性トナー粒子と一種類以上の補助粒子とを含み、該非磁性トナー粒子のＳＦ−１の値が１００〜１６０、かつ、ＳＦ−２の値が１００〜１４０であり、
画像形成期間における前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の電位差が０であり、
前記現像剤担持体の回転開始と同時、または前記現像剤担持体の回転開始時に既に、前記バイアス印加手段によって前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に電位差が設けられていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の他の態様に係るプロセスカートリッジにあっては、
少なくとも現像剤を担持し回転可能な現像剤担持体と、該現像剤担持体に担持された現像剤量を規制する現像剤規制部材と、を有し、前記現像剤担持体及び前記現像剤規制部材の各々にバイアスを印加するバイアス印加手段を備えた画像形成装置の本体に着脱可能なプロセスカートリッジであって、
前記現像剤は、少なくとも非磁性トナー粒子と一種類以上の補助粒子とを含み、該非磁性トナー粒子のＳＦ−１の値が１００〜１６０、かつ、ＳＦ−２の値が１００〜１４０であり、画像形成期間における前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間の電位差が０であり、前記現像剤担持体の回転開始と同時、または前記現像剤担持体の回転開始時に既に、前記バイアス印加手段によって前記現像剤担持体と前記現像剤規制部材との間に電位差が設けられていることを特徴とする。
【００２５】
ここで、回転開始時に電位差が設けられている、とは回転開始と同時に電位差が設けられる場合だけでなく、回転開始時にすでに電位差が設けられている場合をも含むものである。
【００２６】
上記構成によれば、非磁性トナー粒子の形状が球形に近く表面の凹凸が少ないため現像剤規制部材にトナーが固着しにくくなり、また、特にトナー漏れが生じやすい現像剤担持体の回転開始時に、現像剤担持体と現像剤規制部材との間の電界作用によってトナー漏れの原因となる反転トナーが現像剤規制部材側へ引きつけられることで、反転トナーと正規トナーが凝集して帯電量が低くなり現像剤担持体を経て現像器外へ漏れることを防止し、長期間にわたって良好な画像形成が可能となる。更には、トナー漏れのないメンテナンス性に優れた画像形成装置及び、プロセスカートリッジの提供が可能となる。
【００２７】
また、前記現像剤担持体の回転は、非画像形成期間に開始することが好適である。
【００２８】
ここで、非画像形成期間とは、複写機やプリンタ等の画像形成装置が操作者やコンピュータ等から画像形成動作の指令を受けてから、現像剤担持体により像担持体に形成された静電潜像の顕像化を開始するまでの期間が含まれる。更には、複数枚の画像形成動作の指令を受けた場合は、Ｎ枚目の静電潜像の顕像化が終了しＮ＋１枚目の静電潜像の顕像化が開始するまでの期間も含まれる。
【００２９】
この構成によれば、比較的トナー漏れが生じにくい非画像形成期間に現像剤担持体の回転を開始することで、反転トナーが現像手段により像担持体へ転移される前に現像剤規制部材側へ引きつけることができ、よりトナー漏れを防止することができる。
【００３０】
また、前記バイアス印加手段によって前記現像剤規制部材に印加されるバイアスは、前記現像剤の帯電極性と同極性であり、かつ、絶対値が前記現像剤担持体に印加されるバイアスの絶対値より大きいことが好適である。
【００３１】
特に、前記電位差は、６０Ｖ〜５００Ｖであることが好適である。
【００３３】
ここで、画像形成期間とは、主に静電潜像を現像剤により顕像化している期間をいい、画像形成装置が動作している期間から前記非画像形成期間を除いた期間でもある。
【００３４】
この構成によれば、電位差により反転トナーに働いている力を一時的に低減することが可能となり、現像剤規制部材へのトナーの固着を防止することができ、長期に渡って良好な画像形成が可能な画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することが可能となる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【００３６】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１及び図２により説明する。図１は本実施の形態に係るシーケンスを示す図であり、図２は本実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。
【００３７】
図２に示す本実施の形態に係る画像形成装置は、像担持体の被露光部にトナーを付着させて可視化する反転現像系であり、負帯電トナーを担持した現像剤担持体を像担持体に当接させて現像を行う一成分画像形成装置である。
【００３８】
図２において、１は像担持体としての感光ドラムであり、矢印ｘ方向に回転可能である。感光ドラム１は一次帯電器である帯電ローラ２により、表面が負極性に一様帯電される。そして、感光ドラム１の回転に伴って、一様に帯電された表面は露光器３により露光される。被露光部は帯電された電荷が消失することで、静電潜像が形成される。
【００３９】
４は現像器であり、静電潜像の被露光部に現像剤としてのトナーを転移させる。用いられるトナーは非磁性一成分トナーを用いる。また、本発明は被露光部にトナーを転移させる所謂反転現像系である。
【００４０】
感光ドラム１上に転移したトナーは、転写帯電器としての転写ローラ５により転写紙Ｐに転移する。転写されずに感光ドラム１上に残ったトナーはクリーニング手段６により感光ドラム１上より除去される。
【００４１】
転写紙Ｐ上のトナーは定着器７により熱溶融され転写紙Ｐ上に固着し、永久画像となる。
【００４２】
現像器４は、主に現像剤担持体としての現像ローラ８、現像ローラ８にトナーを供給する供給ローラ１２、現像剤規制部材としての現像ブレード９、供給ローラ１２側にトナーを搬送する撹拌部材１３からなる。
【００４３】
現像ローラ８は、駆動装置としてのモータ１５により矢印ｙ方向に回転可能である。現像ローラ８は、感光ドラム１表面に当接して現像を行う所謂接触現像であることから、ゴム等の弾性を有することが望ましい。また、現像ローラ８には現像バイアス電源１０から約−３００Ｖの電圧が供給される。感光ドラム１上の被露光部電位と現像バイアス電源１０から供給される電位差により現像ローラ８上のトナーが感光ドラム１上の被露光部に転移する。
【００４４】
現像ブレード９は、金属薄板からなり、薄板のバネ弾性を利用して現像ローラ８に接触当接される。金属薄板の材質は、ステンレス鋼、リン青銅等が使用可能であるが、本実施の形態においては、厚さ０．１ｍｍのリン青銅薄板を用いた。現像ブレード９と現像ローラ８の摺擦によりトナーは摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。現像ブレード９には、ブレードバイアス電源１１から所定電圧が供給される。
【００４５】
１４はＣＰＵとＲＯＭを具備した制御装置であり、現像ローラ８の回転駆動を制御、現像バイアス電源１０、ブレードバイアス電源１１の電圧値等の制御を行う。
【００４６】
［トナー］
本発明に係る一成分現像用トナーは、画像解析装置で測定した形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１６０であり、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１４０であることが好ましく、形状係数ＳＦ−１の値が１００〜１４０であり、形状係数ＳＦ−２の値が１００〜１２０であれば更に好ましい。
【００４７】
また、上記の条件を満たし、かつ、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値を１．０以下とすることにより、トナーの諸特性のみならず、画像解析装置とのマッチングがきわめて良好なものとなる。
【００４８】
本発明に用いられる形状係数を示すＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い倍率５００倍に拡大したトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析を行い、下式より算出し得られた値を本発明においては形状係数ＳＦ−１，ＳＦ−２と定義した。
【００４９】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）^２／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）^２／ＡＲＥＡ｝×（１／４π）×１００
ＡＲＥＡ：トナー投影面積、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＰＥＲＩ：周長
【００５０】
トナーの形状係数ＳＦ−１はトナー粒子の丸さの度合を示し、真円を１００として数値が大きくなるにつれ球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２はトナー粒子の表面の凹凸度合を示し、数値が大きくなるにつれトナー表面の凹凸が顕著となる。
【００５１】
前述の形状係数ＳＦ−１が１６０を越える場合には、転がり抵抗が高くなるためトルクが増大する。また、摩擦が大きくなるため、摩擦熱が大きくなり熱劣化を起こしやすい。
【００５２】
トナー像の転写効率を高めるためには、トナー粒子の形状係数ＳＦ−２は、１００〜１４０であり、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．０以下であるのがよい。トナー粒子の形状係数ＳＦ−２が１４０より大きく、（ＳＦ−２）／（ＳＦ−１）の値が１．０を超える場合、トナー粒子の表面がなめらかではなく、多数の凹凸をトナー粒子が有しており、感光ドラムから転写紙等への転写効率が低下する傾向にある。
【００５３】
特に、形状係数ＳＦ−１が１６０以下、形状係数ＳＦ−２が１４０以下とすることで、現像ブレードと現像スリーブに電位差を設けた場合に、トナーが現像ブレードから離間しやすくなり、ブレード融着防止には有効である。
【００５４】
さらには、本発明で使用するトナー粒子としては、トナー粒子表面が外添剤で被覆された物を用い、トナーが所望の帯電量が付与されるようにすることが好ましい。
【００５５】
その意味で、トナー表面の外添剤被覆率が、５〜９９％更に好ましくは、１０〜９９％であることが好ましい。
【００５６】
トナー表面の外添剤被覆率は、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を１００個無作為にサンプリングし、その画像情報はインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入する。得られる画像情報は、トナー粒子表面部分と外添剤部分との明度が異なるため、２値化して、外添剤部分の面積ＳＧとトナー粒子部分の面積（外添剤部分の面積も含む）ＳＴに分けてもとめ、下記式により算出する。
【００５７】
外添剤被覆率（％）＝（ＳＧ／ＳＴ）×１００
【００５８】
本発明に使用される外添剤としては、トナーに添加した時の耐久性の点から、トナー粒子の重量平均径の１／１０以下の粒径であることが好ましい。この添加剤の粒径とは、電子顕微鏡におけるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。
【００５９】
外添剤としては、例えば、金属酸化物（酸化アルミニウム，酸化チタン，チタン酸ストロンチウム，酸化セリウム，酸化マグネシウム，酸化クロム，酸化錫，酸化亜鉛，など）・窒化物（窒化ケイ素など）・炭化物（炭化ケイ素など）金属塩（硫酸カルシウム，硫酸バリウム，炭酸カルシウムなど）・脂肪酸金属塩（ステアリン酸亜鉛，ステアリン酸カルシウムなど）・カーボンブラック・シリカなどが用いられる。
【００６０】
本発明においては、トナー粒子中（１００重量部）に補助粒子を外添した。外添した補助粒子は負極性外添剤としてシリカを１重量部、正極性外添剤として酸化チタン０．１重量部を加えた。特に、正極性外添剤を加えた場合には、トナーへの帯電性付与が可能である。
【００６１】
これら外添剤は、トナー粒子１００重量部に対し、０．０１〜１０重量部が用いられ、好ましくは、０．０５〜５重量部が用いられる。これら外添剤は、単独で用いても、又、複数併用しても良い。それぞれ、疎水化処理を行ったものが湿度の高い環境においても特性を維持できるためより好ましい。
【００６２】
外添剤の添加量が０．０１重量部未満の場合には、一成分系現像剤の流動性が悪化し、転写及び現像の効率が低下してしまい、画像の濃度ムラや画像部周辺にトナーが飛び散ってしまう、所謂飛び散りが発生する。
【００６３】
一方、外添剤の量が１０重量部を越える場合には、過多な外添剤が感光ドラムや現像ローラに付着してトナーへの帯電性を悪化させたり、画像を乱したりする。
【００６４】
本発明に係るトナーは透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いたトナー粒子の断層面観察において、ワックス成分が結着樹脂と相溶しない状態で、実質的に球状及び／又は紡錘形で島状に分散されていることが好ましい。ワックス成分を上記の如く分散させ、トナー中に内包化させることによりトナーの劣化や画像形成装置への汚染等を防止することができるので、良好な帯電性が維持され、ドット再現に優れたトナー画像を長期にわたって形成し得ることが可能となる。また、加熱時にはワックス成分が効率よく作用するため、低温定着性と耐オフセット性を満足なものとする。
【００６５】
本発明においてトナー粒子の断層面を観察する具体的な方法としては、常温硬化性のエポキシ樹脂中にトナー粒子を十分分散させた後温度４０℃の雰囲気中で２日間硬化させ得られた硬化物を四三酸化ルテニウム、必要により四三酸化オスミウムを併用し染色を施した後、ダイヤモンド歯を備えたミクロトームを用い薄片状のサンプルを切り出し透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いトナー粒子の断層形態を観察する。
【００６６】
本発明においては、用いるワックス成分と外殻を構成する樹脂との若干の結晶化度の違いを利用して材料間のコントラストを付けるため四三酸化ルテニウム染色法を用いることが好ましい。本発明の実施の形態で用いられたトナー粒子は、ワックス成分が外殻樹脂で内包化されていることが観測された。
【００６７】
本発明に係るトナーのワックス成分は、示差走査熱量計により測定されるＤＳＣ曲線において、昇温時に４０〜１３０℃の領域に最大吸熱ピークを有するものが用いられる。上記温度領域に最大吸熱ピークを有することにより低温定着に大きく貢献しつつ、離型性をも効果的に発現する。
【００６８】
最大吸熱ピークが４０℃未満であるとワックス成分の自己凝集力が弱くなり、結果として耐高温オフセット性が悪化すると共に、グロスが高くなりすぎる。一方、最大吸熱ピークが１３０℃を越えると定着温度が高くなると共に、定着画像表面を適度に平滑化せしめることが困難となるため、特にカラートナーに用いた場合には混色性低下の点から好ましくない。更に、水系媒体中で造粒・重合を行い重合方法により直接トナーを得る場合、最大吸熱ピーク温度が高いと主に造粒中にワックス成分が析出する等の問題を生じ好ましくない。
【００６９】
ワックス成分の最大吸熱ピーク温度の測定は、ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials）試験法Ｄ３４１８−８に準じて行う。測定には、例えば、パーキンエルマー社製ＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の温度補正はインジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。測定サンプルにはアルミニウム製パンを用い、対照用に空パンをセットし、１回昇温−降温させ前履歴をとった後、昇温速度１０℃／ｍｉｎで測定を行う。
【００７０】
上記ワックス成分としては、具体的にはパラフィンワックス，ポリオレフィンワックス，フィッシャートロピッシュワックス，アミドワックス，高級脂肪酸，エステルワックス及びこれらの誘導体又はこれらのグラフト／ブロック化合物等が利用できる。
【００７１】
［シーケンス］
次に本実施の形態に係るシーケンスを図１を参照して説明する。
【００７２】
本実施の形態においては、不図示のパーソナルコンピュータ等からプリント出力の要請がされると、準備前回転が開始され図中２０１において現像ローラの回転が始まる。ここで該準備前回転とは、画像形成直前の現像ローラが回転している状態（非画像形成時）を指している。
【００７３】
本実施の形態においては感光ドラム１と現像ローラ８が常時当接された状態であるため、感光ドラム１の回転（不図示）が現像ローラ８の回転と同期して行われる。しかし、感光ドラムと現像ローラが常時離間している非接触現像や、接触現像であっても離間可能な機構を有している場合にはこれに限るものではなく、感光ドラム１と現像ローラ８の回転を非同期で行ってもよい。
【００７４】
現像ローラの回転ＯＮ（２０１）に伴って、現像バイアス電源では−３００ＶのＤＣバイアスが現像ローラ８に印加される（２０２）。またブレードバイアス電源では−６００ＶのＤＣバイアスが現像ブレード９に印加された後（２０３）、−３００Ｖのバイアス印加に切り替わる（２０４）。−６００Ｖが印加される時間は、本実施の形態においては５００ｍｓｅｃとした。
【００７５】
この現像ローラ８の回転開始時に現像ブレード９に−６００Ｖを、現像ローラ８には−３００Ｖを印加することによって、トナー漏れの原因であるポジ極性の反転トナーにとっては現像ローラから現像ブレード側へ転移可能な電位差が供給されることとなる。これによって現像ローラ表面にコートされるトナーの帯電均一性を向上させ、現像ローラの回転開始時のトナー漏れを防ぐことができる。
【００７６】
現像ブレード９に−６００Ｖを、現像ローラ８には−３００Ｖを一瞬印加された後は、現像バイアス電源１０とブレードバイアス電源１１の電圧はほぼ同電位の−３００Ｖとなり電位差はほぼ０Ｖとなる。そして、画像形成期間となる感光ドラム上への露光及びトナー像の形成による画像形成が行われる（２０５）。
【００７７】
この画像形成期間においては、現像ローラ８及び現像ブレード９は略同電位であるため、トナー層のもつ電荷によって若干のネガ極性の外添剤が転移する。しかしながら、濃度薄や縦スジの原因となる反転トナーが該現像ブレードに付着することはない。
【００７８】
感光ドラムへの露光がＯＦＦとなり画像形成期間が終了すると（２０６）、準備後回転に入った後に現像ローラ回転ＯＦＦ（２０７）、現像バイアス電源ＯＦＦ（２０８）、ブレードバイアス電源ＯＦＦ（２０９）によって画像形成工程が終了する。
【００７９】
なお、本実施の形態では、複数枚印字における画像形成間の「紙間」といわれる非画像形成期間も画像形成期間と同様のバイアス設定とし、現像バイアス電源及びブレードバイアス電源から各々−３００Ｖ印加して略同電位とした。ただしこれに限るものでは無く、例えば準備前回転時と同様に現像バイアス電源より−３００Ｖ印加、ブレードバイアス電源より−６００Ｖ印加して、電位差を設けても良い。これによって、画像形成期間において現像ブレードに付着しうるネガ極性の外添剤を現像ローラへ再び転移させることができる。
【００８０】
また、準備後回転時も同様に、現像バイアス電源及びブレードバイアス電源を変化させることで現像ローラと現像ブレード間に電位差を設けても良い。
【００８１】
また、２０４においてブレードバイアス電源を−６００Ｖから−３００Ｖに瞬時に切り替えたが、非画像形成時内で切り替わるのであればこれに限らず、スロープ状に切り替えても良いし、段階的に切り替えても良い。これら現像ブレードと現像ローラ間に電位差をもうけるタイミングを非画像形成期間としているのは、同電位から電位差を付けるようにした場合に、現像ローラ８上に規制されるトナー担持量が変化してしまい、画像上では濃度の段差が発生するためである。
【００８２】
また、本実施の形態においては、現像ブレードと現像ローラ間に一瞬電位差をもうける時間を５００ｍｓｅｃとしているが、これに限るものではない。ただし、現像ブレードをリフレッシュするためには５ｍｓｅｃ以上が必要である。印加時間の上限はないが、印加時間が長くなるとプリントスピードの低下につながることから、上限は数秒程度で十分である。
【００８３】
また、本実施の形態においては、５００ｍｓｅｃの１パルスのみであるが、例えば準備前回転中に複数回の電位差をもうけることも可能である。
【００８４】
（比較例）
前記の第１の実施の形態に対して、以下の構成の比較例について説明する。
【００８５】
〔比較例１〕
第１の実施の形態に係る画像形成装置において、画像形成期間及び非画像形成期間を全て現像ローラ（−３００Ｖ）と現像ブレード（−４００Ｖ）として電位差を設けた。
【００８６】
〔比較例２〕
第１の実施の形態に係る画像形成装置において、画像形成期間及び非画像形成期間を全て現像ローラと現像ブレードの印加バイアスを同電位（−３００Ｖ）とした。
【００８７】
これら、第１の実施の形態、比較例１、比較例２について、３０℃・８０％の高温高湿度環境にて画像形成装置を１週間放置した後のトナー漏れの発生有無を評価した。また同時に、２３℃・５０％環境で４％印字率画像を２０００枚出力した場合の画像濃度薄及び縦スジの発生を評価した。評価結果はトナー漏れ及び画像不良がない場合を○、トナー漏れ・濃度薄及び縦スジがそれぞれ発生した場合を×とした。
【００８８】
その結果を下表に示す。
【００８９】
【表１】

結果、第１の実施の形態においてはトナー漏れ・濃度薄・縦スジとも発生することは無かった。一方、比較例１に関してはトナー漏れの発生は無かったが、濃度薄及び縦スジの画像不良が発生した。また比較例２に関しては濃度薄・縦スジの発生は無かったがトナー漏れが発生した。
【００９０】
比較例１の結果に関しては、画像形成期間及び非画像形成期間の全てにおいて現像ローラと現像ブレードとに電位差を設けたために反転トナーが現像ブレードに常に引きつけられて固着し、トナーがせき止められたことによって濃度薄及び縦スジが発生した。
【００９１】
また、比較例２の結果に関しては、現像ローラと現像ブレードが同電位であるためトナーの固着は発生しなかったが、トナー帯電量が不均一で反転トナーを多く含むため、トナー漏れが発生した。
【００９２】
以上述べたように、球形度の高い非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置において、現像ローラの少なくとも回転開始時にバイアス印加手段によって現像ローラと現像ブレードとの電位差を設けることで、現像ローラ回転開始時のトナー漏れ、及び現像ブレードへのトナー付着による画像濃度薄及び縦スジを防止し、安定して良好な画像を得ることが可能となる。
【００９３】
（第２の実施の形態）
次に、上記の画像形成装置に好適に用いることができるプロセスカートリッジについて説明する。
【００９４】
図３は、第２の実施の形態に係るプロセスカートリッジの概略断面図を示したものである。なお、第１の実施の形態と同一部位に関しては、同一の符号として詳細な説明を省略する。
【００９５】
本実施の形態の特徴とするところは、上述の第１の実施の形態で説明した現像器４をカートリッジ容器に一体的に組み込んで、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ９９を構成する点にある。なお、図３に示すプロセスカートリッジ９９においては、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像器４、クリーニング手段６を一体化して構成していが、本願発明はこの構成に限られるものではなく、現像器と感光ドラムとを別々にカートリッジ化し、異なるタイミングで交換可能にしてもよい。この構成であれば、交換する必要のあるものだけを交換すればよく、コストを低減することができる。
【００９６】
このプロセスカートリッジ９９は、感光ドラム１と現像ローラ８を回転駆動するためのモータ及び制御装置、露光器、転写ローラ、定着器等を備えた画像形成装置本体（不図示）に装着される。
【００９７】
プロセスカートリッジ９９内の帯電ローラ２によって一様に帯電された感光ドラム１は、画像形成装置本体に備えられた露光器により静電潜像が形成され、その後現像器４によりトナー像が形成される。
【００９８】
感光ドラム１上に形成されたトナー像は、また、画像形成装置本体に備えられた転写ローラにより転写紙Ｐに転写され、定着器７により定着されて永久画像となる。
【００９９】
転写紙Ｐに転写されないで感光ドラム１上に残った転写残トナーは、プロセスカートリッジ９９内のクリーニング手段６によって除去される。
【０１００】
以上説明した画像形成装置本体、及びプロセスカートリッジに対して、第１の実施の形態で説明したシーケンスを実施することによって、現像ローラ回転開始時のトナー漏れ、及び現像ブレードへのトナー付着による画像濃度薄及び縦スジを防止し、安定して良好な画像を得ることが可能となる。また、メンテナンス性に優れたプロセスカートリッジの提供が可能となる。
【０１０１】
（第３の実施の形態）
図４は本実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。第３の実施の形態は、カラー画像形成装置であり、主に、像担持体である感光ドラム１、帯電手段としての帯電ローラ２、画像情報を与える露光器３、感光ドラム１上の静電潜像を顕像化する現像器２２、及び中間転写体２４によって概略構成されている。
【０１０２】
現像器２２は、主として回転支持体としてのロータリ２２ｘと、イエロー現像器２２ａ、マゼンタ現像器２２ｂ、シアン現像器２２ｃ、ブラック現像器２２ｄとにより構成される。
【０１０３】
本実施の形態に係る画像形成装置は、電子写真方式のカラープリンタであり、不図示のパーソナルコンピュータやワークステーション等からの画像データを基にイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋの４色の画像データに分解し、分解された画像データにより順次各色のトナー像を形成し、それらを中間転写体上に重ね合わせて紙などの転写材（記録媒体）に一括転写してフルカラー画像を得る。本実施の形態のカラープリンタは、ロータリ内に複数の現像手段、すなわち、現像器を搭載して構成される現像装置を採用した、所謂、ロータリ方式のカラープリンタである。
【０１０４】
図４において、カラープリンタは、像担持体としての光導電性の有機感光ドラム１を備え、感光ドラム１は、矢印ｑの方向に回転駆動される。この感光ドラム１表面は、接触帯電手段としての帯電ローラ２の芯金にバイアスを印加することによって、所定の暗部電位に一様に帯電される。
【０１０５】
次に、第１色目のイエロー（Ｙ）の画像データに応じて、露光器３によりＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザビームにより走査露光が施され、明部電位として第１の静電潜像が形成される。
【０１０６】
このように形成された静電潜像は、現像器２２のロータリ２２ｘ内に装着された現像手段（現像器）により現像し、可視化される。このロータリ２２ｘは、第１色目のトナーとしてイエロー（Ｙ）トナーが内包された第１の現像器２２ａ、第２色目のトナーとしてマゼンタ（Ｍ）トナーが内包された第２の現像器２２ｂ、第３色目のトナーとしてシアン（Ｃ）トナーが内包された第３の現像器２２ｃ、第４色目のトナーとしてブラック（Ｂｋ）トナーが内包された第４の現像器２２ｄを搭載して一体化した構成となっており、それぞれの色の画像形成時に感光ドラム対向位置に（矢印ｒの方向に）回転移動される。
【０１０７】
感光ドラム１と対向した現像位置に位置された現像器は、所定の層厚に規制されたトナーを担持している現像剤担持体としての現像ローラがモータ２３により回転駆動され、この現像ローラの芯金に所定のバイアスが印加されることにより現像を行う。
【０１０８】
また、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各現像器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、それぞれ一つのカートリッジ（現像カートリッジ）としてカラープリンタに着脱自在とし、内包するトナーの消費及び各部材の消耗により個々に交換可能となっている。
【０１０９】
まず、前記第１の静電潜像は、第１色目のトナーとしてＹトナーが内包された第１の現像カートリッジ２２ａにより現像、可視化される。現像方法としては、接触／非接触を問わず用いることができるが、本実施の形態では第１の実施の形態と同様にイメージ露光と反転現像とを組み合わせ、球形度の高い非磁性１成分トナーによる接触現像法を用いている。
【０１１０】
可視化された第１色目のトナー像は、第２の像担持体としての中間転写体２４とのニップ部である第１の転写部位において、中間転写体２４の表面に静電転写（１次転写）される。
【０１１１】
中間転写体２４は、シリンダー上に導電弾性層と離型性を有する表層とから形成され、通紙可能な最大転写材の長さよりも長い周長を有し、感光ドラム１に対して所定の押圧力をもって圧接されつつ、感光ドラム１の周速度と略等速の周速度をもって感光ドラム１の回転方向に対して逆方向（各々図４の矢印ｓの方向で、接触部位では同方向）に回転駆動される。そして、前記のように感光ドラム１表面に形成されたトナー像は、中間転写体２４のシリンダー部に対してトナーの帯電極性とは逆極性の電圧（１次転写バイアス）が印加されることにより、中間転写体２４表面に静電転写（１次転写）される。
【０１１２】
なお、１次転写が終了した感光ドラム１表面に残留するトナーは、クリーニング手段６によって除去され、次の潜像形成に備える。
【０１１３】
引き続き同様な工程を繰り返し、その都度、Ｍトナーにより現像された第２色目のトナー像、Ｃトナーにより現像された第３色目のトナー像、Ｂｋトナーにより現像された第４色目のトナー像が順次中間転写体２４表面に転写、積層されることによりカラートナー像が形成される。
【０１１４】
その後、中間転写体２４表面に対して離間状態にあった転写ベルト１８が所定の押圧力をもって中間転写体２４表面に圧接、駆動回転される。前記転写ベルト１８は、転写ローラ１７が内包される。前記転写ローラ１７に対しては、トナーの帯電極性とは逆極性の電圧（２次転写バイアス）が印加されることにより、所定のタイミングで搬送されてくる転写紙Ｐ表面に、中間転写体２４表面に積層されているカラートナー像が一括転写（２次転写）され、この転写紙Ｐは定着器７へと搬送される。
【０１１５】
転写紙Ｐは、トナー像が定着器７にて永久画像として定着された後機外へと排出され、所望のカラープリント画像が得られる。
【０１１６】
また、２次転写が終了した中間転写体２４表面に残存するトナーは、所定のタイミングで中間転写体２４表面に対して当接状態となる中間転写体クリーニング装置１６により除去される。
【０１１７】
図５は、本実施の形態の現像手段であるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナーをそれぞれ収納した現像カートリッジ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを示す構成図であり、この現像カートリッジ２２ａ〜２２ｄは、図４に示した画像形成装置であるロータリ方式のカラープリンタに不図示の現像カートリッジ交換用カバーを開閉することで着脱可能な構成とされ、図中では、取り出し位置にあるシアン現像カートリッジ２２ｃを上方の矢印Ｄ方向に取り出すことができる。
【０１１８】
図４に示すロータリ方式のカラープリンタにおいては、取り出し位置にて現像カートリッジの着脱を行う必要があり、図中シアン現像カートリッジ２２ｃ以外のＹ、Ｍ、Ｂｋ現像カートリッジである２２ａ、２２ｂ、２２ｄを交換する際には、ロータリ２２ｘを回転させて取り出したいカートリッジを着脱位置（図中２２ｄの位置）に回転させる必要がある。
【０１１９】
以下、本実施の形態の説明を簡略化するためＹトナーの現像カートリッジ４ａの場合を説明するが、他色のカートリッジ２２ｂ、２２ｃ、２２ｄについても同様である。
【０１２０】
図４に示す本実施の形態の現像カートリッジ２２ａは、現像剤として非磁性一成分のＹトナーを収容させてある反転現像装置である。
【０１２１】
現像カートリッジ２２ａは、感光ドラム１に接触して図中矢印ｅ方向に回転させられながら現像を行う現像ローラ８ａ、この現像ローラ８ａにトナーを図中ｆ方向に回転することによって供給するトナー供給手段としての供給ローラ１２ａ、現像ローラ８ａ上のトナー塗布量及び帯電量を規制するトナー規制手段としての現像ブレード９ａ、トナーを供給ローラ１２ａに供給すると共に撹拌する撹拌部材１３ａ等を備えている。
【０１２２】
図６は、第３の実施の形態に係るシーケンスを示す図である。図６において、不図示のパーソナルコンピュータ等からプリント出力の要請がされると、感光ドラム１が回転し（３０１）、１色目の現像器２２ａを感光ドラム１の対向にもってくるようにロータリ公転を開始する（３０２）。１色目（イエロー）の現像器２２ａが感光ドラムの対向位置にくると、現像ローラ８ａが準備前回転を始め、１色目の画像形成工程が開始される（３０３）。
【０１２３】
現像バイアス電源１９とブレードバイアス電源２０からの電圧供給はロータリ公転時から行われ、現像ローラ回転時に確実に給電が実施される（３０４，３０５）。このとき、現像バイアス電源１９からは約−３００Ｖの電圧が印加され、ブレードバイアス電源からは−６００Ｖの電圧が印加される。なおブレードバイアス電源に印加される電圧は５００ｍｓｅｃの時間印加され、後に現像バイアス電源と同電位である−３００Ｖに切り替わる（３０６）。なお、画像形成装置本体に設けられている制御部２１は、現像バイアス電源１９とブレードバイアス電源２０のそれぞれに印加する電圧値及びそのタイミングを制御する機能を有している。
【０１２４】
露光器３によるドラム上露光の開始（３０７）、及び終了（３０８）の区間において感光ドラム１への画像形成が行われ、その画像形成領域では現像ローラと現像ブレードは略同電位である。
【０１２５】
１色目の画像形成領域が終了すると、現像器の準備後回転となり、このときにブレードバイアス電源からは−６００Ｖの電圧が印加される（３０９）。その後現像ローラ８ａの回転がオフされて１色目の画像形成工程が終了し（３１０）、２色目（マゼンタ）の画像形成工程に移行するためのロータリ公転を行う（３１１）。なお２色目（マゼンタ）の現像ローラ回転開始時に確実に現像ローラ８ｂと現像ブレード９ｂの電位差を設けるため、現像バイアス電源及びブレードバイアス電源から電圧は印加されつづける。
【０１２６】
ロータリの公転が終了し、２色目（マゼンタ）の現像器２２ｂが感光ドラム１の対向位置にて停止する。
【０１２７】
そして、現像ローラ８ｂが準備前回転を始め、１色目の画像形成と同様に２色目の画像形成工程が実施される。その後、上記動作を４色目まで行う。
【０１２８】
４色目まで画像形成工程が終了すると、現像ローラの回転はオフされると共に、現像バイアス電源、ブレードバイアス電源も給電がオフされて（３１２ａ〜ｃ）４色目までの画像形成工程が終了し、ロータリが公転を行う（３１３）。
【０１２９】
ロータリの公転が終了すると、中間転写体２４や感光ドラム１等が次回のプリントのための本体後回転になり、本体後回転が終了すると感光ドラム１は停止する（３１４）。
【０１３０】
本実施の形態のフルカラープリンタにおけるシーケンスを実施した結果、現像ローラ回転開始時のトナー漏れ、及び現像ブレードへのトナー付着による画像濃度薄及び縦スジを防止し、安定して良好な画像を得ることが可能となった。併せて、画像形成要素の内、比較的消耗の激しい、トナーを含む現像手段を、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることで、諸々のメンテナンス作業に係わる使用者の労力軽減を図ることが可能となる。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、球形度の高い非磁性一成分トナーを用いた画像形成装置において、画像形成時におけるトナー漏れの防止と、長期使用した場合の現像ブレードのトナー固着を防止することで、安定して良好な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係るシーケンスを示す図である。
【図２】第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図３】第２の実施の形態に係るプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図４】第３の実施の形態に係るカラープリンタの概略断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係るプロセスカートリッジの概略断面図である。
【図６】第３の実施の形態に係るシーケンスを示す図である。
【図７】従来の画像形成装置を示す概略断面図である。
【図８】従来における現像ローラと現像ブレード間の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
１感光ドラム
２帯電ローラ
３露光器
４現像器
５転写ローラ
６クリーニング手段
７定着器
８現像ローラ
９現像ブレード
１０現像バイアス電源
１１ブレードバイアス電源
１２供給ローラ
１３撹拌部材
１５モータ
１６中間転写体クリーニング装置
１７転写ローラ
１８転写ベルト
１９現像バイアス電源
２０ブレードバイアス電源
２２現像器
２３モータ
２４中間転写体
９９プロセスカートリッジ
１００感光ドラム
１０１帯電ローラ
１０２現像器
１０３現像ローラ
１０４，１０４ａ現像ブレード
１０５供給ローラ
１０６撹拌部材
１０７現像バイアス電源
１０８転写ローラ
１０９クリーナ
１１０定着器
１１１ブレードバイアス電源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine or a laser beam printer, and a process cartridge configured to be detachable from a main body of the image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
Referring to FIG. 7, an example of a basic configuration of a conventional image forming apparatus is schematically shown. In this example, a photosensitive drum 100 is used as an image carrier.
[0003]
The photosensitive drum 100 is formed by forming a photosensitive material layer such as an organic photosensitive material layer on the surface of a cylindrical base made of aluminum, for example, and is driven to rotate. Around the photosensitive drum 100, a charging roller 101, a laser beam scanning optical system (not shown) as exposure means, a developing device 102 as development means, a transfer roller 108, and a cleaner 109 are sequentially arranged.
[0004]
Next, the surface of the photosensitive drum 100 is uniformly charged by the charging roller 101, and an electrostatic latent image is formed on the surface by the laser beam scanning light. Then, a visible image is formed by toner in the developing device according to the electrostatic latent image.
[0005]
On the recording medium, that is, the transfer paper P, the toner image is transferred at a substantially contact portion between the photosensitive drum 100 and the transfer roller 108, and the toner image on the transfer paper P is melted and fixed by the fixing device 110.
[0006]
The developing device 102 includes a developing roller 103 as a developer carrying member, a supply roller 105 that supplies non-magnetic one-component toner (negative polarity) to the developing roller 103, and a stirring member 106 that conveys toner in a container to the vicinity of the supply roller 105. A developing blade 104 is provided as a developer regulating member that regulates the amount of toner on the developing roller 103.
[0007]
Since the developing roller 103 is in contact with the photosensitive drum 100, the developing roller 103 is formed of an elastic body. Further, the developing blade 104 is brought into light pressure contact using the spring elasticity of a thin metal plate.
[0008]
The developing roller 103 is supplied with a predetermined potential by a developing bias power source 107 in order to transfer the toner from the developing roller 103 to the photosensitive drum 100 side. Further, a blade bias power source 111 is connected to the developing blade 104 in order to stabilize the charge amount of the toner (described in Japanese Patent Laid-Open No. 05-011599). There are various types of blade bias power supplies 111, such as those having the same potential as the developing bias power supply 107, and those supplying different potentials.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the prior art as described above, the following problems have occurred.
[0010]
That is, in the image forming apparatus using the non-magnetic one-component toner, toner leakage from the developing device may occur and the toner on the image may be stained. In particular, when the blade bias power supply 111 is set to the same potential as the development bias power supply 107, toner leakage is remarkable. Further, when a non-magnetic one-component toner having a high sphericity is used, a good image with excellent dot reproducibility can be obtained, but toner leakage tends to increase due to high fluidity.
[0011]
This toner leakage is considered to occur due to the following causes.
[0012]
Since toner is carried on the developing roller by the charged charge of the toner itself and the physical adhesion force to the developing roller, in a situation where the toner charge amount is not uniform, the carrying force is lowered in the toner having a low charge amount. Toner leakage occurs.
[0013]
Further, when the toner having a low charge amount that leaked out of the toner was investigated in detail, it was found that the reversal toner charged to positive polarity and the regular toner charged to negative polarity were aggregated.
[0014]
On the other hand, an image forming apparatus in which a blade bias power source is connected to a developing blade has been devised in order to stabilize the charge amount of toner.
[0015]
In the conventional image forming apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 05-011599, for example, the developing roller 103 is always supplied with a voltage of −300 V from the developing bias power source 107, and one developing blade 104 is supplied with a blade bias power source. By supplying −400 V from 111, a potential difference of about 100 V is generated between the developing roller 103 and the developing blade 104. This stabilizes the toner charge amount and improves toner leakage.
[0016]
However, when a potential difference is provided as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 05-011599, the following problems occur.
[0017]
During the use of the image forming apparatus, after image formation of about 1500 sheets, solid image density thinning and vertical streaks occurred. This phenomenon also appeared as a streaky coating defect on the developing roller 103 that passed through the developing blade 104. As a result of observing the developing blade 104, the toner adhered non-uniformly in the vicinity of the contact portion of the developing blade 104 with the developing roller 103. Since the toner flow is blocked by the toner adhesion, the toner coating on the developing roller 103 is defective, and density thinness and vertical stripe density unevenness are generated on the image.
[0018]
In FIG. 8, a case where the potentials of the developing roller 103 (−300 V) and the developing blade 104 (−400 V) are changed will be described.
[0019]
When the toner frictionally charged by the supply roller 105 reaches before the contact portion between the developing roller 103 and the developing blade 104 (near the portion a), the reversal toner (toner charged positively) mixed in the toner layer is obtained. It is attracted to the part a on the surface of the developing blade 104 due to the influence of the potential difference. In particular, as the potential difference between the developing roller 103 and the developing blade 104 is increased, the reversal toner is attracted so that the toner sticking to the developing blade 104a becomes more serious.
[0020]
As the toner adhesion increases, the amount of toner entering before the contact portion between the developing roller 103 and the developing blade 104 (in the vicinity of the portion a) is blocked, so that the toner layer decreases. As a result, the solid image has a low density. Furthermore, since the amount of toner adhered to the portion a of the developing blade 104 differs in the longitudinal direction, vertical streaks occur in addition to the low density.
[0021]
On the other hand, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-153972, when an AC bias is constantly applied to the developing blade, a toner cloud due to the AC bias is generated downstream of the contact portion between the developing roller 103 and the developing blade 104. Will do. The occurrence of the toner cloud causes toner to be scattered unnecessarily, and the inside of the machine is soiled. When an AC bias is applied to the developing blade, the developing roller 103 and the developing blade 104 are in contact with each other, so that an attack sound due to the AC bias is generated.
[0022]
Accordingly, an object of the present invention is to prevent toner leakage at the time of image formation and toner fixation of the developing blade when used for a long time in an image forming apparatus using non-magnetic one-component toner having high sphericity. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of stably obtaining a good image and a process cartridge detachably attached to the image forming apparatus.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the image forming apparatus according to the present invention,
An image carrier on which an electrostatic latent image is formed;
Charging means for charging the image carrier to a uniform potential;
Exposure means for exposing the surface of the image carrier to form an electrostatic latent image;
A developer carrying member that can carry and rotate a developer, a developer regulating member that regulates the amount of developer carried on the developer carrying member, and a bias applied to each of the developer carrying member and the developer regulating member Bias applying means for applying, and developing means for visualizing the electrostatic latent image,
An image forming apparatus comprising:
The developer includes at least nonmagnetic toner particles and one or more auxiliary particles, and the SF-1 value of the nonmagnetic toner particles is 100 to 160, and the SF-2 value is 100 to 140.
Potential difference between the developer carrying member and the developer regulating member during an image formation period Is 0 And
A potential difference is provided between the developer carrier and the developer regulating member by the bias applying means at the same time as the rotation of the developer carrier or at the start of rotation of the developer carrier. It is characterized by.
[0024]
In the process cartridge according to another aspect of the present invention,
A developer carrying member that carries at least the developer and is rotatable; and a developer regulating member that regulates the amount of the developer carried on the developer carrying member, the developer carrying member and the developer regulating member A process cartridge that is detachable from a main body of an image forming apparatus including a bias applying unit that applies a bias to each member,
The developer includes at least nonmagnetic toner particles and one or more auxiliary particles, and the SF-1 value of the nonmagnetic toner particles is 100 to 160, and the SF-2 value is 100 to 140. Potential difference between the developer carrying member and the developer regulating member during an image formation period Is 0 A potential difference is provided between the developer carrier and the developer regulating member by the bias applying means at the same time as the rotation of the developer carrier or at the start of rotation of the developer carrier. It is characterized by.
[0025]
Here, “the potential difference is provided at the start of rotation” includes not only the case where the potential difference is provided simultaneously with the start of the rotation but also the case where the potential difference is already provided at the start of the rotation.
[0026]
According to the above configuration, the shape of the non-magnetic toner particles is almost spherical and the surface has few irregularities, so that it is difficult for the toner to adhere to the developer regulating member, and particularly at the start of rotation of the developer carrying member that is likely to cause toner leakage. The reversal toner that causes toner leakage is attracted to the developer regulation member side by the electric field action between the developer carrier and the developer regulation member, so that the reversal toner and the regular toner aggregate to reduce the charge amount. Therefore, it is possible to prevent leakage to the outside of the developing device through the developer carrying member, and good image formation can be performed over a long period of time. Further, it is possible to provide an image forming apparatus and a process cartridge that are excellent in maintainability with no toner leakage.
[0027]
The rotation of the developer carrying member is preferably started during the non-image forming period.
[0028]
Here, the non-image forming period is an electrostatic image formed on an image carrier by a developer carrier after an image forming apparatus such as a copying machine or a printer receives an image forming operation command from an operator or a computer. The period until the latent image visualization is started is included. Furthermore, when a command for a plurality of image forming operations is received, the period from the completion of visualization of the Nth electrostatic latent image to the start of visualization of the N + 1th electrostatic latent image Is also included.
[0029]
According to this configuration, by starting the rotation of the developer carrier during the non-image forming period in which toner leakage is relatively difficult to occur, the developer regulating member side before the reversal toner is transferred to the image carrier by the developing unit. The toner can be further prevented from leaking.
[0030]
Further, the bias applied to the developer regulating member by the bias applying means is the same polarity as the charging polarity of the developer, and the absolute value is based on the absolute value of the bias applied to the developer carrier. Large is preferred.
[0031]
In particular, the potential difference is preferably 60V to 500V.
[0033]
Here, the image forming period means a period in which the electrostatic latent image is visualized mainly by a developer, and is also a period obtained by excluding the non-image forming period from a period in which the image forming apparatus is operating.
[0034]
According to this configuration, it is possible to temporarily reduce the force acting on the reversal toner due to the potential difference, and it is possible to prevent the toner from adhering to the developer regulating member, and good image formation over a long period of time. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus and a process cartridge capable of performing the above.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. Absent. Further, the materials, shapes, etc. of the members once described in the following description are the same as those in the first description unless otherwise described.
[0036]
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a sequence according to the present embodiment, and FIG. 2 is a schematic sectional view of the image forming apparatus according to the present embodiment.
[0037]
The image forming apparatus according to the present embodiment shown in FIG. 2 is a reversal development system that visualizes by attaching toner to an exposed portion of an image carrier, and the developer carrier carrying negatively charged toner is used as the image carrier. 1 is a one-component image forming apparatus that performs development in contact with the image forming apparatus.
[0038]
In FIG. 2, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum as an image carrier, which can rotate in the direction of an arrow x. The surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a negative polarity by a charging roller 2 that is a primary charger. As the photosensitive drum 1 rotates, the uniformly charged surface is exposed by the exposure unit 3. An electrostatic latent image is formed on the exposed portion by eliminating the charged charge.
[0039]
A developing unit 4 transfers toner as a developer to an exposed portion of the electrostatic latent image. The toner used is a non-magnetic one-component toner. The present invention is a so-called reversal development system for transferring toner to an exposed portion.
[0040]
The toner transferred onto the photosensitive drum 1 is transferred to the transfer paper P by a transfer roller 5 as a transfer charger. The toner remaining on the photosensitive drum 1 without being transferred is removed from the photosensitive drum 1 by the cleaning means 6.
[0041]
The toner on the transfer paper P is thermally melted by the fixing device 7 and fixed on the transfer paper P to form a permanent image.
[0042]
The developing device 4 mainly includes a developing roller 8 as a developer carrying member, a supply roller 12 that supplies toner to the developing roller 8, a developing blade 9 as a developer regulating member, and a stirring member that conveys toner to the supply roller 12 side. It consists of thirteen.
[0043]
The developing roller 8 can be rotated in the direction of the arrow y by a motor 15 as a driving device. Since the developing roller 8 is so-called contact development in which development is performed in contact with the surface of the photosensitive drum 1, it is desirable to have elasticity such as rubber. The developing roller 8 is supplied with a voltage of about −300 V from the developing bias power source 10. The toner on the developing roller 8 is transferred to the exposed portion on the photosensitive drum 1 due to the potential difference between the exposed portion potential on the photosensitive drum 1 and the potential supplied from the developing bias power supply 10.
[0044]
The developing blade 9 is made of a thin metal plate, and is brought into contact contact with the developing roller 8 using the spring elasticity of the thin plate. As the material of the metal thin plate, stainless steel, phosphor bronze, or the like can be used. In this embodiment, a phosphor bronze thin plate having a thickness of 0.1 mm is used. By rubbing the developing blade 9 and the developing roller 8, the toner is triboelectrically charged and charged, and at the same time the layer thickness is regulated. A predetermined voltage is supplied to the developing blade 9 from a blade bias power supply 11.
[0045]
A control device 14 includes a CPU and a ROM, and controls the rotational driving of the developing roller 8 and controls the voltage values of the developing bias power supply 10 and the blade bias power supply 11.
[0046]
[toner]
The toner for one-component development according to the present invention preferably has a shape factor SF-1 measured by an image analyzer of 100 to 160, and a shape factor SF-2 of 100 to 140. More preferably, the value of SF-1 is 100 to 140, and the value of shape factor SF-2 is 100 to 120.
[0047]
Further, by satisfying the above conditions and setting the value of (SF-2) / (SF-1) to 1.0 or less, not only the characteristics of the toner but also matching with the image analysis apparatus is extremely good. It will be something.
[0048]
SF-1 and SF-2 indicating the shape factor used in the present invention are randomly sampled 100 toner images enlarged by a magnification of 500 times using FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd. Image information is introduced into an image analysis apparatus (Luxex 3) manufactured by Nicole via an interface and analyzed, and values obtained from the following equations are defined as shape factors SF-1 and SF-2 in the present invention.
[0049]
SF-1 = {(MXLNG) ² / AREA} × (π / 4) × 100
SF-2 = {(PERI) ² / AREA} × (1 / 4π) × 100
AREA: toner projected area, MXLNG: absolute maximum length, PERI: circumference
[0050]
The toner shape factor SF-1 indicates the degree of roundness of the toner particles, and gradually becomes an indefinite shape from a spherical shape as the numerical value increases with a perfect circle as 100. SF-2 indicates the degree of unevenness on the surface of the toner particles, and as the value increases, the unevenness on the surface of the toner becomes more prominent.
[0051]
When the above-described shape factor SF-1 exceeds 160, the rolling resistance becomes high and the torque increases. In addition, since friction increases, frictional heat increases and thermal degradation is likely to occur.
[0052]
In order to increase the transfer efficiency of the toner image, the shape factor SF-2 of the toner particles is 100 to 140, and the value of (SF-2) / (SF-1) is preferably 1.0 or less. . When the toner particle shape factor SF-2 is greater than 140 and the value of (SF-2) / (SF-1) exceeds 1.0, the toner particle surface is not smooth, and the toner particles have a large number of irregularities. The transfer efficiency from the photosensitive drum to the transfer paper or the like tends to be reduced.
[0053]
In particular, when the shape factor SF-1 is 160 or less and the shape factor SF-2 is 140 or less, when a potential difference is provided between the developing blade and the developing sleeve, the toner is easily separated from the developing blade, and the blade is fused. It is effective for prevention.
[0054]
Furthermore, as the toner particles used in the present invention, it is preferable to use toner particles whose surfaces are coated with an external additive so that the toner has a desired charge amount.
[0055]
In that sense, the external additive coverage on the toner surface is preferably 5 to 99%, more preferably 10 to 99%.
[0056]
As for the external additive coverage on the toner surface, 100 toner images were randomly sampled using FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd., and the image information was sent to the image analysis device (Luxex 3 manufactured by Nicole) via the interface. ). The obtained image information is binarized since the brightness of the toner particle surface portion and the external additive portion are different, and the area SG of the external additive portion and the area of the toner particle portion (including the area of the external additive portion) are also obtained. Even if it divides into ST, it calculates by the following formula.
[0057]
External additive coverage (%) = (SG / ST) × 100
[0058]
The external additive used in the present invention preferably has a particle size of 1/10 or less of the weight average diameter of the toner particles from the viewpoint of durability when added to the toner. The particle size of the additive means the average particle size obtained by observing the surface of the toner particles with an electron microscope.
[0059]
Examples of the external additive include metal oxide (aluminum oxide, titanium oxide, strontium titanate, cerium oxide, magnesium oxide, chromium oxide, tin oxide, zinc oxide, etc.), nitride (silicon nitride, etc.), carbide ( Metal salts (such as silicon carbide), metal salts (such as calcium sulfate, barium sulfate, and calcium carbonate), fatty acid metal salts (such as zinc stearate and calcium stearate), carbon black, and silica are used.
[0060]
In the present invention, auxiliary particles are externally added to the toner particles (100 parts by weight). The externally added auxiliary particles added 1 part by weight of silica as a negative-polarity external additive and 0.1 part by weight of titanium oxide as a positive-polarity external additive. In particular, when a positive external additive is added, chargeability can be imparted to the toner.
[0061]
These external additives are used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.05 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of toner particles. These external additives may be used alone or in combination. Each of them subjected to a hydrophobization treatment is more preferable because the characteristics can be maintained even in an environment with high humidity.
[0062]
When the amount of the external additive is less than 0.01 parts by weight, the fluidity of the one-component developer is deteriorated, and the efficiency of transfer and development is lowered. So-called scattering occurs in which toner is scattered.
[0063]
On the other hand, when the amount of the external additive exceeds 10 parts by weight, an excessive amount of the external additive adheres to the photosensitive drum or the developing roller and deteriorates the chargeability of the toner or disturbs the image.
[0064]
The toner according to the present invention is substantially spherically and / or spindle-shaped and dispersed in an island shape in a state in which the wax component is not compatible with the binder resin in the tomographic observation of toner particles using a transmission electron microscope (TEM). It is preferable. By dispersing the wax component as described above and encapsulating it in the toner, it is possible to prevent deterioration of the toner, contamination of the image forming apparatus, etc. An image can be formed over a long period of time. Further, since the wax component acts efficiently during heating, the low-temperature fixability and offset resistance are satisfied.
[0065]
In the present invention, a specific method for observing the tomographic plane of toner particles is a cured product obtained by sufficiently dispersing toner particles in a room temperature curable epoxy resin and then curing in a 40 ° C. atmosphere for 2 days. After dyeing with ruthenium tetroxide and, if necessary, osmium tetroxide, a flaky sample was cut out using a microtome with diamond teeth, and the tomographic morphology of the toner particles was observed using a transmission electron microscope (TEM) To do.
[0066]
In the present invention, it is preferable to use a ruthenium tetroxide dyeing method in order to provide a contrast between materials by utilizing a slight difference in crystallinity between the wax component to be used and the resin constituting the outer shell. In the toner particles used in the embodiment of the present invention, it was observed that the wax component was encapsulated with the outer shell resin.
[0067]
As the wax component of the toner according to the present invention, a toner having a maximum endothermic peak in the region of 40 to 130 ° C. when the temperature is raised is used in the DSC curve measured by a differential scanning calorimeter. Having a maximum endothermic peak in the above temperature range greatly contributes to low-temperature fixing, and effectively exhibits releasability.
[0068]
When the maximum endothermic peak is less than 40 ° C., the self-cohesive force of the wax component becomes weak, resulting in deterioration of the high temperature offset resistance and excessively high gloss. On the other hand, if the maximum endothermic peak exceeds 130 ° C., the fixing temperature becomes high and it becomes difficult to appropriately smooth the surface of the fixed image. Absent. Further, in the case where granulation and polymerization are carried out in an aqueous medium and a toner is obtained directly by the polymerization method, if the maximum endothermic peak temperature is high, problems such as precipitation of a wax component mainly during granulation are undesirable.
[0069]
The maximum endothermic peak temperature of the wax component is measured according to ASTM (American Society for Testing and Materials) test method D3418-8. For the measurement, for example, DSC-7 manufactured by PerkinElmer is used. The temperature correction of the device detection unit uses the melting points of indium and zinc, and the correction of heat uses the heat of fusion of indium. An aluminum pan is used as a measurement sample, and an empty pan is set as a control. After the temperature is raised and lowered once to obtain a previous history, measurement is performed at a rate of temperature rise of 10 ° C./min.
[0070]
Specific examples of the wax component include paraffin wax, polyolefin wax, Fischer tropish wax, amide wax, higher fatty acid, ester wax and derivatives thereof, or graft / block compounds thereof.
[0071]
[sequence]
Next, a sequence according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0072]
In the present embodiment, when a print output is requested from a personal computer (not shown) or the like, rotation before preparation is started, and rotation of the developing roller starts in 201 in the figure. Here, the pre-preparation rotation refers to a state where the developing roller immediately before image formation is rotating (during non-image formation).
[0073]
In this embodiment, since the photosensitive drum 1 and the developing roller 8 are always in contact with each other, the rotation of the photosensitive drum 1 (not shown) is performed in synchronization with the rotation of the developing roller 8. However, the present invention is not limited to this in the case of non-contact development in which the photosensitive drum and the developing roller are always separated from each other, and in the case of having a mechanism that can be separated even in contact development. The rotation may be performed asynchronously.
[0074]
Along with the rotation ON of the developing roller (201), a DC bias of −300 V is applied to the developing roller 8 by the developing bias power source (202). In the blade bias power source, a DC bias of −600 V is applied to the developing blade 9 (203), and then the bias is switched to −300 V (204). The time during which −600 V is applied is 500 msec in this embodiment.
[0075]
By applying -600 V to the developing blade 9 and -300 V to the developing roller 8 at the start of rotation of the developing roller 8, for the positive polarity reversal toner that causes toner leakage, the developing roller is transferred from the developing roller to the developing blade side. A possible potential difference will be supplied. As a result, the charging uniformity of the toner coated on the surface of the developing roller can be improved, and toner leakage at the start of rotation of the developing roller can be prevented.
[0076]
After −600 V is applied to the developing blade 9 and −300 V to the developing roller 8 for a moment, the voltages of the developing bias power supply 10 and the blade bias power supply 11 become approximately the same potential of −300 V, and the potential difference becomes approximately 0 V. Then, image formation is performed by exposure on the photosensitive drum and formation of a toner image during the image formation period (205).
[0077]
During this image formation period, the developing roller 8 and the developing blade 9 are substantially at the same potential, so that the negative-polarity external additive is transferred by the charge of the toner layer. However, reversal toner that causes low density and vertical stripes does not adhere to the developing blade.
[0078]
When the exposure to the photosensitive drum is turned off and the image forming period is ended (206), after the rotation after preparation is started, the developing roller rotation is turned off (207), the development bias power is turned off (208), and the blade bias power is turned off (209). The forming process ends.
[0079]
In the present embodiment, the non-image forming period, which is called “between sheets” between image formations when printing multiple sheets, is set to the same bias setting as the image forming period, and −300 V is applied from the developing bias power supply and the blade bias power supply, respectively. The potential was almost the same. However, the present invention is not limited to this, and a potential difference may be provided by applying −300 V from the developing bias power source and −600 V from the blade bias power source, for example, as in the pre-preparation rotation. As a result, the negative-polarity external additive that can adhere to the developing blade during the image forming period can be transferred again to the developing roller.
[0080]
Similarly, during the rotation after preparation, a potential difference may be provided between the developing roller and the developing blade by changing the developing bias power source and the blade bias power source.
[0081]
In 204, the blade bias power source is instantaneously switched from −600 V to −300 V. However, the switching is not limited to this as long as the blade bias power source is switched during non-image formation. good. The timing at which a potential difference is generated between the developing blade and the developing roller is set as the non-image forming period. When the potential difference is applied from the same potential, the toner carrying amount regulated on the developing roller 8 changes. This is because a density step occurs on the image.
[0082]
In the present embodiment, the time for which the potential difference is generated for a moment between the developing blade and the developing roller is 500 msec, but the present invention is not limited to this. However, 5 msec or more is required to refresh the developing blade. There is no upper limit on the application time, but if the application time becomes longer, the printing speed will be reduced, so an upper limit of about a few seconds is sufficient.
[0083]
In this embodiment, only one pulse of 500 msec is used. However, for example, a potential difference can be made a plurality of times during the rotation before preparation.
[0084]
(Comparative example)
A comparative example having the following configuration will be described with respect to the first embodiment.
[0085]
[Comparative Example 1]
In the image forming apparatus according to the first embodiment, the potential difference is provided with the image forming period and the non-image forming period as the developing roller (−300 V) and the developing blade (−400 V).
[0086]
[Comparative Example 2]
In the image forming apparatus according to the first embodiment, the applied bias between the developing roller and the developing blade is set to the same potential (−300 V) during the image forming period and the non-image forming period.
[0087]
Regarding the first embodiment, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the presence or absence of toner leakage after the image forming apparatus was left for one week in a high temperature and high humidity environment of 30 ° C. and 80% was evaluated. At the same time, the image density thinness and the occurrence of vertical stripes were evaluated when 2000 4% coverage images were output in an environment of 23 ° C. and 50%. The evaluation results are indicated by ◯ when there is no toner leakage and no image defect, and by × when toner leakage / thin density and vertical stripes occur.
[0088]
The results are shown in the table below.
[0089]
[Table 1]

As a result, in the first embodiment, no toner leakage, low density, or vertical stripes occurred. On the other hand, in Comparative Example 1, no toner leakage occurred, but an image defect with low density and vertical stripes occurred. In Comparative Example 2, there was no occurrence of light density and vertical stripes, but toner leakage occurred.
[0090]
Regarding the result of Comparative Example 1, since the potential difference was provided between the developing roller and the developing blade in both the image forming period and the non-image forming period, the reversal toner was always attracted and fixed to the developing blade, and the toner was blocked. Caused thin density and vertical stripes.
[0091]
As for the result of Comparative Example 2, toner fixation did not occur because the developing roller and the developing blade were at the same potential, but toner leakage occurred because the toner charge amount was uneven and contained a large amount of reversal toner. .
[0092]
As described above, in an image forming apparatus using non-magnetic one-component toner having a high sphericity, the developing roller rotates by providing a potential difference between the developing roller and the developing blade by bias applying means at least when the developing roller starts rotating. It is possible to prevent toner leakage at the start and image density thinning and vertical streaks due to toner adhesion to the developing blade, and stably obtain a good image.
[0093]
(Second Embodiment)
Next, a process cartridge that can be suitably used in the above-described image forming apparatus will be described.
[0094]
FIG. 3 is a schematic sectional view of a process cartridge according to the second embodiment. In addition, about the same site | part as 1st Embodiment, detailed description is abbreviate | omitted as the same code | symbol.
[0095]
The feature of the present embodiment is that the developing device 4 described in the first embodiment is integrated into a cartridge container to constitute a process cartridge 99 that is detachable from the main body of the image forming apparatus. There is in point to do. In the process cartridge 99 shown in FIG. 3, the photosensitive drum 1, the charging roller 2, the developing device 4, and the cleaning means 6 are integrally configured. However, the present invention is not limited to this configuration. The photosensitive drum and the photosensitive drum may be formed separately and exchanged at different timings. With this configuration, only what needs to be replaced needs to be replaced, and costs can be reduced.
[0096]
The process cartridge 99 is mounted on an image forming apparatus main body (not shown) including a motor and a control device for rotating and driving the photosensitive drum 1 and the developing roller 8, an exposure device, a transfer roller, a fixing device, and the like.
[0097]
On the photosensitive drum 1 uniformly charged by the charging roller 2 in the process cartridge 99, an electrostatic latent image is formed by an exposure device provided in the main body of the image forming apparatus, and then a toner image is formed by the developing device 4. .
[0098]
The toner image formed on the photosensitive drum 1 is also transferred to the transfer paper P by a transfer roller provided in the image forming apparatus main body, and is fixed by the fixing device 7 to become a permanent image.
[0099]
Untransferred toner remaining on the photosensitive drum 1 without being transferred to the transfer paper P is removed by the cleaning means 6 in the process cartridge 99.
[0100]
By performing the sequence described in the first embodiment for the image forming apparatus main body and the process cartridge described above, toner density at the start of rotation of the developing roller and image density due to toner adhesion to the developing blade Thin and vertical stripes can be prevented, and a good image can be stably obtained. In addition, it is possible to provide a process cartridge with excellent maintainability.
[0101]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the image forming apparatus according to the present embodiment. The third embodiment is a color image forming apparatus, which mainly includes a photosensitive drum 1 as an image carrier, a charging roller 2 as a charging unit, an exposure device 3 for providing image information, and an electrostatic on the photosensitive drum 1. A developing device 22 that visualizes a latent image and an intermediate transfer member 24 are roughly configured.
[0102]
The developing unit 22 mainly includes a rotary 22x as a rotary support, and a yellow developing unit 22a, a magenta developing unit 22b, a cyan developing unit 22c, and a black developing unit 22d.
[0103]
The image forming apparatus according to the present embodiment is an electrophotographic color printer, and has four colors of yellow Y, magenta M, cyan C, and black Bk based on image data from a personal computer (not shown) or a workstation. The toner image of each color is sequentially formed by the decomposed image data, and the toner images are superimposed on the intermediate transfer member and transferred onto a transfer material (recording medium) such as paper to obtain a full color image. . The color printer of this embodiment is a so-called rotary type color printer that employs a developing device in which a plurality of developing means, that is, developing devices are mounted in a rotary.
[0104]
In FIG. 4, the color printer includes a photoconductive organic photosensitive drum 1 as an image carrier, and the photosensitive drum 1 is driven to rotate in the direction of an arrow q. The surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined dark portion potential by applying a bias to the core of the charging roller 2 as a contact charging unit.
[0105]
Next, scanning exposure is performed with a laser beam that is ON / OFF controlled by the exposure device 3 in accordance with yellow (Y) image data of the first color, and a first electrostatic latent image is formed as a bright portion potential. Is done.
[0106]
The electrostatic latent image formed in this way is developed and visualized by developing means (developing device) mounted in the rotary 22x of the developing device 22. The rotary 22x includes a first developing device 22a in which yellow (Y) toner is included as a first color toner, a second developing device 22b in which magenta (M) toner is included as a second color toner, A third developing device 22c containing cyan (C) toner as a third color toner and a fourth developing device 22d containing black (Bk) toner as a fourth color toner are integrated and integrated. Thus, when an image of each color is formed, it is rotated to the position opposite to the photosensitive drum (in the direction of arrow r).
[0107]
In the developing unit positioned at the developing position facing the photosensitive drum 1, a developing roller as a developer carrying member carrying toner regulated to a predetermined layer thickness is rotationally driven by a motor 23. Development is performed by applying a predetermined bias to the cored bar.
[0108]
The Y, M, C, and

Bk developing devices

22a, 22b, 22c, and 22d are detachable from the color printer as a single cartridge (developing cartridge), and are individually provided by consumption of toner contained therein and consumption of each member. It is possible to replace it.
[0109]
First, the first electrostatic latent image is developed and visualized by the first developing cartridge 22a containing Y toner as the first color toner. As the developing method, any of contact / non-contact can be used. In this embodiment, similarly to the first embodiment, image exposure and reversal development are combined, and a non-magnetic one-component toner having a high sphericity. The contact development method is used.
[0110]
The visualized toner image of the first color is electrostatically transferred (primary transfer) to the surface of the intermediate transfer member 24 at a first transfer portion which is a nip portion with the intermediate transfer member 24 as a second image carrier. )
[0111]
The intermediate transfer member 24 is formed of a conductive elastic layer and a releasable surface layer on a cylinder, has a peripheral length longer than the length of the maximum transfer material that can be passed, and has a predetermined length with respect to the photosensitive drum 1. While being pressed with a pressing force, the photosensitive drum 1 has a circumferential speed substantially equal to the circumferential speed of the photosensitive drum 1 in a direction opposite to the rotation direction of the photosensitive drum 1 (each in the direction of arrow s in FIG. 4 and in the same direction at the contact portion). Driven by rotation. The toner image formed on the surface of the photosensitive drum 1 as described above is applied by applying a voltage (primary transfer bias) having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the cylinder portion of the intermediate transfer member 24. Then, electrostatic transfer (primary transfer) is performed on the surface of the intermediate transfer member 24.
[0112]
The toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the primary transfer is removed by the cleaning unit 6 to prepare for the next latent image formation.
[0113]
The same process is repeated, and each time, a second color toner image developed with M toner, a third color toner image developed with C toner, and a fourth color toner image developed with Bk toner are sequentially provided. A color toner image is formed by being transferred and laminated on the surface of the intermediate transfer member 24.
[0114]
Thereafter, the transfer belt 18 that has been separated from the surface of the intermediate transfer member 24 is pressed against the surface of the intermediate transfer member 24 with a predetermined pressing force and is driven to rotate. The transfer belt 18 includes a transfer roller 17. By applying a voltage (secondary transfer bias) having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the transfer roller 17, the intermediate transfer member 24 is transferred onto the surface of the transfer paper P conveyed at a predetermined timing. The color toner images stacked on the surface are collectively transferred (secondary transfer), and the transfer paper P is conveyed to the fixing device 7.
[0115]
The transfer paper P is discharged to the outside after the toner image is fixed as a permanent image by the fixing device 7, and a desired color print image is obtained.
[0116]
Further, the toner remaining on the surface of the intermediate transfer member 24 after the secondary transfer is removed by the intermediate transfer member cleaning device 16 that comes into contact with the surface of the intermediate transfer member 24 at a predetermined timing.
[0117]
FIG. 5 is a configuration diagram showing developing

cartridges

22a, 22b, 22c, and 22d that respectively store Y, M, C, and Bk toners, which are the developing means of the present embodiment. The developing cartridges 22a to 22d are shown in FIG. The rotary color printer as the image forming apparatus shown in FIG. 4 is configured to be detachable by opening and closing a developing cartridge replacement cover (not shown). In the drawing, the cyan developing cartridge 22c at the take-out position is positioned upward. Can be taken out in the direction of arrow D.
[0118]
In the rotary type color printer shown in FIG. 4, it is necessary to attach and detach the developing cartridge at the take-out position. In FIG. 4, the Y, M, and

Bk developing cartridges

22a, 22b, and 22d other than the cyan developing cartridge 22c are replaced. When doing so, it is necessary to rotate the rotary 22x to rotate the cartridge to be taken out to the attachment / detachment position (position 22d in the figure).
[0119]
Hereinafter, in order to simplify the description of the present embodiment, the case of the developing cartridge 4a for Y toner will be described, but the same applies to the

cartridges

22b, 22c, and 22d of other colors.
[0120]
The developing cartridge 22a of the present embodiment shown in FIG. 4 is a reversal developing device in which non-magnetic one-component Y toner is accommodated as a developer.
[0121]
The developing cartridge 22a is in contact with the photosensitive drum 1 and performs development while being rotated in the direction of arrow e in the figure, and toner supply means for supplying toner to the developing roller 8a by rotating in the direction f in the figure. And a developing blade 9a as a toner regulating means for regulating the toner application amount and the charging amount on the developing roller 8a, a stirring member 13a for feeding and stirring the toner to the supply roller 12a, and the like.
[0122]
FIG. 6 is a diagram illustrating a sequence according to the third embodiment. In FIG. 6, when a print output request is made from a personal computer (not shown), the photosensitive drum 1 rotates (301), and the rotary revolution is performed so that the developing device 22a for the first color is brought to face the photosensitive drum 1. Start (302). When the developing device 22a for the first color (yellow) comes to the position opposite the photosensitive drum, the developing roller 8a starts pre-preparation rotation and the first color image forming process is started (303).
[0123]
Voltage supply from the developing bias power source 19 and the blade bias power source 20 is performed from the time of the rotary revolution, and power is reliably supplied when the developing roller rotates (304, 305). At this time, a voltage of about −300 V is applied from the developing bias power source 19, and a voltage of −600 V is applied from the blade bias power source. The voltage applied to the blade bias power source is applied for a time of 500 msec, and then switches to −300 V, which is the same potential as the developing bias power source (306). The control unit 21 provided in the image forming apparatus main body has a function of controlling the voltage value applied to each of the developing bias power source 19 and the blade bias power source 20 and the timing thereof.
[0124]
Image formation is performed on the photosensitive drum 1 during the start (307) and end (308) of on-drum exposure by the exposure device 3, and the developing roller and the developing blade have substantially the same potential in the image forming area.
[0125]
When the first color image forming area is completed, the developing device is rotated after preparation, and at this time, a voltage of -600 V is applied from the blade bias power source (309). Thereafter, the rotation of the developing roller 8a is turned off to complete the first color image forming process (310), and a rotary revolution for shifting to the second color (magenta) image forming process is performed (311). Note that the voltage is continuously applied from the developing bias power source and the blade bias power source in order to reliably provide a potential difference between the developing roller 8b and the developing blade 9b at the start of rotation of the developing roller for the second color (magenta).
[0126]
The revolution of the rotary is finished, and the second color (magenta) developing device 22b stops at the position facing the photosensitive drum 1.
[0127]
Then, the developing roller 8b starts pre-preparation rotation, and the second color image forming process is performed in the same manner as the first color image formation. Thereafter, the above operation is performed up to the fourth color.
[0128]
When the image forming process up to the fourth color is completed, the rotation of the developing roller is turned off, and the power supply is also turned off for the developing bias power supply and the blade bias power supply (312a to c), and the image forming process up to the fourth color is completed. Makes a revolution (313).
[0129]
When the revolution of the rotary is finished, the intermediate transfer member 24, the photosensitive drum 1 and the like are rotated to the main body for the next printing, and when the main body is rotated, the photosensitive drum 1 is stopped (314).
[0130]
As a result of performing the sequence in the full-color printer of this embodiment, it is possible to prevent toner leakage at the start of rotation of the developing roller and image density thinning and vertical stripes due to toner adhesion to the developing blade, and to obtain a stable and good image. Became possible. In addition, among the image forming elements, the developing means including toner, which is relatively exhausted, is a process cartridge that can be attached to and detached from the main body of the image forming apparatus, thereby reducing the user's labor related to various maintenance operations. It becomes possible.
[0131]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an image forming apparatus using a non-magnetic one-component toner having a high sphericity, toner leakage during image formation can be prevented and toner fixing of the developing blade when used for a long period of time can be achieved. By preventing this, a stable and good image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a sequence according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the image forming apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a process cartridge according to a second embodiment.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a color printer according to a third embodiment.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a process cartridge according to a third embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a sequence according to a third embodiment.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a conventional image forming apparatus.
FIG. 8 is a diagram for explaining a state between a developing roller and a developing blade in the related art.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
2 Charging roller
3 Exposure unit
4 Developer
5 Transfer roller
6 Cleaning means
7 Fixing device
8 Development roller
9 Development blade
10 Development bias power supply
11 Blade bias power supply
12 Supply roller
13 Stirring member
15 motor
16 Intermediate transfer member cleaning device
17 Transfer roller
18 Transfer belt
19 Development bias power supply
20 Blade bias power supply
22 Developer
23 Motor
24 Intermediate transfer member
99 process cartridge
100 photosensitive drum
101 Charging roller
102 Developer
103 Developing roller
104, 104a Development blade
105 Supply roller
106 Stirring member
107 Development bias power supply
108 Transfer roller
109 Cleaner
110 Fixing device
111 Blade bias power supply

Claims

An image carrier on which an electrostatic latent image is formed;
Charging means for charging the image carrier to a uniform potential;
Exposure means for exposing the surface of the image carrier to form an electrostatic latent image;
A developer carrying member that can carry and rotate a developer, a developer regulating member that regulates the amount of developer carried on the developer carrying member, and a bias applied to each of the developer carrying member and the developer regulating member An image forming apparatus comprising: a bias applying unit that applies a developing means; and a developing unit that visualizes the electrostatic latent image,
The developer includes at least nonmagnetic toner particles and one or more auxiliary particles, and the SF-1 value of the nonmagnetic toner particles is 100 to 160, and the SF-2 value is 100 to 140.
The potential difference between the developer carrying member and the developer regulating member in the image forming period is 0 ,
A potential difference is provided between the developer carrier and the developer regulating member by the bias applying means at the same time as the rotation of the developer carrier or at the start of rotation of the developer carrier. An image forming apparatus.

The image forming apparatus according to claim 1, wherein the rotation of the developer carrying member starts during a non-image forming period.

The bias applied to the developer regulating member by the bias applying means has the same polarity as the charging polarity of the developer, and the absolute value is larger than the absolute value of the bias applied to the developer carrier. The image forming apparatus according to claim 1, wherein:

4. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the potential difference is 60V to 500V.

A developer carrying member capable of rotating at least carrying the developer;
A developer regulating member that regulates the amount of developer carried on the developer carrying body,
A process cartridge detachably attached to a main body of an image forming apparatus provided with a bias applying means for applying a bias to each of the developer carrying member and the developer regulating member;
The developer includes at least nonmagnetic toner particles and one or more auxiliary particles, and the SF-1 value of the nonmagnetic toner particles is 100 to 160, and the SF-2 value is 100 to 140.
The potential difference between the developer carrying member and the developer regulating member in the image forming period is 0 ,
A potential difference is provided between the developer carrier and the developer regulating member by the bias applying means at the same time as the rotation of the developer carrier or at the start of rotation of the developer carrier. Process cartridge characterized by.

6. The process cartridge according to claim 5, wherein the rotation of the developer carrying member starts during a non-image forming period.

The bias applied to the developer regulating member by the bias applying means has the same polarity as the charging polarity of the developer, and the absolute value is larger than the absolute value of the bias applied to the developer carrier. The process cartridge according to claim 5 or 6.

The process cartridge according to claim 5, 6 or 7, wherein the potential difference is 60V to 500V.