JP4284759B2

JP4284759B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP4284759B2
Application number: JP17520999A
Authority: JP
Inventors: 浩後藤; 秀一中川
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 1999-06-22
Filing date: 1999-06-22
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2019-06-22
Also published as: JP2001005292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置に係り、特に、像担持体に形成された静電潜像の部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収するようにした画像形成装置において、像担持体に残留しているトナーの量が多くなった場合にも、残留しているトナーがトナー担持体に十分に回収されるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置の一つとして、現像剤にトナーを用いたものが使用されていた。
【０００３】
そして、このような画像形成装置においては、一般に図１に示すように、回転する像担持体１の表面を帯電装置２によって帯電させた後、この像担持体１の表面をレーザー等を用いた露光装置（図示せず）により露光して、この像担持体１の表面に静電潜像を形成するようにしていた。
【０００４】
次いで、このように静電潜像が形成された像担持体１の表面に、現像装置３に設けられたトナー担持体３１からトナー３２を供給して、像担持体１の表面に静電潜像に対応するトナー像を形成し、このように形成したトナー像を転写装置４により像担持体１から記録媒体４１に転写させて、記録媒体１にトナー像を形成する一方、転写後において上記の像担持体１の表面に残留しているトナー３２をクリーニング装置５によって像担持体１の表面から除去し、その後、前記のように帯電装置２によって像担持体１の表面を帯電させ、上記のような操作を繰り返して、画像を形成するようにしていた。
【０００５】
ここで、上記のように像担持体１の表面に残留しているトナー３２をクリーニング装置５によって除去した場合、除去されたトナー３２を一般に廃棄するようにしていたが、その処理等が問題となり、このため、近年においては、除去されたトナー３２をクリーニング装置５から現像装置３に戻すことも行われたが、この場合、除去されたトナー３２をクリーニング装置５から現像装置３に戻す装置が必要になって、コストが高く付くという問題があった。
【０００６】
また、上記のように像担持体１の表面に残留しているトナー３２を除去するクリーニング装置５を設けると、このクリーニング装置５によって画像形成装置が大型化し、画像形成装置を十分に小型化させることができないという問題もあった。
【０００７】
そこで、最近においては、図２に示すように、クリーニング装置５をなくし、上記のように像担持体１に形成された静電潜像の部分にトナー担持体３１からトナー３２を供給するにあたり、静電潜像が形成されていない部分において像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるようにした画像形成装置が開発された。
【０００８】
ここで、上記のような画像形成装置においては、図２に示すように、一般に像担持体１とトナー担持体３１とを接触させ、像担持体１に形成された静電潜像の部分にトナー担持体３１からトナー３２を供給すると共に、静電潜像が形成されていない部分において像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるようにしていた。
【０００９】
しかし、このように像担持体１にトナー担持体３１を接触させて、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるようにした場合、像担持体１の表面にはトナー３２の他に記録媒体４１との接触による紙粉等が存在し、この紙粉等がトナー３２と一緒になってトナー担持体３１に回収されて現像装置３内に混入し、この紙粉等がトナー３２の量を規制する規制部材３３とトナー担持体３１との間に詰まったり、またこの紙粉等によりトナー３２に帯電不良が生じたりするという問題があった。
【００１０】
このため、特開昭６２−２０３１８２号公報等に示されるように、像担持体１に形成された静電潜像の部分にトナー担持体３１からトナー３２を供給すると共に、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるにあたり、像担持体１にトナー担持体３１を接触させないようにし、紙粉等がトナー３２と一緒になってトナー担持体３１に回収されないようにしたものも提案されている。
【００１１】
しかし、上記の何れの場合においても、像担持体１の表面に残留しているトナー３２をトナー担持体３１に回収させるにあたり、トナー担持体３１と像担持体１との間におけるトナー３２の量が多くなると、像担持体１の表面に残留しているトナー３２がトナー担持体３１に十分に回収されなくなり、特に、紙詰まり等によって像担持体１の表面にトナー３２が多く存在した状態では、像担持体１の表面に残留しているトナー３２がトナー担持体３１によって十分に回収されず、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に多くのトナー３２が残り、形成される画像にかぶりが発生する等の問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、像担持体に形成された静電潜像部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収するようにした画像形成装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【００１３】
すなわち、この発明においては、静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体によって回収するにあたり、像担持体の表面における紙粉等がトナーと一緒になって現像装置内に回収されるのを防止すると共に、静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーの量が多くなった場合にも、このトナーがトナー担持体によって十分に回収されるようにすることを課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る画像形成装置においては、上記のような課題を解決するため、像担持体とトナーを保持するトナー担持体とを所要間隔を介して対向させ、この像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において、像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させると共に、像担持体とトナー担持体との間に直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させ、像担持体に形成された静電潜像の部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収する画像形成装置であって、上記のトナー担持体からトナーを像担持体に送る現像方向に作用する電位差と上記の像担持体に供給されるトナーの量との関係において、上記の電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加する第１領域と、この第１領域よりも現像方向に作用する電位差が大きい領域であって、この電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加する第２領域とが存在するように、上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させる電圧条件を設定し、上記の第１領域よりも上記の電位差が小さい領域では像担持体にトナーが殆ど供給されず、像担持体において静電潜像が形成されていない部分における上記の電位差が、上記の第１領域よりも小さい領域の電位差になるようにした。
【００１５】
ここで、この発明における画像形成装置のように、像担持体に形成された静電潜像の部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収するにあたり、像担持体とトナー担持体とを所要間隔を介して対向させると、像担持体の表面にトナーの他に記録媒体との接触による紙粉等が存在していても、この紙粉等がトナーと一緒にトナー担持体に回収されて現像装置内に混入するのが防止されるようになる。
【００１６】
また、この発明における画像形成装置のように、像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において、像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させるようにすると、像担持体とトナー担持体とを逆方向に移動させる場合に比べて、像担持体に残留しているトナーがトナー担持体に回収されやすくなる。
【００１７】
また、この発明における画像形成装置のように、トナー担持体からトナーを像担持体に送る現像方向に作用する電位差と像担持体に供給されるトナーの量との関係において、上記の電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加する第１領域と、この第１領域よりも現像方向に作用する電位差が大きい領域であって、この電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加する第２領域とが存在するように、上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させる電圧条件を設定した場合、静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、紙詰まり等によって像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、このトナーが像担持体の表面からトナー担持体に十分に回収されるようになる。
【００１８】
ここで、現像方向に作用する電位差が小さい第１領域において、その電位差の増加した場合に、像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加するのは、現像方向に作用する電位差が第１領域より小さい状態、例えば、静電潜像が形成されていない部分においては、像担持体の表面におけるトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、トナー担持体から像担持体にトナーが供給されても、このトナーが像担持体からトナー担持体に回収されて、像担持体にトナーが殆ど供給されず、現像方向に作用する電位差が増加して第１領域に達すると、像担持体におけるトナーをトナー担持体に回収する力よりトナー担持体から像担持体にトナーを供給する力が上回って、現像方向に作用する電位差に対応したトナーが急激にトナー担持体から像担持体に供給されるようになるためであると考えられる。
【００１９】
そして、現像方向に作用する電位差がさらに増加して第２領域に達すると、通常の状態になって、現像方向に作用する電位差に増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加すると考えられる。そして、上記のように現像方向に作用する電位差が上記の第１領域より小さい静電潜像が形成されていない部分においては、像担持体の表面におけるトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、このトナーが像担持体の表面からトナー担持体に十分に回収されるようになると考えられる。
【００２０】
また、この発明における画像形成装置において、上記のように像担持体とトナー担持体とを所要間隔を介して対向させるにあたり、像担持体とトナー担持体との間隙が大きくなると、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体によって回収する効果が低下するため、請求項２に示すように、像担持体とトナー担持体との間隙を０．２０ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００２１】
また、この発明における画像形成装置において、上記のように像担持体とトナー担持体との間に直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させるにあたり、請求項３に示すように、上記の交流電圧において、トナーを像担持体に供給する方向に作用する電圧の印加時間をＴ₁（μｓｅｃ）、トナーをトナー担持体に回収する方向に作用する電圧の印加時間をＴ₂（μｓｅｃ）とした場合に、Ｔ₂≦−１２×Ｔ₁＋４８００の条件を満たすようにすると、現像方向に作用する電位差が増加した場合に、像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加する第１領域と、像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加する第２領域とが明確に現れるようになる。この結果、静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、このトナーが像担持体の表面からトナー担持体に十分に回収されるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る画像形成装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【００２３】
この発明の実施形態における画像形成装置においても、図３に示すように、回転する像担持体１の表面を帯電装置２によって帯電させた後、この像担持体１の表面をレーザー等を用いた露光装置（図示せず）により露光して、この像担持体１の表面に静電潜像を形成するようにしている。
【００２４】
そして、このように静電潜像が形成された像担持体１の表面に現像装置３に設けられたトナー担持体３１からトナー３２を供給して、像担持体１の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成するようにしている。
【００２５】
ここで、このように像担持体１の表面に静電潜像に対応するトナー像を形成するにあたり、この実施形態においては、現像装置３に設けられたトナー担持体３１を像担持体１と所要間隔ｄを介して対向させ、このトナー担持体３１を回転させて、このトナー担持体３１と像担持体１とが対向する現像部分において、このトナー担持体３１を像担持体１と同方向に移動させると共に、この現像装置３内に設けられた送り部材３３を回転させて、現像装置３内に収容されたトナー３２をこのトナー担持体３１の表面に供給するようにしている。
【００２６】
そして、このようにトナー担持体３１の表面に供給されたトナー３２の量を規制部材３４により規制すると共にこのトナー３２を摩擦帯電させ、このように帯電されたトナー３２を回転するトナー担持体３１によって像担持体１と対向する現像部分に導くようにしている。
【００２７】
また、このトナー担持体３１に電源３５から直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させて、このトナー担持体３１と像担持体１との間に交番電界を作用させ、像担持体１に形成された静電潜像の部分にトナー担持体３１からトナー３２を供給して、像担持体１の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成する一方、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に残留しているトナー３２を、このトナー担持体３１に回収させるようにしている。
【００２８】
このようにして像担持体１の表面に静電潜像に対応したトナー像を形成した後は、このトナー像を転写装置４により像担持体１から記録媒体４１に転写させて記録媒体１上にトナー像を形成し、その後は、上記のような操作を繰り返して、画像を形成するようにしている。
【００２９】
ここで、この実施形態における画像形成装置においては、上記のようにして画像を形成するにあたり、トナー担持体３１と像担持体１とが対向する間隔ｄや、電源３５からトナー担持体３１に印加させる交流電圧等を変化させて、トナー担持体３１からトナー３２を像担持体１に送る現像方向に作用する電位差が小さい第１領域においては、この電位差の増加に伴って像担持体１に供給されるトナー３２の量が急激に増加する一方、この第１領域より現像方向に作用する電位差が大きい第２領域においては、この電位差の増加に伴って像担持体１に供給されるトナー３２の量が徐々に増加するようにしている。
【００３０】
次に、この発明の画像形成装置によると、静電潜像が形成されていない像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量が多くなった場合にも、このトナー３２がトナー担持体３１によって十分に回収されるようになることを、以下の実験によって明らかにする。
【００３１】
この実験においては、図４に示すように、像担持体１とトナー担持体３１とを所要間隔ｄを介して対向させ、像担持体１を回転させてその表面を帯電装置２によって帯電させると共に、この像担持体１の表面に適当量のトナー３２を保持させる一方、所定量のトナー３２を保持させたトナー担持体３１を像担持体１と同方向或いは逆方向に回転させると共に、このトナー担持体３１に対して電源３５から直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させて、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１の表面に保持されたトナー３２をトナー担持体３１によって回収し、このようにトナー３２を回収させた後において、像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べるようにした。
【００３２】
ここで、像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べるにあたっては、トナー担持体３１によってトナー３２を回収させた後において、像担持体１の表面に残留しているトナー３２をテープで剥離し、トナー３２が付着している部分と、トナー３２を付着させなかった部分とにおける色差ΔＥを求めるようにした。なお、色差ΔＥが４以下においては、像担持体１の表面に残留しているトナー３２が問題とならないレベルである。
【００３３】
そして、この実験においては、像担持体１の周速度を１６０ｍｍ／ｓｅｃ、トナー担持体３１の周速度を２４０ｍｍ／ｓｅｃ、トナー担持体３１によって搬送されるトナー３２の量を０．６０ｍｇ／ｃｍ²、トナー担持体３１によって搬送されるトナー３２の帯電量を−２０μＣ／ｇに設定すると共に、電源３５からトナー担持体３１に交流電圧として、周波数が２．５ｋＨｚ、現像方向のＤｕｔｙが３０％になった矩形波からなる交流電圧を印加させるようにした。
【００３４】
一方、トナー担持体３１の回転方向、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄ（ｍｍ）、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐ（ｍｇ／ｃｍ²）、トナー担持体３１に印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを変更させ、それぞれの条件の下で、帯電装置２によって帯電された像担持体１の表面電位Ｖｏと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ（Ｖ）＝Ｖｏ−Ｖｂを変化させて、上記のように回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べた。なお、ΔＶの値が＋側に大きくなると、上記の負に帯電されたトナー３２が像担持体１に供給されて現像されるやすくなる一方、ΔＶの値が−側に大きくなると、上記の負に帯電されたトナー３２がトナー担持体３１に回収されるやすくなる。
【００３５】
（実験例１）
この実験例１においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．４ｍｇ／ｃｍ²、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図５に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００３６】
（実験例２）
この実験例２においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．７ｍｇ／ｃｍ²、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図６に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００３７】
（実験例３）
この実験例３においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．２５ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．４ｍｇ／ｃｍ²、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを２．１ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図７に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００３８】
（実験例４）
この実験例４においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．２５ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．７ｍｇ／ｃｍ²、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを２．１ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図８に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００３９】
（実験例５）
この実験例５においては、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．３０ｍｍ、像担持体１の表面を保持させるトナー３２の量ｐを０．７ｍｇ／ｃｍ²、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを２．４ｋＶにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合と、逆方向に移動するようにした場合とにおいて、それぞれ上記のΔＶ（Ｖ）の値を変化させて、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量を調べ、その結果を図９に示した。なお、像担持体１とトナー担持体３１とが同方向に移動するようにした場合の結果を○と実線で、逆方向に移動するようにした場合の結果を×と破線で示した。
【００４０】
上記の実験例１〜５の結果から明らかなように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において、像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させるようにした場合、像担持体１とトナー担持体３１とを逆方向に移動させる場合に比べて、回収後において像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなった。
【００４１】
また、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍにした場合に、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量が少なくなり、一般に、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．２０ｍｍ以下にすると、回収後において像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなった。
【００４２】
また、上記の実験例１〜５の結果から、上記のΔＶ（Ｖ）＝Ｖｏ−Ｖｂの値が−側に大きくなるに従って、回収後において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量が少なくなるのではなく、ΔＶの値が特定の範囲において像担持体１の表面に残留しているトナー３２の量が少なくなり、例えば、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍにした場合、ΔＶの値が−２００Ｖ〜＋１００Ｖの範囲において、像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなることが確認された。
【００４３】
次に、前記の実施形態に示す画像形成装置において、上記の実験例１に示すように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶに設定すると共に、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させ、上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、その結果を図１０に示した。
【００４４】
また、前記の実施形態に示す画像形成装置において、上記の実験例１に示すように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶに設定する一方、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを逆方向に移動させ、上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、その結果を図１１に示した。
【００４５】
また、前記の実施形態に示す画像形成装置において、上記の実験例５に示すように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．３０ｍｍ、トナー担持体３１に電源３５から印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを２．４ｋＶに設定すると共に、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させ、上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、その結果を図１２に示した。
【００４６】
ここで、これらの結果から明らかなように、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１５ｍｍ、トナー担持体３１に印加させる交流電圧のピークピーク値Ｖppを１．３ｋＶに設定すると共に、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させて現像を行う、回収後において像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなる条件の下では、図１０に示すように、現像方向に作用する電位差が増加した場合に、像担持体１に供給されるトナーの量が急激に増加する電位差の小さい第１領域と、この第１領域と連続して像担持体１に供給されるトナーの量が徐々に増加する電位差の大きい第２領域とが明確になっていた。
【００４７】
次に、上記の実施形態に示す画像形成装置において、上記の像担持体１とトナー担持体３１とが対向する間隔ｄを０．１７ｍｍにし、像担持体１とトナー担持体３１とが対向する現像部分において像担持体１とトナー担持体３１とを同方向に移動させると共に、上記の電源３５からトナー担持体３１にピークピーク値Ｖppが１．５ｋＶの矩形波からなる交流電圧を印加させるようにし、この交流電圧の周波数及び現像方向のＤｕｔｙを変更させて、トナーを像担持体１に供給する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ₁（μｓｅｃ）と、トナーをトナー担持体３１に回収する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ₂（μｓｅｃ）とを、図１３に示すように変更させた。
【００４８】
そして、上記の図１３において、Ｔ₂≦−１２×Ｔ₁＋４８００の条件を満たすａ１〜ａ５の条件の下で、それぞれ上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、これらの結果を図１４に示した。
【００４９】
また、上記の図１３において、Ｔ₂≦−１２×Ｔ₁＋４８００の条件を満たさないｂ１〜ｂ３の条件の下で、それぞれ上記の像担持体１において静電潜像が形成された部分の表面電位Ｖirと電源３５からトナー担持体３１に印加させる直流電圧Ｖｂとの差ΔＶ１＝｜Ｖir−Ｖｂ｜を変化させて現像を行い、記録媒体４１に形成された画像の透過濃度を測定し、これらの結果を図１５に示した。
【００５０】
これらの結果から明らかなように、像担持体１とトナー担持体３１との間に印加させる交流電圧において、トナーを像担持体１に供給する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ₁（μｓｅｃ）と、トナーをトナー担持体３１に回収する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ₂（μｓｅｃ）とが、Ｔ₂≦−１２×Ｔ₁＋４８００の条件を満たす場合においては、現像方向に作用する電位差が増加した際に、像担持体１に供給されるトナーの量が急激に増加する上記の電位差の小さい第１領域と、この第１領域と連続して像担持体１に供給されるトナーの量が徐々に増加する上記の電位差の大きい第２領域とが明確に現れた。そして、これらの条件の下においては、像担持体１の表面におけるトナー３２がトナー担持体３１に十分に回収されるようになり、回収後において像担持体１の表面に残留するトナー３２の量が少なくなった。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における画像形成装置においては、像担持体に形成された静電潜像の部分にトナー担持体からトナーを供給する一方、像担持体に残留しているトナーをトナー担持体に回収するにあたり、像担持体とトナー担持体とを所要間隔を介して対向させるようにしたため、像担持体の表面にトナーの他に記録媒体との接触による紙粉等が存在していても、この紙粉等がトナーと一緒にトナー担持体に回収されて現像装置内に混入するのが防止され、紙粉等がトナー担持体に保持させるトナーの量を規制する規制部材とトナー担持体との間に詰まったり、混入した紙粉等によってトナーに帯電不良が生じるということもなくなった。
【００５２】
また、この発明における画像形成装置においては、像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において、像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させるようにしたため、像担持体とトナー担持体とを逆方向に移動させる場合に比べて、像担持体に残留しているトナーがトナー担持体に回収されやすくなった。
【００５３】
さらに、この発明における画像形成装置においては、トナー担持体からトナーを像担持体に送る現像方向に作用する電位差と像担持体に供給されるトナーの量との関係において、上記の電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が急激に増加する第１領域と、この第１領域よりも現像方向に作用する電位差が大きい領域であって、この電位差の増加に伴って像担持体に供給されるトナーの量が徐々に増加する第２領域とが存在するように、上記の像担持体とトナー担持体との間に印加させる電圧条件を設定し、像担持体において静電潜像が形成されていない部分における上記の電位差が、上記の第１領域よりも小さい領域の電位差になるようにしたため、前記のように静電潜像が形成されていない像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体に回収する力が強くなり、紙詰まり等によって像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、このトナーが像担持体の表面からトナー担持体に十分に回収されるようになった。
【００５４】
この結果、この発明における画像形成装置においては、クリーニング装置を用いずに像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体によって回収するあたり、像担持体の表面における紙粉等がトナーと一緒に回収されて現像装置内に混入するのが防止されると共に、紙詰まり等によって像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合にも、このトナーがトナー担持体によって十分に回収されるようになった。
【００５５】
また、この発明における画像形成装置において、上記のように像担持体とトナー担持体とを所要間隔を介して対向させるにあたり、請求項２に示すように、像担持体とトナー担持体との間隙を０．２０ｍｍ以下にしたり、また像担持体とトナー担持体との間に直流電圧と交流電圧とを重畳させた交番電圧を印加させるにあたり、請求項３に示すように、上記の交流電圧において、トナーを像担持体に供給する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ₁（μｓｅｃ）と、トナーをトナー担持体に回収する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ₂（μｓｅｃ）とが、Ｔ₂≦−１２×Ｔ₁＋４８００の条件を満たすようにすると、像担持体の表面に残留しているトナーをトナー担持体に回収する力がさらに強くなり、像担持体の表面に残留するトナーの量が多くなった場合においても、より確実にトナーが像担持体の表面からトナー担持体に回収されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】像担持体の表面に残留しているトナーをクリーニング装置によって除去するようにした従来の画像形成装置の概略説明図である。
【図２】像担持体の表面に残留しているトナーを現像装置におけるトナー担持体によって回収させるようにした従来の画像形成装置の概略説明図である。
【図３】像担持体の表面に残留しているトナーを現像装置におけるトナー担持体によって回収させるようにしたこの発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略説明図である。
【図４】この発明における実験において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を調べるのに用いた装置の概略説明図である。
【図５】実験例１において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図６】実験例２において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図７】実験例３において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図８】実験例４において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図９】実験例５において、像担持体の表面におけるトナーがトナー担持体に回収される特性を示した図である。
【図１０】像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させ、実験例１に示す条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【図１１】像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において像担持体とトナー担持体とを逆方向に移動させ、実験例１に示す条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【図１２】像担持体とトナー担持体とが対向する現像部分において像担持体とトナー担持体とを同方向に移動させ、実験例５に示す条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【図１３】像担持体とトナー担持体との間に印加させる交流電圧において、トナーを像担持体１に供給する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ₁（μｓｅｃ）と、トナーをトナー担持体に回収する方向に作用する電圧の印加時間Ｔ₂（μｓｅｃ）とを変更させて現像特性を調べた各点ａ１〜ａ５及びｂ１〜ｂ３を示した図である。
【図１４】図１３において、Ｔ₂≦−１２×Ｔ₁＋４８００の条件を満たすａ１〜ａ５の条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【図１５】図１３において、Ｔ₂≦−１２×Ｔ₁＋４８００の条件を満たさないｂ１〜ｂ３の条件で現像を行った場合の現像特性を示した図である。
【符号の説明】
１像担持体
３現像装置
３１トナー担持体
３２トナー
３５電源
ｄ像担持体とトナー担持体との間隔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer, and in particular, supplies toner from a toner carrier to a portion of an electrostatic latent image formed on an image carrier, while remaining on the image carrier. In an image forming apparatus that collects the toner remaining on the toner carrier, even if the amount of toner remaining on the image carrier increases, the remaining toner is sufficiently collected on the toner carrier. It has the feature in the point made to do.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a printer, a developer using toner is used.
[0003]
In such an image forming apparatus, generally, as shown in FIG. 1, after the surface of the rotating image carrier 1 is charged by the charging device 2, the surface of the image carrier 1 is used with a laser or the like. Exposure is performed by an exposure device (not shown) to form an electrostatic latent image on the surface of the image carrier 1.
[0004]
Next, the toner 32 is supplied from the toner carrier 31 provided in the developing device 3 to the surface of the image carrier 1 on which the electrostatic latent image is formed in this manner, and the electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier 1. A toner image corresponding to the image is formed, and the toner image thus formed is transferred from the image carrier 1 to the recording medium 41 by the transfer device 4 to form a toner image on the recording medium 1. The toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 is removed from the surface of the image carrier 1 by the cleaning device 5, and then the surface of the image carrier 1 is charged by the charging device 2 as described above. Such an operation was repeated to form an image.
[0005]
Here, when the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 is removed by the cleaning device 5 as described above, the removed toner 32 is generally discarded. However, such processing becomes a problem. For this reason, in recent years, the removed toner 32 is also returned from the cleaning device 5 to the developing device 3. In this case, an apparatus for returning the removed toner 32 from the cleaning device 5 to the developing device 3 is used. There was a problem that it was necessary and expensive.
[0006]
Further, when the cleaning device 5 for removing the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 is provided as described above, the size of the image forming device is increased by the cleaning device 5 and the image forming device is sufficiently downsized. There was also a problem that they could not.
[0007]
Therefore, recently, as shown in FIG. 2, the cleaning device 5 is eliminated, and the toner 32 is supplied from the toner carrier 31 to the portion of the electrostatic latent image formed on the image carrier 1 as described above. An image forming apparatus has been developed in which the toner carrier 31 collects the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 in a portion where no electrostatic latent image is formed.
[0008]
Here, in the image forming apparatus as described above, as shown in FIG. 2, generally, the image carrier 1 and the toner carrier 31 are brought into contact with each other, and the portion of the electrostatic latent image formed on the image carrier 1 is contacted. The toner 32 is supplied from the toner carrier 31, and the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 in a portion where the electrostatic latent image is not formed is collected by the toner carrier 31.
[0009]
However, the toner carrier 31 is brought into contact with the image carrier 1 in this way so that the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 on which no electrostatic latent image is formed is collected by the toner carrier 31. In this case, paper powder or the like due to contact with the recording medium 41 is present on the surface of the image carrier 1 in addition to the toner 32, and the paper dust and the like are collected together with the toner 32 and collected on the toner carrier 31. The paper powder or the like is mixed into the developing device 3 and the toner 32 is clogged between the regulating member 33 that regulates the amount of the toner 32 and the toner carrier 31, or the toner 32 is poorly charged due to the paper powder or the like. There was a problem to do.
[0010]
For this reason, as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 62-203182, the toner 32 is supplied from the toner carrier 31 to the portion of the electrostatic latent image formed on the image carrier 1, and the electrostatic latent image is When the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 that is not formed is collected by the toner carrier 31, the toner carrier 31 is not brought into contact with the image carrier 1, and paper powder or the like is mixed with the toner 32. Thus, there has been proposed one that is not collected by the toner carrier 31.
[0011]
However, in any of the above cases, when the toner carrier 31 collects the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1, the amount of toner 32 between the toner carrier 31 and the image carrier 1. Is increased, the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 is not sufficiently collected by the toner carrier 31, particularly in a state where a large amount of toner 32 is present on the surface of the image carrier 1 due to paper jam or the like. The toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 is not sufficiently collected by the toner carrier 31, and a lot of toner 32 remains on the surface of the image carrier 1 on which no electrostatic latent image is formed. There is a problem that fogging occurs in the image to be displayed.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention relates to an image forming apparatus in which toner is supplied from a toner carrier to an electrostatic latent image portion formed on the image carrier, while the toner remaining on the image carrier is collected on the toner carrier. It is an object to solve the above problems.
[0013]
That is, according to the present invention, when the toner remaining on the surface of the image carrier on which no electrostatic latent image is formed is collected by the toner carrier, paper dust or the like on the surface of the image carrier is collected together with the toner. This prevents the toner from being collected in the developing device, and also when the amount of toner remaining on the surface of the image carrier on which the electrostatic latent image is not formed increases An object is to ensure that the body is sufficiently recovered.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In the image forming apparatus according to the present invention, in order to solve the above-described problems, the image carrier and the toner carrier that holds the toner are opposed to each other with a predetermined interval, and the image carrier and the toner carrier are separated from each other. In the development portion facing each other, the image carrier and the toner carrier are moved in the same direction, and an alternating voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed is applied between the image carrier and the toner carrier, An image forming apparatus for supplying toner from a toner carrier to a portion of an electrostatic latent image formed on an image carrier, while collecting the toner remaining on the image carrier on the toner carrier, the above toner In relation to the relationship between the potential difference acting in the developing direction for sending toner from the carrier to the image carrier and the amount of toner supplied to the image carrier, the toner supplied to the image carrier as the potential difference increases The amount of And a second region in which the potential difference acting in the developing direction is larger than that in the first region, and the amount of toner supplied to the image carrier gradually increases as the potential difference increases. Set the voltage conditions to be applied between the image carrier and the toner carrier. In the region where the potential difference is smaller than the first region, almost no toner is supplied to the image carrier, and the potential difference in the portion where the electrostatic latent image is not formed on the image carrier is the first potential difference. The potential difference is smaller than the region. .
[0015]
Here, as in the image forming apparatus of the present invention, the toner is supplied from the toner carrier to the portion of the electrostatic latent image formed on the image carrier, while the toner remaining on the image carrier is removed from the toner carrier. When the image carrier and the toner carrier are opposed to each other with a predetermined interval, the paper may be present on the surface of the image carrier even if there is paper dust or the like due to contact with the recording medium in addition to the toner. Paper dust and the like are collected on the toner carrier together with the toner and are prevented from being mixed into the developing device.
[0016]
In addition, when the image carrier and the toner carrier are moved in the same direction at the developing portion where the image carrier and the toner carrier face each other as in the image forming apparatus of the present invention, the image carrier and the toner Compared with the case where the carrier is moved in the opposite direction, the toner remaining on the image carrier is easily collected by the toner carrier.
[0017]
Further, as in the image forming apparatus according to the present invention, the potential difference acting in the developing direction for sending toner from the toner carrier to the image carrier. And the amount of toner supplied to the image carrier, As the potential difference increases, the amount of toner supplied to the image carrier increases rapidly. A first region; From this first area Also The potential difference acting in the development direction is A large area, As the potential difference increases, the amount of toner supplied to the image carrier gradually increases. The voltage condition to be applied between the image carrier and the toner carrier is set so that the second region exists. In this case, the force that collects the toner remaining on the surface of the image carrier on which the electrostatic latent image is not formed on the toner carrier is increased, and the amount of toner remaining on the surface of the image carrier due to paper jam is reduced. Even when the amount of toner increases, the toner is sufficiently collected from the surface of the image carrier to the toner carrier.
[0018]
Here, in the first region where the potential difference acting in the developing direction is small, when the potential difference increases, the amount of toner supplied to the image carrier increases rapidly. In a state smaller than one area, for example, in a portion where an electrostatic latent image is not formed, the force for collecting the toner on the surface of the image carrier to the toner carrier increases, and the toner is transferred from the toner carrier to the image carrier. Even if the toner is supplied, the toner is recovered from the image carrier to the toner carrier, and almost no toner is supplied to the image carrier. When the potential difference acting in the developing direction increases and reaches the first region, the image carrier is reached. The force for supplying the toner from the toner carrier to the image carrier exceeds the force for collecting the toner on the toner carrier to the toner carrier, and the toner corresponding to the potential difference acting in the developing direction is suddenly transferred from the toner carrier to the image carrier. Presumably because so it is supplied to the body.
[0019]
When the potential difference acting in the developing direction further increases and reaches the second region, the normal state is reached, and the amount of toner supplied to the image carrier gradually increases as the potential difference acting in the developing direction increases. It is thought that it will increase. In the portion where the electrostatic latent image that has a potential difference acting in the developing direction smaller than the first region is not formed as described above, the force for collecting the toner on the surface of the image carrier to the toner carrier is strong. Thus, even when the amount of toner remaining on the surface of the image carrier increases, it is considered that the toner is sufficiently recovered from the surface of the image carrier to the toner carrier.
[0020]
In the image forming apparatus according to the present invention, when the gap between the image carrier and the toner carrier is increased when the image carrier and the toner carrier are opposed to each other with a predetermined interval as described above, Since the effect of collecting the remaining toner by the toner carrier is reduced, the gap between the image carrier and the toner carrier is preferably 0.20 mm or less as shown in claim 2.
[0021]
In addition, in the image forming apparatus according to the present invention, when an alternating voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed is applied between the image carrier and the toner carrier as described above, as shown in claim 3, In the above AC voltage, the voltage application time acting in the direction in which the toner is supplied to the image carrier is expressed as T ₁ (Μsec), the application time of the voltage acting in the direction to collect the toner on the toner carrier is T ₂ (Μsec), T ₂ ≦ −12 × T ₁ If the condition of +4800 is satisfied, the first region where the amount of toner supplied to the image carrier increases rapidly when the potential difference acting in the developing direction increases, and the amount of toner supplied to the image carrier. A second region where the amount gradually increases is clearly shown. As a result, the force to collect the toner remaining on the surface of the image carrier on which the electrostatic latent image is not formed is increased, and the amount of toner remaining on the surface of the image carrier is increased. Even in this case, the toner is sufficiently collected from the surface of the image carrier to the toner carrier.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
[0023]
Also in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, after the surface of the rotating image carrier 1 is charged by the charging device 2, the surface of the image carrier 1 is used with a laser or the like. Exposure is performed by an exposure device (not shown) to form an electrostatic latent image on the surface of the image carrier 1.
[0024]
Then, the toner 32 is supplied from the toner carrier 31 provided in the developing device 3 to the surface of the image carrier 1 on which the electrostatic latent image is thus formed, and the electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier 1. A toner image corresponding to the above is formed.
[0025]
Here, in forming the toner image corresponding to the electrostatic latent image on the surface of the image carrier 1 in this manner, in this embodiment, the toner carrier 31 provided in the developing device 3 is used as the image carrier 1. The toner carrier 31 is rotated through the required distance d, and the toner carrier 31 is rotated. At the developing portion where the toner carrier 31 and the image carrier 1 face each other, the toner carrier 31 is in the same direction as the image carrier 1. In addition, the feed member 33 provided in the developing device 3 is rotated to supply the toner 32 accommodated in the developing device 3 to the surface of the toner carrier 31.
[0026]
The amount of the toner 32 thus supplied to the surface of the toner carrier 31 is regulated by the regulating member 34 and the toner 32 is frictionally charged, and the toner carrier 31 that rotates the toner 32 thus charged is rotated. Thus, the light is guided to a developing portion facing the image carrier 1.
[0027]
Further, an alternating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage is applied from the power source 35 to the toner carrier 31 to cause an alternating electric field to act between the toner carrier 31 and the image carrier 1, thereby causing the image carrier. The toner 32 is supplied from the toner carrier 31 to the portion of the electrostatic latent image formed on the body 1 to form a toner image corresponding to the electrostatic latent image on the surface of the image carrier 1, while the electrostatic latent image The toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 on which no toner is formed is collected by the toner carrier 31.
[0028]
After the toner image corresponding to the electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier 1 in this way, the toner image is transferred from the image carrier 1 to the recording medium 41 by the transfer device 4 and is transferred onto the recording medium 1. Then, a toner image is formed, and thereafter, the above operation is repeated to form an image.
[0029]
Here, in the image forming apparatus according to this embodiment, when the image is formed as described above, the distance d between the toner carrier 31 and the image carrier 1 facing each other or the power source 35 is applied to the toner carrier 31. In the first region where the potential difference acting in the developing direction in which the alternating voltage to be applied is changed to send the toner 32 from the toner carrier 31 to the image carrier 1 is small, the image is supplied to the image carrier 1 as the potential difference increases. While the amount of the toner 32 to be applied increases rapidly, in the second region where the potential difference acting in the developing direction is larger than that in the first region, the toner 32 supplied to the image carrier 1 is increased as the potential difference increases. The amount is gradually increased.
[0030]
Next, according to the image forming apparatus of the present invention, even when the amount of toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 on which an electrostatic latent image is not formed increases, It will be clarified by the following experiment that the body 31 is sufficiently recovered.
[0031]
In this experiment, as shown in FIG. 4, the image carrier 1 and the toner carrier 31 are opposed to each other with a required distance d, the image carrier 1 is rotated, and the surface thereof is charged by the charging device 2. An appropriate amount of toner 32 is held on the surface of the image carrier 1, while a toner carrier 31 holding a predetermined amount of toner 32 is rotated in the same direction or in the opposite direction to the image carrier 1, and the toner An alternating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage is applied from the power source 35 to the carrier 31, so that the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other on the surface of the image carrier 1 at a developing portion. The held toner 32 is collected by the toner carrier 31, and after the toner 32 is collected in this way, the amount of toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 is examined.
[0032]
Here, when examining the amount of toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1, the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 after the toner 32 is collected by the toner carrier 31. The color difference ΔE between the portion where the toner 32 is adhered and the portion where the toner 32 is not adhered is obtained. When the color difference ΔE is 4 or less, the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 is at a level that does not cause a problem.
[0033]
In this experiment, the peripheral speed of the image carrier 1 is 160 mm / sec, the peripheral speed of the toner carrier 31 is 240 mm / sec, and the amount of the toner 32 conveyed by the toner carrier 31 is 0.60 mg / cm. ² The charge amount of the toner 32 conveyed by the toner carrier 31 is set to −20 μC / g, and the frequency is 2.5 kHz and the duty in the developing direction is 30% as an AC voltage from the power source 35 to the toner carrier 31. An alternating voltage consisting of a rectangular wave was applied.
[0034]
On the other hand, the rotational direction of the toner carrier 31, the distance d (mm) between the image carrier 1 and the toner carrier 31 facing each other, and the amount p (mg / cm) of toner 32 that holds the surface of the image carrier 1. ² ), The peak peak value Vpp of the AC voltage applied to the toner carrier 31 is changed, and the toner carrier 31 from the surface potential Vo of the image carrier 1 charged by the charging device 2 and the power source 35 under the respective conditions. The amount of the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 after the collection was examined as described above by changing the difference ΔV (V) = Vo−Vb from the DC voltage Vb applied to. When the value of ΔV increases to the + side, the negatively charged toner 32 is easily supplied to the image carrier 1 and developed. On the other hand, when the value of ΔV increases to the − side, the negative value is increased. The toner 32 charged to the toner is easily collected by the toner carrier 31.
[0035]
(Experimental example 1)
In Experimental Example 1, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 facing each other is 0.15 mm, and the amount p of the toner 32 that holds the surface of the image carrier 1 is 0.4 mg / cm. ² The peak voltage value Vpp of the AC voltage applied to the toner carrier 31 from the power source 35 is set to 1.3 kV, and the image carrier 1 and the toner carrier 31 are developed at the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. Are moved in the same direction and in the opposite direction, the value of ΔV (V) is changed to remain on the surface of the image carrier 1 after collection. The amount of the toner 32 that was used was examined, and the result is shown in FIG. The results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the same direction are indicated by ◯ and a solid line, and the results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the opposite direction are indicated by x and a broken line.
[0036]
(Experimental example 2)
In Experimental Example 2, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 facing each other is 0.15 mm, and the amount p of the toner 32 that holds the surface of the image carrier 1 is 0.7 mg / cm. ² The peak voltage value Vpp of the AC voltage applied to the toner carrier 31 from the power source 35 is set to 1.3 kV, and the image carrier 1 and the toner carrier 31 are developed at the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. Are moved in the same direction and in the opposite direction, the value of ΔV (V) is changed to remain on the surface of the image carrier 1 after collection. The amount of the toner 32 being examined was examined, and the result is shown in FIG. The results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the same direction are indicated by ◯ and a solid line, and the results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the opposite direction are indicated by x and a broken line.
[0037]
(Experimental example 3)
In Experimental Example 3, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 facing each other is 0.25 mm, and the amount p of the toner 32 that holds the surface of the image carrier 1 is 0.4 mg / cm. ² The peak voltage value Vpp of the alternating voltage applied to the toner carrier 31 from the power source 35 is set to 2.1 kV, and the image carrier 1 and the toner carrier 31 are developed in the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. Are moved in the same direction and in the opposite direction, the value of ΔV (V) is changed to remain on the surface of the image carrier 1 after collection. The amount of the toner 32 that was used was examined, and the result is shown in FIG. The results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the same direction are indicated by ◯ and a solid line, and the results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the opposite direction are indicated by x and a broken line.
[0038]
(Experimental example 4)
In this experimental example 4, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 facing each other is 0.25 mm, and the amount p of the toner 32 that holds the surface of the image carrier 1 is 0.7 mg / cm. ² The peak voltage value Vpp of the alternating voltage applied to the toner carrier 31 from the power source 35 is set to 2.1 kV, and the image carrier 1 and the toner carrier 31 are developed in the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. Are moved in the same direction and in the opposite direction, the value of ΔV (V) is changed to remain on the surface of the image carrier 1 after collection. The amount of the toner 32 being used was examined, and the result is shown in FIG. The results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the same direction are indicated by ◯ and a solid line, and the results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the opposite direction are indicated by x and a broken line.
[0039]
(Experimental example 5)
In this experimental example 5, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 facing each other is 0.30 mm, and the amount p of the toner 32 for holding the surface of the image carrier 1 is 0.7 mg / cm. ² The peak value Vpp of the AC voltage applied to the toner carrier 31 from the power source 35 is set to 2.4 kV, and the image carrier 1 and the toner carrier 31 are developed at the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. Are moved in the same direction and in the opposite direction, the value of ΔV (V) is changed to remain on the surface of the image carrier 1 after collection. The amount of the toner 32 being examined was examined, and the result is shown in FIG. The results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the same direction are indicated by ◯ and a solid line, and the results when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the opposite direction are indicated by x and a broken line.
[0040]
As is clear from the results of the above experimental examples 1 to 5, the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the same direction at the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. In this case, the amount of toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 after the collection is smaller than when the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the opposite directions.
[0041]
In addition, when the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 is 0.15 mm, the amount of toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 after collection is reduced. When the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 is 0.20 mm or less, the amount of toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 after collection is reduced.
[0042]
Further, from the results of the above experimental examples 1 to 5, as the value of ΔV (V) = Vo−Vb increases toward the − side, the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 after the recovery is recovered. The amount of toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 is reduced in a specific range of ΔV, not the amount of toner. For example, the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. It was confirmed that when the distance d was 0.15 mm, the amount of toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 was reduced when the ΔV value was in the range of −200 V to +100 V.
[0043]
Next, in the image forming apparatus shown in the above-described embodiment, as shown in Experimental Example 1 described above, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 is 0.15 mm, and the toner carrier 31 is powered. The peak value Vpp of the AC voltage applied from 35 is set to 1.3 kV, and the image carrier 1 and the toner carrier 31 are placed in the same direction at the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. The difference ΔV1 = | Vir−Vb | between the surface potential Vir of the portion where the electrostatic latent image is formed on the image carrier 1 and the DC voltage Vb applied from the power source 35 to the toner carrier 31 is changed. Then, the transmission density of the image formed on the recording medium 41 was measured, and the result is shown in FIG.
[0044]
In the image forming apparatus shown in the above-described embodiment, as shown in Experimental Example 1, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 facing each other is 0.15 mm, and the power source 35 is connected to the toner carrier 31. Is set to 1.3 kV, while the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the opposite directions at the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. The difference ΔV1 = | Vir−Vb | between the surface potential Vir of the portion where the electrostatic latent image is formed in the image carrier 1 and the DC voltage Vb applied from the power source 35 to the toner carrier 31 is changed. Development was performed, and the transmission density of the image formed on the recording medium 41 was measured. The result is shown in FIG.
[0045]
In the image forming apparatus shown in the above-described embodiment, as shown in Experimental Example 5 described above, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 facing each other is 0.30 mm, and the power source 35 is connected to the toner carrier 31. Is set to 2.4 kV, and the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the same direction at the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. The difference ΔV1 = | Vir−Vb | between the surface potential Vir of the portion where the electrostatic latent image is formed in the image carrier 1 and the DC voltage Vb applied from the power source 35 to the toner carrier 31 is changed. Development was performed, and the transmission density of the image formed on the recording medium 41 was measured. The result is shown in FIG.
[0046]
Here, as is clear from these results, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 is 0.15 mm, and the peak-to-peak value Vpp of the AC voltage applied to the toner carrier 31 is 1.3 kV. And development is performed by moving the image carrier 1 and the toner carrier 31 in the same direction at the development portion where the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. Under the condition that the amount of toner 32 remaining on the surface is small, as shown in FIG. 10, the amount of toner supplied to the image carrier 1 increases rapidly when the potential difference acting in the developing direction increases. The first region having a small potential difference and the second region having a large potential difference in which the amount of toner supplied to the image carrier 1 continuously increases are clarified.
[0047]
Next, in the image forming apparatus shown in the above embodiment, the distance d between the image carrier 1 and the toner carrier 31 is set to 0.17 mm, and the image carrier 1 and the toner carrier 31 face each other. In the developing portion, the image carrier 1 and the toner carrier 31 are moved in the same direction, and an AC voltage composed of a rectangular wave having a peak peak value Vpp of 1.5 kV is applied from the power source 35 to the toner carrier 31. The voltage application time T acting in the direction in which the toner is supplied to the image carrier 1 by changing the frequency of the AC voltage and the duty in the developing direction is changed. ₁ (Μsec) and the voltage application time T acting in the direction of collecting the toner on the toner carrier 31 ₂ (Μsec) was changed as shown in FIG.
[0048]
In FIG. 13 above, T ₂ ≦ −12 × T ₁ Under the conditions of a1 to a5 that satisfy the condition of +4800, the surface potential Vir of the portion where the electrostatic latent image is formed in the image carrier 1 and the DC voltage Vb to be applied to the toner carrier 31 from the power source 35, respectively. The difference ΔV1 = | Vir−Vb | was changed for development, and the transmission density of the image formed on the recording medium 41 was measured. The results are shown in FIG.
[0049]
In FIG. 13, T ₂ ≦ −12 × T ₁ Under the conditions b1 to b3 that do not satisfy the condition of +4800, the surface potential Vir of the portion where the electrostatic latent image is formed in the image carrier 1 and the DC voltage Vb to be applied from the power source 35 to the toner carrier 31. Development was performed while changing the difference ΔV1 = | Vir−Vb | with respect to the image, and the transmission density of the image formed on the recording medium 41 was measured. The results are shown in FIG.
[0050]
As is apparent from these results, the application time T of the voltage acting in the direction in which the toner is supplied to the image carrier 1 at the AC voltage applied between the image carrier 1 and the toner carrier 31. ₁ (Μsec) and the voltage application time T acting in the direction of collecting the toner on the toner carrier 31 ₂ (Μsec) is T ₂ ≦ −12 × T ₁ When the condition of +4800 is satisfied, when the potential difference acting in the developing direction increases, the amount of toner supplied to the image carrier 1 rapidly increases. The above-described second region having a large potential difference in which the amount of toner supplied to the image carrier 1 gradually increases continuously appears. Under these conditions, the toner 32 on the surface of the image carrier 1 is sufficiently collected by the toner carrier 31, and the amount of the toner 32 remaining on the surface of the image carrier 1 after the collection. Became less.
[0051]
【The invention's effect】
As described above in detail, in the image forming apparatus according to the present invention, the toner is supplied from the toner carrier to the portion of the electrostatic latent image formed on the image carrier, while the toner remaining on the image carrier is removed. When collecting the toner on the toner carrier, the image carrier and the toner carrier are made to face each other with a predetermined interval, so that there is paper dust or the like due to contact with the recording medium in addition to the toner on the surface of the image carrier. Even if the paper dust or the like is collected on the toner carrier together with the toner and prevented from being mixed into the developing device, the regulation member restricts the amount of toner that the paper dust or the like is held on the toner carrier. There is no longer any charging failure in the toner due to clogging between the toner carrier and mixed paper dust.
[0052]
In the image forming apparatus according to the present invention, the image carrier and the toner carrier are moved in the same direction at the developing portion where the image carrier and the toner carrier face each other. The toner remaining on the image carrier is more easily collected by the toner carrier than when the body is moved in the opposite direction.
[0053]
Further, in the image forming apparatus according to the present invention, the potential difference is increased in the relationship between the potential difference acting in the developing direction for sending toner from the toner carrier to the image carrier and the amount of toner supplied to the image carrier. Accordingly, there are a first region where the amount of toner supplied to the image carrier increases rapidly, and a region where the potential difference acting in the developing direction is larger than the first region. The voltage condition to be applied between the image carrier and the toner carrier is set so that there is a second region where the amount of toner supplied to the body gradually increases. The potential difference in the portion where the electrostatic latent image is not formed on the image carrier is made to be a potential difference in a region smaller than the first region. Therefore, as described above, the force that collects the toner remaining on the surface of the image carrier on which no electrostatic latent image is formed on the toner carrier increases, and the toner remains on the surface of the image carrier due to paper jam or the like. Even when the amount of toner increases, the toner is sufficiently recovered from the surface of the image carrier to the toner carrier.
[0054]
As a result, in the image forming apparatus according to the present invention, when the toner remaining on the surface of the image carrier is collected by the toner carrier without using the cleaning device, paper dust or the like on the surface of the image carrier is removed from the toner. The toner is prevented from being collected together and mixed into the developing device, and even when the amount of toner remaining on the surface of the image carrier increases due to a paper jam or the like, the toner is sufficiently absorbed by the toner carrier. It came to be collected.
[0055]
Further, in the image forming apparatus according to the present invention, when the image carrier and the toner carrier are opposed to each other with a predetermined interval as described above, the gap between the image carrier and the toner carrier is provided. When the alternating voltage obtained by superimposing the DC voltage and the AC voltage is applied between the image carrier and the toner carrier, as shown in claim 3, , Voltage application time T acting in the direction of supplying toner to the image carrier ₁ (Μsec) and voltage application time T acting in the direction of collecting the toner on the toner carrier ₂ (Μsec) is T ₂ ≦ −12 × T ₁ When the condition of +4800 is satisfied, the force for collecting the toner remaining on the surface of the image carrier onto the toner carrier is further increased, and the amount of toner remaining on the surface of the image carrier increases. However, the toner is more reliably recovered from the surface of the image carrier to the toner carrier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a conventional image forming apparatus in which toner remaining on the surface of an image carrier is removed by a cleaning device.
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a conventional image forming apparatus in which toner remaining on the surface of an image carrier is collected by a toner carrier in a developing device.
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention in which toner remaining on the surface of an image carrier is collected by a toner carrier in a developing device.
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of an apparatus used for investigating characteristics in which toner on the surface of an image carrier is collected by the toner carrier in an experiment in the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating characteristics in which toner on the surface of an image carrier is collected by the toner carrier in Experimental Example 1;
FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics in which toner on the surface of an image carrier is collected by the toner carrier in Experimental Example 2.
FIG. 7 is a diagram illustrating characteristics in which toner on the surface of an image carrier is collected by the toner carrier in Experimental Example 3;
FIG. 8 is a diagram illustrating characteristics in which toner on the surface of an image carrier is collected by the toner carrier in Experimental Example 4;
FIG. 9 is a diagram showing characteristics in which toner on the surface of an image carrier is collected by the toner carrier in Experimental Example 5.
FIG. 10 shows development characteristics when the image carrier and the toner carrier are moved in the same direction at the developing portion where the image carrier and the toner carrier face each other, and development is performed under the conditions shown in Experimental Example 1. It is a figure.
FIG. 11 shows development characteristics when development is performed under the conditions shown in Experimental Example 1 by moving the image carrier and the toner carrier in opposite directions at the development portion where the image carrier and the toner carrier face each other. It is a figure.
FIG. 12 shows development characteristics when development is performed under the conditions shown in Experimental Example 5 by moving the image carrier and the toner carrier in the same direction at the development portion where the image carrier and the toner carrier face each other. It is a figure.
FIG. 13 is an application time T of a voltage acting in a direction in which toner is supplied to the image carrier 1 with an AC voltage applied between the image carrier and the toner carrier. ₁ (Μsec) and voltage application time T acting in the direction of collecting the toner on the toner carrier ₂ It is the figure which showed each point a1-a5 and b1-b3 which changed development (microsecond) and investigated development characteristics.
FIG. 14 shows a T ₂ ≦ −12 × T ₁ FIG. 6 is a diagram illustrating development characteristics when development is performed under conditions of a1 to a5 that satisfy a condition of +4800.
FIG. 15 shows that T in FIG. ₂ ≦ −12 × T ₁ It is a figure showing the development characteristic at the time of developing on the conditions of b1-b3 which do not satisfy the condition of +4800.
[Explanation of symbols]
1 Image carrier
3 Development device
31 Toner carrier
32 Toner
35 Power supply
d Distance between image carrier and toner carrier

Claims

The image carrier and the toner carrier that holds the toner are opposed to each other with a predetermined interval, and the image carrier and the toner carrier are moved in the same direction at the development portion where the image carrier and the toner carrier are opposed to each other. In addition, an alternating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage is applied between the image carrier and the toner carrier, and the toner from the toner carrier is applied to the portion of the electrostatic latent image formed on the image carrier. An image forming apparatus for collecting toner remaining on an image carrier on the toner carrier while supplying the potential difference acting on the developing direction in which the toner is transferred from the toner carrier to the image carrier. In relation to the amount of toner supplied to the carrier, the first region in which the amount of toner supplied to the image carrier increases rapidly with the increase in the potential difference, and the developing direction from this first region. Region with large potential difference acting on In this case, the voltage is applied between the image carrier and the toner carrier so that there is a second region where the amount of toner supplied to the image carrier gradually increases as the potential difference increases. In the region where the potential difference is smaller than the first region, the toner is hardly supplied to the image carrier, and the potential difference in the portion where no electrostatic latent image is formed on the image carrier. Is an electric potential difference in a region smaller than the first region .

2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a gap between the image carrier and the toner carrier is 0.20 mm or less.

In the AC voltage applied between the image carrier and the toner carrier, the application time of the voltage acting in the direction of supplying the toner to the image carrier is T1 (μsec), and the direction in which the toner is collected on the toner carrier 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the condition of T 2 ≦ −12 × T 1 +4800 is satisfied, where T 2 (μsec) is a voltage application time acting on the image forming apparatus.