JP5483142B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる現像装置、その現像装置を備える画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a printer, a facsimile machine, and a copying machine, and an image forming apparatus including the developing device.

従来、この種の現像装置としては、トナー担持体の表面上でホッピングさせたトナーを現像に用いるものが知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of developing device, one that uses toner hopped on the surface of a toner carrier for development is known.

特許文献1に記載の現像装置は、絶縁性の支持基材の周方向に複数の電極が数十[μm]程度の所定の間隔で配設され、支持基材及び電極の表面に絶縁性の表層が積層された筒状のトナー担持体を有している。これら電極は、互いに隣り合う2つの電極からなる電極対が繰り返し配設されたものである。それぞれの電極対における2つの電極の間には交番電界が形成される。すると、電極対における一方の電極の上に位置していたトナーが浮上して他方の電極の上に着地したり、他方の電極の上から浮上して一方の電極の上に着地したりする。そして、このようにしてホッピングを繰り返しながら、筒状のトナー担持体の回転駆動に伴う表面移動によって現像領域まで搬送される。現像領域では、潜像担持体上の潜像の近傍まで浮上したトナーが、トナー担持体の電極に向けて下降することなく、潜像による電界に引かれて潜像に付着する。かかる構成では、現像ローラや磁性キャリアなどに吸着しているトナーではなく、ホッピングによって吸着力を発揮していないトナーを現像に用いる。これにより、現像ローラや磁性キャリアなどに吸着しているトナーを用いて現像を行う従来の1成分現像方式や2成分現像方式などでは実現が望めなかったほどの低電位現像を実現することができる。   In the developing device described in Patent Document 1, a plurality of electrodes are arranged at a predetermined interval of about several tens [μm] in the circumferential direction of an insulating support base, and the surfaces of the support base and the electrodes are insulative. It has a cylindrical toner carrier on which surface layers are laminated. These electrodes are formed by repeatedly arranging electrode pairs composed of two adjacent electrodes. An alternating electric field is formed between the two electrodes in each electrode pair. Then, the toner located on one electrode in the electrode pair floats and landes on the other electrode, or floats on the other electrode and landes on one electrode. Then, while repeating hopping in this way, the cylindrical toner carrier is transported to the developing region by surface movement accompanying rotational driving. In the developing region, the toner that has floated to the vicinity of the latent image on the latent image carrier is attracted to the electric field by the latent image and does not descend toward the electrode of the toner carrier, and adheres to the latent image. In such a configuration, not the toner adsorbed on the developing roller or the magnetic carrier but the toner that does not exhibit the adsorbing force by hopping is used for the development. As a result, low-potential development that cannot be realized by the conventional one-component development method or two-component development method in which development is performed using toner adsorbed on a developing roller or a magnetic carrier can be realized. .

特開平3−21967号公報JP-A-3-21967

しかしながら、特許文献1に記載の現像装置のようにトナー担持体の表面でトナーをホッピングさせていると、トナー担持体とトナーとが衝突を繰り返すことになり、その衝突によってトナーがストレスを受けトナーが劣化する。このように、トナーが劣化すると、潜像担持体上の潜像を良好に現像することができなくなるといった問題が生じる。   However, when the toner is hopped on the surface of the toner carrying member as in the developing device described in Patent Document 1, the toner carrying member and the toner repeatedly collide, and the toner is subjected to stress due to the collision. Deteriorates. Thus, when the toner deteriorates, there arises a problem that the latent image on the latent image carrier cannot be developed satisfactorily.

特に連続プリント時においては、単発でプリントを行った場合よりもトナー担持体の表面でトナーがホッピングしている時間が長くなるので、よりトナーがストレスを受け易く上記問題が顕著となる。   In particular, during continuous printing, the time during which the toner hops on the surface of the toner carrying member is longer than in the case of single-shot printing, so the toner is more susceptible to stress and the above problem becomes more prominent.

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、トナー担持体とトナーとが衝突することでトナーが受けるストレスを抑えてトナー劣化を低減することができる現像装置及び画像形成装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a developing device and an image forming apparatus capable of reducing toner deterioration by suppressing stress applied to the toner when the toner carrying member collides with the toner. Is to provide a device.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、支持基材の表面に沿うように複数の電極が所定の間隔で配設され、該支持基材及び該電極の表面に絶縁性の表層が積層された筒状のトナー担持体と、該複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段とを有し、該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、連続プリント中の非現像時に、現像時よりも該複数の電極に電圧を印加している電圧印加時間を短くする制御を該ホッピング電界発生手段に対して行う制御手段を有し、該制御手段は、該現像時に、周波数f1であり周期T1の電圧を印加するよう該ホッピング電界発生手段を制御し、該非現像時に、周期T2で、周波数f1であり周期T1の電圧を各周期m回ずつ印加するよう該ホッピング電界発生手段を制御し、該周期T1と該周期T2とは、T1×m<T2という関係を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、少なくとも上記現像時に上記ホッピング電界発生手段によって上記複数の電極に印加する電圧の周波数の範囲が、0.1[kHz]以上10[kHz]以下であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の現像装置において、上記潜像担持体上の潜像に付着したトナーの付着量を検知するトナー付着量検知手段と、上記トナー担持体の表面でホッピング状態のトナー層の電位を検知するトナー層電位検知手段とを有しており、上記制御手段は、該トナー付着量検知手段の検知結果と該トナー層電位検知手段の検知結果とに基づいて上記制御を行うものであることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3の現像装置において、上記トナー担持体の上記表層が、トナーとの摩擦によりトナーの正規帯電極性と同極性の電荷をトナーに対して付与し得る電気的特性を有した材料で形成されていることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の現像装置において、上記現像時における上記複数の電極に印加する周期的な電圧は、各瞬間の電位平均値が上記潜像担持体に形成される画像部電位と非画像部電位との間の値となるように設定されたものであることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像手段とを有し、該潜像担持体上で現像されたトナー像を最終的に転写材上に転写させて画像形成を行う画像形装置において、該現像手段として、請求項1、2、3、4または5の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項6の画像形成装置において、複数色のトナーを各色ごとに対応付けされて収容する複数の上記現像装置を有しており、上記潜像担持体に形成された各色のトナー像を複数互いに重ね合わせて得られるフルカラー画像を上記転写材上に形成することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of electrodes are arranged at predetermined intervals along the surface of the support substrate, and an insulating surface layer is formed on the surface of the support substrate and the electrodes. And an electric field for hopping toner charged to a predetermined polarity carried on the surface of the toner carrier by applying a periodic voltage to the plurality of electrodes. Hopping electric field generating means for generating on the surface of the toner carrying member, and transporting the toner carried on the surface of the toner carrying member to a developing region facing the latent image carrying member on the latent image carrying member. in the developing device for developing the latent image by adhering toner to the latent image, when non-development during continuous printing, shorten the voltage application time during which a voltage is applied to the plurality of electrodes than at the time of development control the hopping electric field generator A control means for performing relative stage, the control means, when developing, and control of the hopping electric field generating means to apply a voltage with a frequency f1 and is periodically T1, during non-development, in the period T2, the frequency The hopping electric field generating means is controlled so as to apply a voltage of period T1 and m times each period, and the period T1 and the period T2 satisfy the relationship of T1 × m <T2. It is.
The invention of claim 2 is the developing apparatus according to claim 1, wherein the frequency range of the voltage applied to the plurality of electrodes by the hopping electric field generating means at least during the development is 0.1 [kHz] or more and 10 [ kHz] or less.
According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect, the toner adhesion amount detecting means for detecting the adhesion amount of the toner adhered to the latent image on the latent image carrier, and the toner carrier Toner layer potential detecting means for detecting the potential of the toner layer in the hopping state on the surface, and the control means is configured to detect the detection result of the toner adhesion amount detecting means and the detection result of the toner layer potential detecting means. The above control is performed based on this.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to the first, second, or third aspect, the surface layer of the toner carrier has a charge of the same polarity as the normal charging polarity of the toner due to friction with the toner. It is characterized by being formed of a material having electrical properties that can be imparted.
According to a fifth aspect of the present invention, in the developing device of the first, second, third, or fourth aspect, the periodic voltage applied to the plurality of electrodes during the development is such that the average potential value at each moment is the latent image. It is characterized in that it is set to have a value between the image portion potential and the non-image portion potential formed on the carrier.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a latent image carrier that carries a latent image, and a developing means that develops the toner by attaching toner to the latent image of the latent image carrier. An image forming apparatus for forming an image by finally transferring a developed toner image onto a transfer material, wherein the developing device of claim 1, 2, 3, 4 or 5 is used as the developing means. To do.
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the sixth aspect of the present invention, the image forming apparatus includes a plurality of the developing devices that store a plurality of color toners in association with each color, and are formed on the latent image carrier. A full color image obtained by superimposing a plurality of toner images of the respective colors is formed on the transfer material.

ここで、連続プリント中における上記「現像時」とは潜像担持体上の潜像を現像装置によって現像するときであり、上記「非現像時」とは潜像担持体上の潜像を現像装置によって現像していないときである。   Here, during “continuous printing”, the “development” refers to the time when the latent image on the latent image carrier is developed by the developing device, and the “non-development” refers to the development of the latent image on the latent image carrier. This is when the image is not developed by the apparatus.

本発明においては、連続プリント中の非現像時に、現像時よりも上記複数の電極に印加する電圧の周波数を低くするか、上記複数の電極に電圧を印加している電圧印加時間を短くするか、の少なくとも一方の制御を制御手段によってホッピング電界発生手段に対して行う。これにより、非現像時に現像時と同じ周波数の電圧を同じ時間印加した場合よりも、非現像時におけるトナー担持体とトナーとの衝突回数を減らすことができる。よって、非現像時におけるトナー担持体とトナーとの衝突回数が減った分、トナー担持体との衝突によってトナーが受けるストレスが抑えられ、トナー劣化を低減することができる。   In the present invention, at the time of non-development during continuous printing, whether the frequency of the voltage applied to the plurality of electrodes is lower than at the time of development or whether the voltage application time for applying the voltage to the plurality of electrodes is shortened. The control means performs at least one of the control on the hopping electric field generating means. Thus, the number of collisions between the toner carrying member and the toner at the time of non-development can be reduced as compared with the case where a voltage having the same frequency as that at the time of development is applied for the same time. Therefore, since the number of collisions between the toner carrying member and the toner at the time of non-development is reduced, the stress applied to the toner by the collision with the toner carrying member is suppressed, and toner deterioration can be reduced.

以上、本発明によれば、トナー担持体とトナーとが衝突することでトナーが受けるストレスを抑えてトナー劣化を低減することができるという優れた効果がある。   As described above, according to the present invention, there is an excellent effect that the deterioration of the toner can be reduced by suppressing the stress applied to the toner due to the collision between the toner carrier and the toner.

以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。各図において、同一の部分は同一の記号で表されている。図2は本発明を適用可能な画像形成装置の一例である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same part is represented by the same symbol. FIG. 2 shows an example of an image forming apparatus to which the present invention can be applied.

本実施形態の画像形成装置においては、有機感光体をベルト形状に構成した像担持体11が複数の張架ローラによって張架されており、図示を省略した回転駆動機構によって図中矢印方向に回転されるようにして備えられている。像担持体11の図中左側には、ブラック(K)、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)の各色のトナー像を形成する複数の画像形成手段としての作像部70K、70M、70C、70Yが像担持体11の表面に沿って配列されている。作像部70K、70M、70C、70Yには、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色トナーをそれぞれ収容した現像装置13K、13M、13C、13Yや、像担持体11を負極性で帯電せしめる帯電装置12K、12M、12C、12Yや、画像情報に従って帯電後の像担持体11にそれぞれブラック、マゼンタ、シアン、イエローの各色に対応した潜像を書き込む書込装置4K、4M、4C、4Yなどが設けられている。なお、書込装置4としては、ポリゴンを用いた光走査装置やLEDアレイなど、種々のものを使用することができる。   In the image forming apparatus of the present embodiment, an image carrier 11 in which an organic photoreceptor is configured in a belt shape is stretched by a plurality of stretching rollers, and is rotated in the direction of the arrow in the drawing by a rotation driving mechanism (not shown). Be prepared to be. On the left side of the image carrier 11 in the drawing, an image forming unit 70K as a plurality of image forming units for forming toner images of each color of black (K), magenta (M), cyan (C), and yellow (Y), 70M, 70C, and 70Y are arranged along the surface of the image carrier 11. The image forming units 70K, 70M, 70C, and 70Y include developing devices 13K, 13M, 13C, and 13Y that store toners of black, magenta, cyan, and yellow, respectively, and charging devices that charge the image carrier 11 with negative polarity. 12K, 12M, 12C, and 12Y, and writing devices 4K, 4M, 4C, and 4Y that write latent images corresponding to the colors of black, magenta, cyan, and yellow, respectively, on the charged image carrier 11 according to image information are provided. It has been. As the writing device 4, various devices such as an optical scanning device using a polygon and an LED array can be used.

また、現像装置13K、13M、13C、13Yは、図3に示すように像担持体11が退避することで開放された空間から着脱可能となっており、ユーザーによる交換が可能となっている。   Further, as shown in FIG. 3, the developing devices 13K, 13M, 13C, and 13Y are detachable from the space that is opened when the image carrier 11 is retracted, and can be replaced by the user.

像担持体11は、まず、作像部70Kの帯電装置12Kによって一様に帯電せしめられ、露光手段としての書込装置4Kによりブラックの画像データで変調されたレーザ光72Kで露光されることで静電潜像が形成される。この静電潜像が現像装置13Kによって現像されてブラックのトナー像となる。その後、像担持体11は図示しない除電装置によって除電され、次の画像形成に備える。   First, the image carrier 11 is uniformly charged by the charging device 12K of the image forming unit 70K, and is exposed by the laser beam 72K modulated by the black image data by the writing device 4K as the exposure means. An electrostatic latent image is formed. The electrostatic latent image is developed by the developing device 13K and becomes a black toner image. Thereafter, the image carrier 11 is neutralized by a neutralizing device (not shown) to prepare for the next image formation.

次に、像担持体11は、作像部70Mの帯電装置12Mによって一様に帯電せしめられ、所定のタイミングで書込装置4Mによりマゼンタの画像データで変調されたレーザ光72Mで露光されて像担持体11上に静電潜像が形成される。この静電潜像が現像装置13Mによって現像されて、上記ブラックのトナー像と重なるマゼンタのトナー像となる。その後、像担持体11は図示しない除電装置によって除電され、次の画像形成に備える。   Next, the image carrier 11 is uniformly charged by the charging device 12M of the image forming unit 70M, and is exposed by the laser beam 72M modulated with magenta image data by the writing device 4M at a predetermined timing. An electrostatic latent image is formed on the carrier 11. The electrostatic latent image is developed by the developing device 13M, and becomes a magenta toner image overlapping the black toner image. Thereafter, the image carrier 11 is neutralized by a neutralizing device (not shown) to prepare for the next image formation.

次に、像担持体11は、作像部70Cの帯電装置12Cによって一様に帯電せしめられ、所定のタイミングで書込装置4Cによりシアンの画像データで変調されたレーザ光72Cで露光されて像担持体11上に静電潜像が形成される。この静電潜像が現像装置13Cによって現像されて、上記ブラックのトナー像及び上記マゼンタのトナー像と重なるシアンのトナー像となる。その後、像担持体11は図示しない除電装置によって除電され、次の画像形成に備える。   Next, the image carrier 11 is uniformly charged by the charging device 12C of the image forming unit 70C, and is exposed to laser light 72C modulated with cyan image data by the writing device 4C at a predetermined timing. An electrostatic latent image is formed on the carrier 11. The electrostatic latent image is developed by the developing device 13C, and becomes a cyan toner image overlapping the black toner image and the magenta toner image. Thereafter, the image carrier 11 is neutralized by a neutralizing device (not shown) to prepare for the next image formation.

次に、像担持体11は、作像部70Yの帯電装置12Yによって一様に帯電せしめられ、所定のタイミングで書込装置4Yによりイエローの画像データで変調されたレーザ光72Yで露光されて像担持体11上に静電潜像が形成される。この静電潜像が現像装置13Yによって現像されて、上記ブラックのトナー像、上記マゼンタのトナー像及び上記シアンのトナー像と重なるイエローのトナー像となる。これにより、像担持体11上にフルカラー画像が形成される。   Next, the image carrier 11 is uniformly charged by the charging device 12Y of the image forming unit 70Y, and is exposed by the laser beam 72Y modulated with yellow image data by the writing device 4Y at a predetermined timing. An electrostatic latent image is formed on the carrier 11. The electrostatic latent image is developed by the developing device 13Y to become a yellow toner image that overlaps the black toner image, the magenta toner image, and the cyan toner image. Thereby, a full-color image is formed on the image carrier 11.

画像形成装置の下部には、記録用紙等の転写材を格納し、画像形成時に転写材を搬送開始させる給紙装置5が設けられている。この給紙装置5から転写材が給送され、この転写材に画像形成装置に設けられた図示しない電源から転写バイアスが印加される転写手段としての転写ローラ2によって像担持体11上のフルカラー画像(各色トナー像)が転写される。フルカラー画像が転写された転写材は、画像形成装置の上部に設けられた定着装置3の加熱ローラ3aと加圧ローラ3bとに挟まれつつ加熱されることでフルカラー画像が転写材上に定着された後、外部に排出される。   Below the image forming apparatus, there is provided a paper feeding device 5 that stores a transfer material such as recording paper and starts conveying the transfer material during image formation. A full-color image on the image carrier 11 is transferred by a transfer roller 2 as a transfer unit to which a transfer material is fed from the paper feeding device 5 and a transfer bias is applied to the transfer material from a power source (not shown) provided in the image forming apparatus. (Toner image of each color) is transferred. The transfer material onto which the full-color image has been transferred is heated while being sandwiched between the heating roller 3a and the pressure roller 3b of the fixing device 3 provided at the upper part of the image forming apparatus, whereby the full-color image is fixed on the transfer material. After that, it is discharged outside.

なお、本実施形態の画像形成装置では像担持体11表面の転写残トナー粒子を回収するためのクリーニング部材は設けていない。転写残トナー粒子は像担持体11表面に残留したままとなるが、4つの帯電装置12によって帯電され、やがて転写材に転写されて像担持体11上から除去される。転写残トナー粒子が転写材に転写されると多少の画像の乱れが生じるが、わずかの乱れであれば視覚的に認識されない。   Note that the image forming apparatus of the present embodiment does not include a cleaning member for collecting the transfer residual toner particles on the surface of the image carrier 11. Transfer residual toner particles remain on the surface of the image carrier 11, but are charged by the four charging devices 12, transferred to a transfer material, and removed from the image carrier 11. When the transfer residual toner particles are transferred to the transfer material, some image disturbance occurs, but if the transfer residual toner particles are slightly disturbed, they are not visually recognized.

本実施形態の画像形成装置では、同一の像担持体11上に4色分の像の書き込みを行うので、通常の各色ごとに専用の像担持体を設けるタンデム方式に比べて、原理的に色ズレがほとんど発生せず、像担持体11上で色ズレのない高画質のフルカラー画像を得ることができる。   In the image forming apparatus according to the present embodiment, four color images are written on the same image carrier 11, so that in principle the color is different from the tandem method in which a dedicated image carrier is provided for each color. Almost no deviation occurs, and a high-quality full-color image without color deviation can be obtained on the image carrier 11.

また各色トナー像の位置ずれやトナー濃度の調整を行なうモードにおいては、像担持体11上に所定パターンのトナー像が形成され、像担持体11のトナー像が形成される側の面に対向して設けられた図示しないPセンサによってかかるトナーパターンが検出され、その検出結果に基づいて書込タイミングや現像バイアスの変更などが行なわれ、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整される。   In the mode in which the position of each color toner image is adjusted and the toner density is adjusted, a toner image having a predetermined pattern is formed on the image carrier 11 and faces the surface of the image carrier 11 on which the toner image is formed. Such a toner pattern is detected by a P sensor (not shown) provided, and the writing timing and the development bias are changed based on the detection result, so that an optimum color image can be obtained.

図4に作像部の現像装置13近傍の拡大図を示す。なお各色の現像装置は同一構造であるので1つのみを説明する。   FIG. 4 shows an enlarged view of the vicinity of the developing device 13 in the image forming unit. Since each color developing device has the same structure, only one will be described.

本実施形態においては、帯電装置12としてコロナ帯電方式を採用している。コロナ帯電方式のように像担持体11に対して帯電装置12が非接触となる帯電手段を用いれば、像担持体回転方向上流側の作像部70によって形成されたトナー像を乱すことなく像担持体11を帯電させることができる。   In the present embodiment, a corona charging method is adopted as the charging device 12. If a charging unit is used in which the charging device 12 is not in contact with the image carrier 11 as in the corona charging method, the toner image formed by the image forming unit 70 on the upstream side in the rotation direction of the image carrier is not disturbed. The carrier 11 can be charged.

現像装置13に設けられたトナー担持体13aは、少なくとも画像形成時に像担持体11に対して50〜1000[μm]、好ましくは150〜400[μm]の間隙をあけて非接触で対向している。   The toner carrier 13a provided in the developing device 13 is opposed to the image carrier 11 in a non-contact manner with a gap of 50 to 1000 [μm], preferably 150 to 400 [μm] at least during image formation. Yes.

また、図4に示す現像装置13は、トナー担持体13aへトナー粒子を供給するための供給ローラ13hが配置されており、トナー担持体13aと供給ローラ13bは、不図示の回転駆動機構によって回転されるようになっている。   Further, the developing device 13 shown in FIG. 4 is provided with a supply roller 13h for supplying toner particles to the toner carrier 13a. The toner carrier 13a and the supply roller 13b are rotated by a rotation driving mechanism (not shown). It has come to be.

トナーの搬送方向における現像領域の上流側部分には、トナー薄層を形成するためにトナー層を規制するトナー規制部材13cが設置されている。この規制部材13cは、ブレードやローラなどでトナーに当接させ、そのときにトナー担持体13aや規制部材13cなどとトナーとの摩擦によってトナーは帯電される。更に供給ローラの像担持体11とは反対側領域には、図5に示すように現像ケーシング13e内に格納されたトナーを攪拌しながら供給ローラ13hへ汲み上げるためのパドル13dが設置されている。   A toner regulating member 13c that regulates the toner layer is formed in the upstream portion of the developing region in the toner transport direction to form a toner thin layer. The regulating member 13c is brought into contact with the toner by a blade, a roller, or the like. At that time, the toner is charged by friction between the toner carrying member 13a, the regulating member 13c, and the like and the toner. Further, as shown in FIG. 5, a paddle 13d for pumping up the toner stored in the developing casing 13e to the supply roller 13h is installed in a region opposite to the image carrier 11 of the supply roller.

本実施形態におけるトナー粒子は、バインダー樹脂としてスチレン系またはアクリル系の重合性単量体を重合開始剤と共に水中に分散させた状態でラジカル重合させたものや、あるいはポリエステル系樹脂を水中に分散させ重付加反応により高分子化させたものを用い、これに着色剤、帯電制御剤などを加えて造粒することにより得られた、重量平均粒径約5[μm]の非磁性トナー粒子である。   The toner particles in this embodiment are those obtained by radical polymerization in the state where a styrene or acrylic polymerizable monomer is dispersed in water together with a polymerization initiator as a binder resin, or a polyester resin is dispersed in water. Non-magnetic toner particles having a weight average particle size of about 5 [μm] obtained by granulating using a polymer obtained by polyaddition reaction and adding a colorant, a charge control agent, etc. .

また、現像装置13内に収容されたトナーを撹拌しながら供給ローラ13hへ汲み上げるパドル13dが設けられている。供給ローラ13hに汲み上げられたトナーは、画像形成装置本体に現像装置13が所定の箇所に装着された際に、現像装置13に開けられた開口部で像担持体11に対向するように設けられたトナー担持体13aに供給される。なお、トナー担持体13aと供給ローラ13hとは、不図示の回転駆動機構によって回転されるようになっている。   Further, a paddle 13d is provided for pumping the toner contained in the developing device 13 to the supply roller 13h while stirring. The toner pumped up by the supply roller 13h is provided so as to face the image carrier 11 through an opening opened in the developing device 13 when the developing device 13 is mounted at a predetermined position in the main body of the image forming apparatus. Is supplied to the toner carrier 13a. The toner carrier 13a and the supply roller 13h are rotated by a rotation drive mechanism (not shown).

供給ローラ13hからトナー担持体13aにトナーが供給される箇所よりもトナー担持体回転方向下流側でトナー担持体13aと像担持体11とが対向する箇所よりもトナー像担持体回転方向上流側には、トナー担持体13aにトナー薄層を形成するためトナー担持体13a上のトナー層の規制するブレード状のトナー規制部材13cが設置されている。本実施形態においては、このトナー規制部材13cをトナー担持体13aの回転によって搬送されるトナーに当接させることで、トナー担持体13aに担持したトナーを一定量に規制している。また、このときにトナー担持体13aやトナー規制部材13cなどとトナーとの摩擦によってトナーが帯電する。なお、トナー規制部材としてはブレード状に限らずローラなどでもよい。   From the supply roller 13h to the toner carrier 13a where the toner is supplied, on the downstream side in the rotation direction of the toner carrier, to the upstream side in the rotation direction of the toner image carrier from the location where the toner carrier 13a and the image carrier 11 face each other. Is provided with a blade-like toner regulating member 13c for regulating the toner layer on the toner carrier 13a in order to form a toner thin layer on the toner carrier 13a. In the present embodiment, the toner regulating member 13c is brought into contact with the toner conveyed by the rotation of the toner carrier 13a, thereby regulating the toner carried on the toner carrier 13a to a certain amount. At this time, the toner is charged by friction between the toner carrier 13a, the toner regulating member 13c, and the like. The toner regulating member is not limited to the blade shape, and may be a roller.

次に、トナー担持体13aの構成について図6を参照して詳細に説明する。
図6は、トナー担持体13aの像担持体11側表面を拡大した断面図である。トナー担持体13aは、支持基材101上に複数の電極102−1a、102−1b、102−2a、102−2b・・・をトナー移動方向に沿って所定の間隔で配置し、その上に絶縁性の表面保護層103を積層したものである。また、この表面保護層103の表面がトナー搬送面として機能する。
Next, the configuration of the toner carrier 13a will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the surface of the toner carrier 13a on the image carrier 11 side. The toner carrying member 13a has a plurality of electrodes 102-1a, 102-1b, 102-2a, 102-2b,... Arranged at predetermined intervals along the toner moving direction on the support base 101, and is further provided thereon. An insulating surface protective layer 103 is laminated. Further, the surface of the surface protective layer 103 functions as a toner transport surface.

支持基材101としては、ガラス基材、樹脂基材或いはセラミックス基材などの絶縁性材料からなる基材、ステンレス鋼やアルミニウムなどの導電性材料からなる基板にSiOなどの絶縁膜を成膜したもの、または、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基材などを用いることができる。 As the support substrate 101, an insulating film such as SiO 2 is formed on a substrate made of an insulating material such as a glass substrate, a resin substrate or a ceramic substrate, or a substrate made of a conductive material such as stainless steel or aluminum. Or a base material made of a material that can be deformed flexibly, such as a polyimide film, can be used.

電極102は、支持基材101上にAlやNi−Crなどの導電性材料を0.1〜10[μm]厚、好ましくは0.5〜2.0[μm]で成膜し、これをフォトリソグラフ技術などを用いて所定の電極形状にパターン化して形成する。なお、本実施形態においては、電極102の幅Rを粉体(トナー)の平均粒径の1倍以上20倍以下としている。   The electrode 102 is formed by depositing a conductive material such as Al or Ni—Cr on the support base 101 with a thickness of 0.1 to 10 [μm], preferably 0.5 to 2.0 [μm]. It is formed by patterning into a predetermined electrode shape using a photolithographic technique or the like. In the present embodiment, the width R of the electrode 102 is 1 to 20 times the average particle diameter of the powder (toner).

表面保護層103は、無機または有機の絶縁性材料で形成され、例えば、SiO、TiO、TiO、SiON、BN、TiN、Taなどを、厚さ0.5〜10[μm]、好ましくは、厚さ0.5〜3[μm]で成膜して形成する。 The surface protective layer 103 is formed of an inorganic or organic insulating material. For example, SiO 2 , TiO 2 , TiO 4 , SiON, BN, TiN, Ta 2 O 5 and the like have a thickness of 0.5 to 10 μm. Preferably, the film is formed with a thickness of 0.5 to 3 [μm].

図7は本発明の実施形態に係る画像形成装置におけるトナー担持体13aの外観図ある。トナー担持体13aは、回転ローラ形状に形成したもので、移動方向に所定のピッチで配列されて空間周期的に配置された複数の電極102からなる電極パターンにおける奇数番目の電極の集合体であるa相電極におけるそれぞれの電極に接続された第1共通電極としての電極軸40Aを有している。また、偶数番目の電極の集合体であるb相電極におけるそれぞれの電極に接続された第2共通電極としての電極軸40Bも有している。   FIG. 7 is an external view of the toner carrier 13a in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. The toner carrier 13a is formed in the shape of a rotating roller, and is an aggregate of odd-numbered electrodes in an electrode pattern composed of a plurality of electrodes 102 that are arranged at a predetermined pitch in the moving direction and are spatially arranged. It has electrode shaft 40A as a first common electrode connected to each electrode in the a-phase electrode. Moreover, it has the electrode shaft 40B as a 2nd common electrode connected to each electrode in b phase electrode which is an aggregate | assembly of an even-numbered electrode.

電極軸40Aは、トナー担持体13aの回転軸線方向の一端側に位置する金属製の回転軸部材が第1共通電極として兼用されたものである。また、電極軸40Bは、トナー担持体13aの回転軸線方向の他端側に位置する金属製の回転軸部材が第2共通電極として兼用されたものである。これら電極軸40A、電極軸40Bは、互いに絶縁状態を維持するように配設されており、それぞれ図示しない軸受けに回転自在に支持されている。   In the electrode shaft 40A, a metal rotation shaft member located on one end side in the rotation axis direction of the toner carrier 13a is also used as the first common electrode. Further, the electrode shaft 40B is a member in which a metal rotation shaft member located on the other end side in the rotation axis direction of the toner carrier 13a is also used as the second common electrode. The electrode shaft 40A and the electrode shaft 40B are disposed so as to maintain an insulating state from each other, and are rotatably supported by bearings (not shown).

それぞれの電極軸40A、40Bには、後述する電極ブラシ等の摺擦接点部材47A、47Bによって後述する交流電源である電源45A、45Bからバイアス電位として交流電圧が印加される。この交流電圧は、図8に示されるように、上述のa相電極を束ねた電極軸40Aに印加される矩形波状のa相パルス電圧と、b相電極を束ねた電極軸40Bに印加される矩形波状のb相パルス電圧とからなる。これらa相パルス電圧、b相パルス電圧は、図示のように互いに逆位相になっており、単位時間あたりにおける平均電位は互いに同じである。   An AC voltage is applied to each of the electrode shafts 40A and 40B as a bias potential from power supplies 45A and 45B which are AC power supplies described later by sliding contact members 47A and 47B such as electrode brushes described later. As shown in FIG. 8, the AC voltage is applied to the rectangular wave-shaped a-phase pulse voltage applied to the electrode shaft 40A bundled with the a-phase electrodes and the electrode shaft 40B bundled with the b-phase electrodes. It consists of a rectangular wave-shaped b-phase pulse voltage. These a-phase pulse voltage and b-phase pulse voltage are in opposite phases as shown in the figure, and the average potentials per unit time are the same.

また、a相電極とb相電極とには位相をπだけずらして電圧が印加させているため、この位相差によって、a相電極とb相電極との間には常にVppだけの電位差が生じている。そして、この電位差によってa相電極とb相電極との電極間に電界が発生し、この電界に応じてトナーが電極間をホッピングして往復するような運動を行う。この現象を以下、フレア(あるいはフレア現象)と呼ぶ。また、フレア現象を引き起こしている状態をフレア状態という。なお、Vppは、100[V]〜1000[V]としている。Vppが100[V]より小さくなると上記電極間の電界が小さくなってしまい、トナーがホッピングしなくなってしまう。また、Vppが1000[V]より大きくなると、経時で上記電極間でリークが発生する可能性がある。リークが発生すると、それ以降は上記電極間に電界が発生しなくなり、トナーがホッピングしなくなってしまう。また、通常現像時における上記電圧の周波数は0.1[kHz]〜10[kHz]としている。周波数を0.1[kHz]より小さくするとトナーのホッピングが現像速度に追いつかなくなってしまう。周波数を10[kHz]より大きくすると、トナーが電圧の切り替わりに追従できなくなってしまう。さらに、上記電圧の中心値V0は、画像部電位と非画像部電位との間で現像条件によって変動させている。なお、図8に示すようにa相電極とb相電極とに印加する電圧が矩形波状であることで、電圧の切り替わりが瞬時に起きトナーのホッピングには適してるが、サイン波状や三角波状などの電圧を印加してもよい。   In addition, since the voltage is applied to the a-phase electrode and the b-phase electrode by shifting the phase by π, this phase difference always causes a potential difference of Vpp between the a-phase electrode and the b-phase electrode. ing. Then, an electric field is generated between the a-phase electrode and the b-phase electrode due to the potential difference, and the toner moves in a reciprocating manner by hopping between the electrodes according to the electric field. This phenomenon is hereinafter referred to as flare (or flare phenomenon). The state causing the flare phenomenon is called flare state. Vpp is set to 100 [V] to 1000 [V]. When Vpp is smaller than 100 [V], the electric field between the electrodes becomes small, and the toner does not hop. Further, when Vpp is larger than 1000 [V], there is a possibility that leakage occurs between the electrodes over time. When a leak occurs, no electric field is generated between the electrodes thereafter, and the toner does not hop. The frequency of the voltage during normal development is 0.1 [kHz] to 10 [kHz]. If the frequency is smaller than 0.1 [kHz], the toner hopping cannot keep up with the developing speed. When the frequency is higher than 10 [kHz], the toner cannot follow the voltage switching. Further, the central value V0 of the voltage is varied between the image portion potential and the non-image portion potential depending on the development conditions. As shown in FIG. 8, the voltage applied to the a-phase electrode and the b-phase electrode has a rectangular wave shape, so that the voltage is switched instantly and is suitable for toner hopping. May be applied.

また、図9に示すように、一方(a相電極)の電極軸に矩形波状のパルス電圧を印加し、他方(b相電極)の電極軸に上記パルス電圧の平均電位となる直流電圧を印加しても、逆位相のパルス電圧を採用する場合と同様に、フレア現象を生起せしめることが可能である。なお、この場合、上記電極間の電位差はVpp/2となることから、Vppの範囲は200[V]〜2000[V]となる。図3に示すような電圧印加を行う場合、a相電極とb相電極とに印加する電圧の位相差を考える必要はなく、電源コストが安くなる。   Also, as shown in FIG. 9, a rectangular wave pulse voltage is applied to one (a phase electrode) electrode axis, and a DC voltage that is the average potential of the pulse voltage is applied to the other (b phase electrode) electrode axis. Even so, it is possible to cause a flare phenomenon as in the case of employing a pulse voltage having an opposite phase. In this case, since the potential difference between the electrodes is Vpp / 2, the range of Vpp is 200 [V] to 2000 [V]. When voltage application as shown in FIG. 3 is performed, it is not necessary to consider the phase difference between the voltages applied to the a-phase electrode and the b-phase electrode, and the power supply cost is reduced.

トナー担持体13aは、図10(a)に示すように導電性を有する金属製の電極軸40A、40Bを図10(b)に示すように円筒51の軸穴52に圧入して、電極軸40A、40Bをa相電極、b相電極にそれぞれ接続する。なお、図11に示すように、a相電極はトナー担持体13aの図中左側からb相電極はトナー担持体13aの図中右側から出ており、a相電極とb相電極とで櫛歯状の電極構成になっている。また、上述したように電極軸40A、40Bには、電極ブラシ等の摺擦接点部材47A、47Bによって交流電源である電源45A、45Bからバイアス電位として交流電圧が印加される。   As shown in FIG. 10 (a), the toner carrying member 13a is formed by press-fitting metal electrode shafts 40A and 40B having conductivity into the shaft hole 52 of the cylinder 51 as shown in FIG. 10 (b). 40A and 40B are connected to an a-phase electrode and a b-phase electrode, respectively. As shown in FIG. 11, the a-phase electrode protrudes from the left side of the toner carrier 13a in the drawing and the b-phase electrode protrudes from the right side of the toner carrier 13a, and the a-phase electrode and the b-phase electrode are comb teeth. Electrode configuration. Further, as described above, an AC voltage is applied to the electrode shafts 40A and 40B as a bias potential from the power supply 45A and 45B that are AC power supplies by the sliding contact members 47A and 47B such as electrode brushes.

かかる構成において、トナー担持ローラ31の複数の電極における同一群の電極に対して共通した電圧を導くための電極軸40A、電極軸40Bについては、トナーの粒径やホッピング性を考慮して幅を決定する必要がないため、図示のようにかなり広幅のものを用いることが可能となる。更には、これら電極軸に摺擦せしめる電極ブラシ等の摺擦接点部材47A、47Bについても、電極軸40A、40Bの幅に合わせて、広幅のものを用いることが可能になる。これらの結果、電極軸40A、40Bと摺擦接点部材47A、47Bとの摩耗による接触不良の発生時期を従来よりも遅らせて、従来よりも現像装置の長寿命化を図ることができる。   In such a configuration, the electrode shaft 40A and the electrode shaft 40B for guiding a common voltage to the same group of electrodes of the plurality of electrodes of the toner carrying roller 31 have a width in consideration of the toner particle size and hopping property. Since it is not necessary to decide, it is possible to use a considerably wide one as shown. Further, the sliding contact members 47A and 47B such as electrode brushes that are rubbed against the electrode shafts can be widened in accordance with the widths of the electrode shafts 40A and 40B. As a result, the timing of occurrence of contact failure due to wear between the electrode shafts 40A and 40B and the sliding contact members 47A and 47B can be delayed as compared with the conventional one, and the life of the developing device can be extended.

第1共通電極たる電極軸40Aと、第2共通電極たる電極軸40Bとは、トナー担持体13aにおいて互いに回転軸線方向にずらして配設されている。かかる構成では、電極軸40Aと電極軸40Bとを互いに回転軸線方向にずらしていることで、回転する電極軸40A、電極軸40Bに対して、それぞれ摺擦接点部材47A、47Bを独立させて摺擦せしめることができる。   The electrode shaft 40A serving as the first common electrode and the electrode shaft 40B serving as the second common electrode are disposed so as to be shifted from each other in the rotation axis direction in the toner carrier 13a. In such a configuration, the electrode shaft 40A and the electrode shaft 40B are shifted in the rotational axis direction, so that the sliding contact members 47A and 47B are slid independently from the rotating electrode shaft 40A and the electrode shaft 40B, respectively. Can be rubbed.

また、本実施形態に係る画像形成装置においては、トナー担持体13aの回転軸線方向における一端側に位置する金属製の電極軸40Aを第1共通電極として兼用するとともに、他端側に位置する金属製の電極軸40Bを第2共通電極として兼用し、それら電極軸を互いに絶縁状態にしている。かかる構成では、トナー担持体13aに新たな共通電極を設けることなく、それぞれの電極群に独立してパルス電圧を印加することができる。   In the image forming apparatus according to the present embodiment, the metal electrode shaft 40A located on one end side in the rotation axis direction of the toner carrier 13a is also used as the first common electrode, and the metal located on the other end side. The manufactured electrode shaft 40B is also used as the second common electrode, and these electrode shafts are insulated from each other. In such a configuration, a pulse voltage can be applied independently to each electrode group without providing a new common electrode on the toner carrier 13a.

このようなトナー担持体13aを有する現像装置13において、図示しない回転駆動装置によって時計方向に回転するトナー担持体13aに供給部13hから供給されたトナーは、トナー規制部材13cにより薄層化された後、トナー担持体13aの表面に形成された電極間の電界によりフレア(クラウド)を形成し現像領域に運ばれ、像担持体11上に形成された潜像を現像する。また、本実施形態の現像装置13においては、図5に示すように、電位計50をトナー担持体13aに設けており、この電位計50によってフレア(クラウド)状態のトナー層電位を検知している。フレア(クラウド)状態のトナー層電位は、ホッピングしているトナーの帯電量Q/M[μC/g]、トナー量及びホッピング状態によって決まるものである。また、本実施形態においては、図示しない光学センサを用いて潜像担持体上の層状のトナーの量を検知している。潜像担持体上のトナー量と上記トナー層電位とを併用することで、フレア(クラウド)状態になっているトナーの帯電量Q/M[μC/g]を推測することができる。   In the developing device 13 having such a toner carrier 13a, the toner supplied from the supply unit 13h to the toner carrier 13a rotated clockwise by a rotation driving device (not shown) is thinned by the toner regulating member 13c. Thereafter, a flare (cloud) is formed by the electric field between the electrodes formed on the surface of the toner carrier 13a, and the flare (cloud) is transported to the development region, where the latent image formed on the image carrier 11 is developed. Further, in the developing device 13 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, an electrometer 50 is provided on the toner carrier 13a, and the potential of the toner layer in the flare (cloud) state is detected by the electrometer 50. Yes. The toner layer potential in the flare (cloud) state is determined by the charge amount Q / M [μC / g], the toner amount, and the hopping state of the hopping toner. In this embodiment, the amount of layered toner on the latent image carrier is detected using an optical sensor (not shown). By using both the toner amount on the latent image carrier and the toner layer potential, the charge amount Q / M [μC / g] of the toner in the flare (cloud) state can be estimated.

ところで、従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置には、2成分現像方式や1成分現像方式などがある。2成分現像方式は、高速現像に非常に適しており、現在の中速や高速の画像形成装置の主流方式である。この2成分現像方式では、高画質を狙うためには、潜像担持体上の静電潜像との接触部における現像剤の状態を非常に緻密にする必要がある。そのために、現在はキャリア粒子の小径化が進んでおり、商用レベルでは30[μm]程度のキャリアも使われ始めている。   Conventionally, developing devices used in image forming apparatuses such as copying machines, printers, and facsimiles include a two-component developing method and a one-component developing method. The two-component development method is very suitable for high-speed development, and is the mainstream method for current medium-speed and high-speed image forming apparatuses. In this two-component development method, in order to aim for high image quality, it is necessary to make the state of the developer very dense in the contact portion with the electrostatic latent image on the latent image carrier. For this reason, the carrier particles are currently being reduced in diameter, and on the commercial level, carriers of about 30 [μm] have begun to be used.

1成分現像方式は、機構が小型軽量になることから、現在の低速の画像形成装置の主流方式である。この1成分現像方式では、現像ローラ等の現像剤担持体の表面に担持したトナーをホッピングさせずに現像に用いる。具体的には、現像ローラ上にトナー薄層を形成するために、ブレードやローラなどのトナー規制部材を現像ローラ上のトナーに当接させ、そのときに現像ローラやトナー規制部材とトナーとの摩擦によってトナーは帯電される。現像ローラ上に薄層に形成された帯電トナー層は、現像部に運ばれて潜像担持体上の静電潜像を現像する。ここでの1成分現像方式には大きく分けて接触型と非接触型があり、前者は現像ローラと潜像担持体とが接触するものであり、後者は現像ローラと潜像担持体とが非接触であるものである。   The one-component developing method is the mainstream method of current low-speed image forming apparatuses because the mechanism is small and light. In this one-component development system, toner carried on the surface of a developer carrying member such as a developing roller is used for development without hopping. Specifically, in order to form a toner thin layer on the developing roller, a toner regulating member such as a blade or a roller is brought into contact with the toner on the developing roller, and at that time, the developing roller or the toner regulating member and the toner are in contact with each other. The toner is charged by friction. The charged toner layer formed as a thin layer on the developing roller is carried to the developing unit and develops the electrostatic latent image on the latent image carrier. The one-component development method here is roughly divided into a contact type and a non-contact type. The former is a type in which the developing roller and the latent image carrier are in contact, and the latter is a type in which the developing roller and the latent image carrier are non-contact. It is a contact.

上記2成分現像方式と1成分現像方式との欠点を補い合うべく、特開平3−100575号公報に記載のものなどのように2成分現像方式と1成分現像方式とをハイブリッド化したハイブリッド化方式も幾つか提案されている。   In order to compensate for the disadvantages of the two-component development method and the one-component development method, there is also a hybrid method in which the two-component development method and the one-component development method are hybridized, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-100575. Several proposals have been made.

高解像度の微小均一ドットを現像する方法としては、例えば特開平3−113474号公報に記載の方式がある。この方式は、上記ハイブリッド化方式に対して、現像部に高周波バイアスを印加したワイヤを設置することにより、現像部でのトナークラウド化を行い、高解像度のドット現像性を実現するものである。   As a method for developing high-resolution minute uniform dots, for example, there is a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-113474. In this method, a high-resolution dot developability is realized by installing a wire to which a high-frequency bias is applied to the developing unit, to form a toner cloud in the developing unit, as compared to the hybrid method.

また、特開平3−21967号公報(特許文献1)には、最も効率良く、且つ安定なトナークラウドを形成するために、回転ローラ上に電界カーテンを形成する方法が提案されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 3-21967 (Patent Document 1) proposes a method of forming an electric field curtain on a rotating roller in order to form the most efficient and stable toner cloud.

また、進行波電界による電界カーテンで現像剤を搬送する現像装置が特開2003−15419号公報に記載されている。また、現像ローラの周面上にほぼ1層のキャリアをほぼ均等に吸着する複数の磁極を有する現像装置が特開平9−269661号公報に記載されている。また、特開2003−84560号公報には、非磁性トナーを担持する現像剤担持体表面に、絶縁部を介して周期的な導電性電極パターンを設け、上記電極に所定のバイアス電位を与えることで現像剤担持体表面近傍に電界勾配を発生せしめ、上記現像剤担持体上に上記非磁性トナーを付着搬送させる現像装置が記載されている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2003-15419 discloses a developing device that transports a developer by an electric field curtain using a traveling wave electric field. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-269661 discloses a developing device having a plurality of magnetic poles that attract substantially one layer of carriers almost uniformly on the peripheral surface of the developing roller. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-84560 discloses that a periodic conductive electrode pattern is provided on the surface of a developer carrying member carrying non-magnetic toner through an insulating portion, and a predetermined bias potential is applied to the electrode. Describes a developing device that generates an electric field gradient in the vicinity of the surface of the developer carrying member and adheres and conveys the non-magnetic toner onto the developer carrying member.

従来の2成分現像方式では、高画質化に対する要求が益々高まっており、必要とされる画素のドットサイズ自身が現状のキャリア粒子径と同等もしくはそれよりも小さい必要があるために、孤立ドットの再現性という意味では更にキャリア粒子を小さくする必要がある。しかし、キャリア径を小さくしていくと、キャリア粒子の透磁率が低下するために、現像ローラからのキャリア離脱が生じやすくなり、離脱したキャリア粒子が潜像担持体に付着した場合には、キャリア付着そのものによる画像欠陥が生じるだけでなく、それを起点として潜像担持体に傷をつけてしまうなどいろいろな副作用が生じる。   In the conventional two-component development method, the demand for higher image quality is increasing, and the dot size of the required pixel itself needs to be equal to or smaller than the current carrier particle diameter. In terms of reproducibility, the carrier particles must be further reduced. However, as the carrier diameter is reduced, the permeability of the carrier particles decreases, so that carrier detachment from the developing roller tends to occur, and when the detached carrier particles adhere to the latent image carrier, the carrier In addition to image defects due to the attachment itself, various side effects such as scratching the latent image carrier from the origin are caused.

このキャリア離脱を防止するために、材料面からキャリア粒子の透磁率を上げる試みや、現像ローラに内包されるマグネットの磁力を強くする試みが進められているが、低コスト化及び高画質化との兼ね合いの中で開発は困難を極めている。また、小型化の煽りを受けて、現像ローラは益々小径化の一途をたどっていることからも、キャリア離脱を完全に抑止できるような強力な磁場構成を有した現像ローラ設計が困難となっている。   In order to prevent this carrier detachment, attempts have been made to increase the magnetic permeability of carrier particles from the material surface and to increase the magnetic force of the magnet included in the developing roller. Development is extremely difficult due to this balance. In addition, due to the downsizing of the developing roller, the developing roller is becoming smaller in diameter, and it becomes difficult to design a developing roller having a strong magnetic field configuration that can completely prevent carrier detachment. Yes.

そもそも2成分現像方式は、磁気ブラシと呼ばれる2成分現像剤の穂を静電潜像に対して擦り付けるようにしてトナー像を形成するプロセスであるために、どうしても穂の不均一性によって、孤立ドットの現像性にムラが生じやすい。現像ローラと潜像担持体との間に交番電界を形成することで画質の向上は可能であるが、現像剤の穂のムラといった根本的な画像ムラを完全に消滅させることは困難である。   In the first place, the two-component development method is a process of forming a toner image by rubbing the ears of a two-component developer called a magnetic brush against the electrostatic latent image. Unevenness tends to occur in the developability. Although an image quality can be improved by forming an alternating electric field between the developing roller and the latent image carrier, it is difficult to completely eliminate the fundamental image unevenness such as the unevenness of the ears of the developer.

また、潜像担持体上の現像されたトナー像を転写する工程や、転写後に潜像担持体上に残存するトナーをクリーニングする工程において、転写効率やクリーニング効率を向上させるためには、潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を極力下げる必要がある。潜像担持体とトナーとの非静電的付着力を下げる方法としては、潜像担持体表面の摩擦係数を下げることが効果的であることが知られているが、この場合、2成分現像剤の穂が滑らかに現像部をすり抜けてしまうために現像効率やドット再現性が非常に悪くなってしまう。   In order to improve transfer efficiency and cleaning efficiency in the step of transferring the developed toner image on the latent image carrier and the step of cleaning the toner remaining on the latent image carrier after the transfer, It is necessary to reduce the non-electrostatic adhesion between the carrier and the toner as much as possible. As a method for reducing the non-electrostatic adhesion force between the latent image carrier and the toner, it is known that reducing the friction coefficient on the surface of the latent image carrier is effective. Since the spikes of the agent smoothly pass through the developing portion, the development efficiency and the dot reproducibility become very poor.

1成分現像方式では、トナー規制部材により薄層化された現像ローラ上のトナー層は、現像ローラ上に十分に圧接されてしまっているために、現像部での電場に対するトナー応答性が非常に悪い。よって、通常は高画質を得るために、現像ローラと潜像担持体との間に強力な交番電場を形成するのが主流であるが、この交番電場の形成をもってしても静電潜像に対して一定量のトナーを安定して現像することは困難であり、高解像度の微小ドットを均一に現像することは難しい。また、この1成分現像方式は、現像ローラへのトナー薄層形成時にトナーに対して非常に大きなストレスをかけてしまうため、現像装置内を循環するトナーの劣化が非常に早い。トナーの劣化に連れて、現像ローラへのトナー薄層形成の工程でもムラなどが生じやすくなり、1成分現像方式は一般には高速や高耐久の画像形成装置としては向かない。   In the one-component development method, the toner layer on the developing roller thinned by the toner regulating member is sufficiently pressed on the developing roller, so that the toner responsiveness to the electric field in the developing unit is very high. bad. Therefore, in general, in order to obtain high image quality, it is mainstream to form a strong alternating electric field between the developing roller and the latent image carrier. However, even if this alternating electric field is formed, an electrostatic latent image is formed. On the other hand, it is difficult to stably develop a certain amount of toner, and it is difficult to uniformly develop high resolution minute dots. In addition, this one-component development system applies a very large stress to the toner when the toner thin layer is formed on the developing roller, so that the toner circulating in the developing device deteriorates very quickly. As the toner deteriorates, unevenness and the like easily occur in the process of forming a toner thin layer on the developing roller, and the one-component developing method is generally not suitable as a high-speed and highly durable image forming apparatus.

ハイブリッド化方式(特開平3−100575号公報)では、現像装置そのものの大きさや部品点数は増えてしまうものの、幾つかの課題は克服される。しかし、現像部においてはやはり1成分現像方式と同様の問題があり、つまり高解像度の微小均一ドットを現像することには難が残る。   In the hybrid system (Japanese Patent Laid-Open No. 3-110355), although the size of the developing device itself and the number of parts increase, some problems are overcome. However, the developing unit still has the same problem as the one-component developing method, that is, it is difficult to develop a high-resolution minute uniform dot.

特開平3−113474号公報に記載の方式は、高安定且つ高画質な現像が実現できるものと考えられるが、現像装置の構成が複雑になる。   The method described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-113474 can be considered to realize highly stable and high-quality development, but the configuration of the developing device is complicated.

また、特開平3−21967号公報(特許文献1)に記載の方法は、小型且つ高画質の現像を得るには非常に優れたものと解釈できるが、本発明者らが鋭意研究した結果、理想的な高画質を得るためには、形成する電界カーテンや現像などの条件を限定しなくてはならないことが発見された。すなわち、適正な条件から外れた条件で作像を行ってしまうと、全く効果が得られないばかりか、返って粗悪な画質を提供してしまうことになる。また、この方式はトナー担持体上でホッピングするトナーをトナー担持体の表面移動によって現像領域まで搬送するものであるが、トナー担持体を表面移動させずに、ホッピングよる移動のみによってトナーを現像領域まで搬送する特開2002−341656号公報に記載の方式でも、同様のことが言える。   Moreover, although the method described in JP-A-3-21967 (Patent Document 1) can be interpreted as being extremely excellent for obtaining a small-sized and high-quality development, as a result of intensive studies by the present inventors, In order to obtain an ideal high image quality, it was discovered that the conditions such as the electric field curtain and development to be formed must be limited. In other words, if image formation is performed under conditions that deviate from the appropriate conditions, not only the effect is not obtained, but also poor image quality is provided. In this method, the toner to be hopped on the toner carrier is transported to the development area by moving the surface of the toner carrier. However, the toner is only moved by hopping without moving the surface of the toner carrier. The same can be said for the method described in JP-A-2002-341656.

また、潜像担持体に第一のトナー像が形成され、その上に順次に第二のトナー像、第三のトナー像を形成していくような作像プロセスにおいては、先に潜像担持体上に形成されているトナー像を乱さないような現像方式でなくてはいけない。非接触一成分現像方式や、特開平3−113474号公報に記載のトナークラウド現像方式を用いることで、潜像担持体上に順次に各色トナーを形成していくことは可能であるが、いずれの方式も、潜像担持体と現像ローラとの間には交番電界が形成されてしまうために、潜像担持体上に先に形成されたトナー像からトナーの一部が引き剥がされて現像装置に入り込んでしまう。これによって、潜像担持体上の画像が乱されてしまうばかりでなく、現像装置内のトナーが混色するという問題も生じてしまう。これらは高画質画像を得るには致命的であり、この問題を解決する方法としては潜像担持体と現像ローラとの間には交番電場を形成しない方法で、クラウド現像を実現する必要がある。   In the image forming process in which the first toner image is formed on the latent image carrier and the second toner image and the third toner image are sequentially formed thereon, the latent image carrier is first formed. The developing method must not disturb the toner image formed on the body. Each color toner can be sequentially formed on the latent image carrier by using a non-contact one-component development method or a toner cloud development method described in JP-A-3-113474. In this method, since an alternating electric field is formed between the latent image carrier and the developing roller, a part of the toner is peeled off from the toner image previously formed on the latent image carrier. Get into the device. This not only disturbs the image on the latent image carrier, but also causes a problem that the toner in the developing device is mixed. These are fatal for obtaining high-quality images, and as a method for solving this problem, it is necessary to realize cloud development by a method in which an alternating electric field is not formed between the latent image carrier and the developing roller. .

このようなフレア(クラウド)現像を実現できる方法としては、先に挙げた特開平3−21967号公報(特許文献1)や特開2002−341656号公報に記載の方式が有効と考えられるが、これらに関しては先にも述べた通り、適当な条件の元で利用しないと全く効果が無い。   As a method for realizing such flare (cloud) development, the methods described in JP-A-3-21967 (Patent Document 1) and JP-A-2002-341656 described above are considered effective. As described above, these methods have no effect unless they are used under appropriate conditions.

また、特開2002−341656号公報に記載の方式などの様に、トナー担持体の機械的な駆動を無くし、3相以上の交互電場によってトナーを静電的に搬送し現像する方法も有効であると考えられる。しかしながら、同公報に記載の方法によれば、何かのきっかけで静電搬送できなくなったトナーを起点として、搬送基板上にトナーが堆積してしまい、結果として機能しなくなる問題を抱えてしまう。このような問題を解決すべく、例えば特開2004−286837号公報に記載の方式のように固定搬送基板とその表面を移動するトナー担持体の組合せのような構造も提案されているが、機構が非常に複雑になってしまう。これに対し、本画像形成装置のように、トナーをホッピングによって電極間で往復移動させながら、トナー担持体の表面移動によって現像領域に搬送する方式では、前述のようなトナーの堆積や機構の複雑化を回避することができる。   In addition, as in the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-341656, a method of eliminating the mechanical driving of the toner carrier and electrostatically conveying and developing the toner by an alternating electric field of three or more phases is also effective. It is believed that there is. However, according to the method described in the publication, the toner accumulates on the transport substrate starting from the toner that can no longer be electrostatically transported due to some cause, resulting in a problem that the toner does not function. In order to solve such a problem, a structure such as a combination of a fixed transport substrate and a toner carrier that moves on the surface thereof has been proposed as in the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-286837. Becomes very complicated. On the other hand, in the method in which the toner is reciprocated between the electrodes by hopping and conveyed to the development region by moving the surface of the toner carrier, as in the present image forming apparatus, the toner accumulation and the mechanism are complicated as described above. Can be avoided.

また、本実施形態のような、トナーを電極間の電界によりトナー担持体表面から引き離し、フレア(クラウド)を形成させるタイプの現像装置では、トナーがトナー担持体表面をホッピングして移動するため、トナーとトナー担持体表面とが大部分の時間、非接触である。したがって、トナーがトナー担持体表面に静電的に付着する力は弱い。そのため、現像電界を弱く設定しても(例えば、現像ポテンシャルが100[V]以下でも)現像能力を容易に確保することができる利点がある。また、トナーとトナー担持体表面とが静電的に付着する力が弱いので、トナー担持体表面から容易にトナーを引き剥がすことができ、トナーの劣化が抑えられるため高耐久化にできる利点がある。   Further, in the developing device of the type in which the toner is separated from the surface of the toner carrier by the electric field between the electrodes and forms a flare (cloud) as in this embodiment, the toner moves by hopping the surface of the toner carrier. The toner and the surface of the toner carrier are in non-contact for most of the time. Therefore, the force with which the toner electrostatically adheres to the surface of the toner carrier is weak. Therefore, even if the developing electric field is set weak (for example, even when the developing potential is 100 [V] or less), there is an advantage that the developing ability can be easily secured. Further, since the electrostatic force between the toner and the surface of the toner carrying member is weak, the toner can be easily peeled off from the surface of the toner carrying member, and the deterioration of the toner can be suppressed. is there.

また、4色のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成する本実施形態のような画像形成装置に、フレア(クラウド)を形成させるタイプの現像装置を用いることで、像担持体11上に一度形成されたトナー像に対して全く影響を与えることが無く、しかも、像担持体11上に形成された先行色のトナー層を後続色の現像装置13内に転移させることも無い。よって、スキャベンジ(掻き取り)や混色などの問題などが一切無く、高画質な画像を作像できる作像プロセスを長期にわたって安定して行うことができる。   Further, by using a developing device that forms a flare (cloud) in an image forming apparatus such as the present embodiment that forms a full color image by superimposing four color toner images, the image is once formed on the image carrier 11. The formed toner image is not affected at all, and the preceding color toner layer formed on the image carrier 11 is not transferred into the developing device 13 for the subsequent color. Therefore, there is no problem such as scavenging (scraping) or color mixing, and an image forming process capable of forming a high-quality image can be stably performed over a long period of time.

次に、本実施形態で用いるトナーについて説明する。トナーとしては、母材樹脂(トナーの主成分)がポリエステル又はスチレンアクリルからなり、且つ正規帯電極性がマイナス極性(負極性)であるものを用いる。そして、像担持体11の一様帯電部(地肌部)と潜像部とを共にトナーの正規帯電極性と同極性(本例ではマイナス極性)にし、且つ地肌部よりも電位を減衰せしめた潜像部に対してトナーを選択的に付着させるいわゆる反転現像を行うようになっている。   Next, the toner used in this embodiment will be described. As the toner, a toner whose base resin (the main component of the toner) is made of polyester or styrene acrylic and whose normal charging polarity is negative polarity (negative polarity) is used. Then, both the uniformly charged portion (background portion) and the latent image portion of the image carrier 11 have the same polarity (negative polarity in this example) as the normal charging polarity of the toner, and the potential is attenuated more than the background portion. So-called reversal development in which toner is selectively attached to the image portion is performed.

ここで、本実施形態におけるトナー担持体13aは、支持基材101と、複数の電極102と、これら電極102を覆う表面保護層103とを有している。この表面保護層103としては、トナー担持体13aの表面上でホッピングするトナーとの摺擦に伴ってトナーの正規帯電極性側(本例ではマイナス側)への摩擦帯電を促す材料からなるもの、を用いることができる。即ち、トナーの方が表面保護層103よりも摩擦帯電系列上でマイナス側に位置するようにする。このような関係を実現し得る表面保護層103の材料としては、シリコーン、ナイロン、メラミン樹脂、アクリル樹脂、PVA、ウレタンなどの有機材料を例示することができる。また、第四級アンモニウム塩やニグシロン系染料などでもよい。更には、これまでに例示した材料の2つ以上を混合した材料でもよい。これらの材料は、トナーの正規帯電極性側への摩擦帯電を促すことに加えて、自らの絶縁性によってトナー電荷の電極へのリークを回避することが可能である。   Here, the toner carrier 13 a in the present embodiment includes a support base 101, a plurality of electrodes 102, and a surface protective layer 103 that covers these electrodes 102. The surface protective layer 103 is made of a material that promotes frictional charging to the normal charging polarity side (minus side in this example) of the toner in accordance with sliding with the toner hopping on the surface of the toner carrier 13a. Can be used. That is, the toner is positioned on the negative side in the triboelectric charging series than the surface protective layer 103. Examples of the material of the surface protective layer 103 that can realize such a relationship include organic materials such as silicone, nylon, melamine resin, acrylic resin, PVA, and urethane. Moreover, a quaternary ammonium salt, a nigusilon type dye, etc. may be sufficient. Furthermore, the material which mixed 2 or more of the material illustrated so far may be used. In addition to promoting frictional charging of the toner toward the normal charging polarity side of the toner, these materials can avoid leakage of toner charge to the electrodes due to its insulating properties.

このような表面保護層103を有するトナー担持体13aを具備する現像装置13においては、トナー担持体13aの表面保護層103がホッピングするトナーとの摺擦に伴ってトナーの正規帯電極性側への摩擦帯電を促す。そして、表面保護層103との摺擦に伴うトナーの正規帯電極性とは逆極性側への摩擦帯電を回避する。これにより、ホッピングに伴うトナーの帯電量(正規帯電極性)の低下を抑えることで、トナーのホッピング不良による現像不良の発生を抑えることができる。   In the developing device 13 including the toner carrier 13 a having such a surface protective layer 103, the toner carrier 13 a moves toward the normal charging polarity side of the toner as the surface protective layer 103 of the toner carrier 13 a slides on the hopping toner. Promotes frictional charging. Then, frictional charging to the side opposite to the normal charging polarity of the toner due to rubbing with the surface protective layer 103 is avoided. Thereby, by suppressing the decrease in the toner charge amount (regular charge polarity) due to hopping, it is possible to suppress the development failure due to the toner hopping failure.

なお、トナーとして、正規帯電極性がプラス極性(正極性)であるものを用いてもよい。この場合には、表面保護層103として、トナーとの摺擦に伴ってトナーのプラス極性側への摩擦帯電を促す材料からなるものを用いればよい。   As the toner, a toner whose normal charging polarity is positive polarity (positive polarity) may be used. In this case, the surface protective layer 103 may be made of a material that promotes frictional charging of the toner toward the positive polarity side of the toner as it slides on the toner.

また、トナーの帯電系列とは、トナー母材樹脂(粒子)にシリカ、酸化チタンなどの外添剤を添加したトナー全体としての帯電系列を意味する。帯電系列における序列については、次のようにして調べることが可能である。即ち、トナーを表面保護層上で所定時間だけ表面保護層に摺擦せしめた後、そのトナーを吸引して採取する。そして、採取したトナーの帯電量をエレクトロメータで測定する。この測定結果がトナーの負極性への帯電量増加を示すものであれば、トナーの方が表面保護層よりもマイナス側の帯電系列となる。また、測定結果がトナーの正極性への帯電量増加を示すものであれば、トナーの方が表面保護層よりもプラス側の帯電系列となる。   The toner charging series means a charging series of the whole toner in which an external additive such as silica or titanium oxide is added to the toner base resin (particles). The order in the charging series can be examined as follows. That is, after the toner is rubbed against the surface protective layer for a predetermined time on the surface protective layer, the toner is sucked and collected. Then, the charge amount of the collected toner is measured with an electrometer. If this measurement result indicates an increase in the charge amount of the toner to the negative polarity, the toner becomes a negative charge series with respect to the surface protective layer. Further, if the measurement result indicates an increase in the charge amount of the toner to the positive polarity, the toner becomes a positive charge series with respect to the surface protective layer.

また、表面保護層103と電極との間に中間層を設けてもよい。この場合、中間層として、Ti、Sn、Fe、Cu、Cr、Ni、Zn、Mg、Al、T、SnO、Fe、Fe、CuO、Cr、NiO、ZnO、MgO、Al等の導電性の材料からなるものを用いることも可能である。 Further, an intermediate layer may be provided between the surface protective layer 103 and the electrode. In this case, as the intermediate layer, Ti, Sn, Fe, Cu , Cr, Ni, Zn, Mg, Al, T i O 2, SnO 2, Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, CuO, Cr 2 O 3, It is possible to use a conductive material such as NiO, ZnO, MgO, Al 2 O 3 or the like.

上述したような本実施形態の現像装置13を用いて像担持体11上の潜像を現像する場合、トナー担持体13aの表面でホッピングしフレア(クラウド)状態となっているトナーは、トナー担持体13aと衝突を繰り返すことによって帯電量が変化したり衝突によってストレスを受けたりしてトナーが劣化する。このように、トナーが劣化すると、像担持体11上の潜像を良好に現像することができなくなる。そのため、トナーの高耐久を目指す上では、トナー担持体13aと衝突することでトナーが受けるストレスなどを低減する必要がある。   When the latent image on the image carrier 11 is developed using the developing device 13 of the present embodiment as described above, the toner that is hopped on the surface of the toner carrier 13a and is in a flare (cloud) state is the toner carrier. By repeating the collision with the body 13a, the amount of charge is changed or the toner is deteriorated due to stress caused by the collision. Thus, when the toner deteriorates, the latent image on the image carrier 11 cannot be developed satisfactorily. Therefore, in order to achieve high durability of the toner, it is necessary to reduce the stress received by the toner by colliding with the toner carrier 13a.

そのため、本実施形態においては、連続プリント中の紙間など像担持体11上の潜像を現像装置13によって現像しないタイミングで、トナー担持体13aに設けたa相電極とb相電極との間に印加する電圧の周波数などを、像担持体11上の潜像を現像装置13によって現像する際よりも低くしている。これにより、a相電極とb相電極との間に印加する電圧の周波数などが常時同じ場合に比べて、上記タイミングで周波数などを低くする分、トナーとトナー担持体とが衝突する回数が少なくなり、トナー担持体13aと衝突することでトナーが受けるストレスを低減させることができる。以下に、このことに係る検証実験について説明する。   For this reason, in the present embodiment, the latent image on the image carrier 11 such as between sheets during continuous printing is not developed by the developing device 13 between the a-phase electrode and the b-phase electrode provided on the toner carrier 13a. The frequency of the voltage applied to is lower than that when the latent image on the image carrier 11 is developed by the developing device 13. As a result, compared to the case where the frequency of the voltage applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode is always the same, the number of times that the toner and the toner carrier collide is reduced by decreasing the frequency at the above timing. Thus, the stress applied to the toner by colliding with the toner carrier 13a can be reduced. Below, the verification experiment concerning this is demonstrated.

本実験は、図2などに示した本実施形態に係る画像形成装置を用いて行った。像担持体11としては、厚み13[μm]のベルト状の有機感光体を使用し、書込装置4によって1200[dpi]でレーザー書き込みを行って像担持体11上に潜像を形成した。トナー担持体13aと像担持体11とのギャップは300[μm]であり、トナー担持体13a上のトナー量が0.4[mg/cm]となるようにトナー規制部材13cにて調整した。トナー担持体13a上にトナーを0.4[mg/cm]のせた状態でa相電極とb相電極との電極間に、現像時において、周波数1[kHz]の交流電圧Vpp400[V]を印加してトナー担持体13aの表面でトナーをホッピングさせフレア(クラウド)を形成させた。なお、現像時においては、周波数1[kHz]の電圧を1[kHz]周期の電圧印加時間で印加している。 This experiment was performed using the image forming apparatus according to this embodiment shown in FIG. A belt-shaped organic photoreceptor having a thickness of 13 [μm] was used as the image carrier 11, and laser writing was performed at 1200 [dpi] by the writing device 4 to form a latent image on the image carrier 11. The gap between the toner carrier 13a and the image carrier 11 is 300 [μm], and the toner regulating member 13c is adjusted so that the toner amount on the toner carrier 13a is 0.4 [mg / cm 2 ]. . An AC voltage Vpp400 [V] having a frequency of 1 [kHz] is developed between the a-phase electrode and the b-phase electrode with the toner being placed on the toner carrier 13a at 0.4 [mg / cm 2 ]. To hop toner on the surface of the toner carrier 13a to form a flare (cloud). During development, a voltage having a frequency of 1 [kHz] is applied with a voltage application time of 1 [kHz] period.

また、非現像時である紙間においては、現像時における電圧印加条件に対して周波数や電圧印加時間などを後述する実施例1〜4の各条件に変更するなどして上記電極間へ電圧を印加した。なお、比較例として、紙間における電圧印加条件を変更せず現像時の電圧印加条件と同じ条件で上記電極間に電圧印加する実験も行った。そして、上記画像形成装置を用いて10000枚連続プリントを行い、10000枚連続プリント後の実施例1〜5及び比較例それぞれのトナーの劣化度合いを現像装置13内に残存するトナーから判断した。   In addition, between the papers during non-development, the voltage is applied between the electrodes by changing the frequency, voltage application time, and the like to the conditions of Examples 1 to 4 described later with respect to the voltage application conditions during development. Applied. As a comparative example, an experiment was also conducted in which a voltage was applied between the electrodes under the same conditions as the voltage application conditions during development without changing the voltage application conditions between the sheets. Then, 10,000 sheets were continuously printed using the image forming apparatus, and the degree of toner deterioration in each of Examples 1 to 5 and Comparative Example after the 10,000 sheets were printed was determined from the toner remaining in the developing device 13.

なお、連続プリント時の現像時と紙間(非現像時)における上記電極間へ電圧を印加する電圧印加制御としては、例えば図1に示すようなものが挙げられる。また、上記電圧印加制御としては図1に示すものに限らない。   In addition, as voltage application control which applies a voltage between the said electrodes at the time of development at the time of continuous printing and between papers (at the time of non-development), what is shown, for example in FIG. 1 is mentioned. The voltage application control is not limited to that shown in FIG.

図1に示す電圧印加制御において、まず、連続プリントがスタートした後に、装置本体に設けられCPUやメモリーなどからなる図示しない制御部によって紙間(非現像時)であるか否かを判断する(S1)。紙間であると判断された場合には(S1でY)、現像時における電圧印加条件よりも、電圧の周波数を低くするか、電圧印加時間を短くするか、の少なくとも一方の電圧印加条件の変更を行う(S2)。そして、変更した電圧印加条件でa相電極とb相電極との電極間に電圧を印加する(S3)。その後、現像時であるか否かを上記制御部で判断して(S4)、現像時であれば(S4でY)、現像時における電圧印加条件に変更する(S5)。そして、その変更した電圧印加条件で上記電極間に電圧を印加する(S6)。その後、上記制御部によって紙間であるか否かを判断し、上述した一連の制御を繰り返し行う。また、上記制御部によって現像時であると判断されなければ(S4でN)、連続プリントが終了か否かの判断を上記制御部で行う(S7)。連続プリント終了であると判断されれば(S7でY)、一連の制御を終了する。連続プリントが終了していないのであれば、再度、現像時であるか否かの判断を行う(S4)。なお、上記制御部が現像時や紙間(非現像時)などの判断を行う際には、連続プリントで形成される画像の元になる原稿や電子データなどの画像情報などに基づいて行えばよい。   In the voltage application control shown in FIG. 1, first, after continuous printing is started, a control unit (not shown) provided in the main body of the apparatus, such as a CPU and a memory, determines whether or not it is between sheets (during non-development). S1). When it is determined that there is a gap between sheets (Y in S1), the voltage application condition at least one of the voltage frequency lowering or the voltage application time shorter than the voltage application condition at the time of development is satisfied. Change is made (S2). Then, a voltage is applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode under the changed voltage application condition (S3). Thereafter, the controller determines whether or not it is during development (S4). If it is during development (Y in S4), the voltage application condition during development is changed (S5). Then, a voltage is applied between the electrodes under the changed voltage application condition (S6). Thereafter, it is determined by the control unit whether or not there is a sheet gap, and the above-described series of control is repeated. If the control unit does not determine that the development is in progress (N in S4), the control unit determines whether or not the continuous printing is finished (S7). If it is determined that the continuous printing is finished (Y in S7), a series of control is finished. If the continuous printing has not ended, it is determined again whether or not it is during development (S4). Note that when the control unit determines the time of development or the interval between sheets (non-development), it can be performed based on image information such as a document or electronic data that is the basis of an image formed by continuous printing. Good.

ここで、トナーの劣化度合いは、トナー製造時にトナー表層に添加された外添剤がトナー表層にどれだけ残存しているかを表す外添剤表層残存率を用いてランク評価にて行う。なお、このランク評価は5段階にランク分けされており、ランク5はトナー製造時の状態(初期状態)であり、ランクが下がるにしたがってトナー表層に残存する外添剤の量が少なくなり、ランク1はトナー表層に外添剤がない状態である。なお、ランク1までトナーが劣化すると、トナーがトナー担持体の表面にはりついてしまい、トナーがホッピングできなくなってしまうことがわかっている。また、トナーの劣化度合いとしては、ランク4以上が実使用上許容できるものである。   Here, the degree of deterioration of the toner is determined by rank evaluation using the external additive surface layer remaining rate indicating how much of the external additive added to the toner surface layer at the time of toner production remains on the toner surface layer. This rank evaluation is classified into five levels. Rank 5 is a state (initial state) at the time of toner production, and the amount of external additive remaining on the toner surface layer decreases as the rank decreases. Reference numeral 1 denotes a state in which no external additive is present on the toner surface layer. It has been found that when the toner deteriorates to rank 1, the toner adheres to the surface of the toner carrying member and the toner cannot be hopped. As the degree of toner deterioration, rank 4 or higher is acceptable in actual use.

次に、実施例1〜5及び比較例における、連続プリント時の紙間(非現像時)にa相電極とb相電極との電極間に印加する電圧の電圧印加条件を示す。
・実施例1:紙間にa相電極とb相電極との電極間へ印加する電圧の周波数を0.1[kHz]にする。
・実施例2:紙間にa相電極とb相電極との電極間へ電圧を印加しない。
・実施例3:紙間にa相電極とb相電極との電極間へ印加する印加時間を変更した。すなわち、図12に示すように周波数が1[kHz]の周期T1の電圧を周波数が0.1[kHz]の周期T2の電圧印加時間に所定回数印加した。
・実施例4:紙間にa相電極とb相電極との電極間へ印加する電圧の周波数を高くし、且つ、印加時間を変更した。すなわち、周波数が3[kHz]の電圧を周波数が0.1[kHz]の周期の電圧印加時間に所定回数印加した。
・比較例:紙間にa相電極とb相電極との電極間へ印加する電圧の電圧印加制御を行わない(現像時に上記電極間へ印加する電圧と同条件)。
Next, voltage application conditions of voltages applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode during the continuous printing (non-development) in Examples 1 to 5 and the comparative example are shown.
Example 1: The frequency of the voltage applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode between the sheets is set to 0.1 [kHz].
Example 2: No voltage is applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode between paper sheets.
Example 3 The application time applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode between the papers was changed. That is, as shown in FIG. 12, a voltage having a frequency T1 having a frequency of 1 [kHz] was applied a predetermined number of times during a voltage application time having a frequency T having a frequency of 0.1 [kHz].
Example 4: The frequency of the voltage applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode between the papers was increased, and the application time was changed. That is, a voltage having a frequency of 3 [kHz] was applied a predetermined number of times during a voltage application period having a frequency of 0.1 [kHz].
Comparative example: Voltage application control of the voltage applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode between the paper is not performed (same conditions as the voltage applied between the electrodes during development).

実験結果を表1に示す。

Figure 0005483142
The experimental results are shown in Table 1.
Figure 0005483142

表1からわかるように、実施例1〜4においては、トナーの劣化度合いのランクがランク4以上であり、比較例においてはランク3である。すなわち、実施例1及び実施例2の結果から、紙間にa相電極とb相電極との電極間へ印加する電圧の周波数を現像時よりも低くすることで、トナー劣化を低減できることがわかる。また、実施例3及び実施例4の結果から、紙間にa相電極とb相電極との電極間へ電圧を印加している電圧印加時間を現像時よりも短くすることで、トナー劣化を低減できることがわかる。これらをまとめると、現像時よりも紙間にa相電極とb相電極との電極間へ印加する電圧の周波数を低くしたり電圧印加時間を短くしたりすることなどによって、比較例のように紙間に上記電極間へ印加する電圧の条件を現像時と同じにして変化させない場合よりも、トナーとトナー担持体13aとが衝突する回数が少なくなり、トナー担持体13aと衝突することでトナーが受けるストレスを低減させることができ、トナー劣化を低減できることがわかる。なお、実施例4においては、紙間における電圧の周波数を現像時よりも高くしているのでトナー担持体13aとトナーとの衝突回数が比較例の場合よりも増えてしまいそうであるが、紙間に上記電極間へ電圧を印加する電圧印加時間を短くしたことで、トナーとトナー担持体13aとが衝突する回数が比較例の場合よりも少なくなっていると考えられる。   As can be seen from Table 1, in Examples 1 to 4, the rank of the degree of toner deterioration is rank 4 or higher, and in the comparative example is rank 3. That is, from the results of Example 1 and Example 2, it can be seen that the toner deterioration can be reduced by lowering the frequency of the voltage applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode between the papers than during the development. . Further, from the results of Example 3 and Example 4, the toner deterioration is reduced by shortening the voltage application time during which voltage is applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode between the papers. It can be seen that it can be reduced. In summary, the frequency of the voltage applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode is lower between the paper than during development, and the voltage application time is shortened as in the comparative example. The number of times the toner collides with the toner carrier 13a is smaller than when the voltage condition applied between the electrodes between the paper is the same as that during development and the toner carrier 13a collides. It can be seen that the stress applied to the toner can be reduced and toner deterioration can be reduced. In Example 4, since the frequency of the voltage between the papers is higher than that during development, the number of collisions between the toner carrier 13a and the toner is likely to increase as compared with the comparative example. It is considered that the number of times of collision between the toner and the toner carrier 13a is smaller than that in the comparative example by shortening the voltage application time for applying the voltage between the electrodes.

また、本発明における非現像時、すなわち紙間においては、プロセスコントロールを行うことも可能である。このプロセスコントロールでは、像担持体11上に形成されたトナー像の濃度などを検出して、その検出結果に基づいて所定の濃度のトナー像が形成できるように画像形成条件を変化させる。このようなプロセスコントロールを行うことで適切な濃度のトナー像を経時で形成することができ、安定した連続プリントを行うことができる。ここで、像担持体11上のトナー付着量やトナー担持体13aのフレア(クラウド)状態のトナー層電位などを検知することで、フレア(クラウド)状態のトナーの帯電量の変化(トナー劣化)に伴う、プリントされる画像の状態を推測することができる。また、上述した紙間にトナー担持体13aに設けられたa相電極とb相電極との電極間へ印加する電圧の電圧印加制御の結果から、トナー担持体13aの表面でフレア(クラウド)しているトナーの状態予測も可能である。これらのことから、紙間を電圧印加制御によるトナーの低ストレス化とプロセスコントロールのための検知タイミングとすることで、トナーの劣化を抑制でき、且つ、高い安定性で画像形成が行える画像形成装置を得ることができる。   In addition, process control can be performed at the time of non-development in the present invention, that is, between sheets. In this process control, the density of the toner image formed on the image carrier 11 is detected, and the image forming conditions are changed based on the detection result so that a toner image with a predetermined density can be formed. By performing such process control, a toner image having an appropriate density can be formed over time, and stable continuous printing can be performed. Here, by detecting the toner adhesion amount on the image carrier 11 and the toner layer potential in the flare (cloud) state of the toner carrier 13a, the change in the charge amount of the toner in the flare (cloud) state (toner deterioration) The state of the image to be printed can be estimated. Further, the surface of the toner carrier 13a is flared (clouded) based on the result of voltage application control of the voltage applied between the a-phase electrode and the b-phase electrode provided on the toner carrier 13a. It is also possible to predict the state of the toner. For these reasons, the image forming apparatus can suppress the deterioration of the toner and can form an image with high stability by setting the interval between the sheets as a detection timing for reducing the stress of the toner by the voltage application control and controlling the process. Can be obtained.

例えば、上述したようにトナー担持体13aの表面でホッピングしフレア(クラウド)状態となっているトナーは、トナー担持体13aと衝突を繰り返すことによって帯電量が変化する。よって、トナーの帯電量の変化からトナー劣化の程度を推測することが可能である。また、上述したように、像担持体11上のトナー付着量とトナー担持体13aのフレア(クラウド)状態のトナー層電位とから、フレア(クラウド)状態のトナーの帯電量を推測することができる。したがって、上記トナー付着量と上記トナー層電位とに基づいて、トナーの帯電量が初期状態などに対して変化していると推測されたときに、その変化に応じて、非現像時に上記電極間に印加する電圧の周波数を現像時よりも低くしたり、上記電圧の印加時間を現像時よりも短くしたりするなどの電圧印加制御を行うことで、トナー劣化の進行を抑えることができる。   For example, as described above, the toner hopped on the surface of the toner carrier 13a and in a flare (cloud) state changes its charge amount by repeatedly colliding with the toner carrier 13a. Therefore, it is possible to estimate the degree of toner deterioration from the change in the toner charge amount. Further, as described above, the charge amount of the toner in the flare (cloud) state can be estimated from the toner adhesion amount on the image carrier 11 and the toner layer potential in the flare (cloud) state of the toner carrier 13a. . Therefore, when it is estimated that the toner charge amount has changed with respect to the initial state based on the toner adhesion amount and the toner layer potential, according to the change, between the electrodes during non-development. By controlling the voltage application such that the frequency of the voltage applied to the toner is lower than that during development or the voltage application time is shorter than that during development, the progress of toner deterioration can be suppressed.

また、本実施形態の現像装置13を用いることで次のような不具合も解決することができる。すなわち、トナー担持体13aの表面でトナーがホッピングしたフレア(クラウド)状態でトナー担持体13aが回転していると、トナー飛散が生じてしまう可能性がある。現像時においては、像担持体11に形成された潜像とトナー担持体13aとの間に形成される電界によってフレア状態のトナーが潜像に引きつけられるため、トナー飛散は抑制されるが、非現像時においては、上記電界が形成されないためトナー担持体13aの回転の勢いや回転に伴う気流などによってフレア(クラウド)状態のトナーが飛散し易くなっている。そのため、本実施形態の現像装置13のように非現像時に上述した電圧印加制御を行うことで、非現像時におけるトナーのホッピング回数が減りフレア(クラウド)状態が抑えられトナー飛散を低減させることができる。   Further, the following problems can be solved by using the developing device 13 of the present embodiment. That is, if the toner carrier 13a rotates in a flare (cloud) state where toner is hopped on the surface of the toner carrier 13a, toner scattering may occur. During development, since the flare toner is attracted to the latent image by the electric field formed between the latent image formed on the image carrier 11 and the toner carrier 13a, toner scattering is suppressed. At the time of development, since the electric field is not formed, the toner in the flare state is easily scattered by the momentum of rotation of the toner carrier 13a and the airflow accompanying the rotation. Therefore, by performing the above-described voltage application control during non-development as in the developing device 13 of this embodiment, the number of toner hopping times during non-development is reduced, and flare (cloud) state can be suppressed and toner scattering can be reduced. it can.

以上、本実施形態によれば、絶縁性の支持基材101の表面に沿うように複数の電極102が所定の間隔で配設され、支持基材101及び電極102の表面に絶縁性の表層である表面保護層103が積層された筒状のトナー担持体13aと、複数の電極102に周期的な電圧を印加することによって、トナー担持体13aの表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせる電界をトナー担持体13aの表面上に発生させるホッピング電界発生手段である電源45A、45Bとを有し、トナー担持体13aの表面に担持されているトナーを潜像担持体である像担持体11と対向する現像領域へ搬送して像担持体11上の潜像にトナーを付着させることによって上記潜像を現像する現像装置13において、連続プリント中の非現像時(紙間)に、現像時よりも上記複数の電極102に印加する電圧の印加時間を短くする制御を電源45A、45Bに対して行う制御手段である上記制御部を有し、制御部は、現像時に、周波数f1であり周期T1の電圧を印加するよう電源45A、45Bを制御し、非現像時に、周期T2で、周波数f1であり周期T1の電圧を各周期m回ずつ印加するよう電源45A、45Bを制御し、周期T1と周期T2とは、T1×m<T2という関係を満たす。これにより、非現像時に現像時と同じ周波数の電圧を同じ時間印加した場合よりも、非現像時におけるトナー担持体13aとトナーとの衝突回数を減らすことができる。よって、非現像時におけるトナー担持体13aとトナーとの衝突回数が減った分、トナー担持体13aとの衝突によってトナーが受けるストレスが抑えられ、トナー劣化を低減することができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも上記現像時に上記電源45A、45Bによって上記複数の電極102に印加する電圧の周波数の範囲が、0.1[kHz]以上10[kHz]以下であることで、上述したようにトナーのホッピング状態を最適化することができる。
また、本実施形態によれば、像担持体11上の潜像に付着したトナーの付着量を検知するトナー付着量検知手段である上記光学センサと、トナー担持体13aの表面でホッピング状態のトナー層の電位を検知するトナー層電位検知手段である電位計50とを有しており、上記制御部は、上記光学センサによるトナー付着量の検知結果と電位計50によるトナー層電位の検知結果とに基づいて上記制御を行うものであることで、上述したようにトナー劣化の進行を抑えることができる。
また、本実施形態によれば、トナー担持体13aの表面保護層103が、トナーとの摩擦によりトナーの正規帯電極性と同極性の電荷をトナーに対して付与し得る電気的特性を有した材料で形成されていることで、ホッピングに伴うトナーの帯電量(正規帯電極性)の低下を抑えることができ、トナーのホッピング不良による現像不良の発生を抑えることができる。
また、本実施形態によれば、上記現像時における上記複数の電極102に印加する周期的な電圧は、各瞬間の電位平均値が像担持体11に形成される画像部電位と非画像部電位との間の値となるように設定されたものであることが望ましい。
また、本実施形態によれば、潜像を担持する潜像担持体である像担持体11と、像担持体11上の潜像にトナーを付着させて現像する現像手段とを有し、像担持体上で現像されたトナー像を最終的に転写材上に転写させて画像形成を行う画像形装置において、上記現像手段として、本発明の現像装置13を用いることによって、トナー劣化を低減でき経時で良好な画像形成を行うことができる。
また、本実施形態によれば、複数色のトナーを各色ごとに対応付けされて収容する複数の現像装置を有し、像担持体11に形成された各色のトナー像を複数互いに重ね合わせて得られるフルカラー画像を上記転写材上に形成する画像形成装置に対して、本発明の現像装置13aを用いることで、像担持体11上に一度形成されたトナー像に対して全く影響を与えることが無く、しかも、像担持体11上に形成された先行色のトナー層を後続色の現像装置13内に転移させることも無い。よって、スキャベンジ(掻き取り)や混色などの問題などが一切無く、高画質な画像を作像できる作像プロセスを長期にわたって安定して行うことができる。
As described above, according to this embodiment, the plurality of electrodes 102 are arranged at predetermined intervals along the surface of the insulating support base material 101, and the insulating base layer is provided on the surfaces of the support base material 101 and the electrode 102. A cylindrical toner carrier 13a on which a certain surface protective layer 103 is laminated, and a toner charged to a predetermined polarity carried on the surface of the toner carrier 13a by applying a periodic voltage to the plurality of electrodes 102. And an electric power source 45A, 45B which is a hopping electric field generating means for generating an electric field for hopping on the surface of the toner carrier 13a, and an image which is a latent image carrier for the toner carried on the surface of the toner carrier 13a. In the developing device 13 that develops the latent image by transporting it to a developing area facing the carrier 11 and attaching the toner to the latent image on the image carrier 11, non-printing during continuous printing is performed. When an image (sheet interval), has the control unit is a control means for performing to that control short application time of the voltage applied to the upper Symbol plurality of electrodes 102 supply 45A, against 45B than at the time of development The control unit controls the power supplies 45A and 45B so as to apply the voltage of the frequency T1 and the cycle T1 during development, and the frequency T1 and the voltage of the cycle T1 at the cycle T2 during non-development m times each cycle. The power supplies 45A and 45B are controlled to be applied, and the period T1 and the period T2 satisfy the relationship of T1 × m <T2. Thus, the number of collisions between the toner carrier 13a and the toner during non-development can be reduced as compared with the case where a voltage having the same frequency as that during development is applied for the same time during non-development. Therefore, since the number of collisions between the toner carrier 13a and the toner during non-development is reduced, the stress received by the toner due to the collision with the toner carrier 13a is suppressed, and toner deterioration can be reduced.
Further, according to the present embodiment, the frequency range of the voltage applied to the plurality of electrodes 102 by the power supplies 45A and 45B at least during the development is 0.1 [kHz] or more and 10 [kHz] or less. As described above, the hopping state of the toner can be optimized.
Further, according to the present embodiment, the above-mentioned optical sensor, which is a toner adhesion amount detecting means for detecting the adhesion amount of the toner adhered to the latent image on the image carrier 11, and the toner in a hopping state on the surface of the toner carrier 13a. An electrometer 50 which is a toner layer potential detecting means for detecting the potential of the layer, and the control unit includes a detection result of the toner adhesion amount by the optical sensor and a detection result of the toner layer potential by the electrometer 50. By performing the control based on the above, it is possible to suppress the progress of toner deterioration as described above.
In addition, according to the present embodiment, the surface protective layer 103 of the toner carrier 13a has a material having an electrical characteristic capable of imparting to the toner a charge having the same polarity as the normal charging polarity of the toner by friction with the toner. Thus, it is possible to suppress a decrease in toner charge amount (regular charge polarity) due to hopping, and to prevent development failure due to toner hopping failure.
Further, according to the present embodiment, the periodic voltage applied to the plurality of electrodes 102 during the development is such that the average potential value at each moment is the image portion potential and the non-image portion potential formed on the image carrier 11. It is desirable that the value be set to a value between.
In addition, according to the present embodiment, the image bearing member 11 that is a latent image bearing member that bears a latent image and the developing unit that develops the toner by attaching the toner to the latent image on the image bearing member 11 are provided. In an image forming apparatus for forming an image by finally transferring a toner image developed on a carrier onto a transfer material, toner deterioration can be reduced by using the developing device 13 of the present invention as the developing means. Good image formation can be performed over time.
In addition, according to the present embodiment, a plurality of developing devices that store a plurality of colors of toner corresponding to each color are obtained, and a plurality of toner images of each color formed on the image carrier 11 are obtained by superimposing each other. By using the developing device 13a of the present invention with respect to an image forming apparatus that forms a full color image to be formed on the transfer material, the toner image once formed on the image carrier 11 can be completely affected. In addition, the toner layer of the preceding color formed on the image carrier 11 is not transferred into the developing device 13 of the subsequent color. Therefore, there is no problem such as scavenging (scraping) or color mixing, and an image forming process capable of forming a high-quality image can be stably performed over a long period of time.

なお、本発明を適用できる画像形成装置としては、上述したものに限るものではない。例えば、各色それぞれに対応させて像担持体を設け、その各色の像担持体ごとに現像装置、帯電装置、クリーニング装置などを配設し、各色の像担持体それぞれで形成された各色のトナー像を中間転写体上で重ね合わせてフルカラー画像し、中間転写体上から転写材上にフルカラー画像を転写して転写材にフルカラー画像を形成する、所謂中間転写方式のフルカラー画像形成装置でも良い。また、転写紙にブラックのトナー像だけを形成するようなモノクロ画像形成装置でも良い。これらの場合、現像装置と、像担持体、帯電装置またはクリーニング装置の少なくとも1つとを一体に形成し、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として構成することで、現像装置などのメンテナンス性が向上する。   The image forming apparatus to which the present invention can be applied is not limited to the one described above. For example, an image carrier is provided corresponding to each color, and a developing device, a charging device, a cleaning device, etc. are provided for each color image carrier, and each color toner image formed by each color image carrier. A so-called intermediate transfer type full-color image forming apparatus that forms a full-color image on the transfer material by transferring the full-color image onto the transfer material from the intermediate transfer member by superimposing the images on the intermediate transfer member. Alternatively, a monochrome image forming apparatus that forms only a black toner image on a transfer sheet may be used. In these cases, the developing device and at least one of the image carrier, the charging device, and the cleaning device are integrally formed and configured as a process cartridge that is detachable from the main body of the image forming device, thereby maintaining the developing device and the like. Improves.

電圧印加制御の一例を示すフローチャート。The flowchart which shows an example of voltage application control. 本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. 現像装置を画像形成装置本体から着脱する際の模式図。FIG. 3 is a schematic diagram when the developing device is attached to and detached from the image forming apparatus main body. 作像部の現像装置近傍の拡大図。FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of a developing device in an image forming unit. 現像装置の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a developing device. トナー担持体の像担持体側表面を拡大した断面図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of an image carrier side surface of a toner carrier. トナー担持体の外観図。FIG. 3 is an external view of a toner carrier. トナー担持体の電極に印加されるパルス電圧の特性を示す波形図。FIG. 4 is a waveform diagram showing characteristics of a pulse voltage applied to an electrode of a toner carrier. トナー担持体の一方の電極に矩形波状のパルス電圧を印加し、他方の電極に直流電圧を印加した際の波形図。FIG. 6 is a waveform diagram when a rectangular wave pulse voltage is applied to one electrode of a toner carrier and a DC voltage is applied to the other electrode. (a)電極軸の斜視図。(b)トナー担持体の回転軸と電極軸とを兼用したトナー担持体の模式図。(A) The perspective view of an electrode shaft. (B) Schematic diagram of a toner carrier that serves both as a rotating shaft and an electrode shaft of the toner carrier. トナー担持体を平面状に展開した状態を示す展開図。FIG. 3 is a development view showing a state in which a toner carrier is developed in a planar shape. 電極間へ電圧を印加する印加時間の変更の説明に用いる模式図。The schematic diagram used for description of the change of the application time which applies a voltage between electrodes.

符号の説明Explanation of symbols

11 像担持体
13 現像装置
13a トナー担持体
40 電極軸
45 電源
46 電流計測装置
47 摺擦接点部材
50 電位計
70 作像部
101 支持基材
102 電極
103 表面保護層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Image carrier 13 Developing device 13a Toner carrier 40 Electrode shaft 45 Power source 46 Current measuring device 47 Sliding contact member 50 Electrometer 70 Image forming unit 101 Support base material 102 Electrode 103 Surface protective layer

Claims (7)

支持基材の表面に沿うように複数の電極が所定の間隔で配設され、該支持基材及び該電極の表面に絶縁性の表層が積層された筒状のトナー担持体と、
該複数の電極に周期的な電圧を印加することによって、該トナー担持体の表面に担持されている所定極性に帯電したトナーをホッピングさせる電界を該トナー担持体の表面上に発生させるホッピング電界発生手段とを有し、
該トナー担持体の表面に担持されているトナーを潜像担持体と対向する現像領域へ搬送して該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させることによって該潜像を現像する現像装置において、
連続プリント中の非現像時に、現像時よりも該複数の電極に電圧を印加している電圧印加時間を短くする制御を該ホッピング電界発生手段に対して行う制御手段を有し、
該制御手段は、該現像時に、周波数f1であり周期T1の電圧を印加するよう該ホッピング電界発生手段を制御し、該非現像時に、周期T2で、周波数f1であり周期T1の電圧を各周期m回ずつ印加するよう該ホッピング電界発生手段を制御し、
該周期T1と該周期T2とは、T1×m<T2という関係を満たすことを特徴とする現像装置。
A cylindrical toner carrier in which a plurality of electrodes are arranged at predetermined intervals along the surface of the support substrate, and an insulating surface layer is laminated on the surface of the support substrate and the electrodes;
Generation of a hopping electric field that generates an electric field on the surface of the toner carrying member by hopping the toner charged to a predetermined polarity carried on the surface of the toner carrying member by applying a periodic voltage to the plurality of electrodes. Means,
A developing device that develops the latent image by transporting the toner carried on the surface of the toner carrying member to a developing region facing the latent image carrying member and attaching the toner to the latent image on the latent image carrying member. In
During the non-development during continuous printing, and a control means for performing a voltage control system you shorten the voltage application time is being applied to the plurality of electrodes than at the time of development with respect to the hopping electric field generating means,
The control means controls the hopping electric field generating means to apply a voltage having a frequency f1 and a period T1 during the development, and applies a voltage having a frequency f1 and a period T1 to each period m at the period T2 during the non-development. Controlling the hopping electric field generating means to apply each time,
The developing device, wherein the cycle T1 and the cycle T2 satisfy a relationship of T1 × m <T2.
請求項1の現像装置において、
少なくとも上記現像時に上記ホッピング電界発生手段によって上記複数の電極に印加する電圧の周波数の範囲が、0.1[kHz]以上10[kHz]以下であることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1.
A developing apparatus, wherein a frequency range of a voltage applied to the plurality of electrodes by the hopping electric field generating means at least during the development is 0.1 [kHz] or more and 10 [kHz] or less.
請求項1または2の現像装置において、
上記潜像担持体上の潜像に付着したトナーの付着量を検知するトナー付着量検知手段と、
上記トナー担持体の表面でホッピング状態のトナー層の電位を検知するトナー層電位検知手段とを有しており、
上記制御手段は、該トナー付着量検知手段の検知結果と該トナー層電位検知手段の検知結果とに基づいて上記制御を行うものであることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1 or 2,
Toner adhesion amount detection means for detecting the adhesion amount of toner adhered to the latent image on the latent image carrier;
Toner layer potential detecting means for detecting the potential of the toner layer in a hopping state on the surface of the toner carrier,
The developing device according to claim 1, wherein the control means performs the control based on a detection result of the toner adhesion amount detection means and a detection result of the toner layer potential detection means.
請求項1、2または3の現像装置において、
上記トナー担持体の上記表層が、トナーとの摩擦によりトナーの正規帯電極性と同極性の電荷をトナーに対して付与し得る電気的特性を有した材料で形成されていることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1, 2 or 3,
The development, wherein the surface layer of the toner carrier is formed of a material having an electrical property capable of imparting to the toner a charge having the same polarity as the normal charge polarity of the toner by friction with the toner. apparatus.
請求項1、2、3または4の現像装置において、
上記現像時における上記複数の電極に印加する周期的な電圧は、各瞬間の電位平均値が上記潜像担持体に形成される画像部電位と非画像部電位との間の値となるように設定されたものであることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1, 2, 3 or 4,
The periodic voltage applied to the plurality of electrodes during the development is such that the average potential value at each moment is a value between the image portion potential formed on the latent image carrier and the non-image portion potential. A developing device that is set.
潜像を担持する潜像担持体と、
該潜像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像手段とを有し、
該潜像担持体上で現像されたトナー像を最終的に転写材上に転写させて画像形成を行う画像形装置において、
該現像手段として、請求項1、2、3、4または5の現像装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
A latent image carrier for carrying a latent image;
Developing means for developing toner by attaching the toner to the latent image of the latent image carrier,
In an image forming apparatus for forming an image by finally transferring a toner image developed on the latent image carrier onto a transfer material,
An image forming apparatus using the developing device of claim 1, 2, 3, 4 or 5 as the developing means.
請求項6の画像形成装置において、
複数色のトナーを各色ごとに対応付けされて収容する複数の上記現像装置を有しており、
上記潜像担持体に形成された各色のトナー像を複数互いに重ね合わせて得られるフルカラー画像を上記転写材上に形成することを特徴とする画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 6.
A plurality of the developing devices for storing a plurality of color toners in association with each color;
An image forming apparatus, wherein a full color image obtained by superimposing a plurality of toner images of each color formed on the latent image carrier is formed on the transfer material.
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