JP5849037B2 - Developing device and image forming apparatus having the same - Google Patents
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本発明は、トナーを含む現像剤を採用した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device employing a developer containing toner and an image forming apparatus provided with the developing device.
電子写真方式を利用した、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置は、像担持体(例えば、感光体ドラムや転写ベルト)上に形成された静電潜像に現像剤を供給して該静電潜像を現像することにより、像担持体上にトナー像を形成する。前記現像を行う方式の一つとして、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む二成分現像剤を用いたタッチダウン現像方式が知られている。この場合、磁気ローラー上に二成分現像剤層(いわゆる磁気ブラシ層)が担持され、現像ローラー上に前記二成分現像剤層からトナーが移動され、トナー層が担持される。更に、該トナー層から像担持体にトナーが供給されることで前記静電潜像が可視化される。 An image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile using an electrophotographic system supplies a developer to an electrostatic latent image formed on an image carrier (for example, a photosensitive drum or a transfer belt) and supplies the developer. By developing the electrostatic latent image, a toner image is formed on the image carrier. As one of the developing methods, a touch-down developing method using a two-component developer containing a non-magnetic toner and a magnetic carrier is known. In this case, a two-component developer layer (so-called magnetic brush layer) is carried on the magnetic roller, and the toner is moved from the two-component developer layer on the development roller to carry the toner layer. Further, the electrostatic latent image is visualized by supplying toner from the toner layer to the image carrier.
特許文献1には、現像動作時および現像動作が行われていない非現像動作時に、直流バイアスに交流バイアスが重畳された現像バイアスが現像ローラーに印加される技術が開示されている。
特許文献1に記載された技術のように、直流バイアスおよび交流バイアスが現像ローラーに印加された場合、トナーに添加された外添剤が、交流バイアスによってトナーから離脱され、像担持体側に移動されることがあった。このような外添剤として、トナーの帯電性の維持や像担持体の表面の研磨作用の促進を主目的として添加される酸化チタンがあげられる。外添剤は現像動作時にトナーとともに像担持体側に消費されるだけでなく、紙間に代表される非現像動作時においても、前記交流バイアスによって外添剤が単独で像担持体側に消費される場合があった。外添剤がトナーから脱離され、単独で消費されると、トナーに加わるストレスが増し、濃度低下が生じやすい。
When a DC bias and an AC bias are applied to the developing roller as in the technique described in
このような外添剤の消費を抑制するために、非現像動作時において、現像ローラーに印加される交流バイアスの振幅値を縮小することが考えられる。しかしながら、交流バイアスの振幅値が縮小されると、現像ローラーから磁気ローラーへのトナーの回収性が悪化しやすい。このため、現像ローラー上のトナーが消費されにくい低印字率条件において特に、前記回収性の悪化に伴い現像ゴーストや現像ローラーの周回に伴う濃度低下が生じるという課題があった。一方、現像ローラー上のトナーが消費されやすい高印字率条件においては上記のような現像ゴーストは生じにくいが、現像ローラーの表面をトナーが通過する頻度が増すため、現像ローラーの表面にトナーが固着するという課題があった。 In order to suppress such consumption of external additives, it is conceivable to reduce the amplitude value of the AC bias applied to the developing roller during the non-developing operation. However, if the amplitude value of the AC bias is reduced, the toner recoverability from the developing roller to the magnetic roller tends to deteriorate. For this reason, there is a problem that, particularly in a low printing rate condition in which the toner on the developing roller is hardly consumed, the density is lowered due to the development ghost and the rotation of the developing roller with the deterioration of the recoverability. On the other hand, development ghosts as described above are unlikely to occur under the high printing rate conditions where the toner on the developing roller is likely to be consumed. However, since the frequency of toner passing through the surface of the developing roller increases, the toner adheres to the surface of the developing roller. There was a problem to do.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、現像ローラーから磁気ローラーにトナーが安定して非現像されるとともに、現像ローラーへのトナーの固着を抑止した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and a developing device in which toner is stably non-developed from a developing roller to a magnetic roller and toner is prevented from sticking to the developing roller, It is another object of the present invention to provide an image forming apparatus including the same.
本発明の一局面に係る現像装置は、外添剤が添加されたトナーを含む現像剤を貯留する現像ハウジングと、所定の方向に回転しつつ前記現像ハウジング内の現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から前記トナーを受け取ってトナー層を担持し、トナー像を担持する像担持体に前記トナーを供給するトナー担持体と、前記現像剤担持体および前記トナー担持体に、直流バイアスに交流バイアスが重畳されたバイアスを印加し、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に所定の電位差を形成するバイアス印加手段と、前記像担持体に前記トナー像が形成される現像動作時に、前記バイアス印加手段に第1現像バイアスを印加させ、前記現像動作が実行されていない非現像動作時に、前記バイアス印加手段に第2現像バイアスを印加させるバイアス制御手段と、予め定められた期間の前記像担持体に形成される前記トナー像の印字率を算出する印字率算出手段と、前記印字率算出手段によって算出された前記印字率に応じて、前記非現像動作時において前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を変更することで、前記外添剤が前記第2現像バイアスの前記交流バイアスによって前記トナー担持体から前記像担持体に消費される消費条件を変更する消費条件変更手段と、を有し、前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時の前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記現像動作時の前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値よりも小さく設定し、前記印字率が予め設定された閾値以上の場合に、前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの第1の振幅値よりも小さい第2の振幅値に設定し、前記印字率が前記閾値未満の場合に、前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第1の振幅値よりも小さく、かつ前記第2の振幅値よりも大きい第3の振幅値に設定することを特徴とする。 A developing device according to one aspect of the present invention includes: a developing housing that stores a developer containing toner to which an external additive is added; and a developer that receives the developer in the developing housing while rotating in a predetermined direction. A developer carrying body that carries the toner layer, and a toner layer that receives the toner from the developer layer and carries the toner layer while rotating while being in contact with the developer layer; A bias in which an AC bias is superimposed on a DC bias is applied to the toner carrier that supplies the toner, the developer carrier, and the toner carrier, and a predetermined gap is provided between the developer carrier and the toner carrier. a bias applying means for forming a potential difference at the time of developing operation of the toner image is formed on the image bearing member, a first developing bias is applied to said bias applying means, Do not the developing operation is performed During non-developing operation, the bias control means for applying a second developing bias to said bias application means, the printing rate calculation means for calculating a printing rate of the toner image formed on said image bearing member for a predetermined period In accordance with the printing rate calculated by the printing rate calculation means, the amplitude of the AC bias in the second development bias is changed during the non-development operation, so that the external additive is in the second development. possess a consumption condition changing means for changing the consumption condition by said AC bias bias from the toner carrying member is consumed on the image bearing member, wherein the consumption condition changing means, the non-developing operation said at second The amplitude value of the AC bias in the developing bias is set to be smaller than the amplitude value of the AC bias in the first developing bias during the developing operation. When the printing rate is equal to or higher than a preset threshold, the amplitude value of the AC bias in the second developing bias is smaller than the first amplitude value of the AC bias in the first developing bias. The amplitude value of the AC bias in the second developing bias is smaller than the first amplitude value and the second amplitude when the printing rate is less than the threshold value. The third amplitude value is set to be larger than the value .
本構成によれば、現像動作時および非現像動作時において、トナー担持体および現像剤担持体に印加される第1現像バイアスおよび第2現像バイアスによって、外添剤がトナーから離脱された後、像担持体側に移動される場合がある。このような場合であっても、消費条件変更手段は、印字率に応じて、非現像動作時に外添剤がトナー担持体から像担持体に消費される消費条件を変更する。このため、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置内の外添剤の消費量を好適に調整することが可能となる。 According to this configuration, after the external additive is separated from the toner by the first development bias and the second development bias applied to the toner carrier and the developer carrier during the development operation and the non-development operation, In some cases, the image carrier may be moved. Even in such a case, the consumption condition changing unit changes the consumption condition in which the external additive is consumed from the toner carrier to the image carrier during the non-development operation according to the printing rate. For this reason, the consumption condition of the external additive during the non-development operation is suitably changed without affecting the development operation. As a result, the consumption of the external additive in the developing device is suitably adjusted in response to low printing rate conditions in which toner recoverability tends to be reduced and high printing rate conditions in which toner is likely to adhere to the surface of the toner carrier. It becomes possible to adjust.
また、本構成によれば、非現像動作時の交流バイアスの振幅値が変更されることによって、外添剤がトナー担持体から像担持体側に消費される消費条件が変化される。 Further , according to this configuration, the consumption condition in which the external additive is consumed from the toner carrier to the image carrier side is changed by changing the amplitude value of the AC bias during the non-development operation.
また、本構成によれば、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、外添剤の消費を抑制することができる。このため、トナー担持体の表面とトナーの表面との間に、より多くの外添剤が介在する。この結果、トナー担持体の表面にトナーが固着することが抑止される。 Further , according to this configuration, it is possible to suppress the consumption of the external additive corresponding to the high printing rate condition in which the toner is likely to adhere to the surface of the toner carrier. For this reason, more external additives are interposed between the surface of the toner carrier and the surface of the toner. As a result, the toner is prevented from sticking to the surface of the toner carrier.
また、本構成によれば、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件において、交流バイアスの振幅値を低下させすぎることによって、トナーの回収性が悪化することを抑止することができる。 Further , according to this configuration, it is possible to prevent the toner recoverability from deteriorating by reducing the amplitude value of the AC bias excessively under the low printing rate condition in which the toner recoverability is likely to be reduced.
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が前記閾値よりも大きくなるに従って、前記第2の振幅値を小さく設定することが望ましい。 In the above configuration, it is preferable that the consumption condition changing unit sets the second amplitude value to be smaller as the printing rate becomes larger than the threshold value.
本構成によれば、印字率が増大されトナー担持体の表面にトナーが付着しやすい場合であっても、印字率に応じて現像装置から外添剤が消費される量を低減することができる。この結果、高印字率条件において多くの外添剤がトナー担持体の表面とトナーとの間に介在し、トナーの固着を抑止することができる。 According to this configuration, even when the printing rate is increased and the toner easily adheres to the surface of the toner carrier, the amount of external additive consumed from the developing device can be reduced according to the printing rate. . As a result, a lot of external additives are interposed between the surface of the toner carrier and the toner under the high printing rate condition, and toner sticking can be suppressed.
上記の構成において、前記外添剤は、酸化チタンを含むことが望ましい。 In the above configuration, the external additive preferably contains titanium oxide.
本構成によれば、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の酸化チタンの消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置内の酸化チタンの消費量を好適に調整することが可能となる。特に、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、研磨作用を備える酸化チタンの消費量を抑制し、前記研磨作用をもってトナー担持体の表面からトナーを離脱させることができる。 According to this configuration, the consumption conditions of titanium oxide during the non-development operation are suitably changed without affecting the development operation. As a result, the consumption of titanium oxide in the developing device is suitably adjusted in response to low printing rate conditions in which toner recoverability tends to be low and high printing rate conditions in which toner tends to adhere to the surface of the toner carrier. It becomes possible to do. In particular, in response to high printing rate conditions where the toner is likely to adhere to the surface of the toner carrier, the consumption of titanium oxide having an abrasive action is suppressed, and the toner is detached from the surface of the toner carrier with the abrasive action. Can do.
上記の構成において、前記外添剤は、樹脂微粒子を含むことが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that the external additive includes resin fine particles.
本構成によれば、樹脂微粒子の吸着作用によってトナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置内の外添剤の消費量を好適に調整することが可能となる。 According to this configuration, it is possible to suitably adjust the consumption of the external additive in the developing device in response to a high printing rate condition in which the toner is likely to adhere to the surface of the toner carrier by the adsorption action of the resin fine particles. It becomes.
上記の構成において、上記の何れかに記載の現像装置と、静電潜像及び前記トナー担持体から供給されたトナーが形成するトナー像を担持する前記像担持体と、前記像担持体からシートに前記トナー像を転写させる転写手段と、を有することが望ましい。 In the above configuration, the developing device according to any one of the above, the image carrier that carries the electrostatic latent image and the toner image formed by the toner supplied from the toner carrier, and the sheet from the image carrier. And a transfer means for transferring the toner image.
本構成によれば、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、トナー担持体の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置内の外添剤の消費量を好適に調整することが可能となる。この結果、トナーの非現像不良に伴う現像ゴーストやトナー担持体の周回に伴う濃度低下がシート上に現れることが抑止される。また、トナー担持体の表面にトナーが固着することによって生じる画質欠陥が抑止される。 According to this configuration, the consumption condition of the external additive during the non-development operation is suitably changed without affecting the development operation. As a result, the consumption of the external additive in the developing device is suitably adjusted in response to low printing rate conditions in which toner recoverability tends to be reduced and high printing rate conditions in which toner is likely to adhere to the surface of the toner carrier. It becomes possible to adjust. As a result, the development ghost associated with the non-development failure of the toner and the decrease in density associated with the rotation of the toner carrier are suppressed from appearing on the sheet. In addition, image quality defects caused by toner adhering to the surface of the toner carrier are suppressed.
上記の構成において、前記非現像動作は、シートに画像が形成される画像形成動作の実行前または実行後、または、複数のシートに画像が形成される際の一のシートとその後続のシートとの間の紙間に対応して実行されることが望ましい。 In the above-described configuration, the non-development operation is performed before or after execution of an image forming operation for forming an image on a sheet, or when one image is formed on a plurality of sheets and subsequent sheets. It is desirable to be executed correspondingly between paper sheets.
本構成によれば、画像形成動作の実行前、実行後または紙間を利用して、外添剤の消費量を好適に調整することができる。 According to this configuration, it is possible to suitably adjust the consumption of the external additive before, after or after the image forming operation.
本発明によれば、現像ローラーから磁気ローラーにトナーが安定して非現像されるとともに、現像ローラーへのトナーの固着を抑止した現像装置、およびこれを備えた画像形成装置が提供される。 According to the present invention, a developing device in which toner is stably undeveloped from a developing roller to a magnetic roller and toner is prevented from sticking to the developing roller, and an image forming apparatus including the developing device are provided.
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1の内部構造を示す断面図である。ここでは、画像形成装置1として、プリンター機能と複写機能とを備えた複合機を例示するが、画像形成装置は、プリンター、複写機、ファクシミリ装置であってもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an internal structure of an
<画像形成装置の説明>
画像形成装置1は、略直方体形状の筐体構造を有する装置本体10と、装置本体10上に配置される自動原稿給送装置20とを備える。装置本体10の内部には、複写する原稿画像を光学的に読み取る読取ユニット25と、シートにトナー像を形成する画像形成部30と、前記トナー像をシートに定着させる定着部60と、画像形成部30へ搬送されるシートを貯留する給紙部40と、シートを給紙部40又は給紙トレイ46から画像形成部30及び定着部60を経由してシート排出口10Eまで搬送する搬送経路50と、この搬送経路50の一部を構成するシート搬送路を内部に有する搬送ユニット55とが収容されている。
<Description of Image Forming Apparatus>
The
自動原稿給送装置(ADF)20は、装置本体10の上面に回動自在に取り付けられている。ADF20は、装置本体10における所定の原稿読取位置に向けて、複写される原稿シートを自動給送する。一方、ユーザーが手置きで原稿シートを所定の原稿読取位置に載置する場合は、ADF20は上方に開かれる。ADF20は、原稿シートが載置される原稿トレイ21と、自動原稿読取位置を経由して原稿シートを搬送する原稿搬送部22と、読取後の原稿シートが排出される原稿排出トレイ23とを含む。
An automatic document feeder (ADF) 20 is rotatably attached to the upper surface of the
読取ユニット25は、装置本体10の上面のADF20から自動給送される原稿シート又は手置きされる原稿シートの画像を光学的に読み取る。読取ユニット25内には、光源、移動キャリッジ、反射ミラー等を含む走査機構と、撮像素子とが収容されている(図略)。走査機構は、原稿シートに光を照射し、その反射光を撮像素子に導く。撮像素子は、前記反射光をアナログ電気信号に光電変換する。前記アナログ電気信号は、A/D変換回路でデジタル電気信号に変換された後、画像形成部30に入力される。
The
画像形成部30は、フルカラーのトナー画像を生成しこれをシート上に転写する処理を行うもので、タンデムに配置されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(Bk)の各トナー像を形成する4つのユニット32Y、32M、32C、32Bkを含む画像形成ユニット32と、該画像形成ユニット32の上に隣接して配置された中間転写ユニット33と、中間転写ユニット33上に配置されたトナー補給部34とを含む。
The
各画像形成ユニット32Y、32M、32C、32Bkは、感光体ドラム321(像担持体)と、この感光体ドラム321の周囲に配置された、帯電器322、露光器323、現像装置324、一次転写ローラー325及びクリーニング装置326とを含む。
Each of the
感光体ドラム321は、その軸回りに回転し、その周面に静電潜像及びトナー像が形成される。感光体ドラム321としては、アモルファスシリコン(a−Si)系材料を用いた感光体ドラムを用いることができる。帯電器322は、感光体ドラム321の表面を均一に帯電する。露光器323は、レーザー光源とミラーやレンズ等の光学系機器とを有し、感光体ドラム321の周面に、原稿画像の画像データに基づく光を照射して、静電潜像を形成する。
The
現像装置324は、感光体ドラム321上に形成された静電潜像を現像するために、感光体ドラム321の周面にトナーを供給する。現像装置324は、2成分現像剤用のものであり、スクリューフィーダー、磁気ローラー、及び現像ローラーを含む。この現像装置324の詳細については、後記で詳細に説明する。
The developing
一次転写ローラー325は、中間転写ユニット33に備えられている中間転写ベルト331を挟んで感光体ドラム321とニップ部を形成し、感光体ドラム321上のトナー像を中間転写ベルト331上に一次転写する。クリーニング装置326は、クリーニングローラー等を有し、トナー像転写後の感光体ドラム321の周面を清掃する。
The
中間転写ユニット33は、中間転写ベルト331、駆動ローラー332及び従動ローラー333を備える。中間転写ベルト331は、駆動ローラー332及び従動ローラー333に架け渡された無端ベルトであって、該中間転写ベルト331の外周面には、複数の感光体ドラム321からトナー像が、同一箇所に重ねて転写される。中間転写ユニット33は図1では反時計回りに回転される。
The
駆動ローラー332の周面に対向して、二次転写ローラー35(転写手段)が配置されている。駆動ローラー332と二次転写ローラー35とのニップ部は、中間転写ベルト331に重ね塗りされたフルカラーのトナー像をシートに転写する二次転写部となる。駆動ローラー332又は二次転写ローラー35のいずれか一方のローラーに、トナー像と逆極性の二次転写バイアス電位が印加され、他方のローラーは接地される。また、駆動ローラー332よりも、中間転写ベルト331の回転方向上流側の位置には、中間転写ベルト331の周面に対向する位置に、濃度センサー35Aが対向配置されている。濃度センサー35Aは、中間転写ベルト331上に形成された画像の濃度に応じた電気信号を出力する。
A secondary transfer roller 35 (transfer means) is disposed facing the peripheral surface of the
トナー補給部34は、イエロー用トナーコンテナ34Y、マゼンタ用トナーコンテナ34M、シアン用トナーコンテナ34C、及びブラック用トナーコンテナ34Bkを含む。これらトナーコンテナ34Y、34C、34M、34Bkは、それぞれ各色のトナーを貯留するものであり、YMCBk各色に対応する画像形成ユニット32Y、32M、32C、32Bkの現像装置324に、図略の供給経路を通して各色のトナーを供給する。
The
給紙部40は、画像形成処理が施されるシートを収容する2段の給紙カセット40A、40Bを備える。これら給紙カセット40A、40Bは、装置本体10の前方から手前方向に引出可能である。
The
定着部60は、シートにトナー像を定着させる定着処理を施す誘導加熱方式の定着装置であって、加熱ローラー61、定着ローラー62、加圧ローラー63、定着ベルト64及び誘導加熱ユニット65を含む。定着ローラー62に対して加圧ローラー63が圧接され、定着ニップ部が形成されている。加熱ローラー61及び定着ベルト64は誘導加熱ユニット65によって誘導加熱され、その熱を前記定着ニップ部に与える。シートが定着ニップ部を通過することで、シートに転写されたトナー像が当該シートに定着される。
The fixing
<現像装置の構成>
続いて、現像装置324について詳細に説明する。図2は、現像装置324の内部構造を概略的に示す上下および左右方向の断面図、図3は、現像装置324の前後および左右方向の断面図である。現像装置324は、該現像装置324の内部空間を画定する現像ハウジング80を含む。この現像ハウジング80には、非磁性体のトナーおよび磁性体のキャリアを含む現像剤を貯留する現像剤貯留部81が備えられている。また、現像ハウジング80の内部には、現像剤貯留部81の上方に配置された磁気ローラー82(現像剤担持体)と、磁気ローラー82の斜め上方位置で磁気ローラー82に対向配置された現像ローラー83(トナー担持体)と、磁気ローラー82に対向配置された現像剤規制ブレード84とが配設されている。
<Configuration of developing device>
Next, the developing
現像剤貯留部81は、現像装置324の長手方向に延びる2つの隣り合う現像剤貯留室81a、81bを含む。現像剤貯留室81a、81bは、現像ハウジング80に一体に形成され長手方向に延びる仕切り板801によって互いに仕切られているが、図3に示すように、長手方向における両端部において連通路803、804によって互いに連通されている。各現像剤貯留室81a、81bには、軸回りに回転することにより現像剤を攪拌及び搬送するスクリューフィーダー85、86が収容されている。スクリューフィーダー85、86は、後記の駆動部962により回転駆動されるが、その回転方向が互いに逆方向に設定されている。これにより現像剤は、図3に矢印で示すように、現像剤貯留室81aおよび現像剤貯留室81b間を攪拌されつつ循環搬送される。この攪拌により、非磁性トナーとキャリアとが混合され、非磁性トナーが例えばプラスに帯電される。
The
本実施形態における非磁性トナーは、結着樹脂、着色剤などで構成されている。結着樹脂としては、例えばポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン−アクリル系共重合体、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ビニルエーテル系樹脂、N−ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂等の熱可塑性樹脂を使用するのがよい。 The nonmagnetic toner in this embodiment is composed of a binder resin, a colorant, and the like. Examples of the binder resin include polystyrene resins, acrylic resins, styrene-acrylic copolymers, polyethylene resins, polypropylene resins, polyvinyl chloride resins, polyester resins, polyamide resins, polyurethane resins, and polyvinyl resins. It is preferable to use a thermoplastic resin such as an alcohol resin, vinyl ether resin, N-vinyl resin, or styrene-butadiene resin.
着色剤としては、特に限定されるものではないが、例えばブラック、マゼンタ、シアンおよびイエローの顔料などが挙げられる。これらの着色剤は結着樹脂100質量部に対して、通常2〜20質量部、好ましくは5〜15質量部の割合で配合される。 The colorant is not particularly limited, and examples thereof include black, magenta, cyan and yellow pigments. These colorants are usually blended in an amount of 2 to 20 parts by mass, preferably 5 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
トナーには、本実施形態の効果を害しない範囲でその他の添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば電荷制御剤、ワックスなどが挙げられる。電荷制御剤としては、公知の電荷制御剤を使用できる。正帯電性電荷制御剤としては、例えばニグロシン染料、脂肪酸変性ニグロシン染料、カルボキシル基含有脂肪酸変性ニグロシン染料、四級アンモニウム塩、アミン系化合物、有機金属化合物等を使用できる。 Other additives may be added to the toner as long as the effects of the exemplary embodiment are not impaired. Examples of such additives include charge control agents and waxes. A known charge control agent can be used as the charge control agent. As the positively chargeable charge control agent, for example, a nigrosine dye, a fatty acid-modified nigrosine dye, a carboxyl group-containing fatty acid-modified nigrosine dye, a quaternary ammonium salt, an amine compound, an organometallic compound, or the like can be used.
ワックスとしては、特に限定はなく、例えばカルナバワックスやエステルを側鎖に有するフィッシャートロプシュ(以下、「FT」と記すことがある)ワックスやポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等の合成炭化水素系ワックスなどが挙げられる。この中でも分散性の点から、エステルを側鎖に有すFTワックスやポリエチレンワックスの使用が推奨される。 The wax is not particularly limited, and examples thereof include carnauba wax and Fischer-Tropsch (hereinafter sometimes referred to as “FT”) wax having ester in the side chain, synthetic hydrocarbon wax such as polyethylene wax, polypropylene wax, and the like. It is done. Among these, from the viewpoint of dispersibility, use of FT wax or polyethylene wax having ester in the side chain is recommended.
また、非磁性トナーには、必要に応じて無機酸化物微粒子が外添される。このような外添剤としては、シリカ微粒子、アルミナ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、チタン酸ストロンチウムなどの微粒子が使用できる。また、必要に応じて樹脂微粒子等の有機系外添剤を用いることもできる。樹脂微粒子はトナーの帯電性を安定させる機能を備える。外添剤の体積平均径は、0.001〜1.0μm、好ましくは0.005〜0.3μmであるのがよい。外添剤の添加量は、トナー100質量部に対して0.1〜2.0質量部の範囲であるのが好ましい。 In addition, inorganic oxide fine particles are externally added to the nonmagnetic toner as necessary. As such an external additive, fine particles such as silica fine particles, alumina, titanium oxide, zinc oxide, magnesium oxide, and strontium titanate can be used. Further, if necessary, an organic external additive such as resin fine particles can also be used. The resin fine particles have a function of stabilizing the chargeability of the toner. The volume average diameter of the external additive is 0.001 to 1.0 μm, preferably 0.005 to 0.3 μm. The addition amount of the external additive is preferably in the range of 0.1 to 2.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner.
ここで、シリカ微粒子は主に流動化剤として用いられる。酸化チタンやアルミナ、樹脂微粒子等はトナーの帯電調整剤として用いられる。また、酸化チタン等は感光体表面の研磨剤として好適に用いられる。 Here, the silica fine particles are mainly used as a fluidizing agent. Titanium oxide, alumina, resin fine particles, and the like are used as toner charge control agents. Titanium oxide or the like is suitably used as an abrasive for the surface of the photoreceptor.
磁気ローラー82は、現像装置324の長手方向に沿って配設されており、図2では時計方向に回転可能である。磁気ローラー82の内部には、固定式の所謂磁石ロール(図示せず)が配置されている。磁石ロールは複数の磁極を有しており、本実施形態では汲上極821、規制極822及び主極823を有する。汲上極821は現像剤貯留部81に対向し、規制極822は現像剤規制ブレード84に対向し、主極823は現像ローラー83に対向している。
The
磁気ローラー82は、汲上極821の磁力によって現像剤貯留部81から現像剤をその周面82A上に磁気的に汲み上げる(受け取る)。汲み上げられた現像剤は、磁気ローラー82の周面82A上に磁気的に現像剤層(磁気ブラシ層)として保持され、磁気ローラー82の回転に伴って現像剤規制ブレード84に向けて搬送される。
The
現像剤規制ブレード84は、磁気ローラー82の回転方向から見て現像ローラー83よりも上流側に配置され、磁気ローラー82の周面82Aに磁気的に付着した現像剤層の層厚を規制する。現像剤規制ブレード84は、磁気ローラー82の長手方向に沿って延びる磁性材料からなる板部材であり、現像ハウジング80の適所に固定された所定の支持部材841によって支持されている。また、現像剤規制ブレード84は、磁気ローラー82の周面82Aとの間で所定の寸法の規制ギャップGを形成する規制面842(つまり現像剤規制ブレード84の先端面)を有する。
The
磁性材料から形成された現像剤規制ブレード84は、磁気ローラー82の規制極822によって磁化される。これにより、現像剤規制ブレード84の規制面842と規制極822との間には、すなわち規制ギャップGには、磁路が形成される。汲上極821によって磁気ローラー82の周面82A上に付着した現像剤層が、磁気ローラー82の回転に伴って規制ギャップG内に搬送されると、現像剤層の層厚は規制ギャップGにおいて規制される。これにより、周面82A上には所定厚さの均一な現像剤層が形成される。
The
現像ローラー83は、現像装置324の長手方向に沿って、且つ、磁気ローラー82に対して平行に延びるように配設されており、図2では時計方向に回転可能である。現像ローラー83は、磁気ローラー82の周面82A上に保持された現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取ってトナー層を担持する周面83Aを有する。現像動作が行なわれる現像時には、前記トナー層のトナーが感光体ドラム321の周面に供給される。
The developing
現像ローラー83および磁気ローラー82は、駆動部962(回転駆動手段)によって回転駆動される。現像ローラー83の周面83Aと磁気ローラー82の周面82Aとの間には、所定の寸法の隙間Sが形成されている。隙間Sは例えば約250μmに設定されている。現像ローラー83は、現像ハウジング80に形成された開口を通して感光体ドラム321に臨むように配置され、周面83Aと感光体ドラム321の周面との間にも所定の寸法の隙間が形成されている。
The developing
<電気的構成、ブロック図>
続いて、画像形成装置1の主要な電気的構成について説明する。画像形成装置1は、当該画像形成装置1の各部の動作を統括的に制御する制御部90を備える。図4は、制御部90の機能ブロック図である。制御部90は、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)、CPUの作業領域として使用されるRAM(Random Access Memory)等から構成されている。また、制御部90には、前述の画像形成部30に加え、第1印加部88(バイアス印加手段)、第2印加部89(バイアス印加手段)、駆動部962(回転駆動手段)、画像メモリー963、I/F964などが電気的に接続されている。
<Electrical configuration, block diagram>
Next, the main electrical configuration of the
第1印加部88は、直流電源と交流電源とから構成され、バイアス制御部92(バイアス制御手段)からの制御信号に基づき、現像装置324内の磁気ローラー82にバイアスを印加する。同様に、第2印加部89は、直流電源と交流電源とから構成され、バイアス制御部92からの制御信号に基づき、現像装置324内の現像ローラー83にバイアスを印加する。
The
駆動部962は、モーター及びそのトルクを伝達するギア機構からなり、制御部90からの制御信号に応じて、後記の現像動作及び非現像動作時に、現像装置324内の現像ローラー83、磁気ローラー82およびスクリューフィーダー85、86などを回転駆動させる。本実施形態では、現像ローラー83、磁気ローラー82およびスクリューフィーダー85、86は、駆動部962によって同期して回転駆動される。また、駆動部962は、現像動作及び非現像動作時に、感光体ドラム321を回転駆動させる。本実施形態では、感光体ドラム321と現像ローラー83とは、互いに対向する部分において、同方向に回転駆動される。また、駆動部962は、後記の駆動制御部91から出力される制御信号を受け、感光体ドラム321に対する現像ローラー83の回転速度比(S/D)を変更する。
The
画像メモリー963は、当該画像形成装置1がプリンターとして機能する場合に、例えばパーソナルコンピューターなどの外部機器から与えられる印刷用画像データを一時的に記憶する。また、画像メモリー963は、画像形成装置1が複写機として機能する場合には、ADF20により光学的に読み取られた画像データを一時的に記憶する。
The
I/F964は、外部機器とのデータ通信を実現させるためのインターフェイス回路であり、例えば画像形成装置1と外部機器とを接続するネットワークの通信プロトコルに従った通信信号を作成すると共に、ネットワーク側からの通信信号を画像形成装置1が処理可能な形式のデータに変換する。パーソナルコンピューター等から送信される印刷指示信号はI/F964を介して制御部90に与えられ、また画像データは、I/F964を介して画像メモリー963に記憶される。
The I /
制御部90は、前記CPUがROMに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部91、バイアス制御部92(バイアス制御手段)、印字率算出部93(印字率算出手段)、消費条件変更部94(消費条件変更手段)を備えるように機能する。
The
駆動制御部91は、駆動部962を制御して、現像ローラー83、磁気ローラー82およびスクリューフィーダー85、86を回転駆動させる。また、駆動制御部91は、駆動部962を制御して、感光体ドラム321を回転駆動させる。本実施形態では、駆動制御部91は、現像動作、非現像動作において、上記の部材を回転駆動させる。また、駆動制御部91は、消費条件変更部94からの制御信号を受け、感光体ドラム321に対する現像ローラー83の回転速度比を変更する。
The
バイアス制御部92(バイアス制御手段)は、現像動作の実行に際し、現像ローラー83および磁気ローラー82へのバイアス設定値を決定し、第1印加部88および第2印加部89を制御して、第1現像バイアスBdを印加させる。また、バイアス制御部92は、現像動作が実行されていない非現像動作時に、現像ローラー83および磁気ローラー82へのバイアス設定値を決定し、第1印加部88および第2印加部89を制御して、第2現像バイアスBpを印加させる。
The bias control unit 92 (bias control means) determines the bias setting values for the developing
印字率算出部93は、画像メモリ963に記憶された画像データに基づいて、印字率を算出する。本実施形態では、印字率算出部93は、過去の100枚分の感光体ドラム321上に形成された画像データから、1枚あたりの平均印字率を算出する。なお、他の実施形態において、印字率算出部93は、過去の述べ1分間の間に感光体ドラム321上に形成された画像データから1枚あたりの平均印字率を算出してもよい。
The printing
消費条件変更部94は、印字率算出部93によって算出された前記印字率に応じて、非現像動作時において前記外添剤が現像ローラー83から感光体ドラム321に消費される消費条件を変更する。詳しくは、消費条件変更部94は、非現像動作時に印加される後記の非現像バイアスBpの交流バイアスの最大振幅値Vpp(ピーク・トゥ・ピーク)を変更する。
The consumption
<現像バイアスの印加、現像動作について>
次に、図5を参照して、現像装置324のバイアス印加のための構成及び現像動作について説明する。現像装置324は、現像動作を制御するために、前述の第1印加部88と、第2印加部89と、制御部90とを含む。同図に示すように、第1印加部88は、直列に接続された直流電圧源881と交流電圧源882とを有し、磁気ローラー82に接続されている。直流電圧源881から出力された直流バイアスに交流電圧源882から出力された交流バイアスが重畳された電圧が磁気ローラー82に印加される。第2印加部89は、直列に接続された直流電圧源891と交流電圧源892とを有し、現像ローラー83に接続されている。直流電圧源891から出力された直流バイアスに交流電圧源892から出力された交流バイアスが重畳された電圧が、現像ローラー83に印加される。
<Application of development bias and development operation>
Next, with reference to FIG. 5, a configuration for bias application of the developing
磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される直流バイアスおよび交流バイアスの値は、現像装置324が感光体ドラム321の周面上にトナーを供給する(静電潜像を現像する)現像動作に際し、供給されるトナーの帯電性に応じて変更される。また、非現像動作において、更に異なるバイアスの値が磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される。
The values of the direct current bias and the alternating current bias applied to the
次に、現像動作における感光体ドラム321上の静電潜像の現像メカニズムについて説明する。磁気ローラー82の周面82A上の磁気ブラシ層は、現像剤規制ブレード84によって層厚が均一に規制された後、磁気ローラー82の回転に伴って現像ローラー83に向けて搬送される。その後、隙間S(図2)の領域において、磁気ブラシ層中の多数の磁気ブラシDBが、回転中の現像ローラー83の周面83Aに接触する。
Next, the developing mechanism of the electrostatic latent image on the
このとき、バイアス制御部92は、第1印加部88および第2印加部89を制御して所定の直流バイアスおよび交流バイアスを磁気ローラー82および現像ローラー83のそれぞれに印加する。これにより、磁気ローラー82の周面82Aと現像ローラー83の周面83Aとの間に所定の電位差(現像用電位差)が生じる。この電位差により、周面82Aと周面83Aとの対向位置において(主極823(図2)と周面83Aとの対向位置において)、磁気ブラシDBからトナーTのみが周面83Aに移動し、磁気ブラシDBのキャリアCと残留する一部のトナーとは周面82A上に残る。この際、磁気ローラー82の周面82Aから現像ローラー83の周面83Aに、トナーTが供給される。これにより、現像ローラー83の周面83A上に所定厚さのトナー層TLが担持される。
At this time, the
周面83A上のトナー層TLは、現像ローラー83の回転に伴って感光体ドラム321の周面に向けて搬送される。現像ローラー83には、直流電圧と交流電圧との重畳電圧が印加されている。したがって、静電潜像に応じて表面に電位を有している感光体ドラム321の周面と該現像ローラー83の周面83Aとの間には所定の電位差が生じている。この電位差により、トナー層TLのトナーTが感光体ドラム321の周面に移動する。これにより、感光体ドラム321の周面上の静電潜像が現像され、トナー像が形成される。
The toner layer TL on the
なお、本実施形態において、バイアス制御部92が、現像動作時において第1印加部88及び第2印加部89を制御して、磁気ローラー82及び現像ローラー83に印加する現像バイアスBdの一例およびその他の諸条件は次の通りである。
In the present embodiment, the
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;350V
現像ローラー83の直流バイアスVslv_dc;50V
磁気ローラー82の交流バイアス(Vpp)Vmag_ac;1200V(4.5kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1200V(4.5kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);37%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);63%
感光体ドラム321の線速;200mm/sec
感光体ドラム321の表面電位;背景部(暗電位)230V、画像部(明電位)20V
現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比(S/D);1.5
トナーの帯電性Q/m;20μC/g
DC bias Vmag_dc of
DC bias Vslv_dc of developing
AC roller bias (Vpp) Vmag_ac; 1200 V (4.5 kHz)
AC bias of developing roller 83 (Vpp) Vslv_ac; 1200 V (4.5 kHz)
Duty ratio (Duty1) of bias between the
Duty ratio of bias between developing
Linear speed of
Surface potential of
Rotational speed ratio of developing
Toner chargeability Q / m; 20 μC / g
<非現像動作の説明>
次に、本実施形態における現像装置324内の非現像動作について説明する。この非現像動作は、先の現像動作が実行されていないタイミングであって、たとえばシートに画像が形成される画像形成動作前後や、複数のシートに画像が形成される際の一のシートとその後続のシートとの間の紙間に対応して実行される。
<Description of non-development operation>
Next, the non-developing operation in the developing
非現像動作では、現像動作時と同様に、感光体ドラム321に加え、現像ローラー83を含む現像装置324の各部材が回転駆動される。そして、現像ローラー83および磁気ローラー82に、第2現像バイアスBpが印加されることによって、現像動作の準備のために、現像ローラー83上にトナー層が形成される。非現像動作において、トナーが予め現像ローラー83上に形成されることで、現像動作が開始された際に、現像ローラー83から感光体ドラム321側に急激にトナーが消費されることに対応することができる。また、紙間や画像形成後に実行される非現像動作において、現像動作時に現像ローラー83上に担持されていたトナーの一部が、磁気ローラー82側に移動されることによって、現像ローラー83上のトナーが好適に交換され、現像ローラー83上のトナーの帯電性が安定して維持される。
In the non-development operation, as in the development operation, each member of the developing
ここで、バイアス制御部92が、非現像動作のために設定する第2現像バイアスBpの一例は、次の通りである。
Here, an example of the second developing bias Bp set by the
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;150V
現像ローラー83の直流バイアスVslv_dc;50V
磁気ローラー82の交流バイアス(Vpp)Vmag_ac;1000V(4.5kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1200V(4.5kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);37%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);63%
DC bias Vmag_dc of
DC bias Vslv_dc of developing
AC roller bias (Vpp) Vmag_ac of
AC bias of developing roller 83 (Vpp) Vslv_ac; 1200 V (4.5 kHz)
Duty ratio (Duty1) of bias between the
Duty ratio of bias between developing
このように、本実施形態では、現像動作において、磁気ローラー82の直流バイアスがVmag_dc;350V、現像ローラー83の直流バイアスがVslv_dc;50Vに設定され、非現像動作において、磁気ローラー82の直流バイアスがVmag_dc;150V、現像ローラー83の直流バイアスがVslv_dc;50Vに設定される。すなわち、直流バイアスに関して、現像動作では、プラス極性に帯電されたトナーが300Vの電位差によって、磁気ローラー82から現像ローラー83に向かって第1の量をもって移動される。一方、非現像動作では、前記トナーが100Vの電位差によって、磁気ローラー82から現像ローラー83に向かって第1の量よりも少ない第2の量をもって移動される。
Thus, in this embodiment, the DC bias of the
<外添剤の消費について>
現像動作および非現像動作において、磁気ローラー82と現像ローラー83との間、または現像ローラー83と感光体ドラム321との間に形成される交流バイアスの電界によって、現像ローラー83上に担持されるトナーから外添剤が離脱され、感光体ドラム321側に移動されることがある。図6は、現像ローラー83に印加される現像バイアスのうち、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動する側の極性における交流バイアスの最大ピーク値Vpp−MAXと感光体ドラム321の暗電位との間の電位差を変化させた場合の感光体ドラム321への外添剤の飛翔量を示したグラフである。このように、現像ローラー83に印加される交流バイアス成分に応じて、現像装置324から感光体ドラム321側に外添剤が単独で消費される。
<Consumption of external additives>
In developing and non-developing operations, toner carried on the developing
外添剤は現像動作時にトナーとともに消費されるだけでなく、非現像動作時においても、前記交流バイアスによって単独で像担持体側に消費されてしまう。外添剤がトナーから脱離され、単独で消費されると、トナーに加わるストレスが増し、濃度低下が生じやすい。このような外添剤の消費を抑制するために、非現像動作時において、磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される交流バイアスの振幅値を縮小することが考えられる。しかしながら、交流バイアスの振幅値が縮小されると、現像ローラー83から磁気ローラー82へのトナーの移動が円滑に行われなくなってしまう。特に、複数のシートに連続して画像が形成される場合、紙間において前記交流バイアスの振幅値が縮小されると、現像ローラー83上の現像履歴が、次のシート上に画質欠陥として生じてしまう(現像ゴースト)。このような現像ゴーストは、現像ローラー83上のトナー消費が少ない低印字率条件において顕著となる。すなわち、現像ローラー83上を周回し続けるトナーが多いため、磁気ローラー82側に多くのトナーを回収する必要が生じるためである。このように、低印字率条件においては、外添剤の消費を抑制するために、交流バイアスの振幅値を縮小することは、現像ゴーストの悪化をもたらしてしまう。
The external additive is not only consumed with the toner during the developing operation, but is also consumed by the AC bias alone on the image carrier side during the non-developing operation. When the external additive is detached from the toner and consumed alone, the stress applied to the toner increases and the density tends to decrease. In order to suppress such consumption of external additives, it is conceivable to reduce the amplitude value of the AC bias applied to the
一方、現像ローラー83上のトナーの交換が行われやすい高印字率条件では、上記のような現像ゴーストは比較的問題となりにくい。しかしながら、現像ローラー83の周面83A(図5参照)を通過するトナー量が多いため、周面83Aにトナーが固着しやすいという課題があった。このような周面83Aに対するトナーの固着は、トナーに樹脂微粒子(樹脂ビーズともいう)が添加された場合に顕著となることが本発明者によって知見された。これは、該樹脂微粒子がトナーと現像ローラー83の周面83Aとの間に介在すると、樹脂微粒子の吸着作用によって、トナーが周面83Aに固着しやすくなるためである。図7の点線で示されるグラフは、横軸を印字率とした場合において、現像ローラー83の周面83Aに対するトナーの付着力を相対値としてグラフ化したものである。同図に示されるように、印字率が増大されると、トナー補給に伴って外添剤の一つである樹脂微粒子の量が増すため、現像ローラー83の周面83Aに対するトナーの付着力が増大される。この結果、周面83Aへのトナー固着が課題となる。
On the other hand, the development ghost as described above is less likely to be a problem under the high printing rate condition in which the toner on the
そこで、本発明者は、低印字率条件においてトナー固着の課題が顕著となりにくい現象に着目した。その結果、トナーに添加される外添剤のうち、酸化チタンに代表される研磨作用を備えた外添剤が、トナー固着の抑制に寄与していることを新たに知見した。図7の実線で示されるグラフは、横軸を印字率とした場合において、現像ローラー83の周面83Aに対する酸化チタンの研磨力を相対値としてグラフ化したものである。印字率が増大されると、トナー補給部34から現像装置324に補給されるトナーとともに、新たな酸化チタンが現像ハウジング80内に流入される。この結果、図7に示されるように、現像ローラー83の周面83Aに対する酸化チタンの研磨力も増大される。
In view of this, the present inventor has focused on a phenomenon in which the problem of toner fixation is less prominent under low printing rate conditions. As a result, it has been newly discovered that among external additives added to the toner, an external additive having a polishing action represented by titanium oxide contributes to the suppression of toner fixation. The graph shown by the solid line in FIG. 7 is a graph in which the polishing force of titanium oxide on the
しかしながら、図7に示されるように、現像ローラー83の周面83Aに対するトナーの付着力は、印字率の増大とともに比例的に増大されるが、酸化チタンの研磨力は二次的に収束する傾向を備える。このため、高印字率条件では、酸化チタンの研磨力が、トナーの付着力に追いつかず、前述のようなトナー固着がもたらされていることが知見された。換言すれば、高印字率条件では、研磨作用を備える酸化チタンが、現像ハウジング80内において相対的に不足している。
However, as shown in FIG. 7, the adhesion force of the toner to the
本実施形態では、上記のような課題を解決するために、消費条件変更部94が、印字率算出部93によって算出された前記印字率に応じて、非現像動作時において前記外添剤が現像ローラー83から感光体ドラム321に消費される消費条件を変更する。より詳しくは、前記消費条件変更手段は、前記印字率に応じて、前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を変更する。以下、図8を参照して、本発明の消費条件変更動作の第1の実施形態について説明する。
In the present embodiment, in order to solve the above-described problem, the consumption
図8は、本実施形態において、消費条件変更部94が前記消費条件を設定する際の第1のフローチャートである。本実施形態では、現像動作時における第1現像バイアスBdの交流バイアスの振幅値VppがVpp(1)と称される。画像形成装置1において印刷が開始されると(ステップS001)、印字率算出部93によって、過去100枚分の平均印字率が算出される(ステップS002)。その後、消費条件変更部94によって、上記印字率が予め設定された第1の閾値と比較される(ステップS003)。なお、本実施形態では、第1の閾値として予め印字率10%が設定されている。印字率算出部93によって算出された平均印字率が10%を下回った場合(ステップS003でYES)、消費条件変更部94は、紙間に代表される非現像動作時の第2現像バイアスBpにおいて、交流バイアスの振幅値をVpp(2)に設定する。換言すれば、消費条件変更部94は、現像動作時の振幅値Vpp(1)と比較して、前記振幅値Vpp(2)を小さく設定する。一方、印字率算出部93によって算出された平均印字率が10%を上回った場合(ステップS003でNO)、消費条件変更部94は、紙間に代表される非現像動作時の第2現像バイアスBpにおいて、交流バイアスの振幅値をVpp(3)に設定する。換言すれば、消費条件変更部94は、現像動作時の振幅値Vpp(1)およびVpp(2)と比較して、前記振幅値Vpp(3)を小さく設定する。なお、複数のシートに連続して画像が形成される場合、各シートの形成される画像データが画像メモリ963に格納されるたびに、制御部90は、図8のステップS002からステップS004またはS005までのフローを繰り返す(図8において点線で示されるフロー)。このため、各紙間に対応して、第2現像バイアスBpの交流バイアスの振幅値Vppが個々に設定される。
FIG. 8 is a first flowchart when the consumption
次に、図9を参照して、上記のVpp(1)、Vpp(2)、Vpp(3)の関係について、詳述する。図9は、印字率(横軸)と前記交流バイアスの振幅値Vpp(縦軸)との関係を示したグラフである。前述のように、現像動作時においては、第1現像バイアスBdの交流バイアスの振幅値Vppは、Vpp(1)に設定される。一方、紙間に代表される非現像動作時において、印字率が10%を下回った場合(図8のステップS003でYES)、消費条件変更部94によって、第2現像バイアスBpの交流バイアスの振幅値Vppは、Vpp(2)に設定される。一方、非現像動作時において、印字率が10%を上回った場合(図8のステップS003でNO)、消費条件変更部94によって、第2現像バイアスBpの交流バイアスの振幅値Vppは、Vpp(3)に設定される。換言すれば、消費条件変更部94は、前記印字率が予め設定された閾値以上の場合に、第2現像バイアスBpにおける交流バイアスの振幅値Vppを、第1現像バイアスBdにおける交流バイアスの振幅値Vpp(1)(第1の振幅値)よりも小さいVpp(3)(第2の振幅値)に設定する。また、消費条件変更部94は、前記印字率が前記閾値未満の場合に、第2現像バイアスBpにおける交流バイアスの振幅値Vppを、Vpp(1)よりも小さく、かつVpp(3)よりも大きいVpp(2)(第3の振幅値)に設定する。更に、本実施形態では、消費条件変更部94は、前記印字率が前記閾値(10%)よりも大きくなるに従って、Vpp(3)を小さく設定する。このため、図9において、Vpp(3)は印字率の増大に伴って右下がりに推移する。
Next, with reference to FIG. 9, the relationship between the above Vpp (1), Vpp (2), and Vpp (3) will be described in detail. FIG. 9 is a graph showing the relationship between the printing rate (horizontal axis) and the AC bias amplitude value Vpp (vertical axis). As described above, during the developing operation, the amplitude value Vpp of the AC bias of the first developing bias Bd is set to Vpp (1). On the other hand, when the printing rate falls below 10% during the non-development operation represented by the gap between sheets (YES in step S003 in FIG. 8), the consumption
このような制御によれば、現像動作時と比較して、非現像動作時における交流バイアスの振幅値Vppが縮小されるため、磁気ローラー82及び現像ローラー83上に担持されるトナーから外添剤が離脱することが抑止される。また、現像ローラー83から感光体ドラム321側に外添剤が消費されることが抑制される。特に、印字率が10%以上の場合と比較して、印字率が10%未満の場合には、前記振幅値Vppの縮小幅が小さく設定される。このため、低印字率条件において振幅値Vppが過度に縮小されることによって、現像ローラー83から磁気ローラー82へのトナーの回収性が悪化することが抑制される。一方、印字率が10%以上の場合には、印字率の増大に伴って振幅値Vppが大きく縮小される。このため、現像ローラー83から感光体ドラム321側への外添剤の消費が一層抑制される。この結果、現像ハウジング80内に多くの外添剤が保持される。したがって、印字率が高く、現像ローラー83の周面83Aに多くのトナーが接触する場合であっても、前記周面83Aとトナーとの間に外添剤が介在し、両者の固着を防止する。特に、酸化チタンに代表されるように研磨作用を備える外添剤の場合には、周面83Aに一時的に固着したトナーを、前記外添剤が研磨することによって、トナーの固着が一層抑制される。
According to such control, since the amplitude value Vpp of the AC bias during the non-development operation is reduced as compared with during the development operation, the external additive from the toner carried on the
以上の実施形態によれば、消費条件変更部94は、印字率に応じて、非現像動作時に外添剤が現像ローラー83から感光体ドラム321に消費される消費条件を変更する。このため、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の外添剤の消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、現像ローラー83の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置324内の外添剤の消費量を好適に調整することが可能となる。
According to the embodiment described above, the consumption
また、上記の実施形態によれば、非現像動作時の交流バイアスの振幅値が変更されることによって、外添剤が現像ローラー83から感光体ドラム321側に消費される消費条件が変化される。特に、現像ローラー83の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、外添剤の消費を抑制することができる。このため、現像ローラー83の表面とトナーの表面との間に、より多くの外添剤が介在する。この結果、現像ローラー83の表面にトナーが固着することが抑止される。
Further, according to the above embodiment, the consumption condition in which the external additive is consumed from the developing
また、上記の実施形態によれば、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件において、交流バイアスの振幅値を低下させすぎることによって、トナーの回収性が悪化することを抑止することができる。 In addition, according to the above-described embodiment, it is possible to prevent the toner recoverability from being deteriorated by excessively reducing the amplitude value of the AC bias under the low printing rate condition in which the toner recoverability is likely to be reduced. .
また、上記の実施形態によれば、印字率が前記閾値よりも大きくなるに従って、振幅値Vpp(3)が小さく設定される。このため、印字率が増大され現像ローラー83の表面にトナーが付着しやすい場合であっても、印字率に応じて現像装置324から外添剤が消費される量を低減することができる。この結果、高印字率条件において多くの外添剤が現像ローラー83の表面とトナーとの間に介在し、トナーの固着を抑止することができる。
Further, according to the above-described embodiment, the amplitude value Vpp (3) is set smaller as the printing rate becomes larger than the threshold value. For this reason, even when the printing rate is increased and the toner easily adheres to the surface of the developing
また、上記の実施形態によれば、現像動作に影響を与えることなく、非現像動作時の酸化チタンの消費条件が好適に変更される。この結果、トナーの回収性が低下しやすい低印字率条件や、現像ローラー83の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置324内の酸化チタンの消費量を好適に調整することが可能となる。特に、現像ローラー83の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、研磨作用を備える酸化チタンの消費量を抑制し、前記研磨作用をもって現像ローラー83の表面からトナーを離脱させることができる。
Further, according to the above-described embodiment, the consumption condition of titanium oxide during the non-development operation is suitably changed without affecting the development operation. As a result, the consumption amount of titanium oxide in the developing
また、上記の実施形態によれば、樹脂微粒子の吸着作用によって現像ローラー83の表面にトナーが固着しやすい高印字率条件に対応して、現像装置324内の外添剤の消費量を好適に調整することが可能となる。
In addition, according to the above-described embodiment, the consumption of the external additive in the developing
また、上記の実施形態に係る現像装置324を備える画像形成装置1においては、トナーの回収不良に伴う現像ゴーストや現像ローラー83の周回に伴う濃度低下がシート上に現れることが抑止される。また、現像ローラー83の表面にトナーが固着することによって生じる画質欠陥が抑止される。特に、非現像動作時として、画像形成動作の実行前、実行後または紙間を利用して、外添剤の消費量を好適に調整することができる。
Further, in the
以上、本発明の実施形態に係る現像装置324およびこれを備えた画像形成装置1について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。
The developing
(1)上記の実施形態では、外添剤が現像ローラー83から感光体ドラム321側に消費される消費条件として、第2現像バイアスBpの交流バイアスの振幅値Vppが調整される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。現像ローラー83から感光体ドラム321への外添剤の消費条件として、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動する側の極性における交流バイアスのDuty比が調整される態様であってもよい。すなわち、前記Duty比が拡大されることによって、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動する側の極性における交流バイアスの最大ピーク値Vpp−MAXが低下される。この結果、前記最大ピーク値Vpp−MAXと感光体ドラム321の暗電位との電位差が縮小され、外添剤が感光体ドラム321側に移動される外力が低減される。
(1) In the above-described embodiment, the aspect in which the AC bias amplitude value Vpp of the second developing bias Bp is adjusted as a consumption condition in which the external additive is consumed from the developing
(2)上記の実施形態では、図9に示されるように、消費条件変更部94が、印字率が閾値(10%)よりも大きくなるに従って、Vpp(3)を小さく設定する態様にて説明した。本発明はこれに限定されるものではない。図10は、本発明の変形実施形態において、消費条件変更部94が制御する、印字率(横軸)と交流バイアスの振幅値Vpp(縦軸)との関係を示したグラフである。図10に示されるように、消費条件変更部94は、印字率が閾値を上回った場合、一定のVpp(3)を設定するように制御してもよい。この場合であっても、現像動作時の交流バイアスの振幅値Vpp(1)よりも小さな振幅値Vpp(3)が設定されることによって、現像ハウジング80内の外添剤の消費が好適に抑制される。更に、図9および図10において、印字率が10%未満の場合には、消費条件変更部94は紙間(非現像動作時)における交流バイアスの振幅値Vppとして、現像動作時のVpp(1)を維持する態様であってもよい。この場合、外添剤の消費は現像動作時と同等とされるが、振幅値Vppが縮小されることがないため、現像ローラー83から磁気ローラー82へのトナーの回収性が悪化することが抑制される。
(2) In the above embodiment, as shown in FIG. 9, the consumption
以下、実施例および比較例を挙げて本発明の実施形態につき更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、実施した比較実験での各実験条件は以下のとおりである。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and it demonstrates still in detail about embodiment of this invention, this invention is not limited only to the following Examples. In addition, each experimental condition in the implemented comparative experiment is as follows.
[実施例、比較例1、2の共通条件]
<感光体ドラム321>
・材料:シリコンドラム
・線速:200mm/sec
<現像ローラー83>
・直径:16mm
・感光体ドラム321とのギャップ(対向箇所の距離):0.10mm
<磁気ローラー82>
・直径:16mm
・磁気ローラー82と現像ローラー83とのギャップS:0.25mm
<2成分現像剤>
・トナー個数平均粒径:6.8μm
・トナー極性:正帯電性
・トナー比重:1.2
・キャリア個数平均粒径:35μm
・キャリア比重:4.5
<感光体321の電位条件>
・画像部電位:+20V
・非画像部電位:+230V
<第1現像バイアスBdの共通条件>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;350V
現像ローラー83の直流バイアスVslv_dc;50V
磁気ローラー82の交流バイアス(Vpp)Vmag_ac;1200V(4.5kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1200V(4.5kHz)
<第2現像バイアスBpの共通条件>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;150V
現像ローラー83の直流バイアスVslv_dc;50V
磁気ローラー82の交流バイアス(Vpp)Vmag_ac;可変(4.5kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1200V(4.5kHz)
[Common Conditions for Examples and Comparative Examples 1 and 2]
<
・ Material: Silicon drum ・ Linear speed: 200mm / sec
<Developing
・ Diameter: 16mm
・ Gap with the photosensitive drum 321 (distance between the facing portions): 0.10 mm
<
・ Diameter: 16mm
・ Gap S between
<Two-component developer>
-Toner number average particle diameter: 6.8 μm
-Toner polarity: positively chargeable-Toner specific gravity: 1.2
-Carrier number average particle diameter: 35 μm
・ Carrier specific gravity: 4.5
<Potential condition of
・ Image part potential: + 20V
・ Non-image area potential: + 230V
<Common conditions for the first developing bias Bd>
DC bias Vmag_dc of
DC bias Vslv_dc of developing
AC roller bias (Vpp) Vmag_ac; 1200 V (4.5 kHz)
AC bias of developing roller 83 (Vpp) Vslv_ac; 1200 V (4.5 kHz)
<Common conditions for the second development bias Bp>
DC bias Vmag_dc of
DC bias Vslv_dc of developing
AC roller bias (Vpp) Vmag_ac of
AC bias of developing roller 83 (Vpp) Vslv_ac; 1200 V (4.5 kHz)
実施例および比較例1、2の交流バイアスの振幅値Vppを表1に示す。比較例1および2では、Vppは印字率に依存せず、それぞれ1200Vおよび1000Vに設定される。実施例では、印字率が10%未満では、Vppは1200Vに設定され、印字率が10%を超える場合は、印字率に応じて1200Vから徐々に低下するように設定される。 Table 1 shows the amplitude value Vpp of the AC bias of the example and the comparative examples 1 and 2. In Comparative Examples 1 and 2, Vpp does not depend on the printing rate and is set to 1200 V and 1000 V, respectively. In the embodiment, when the printing rate is less than 10%, Vpp is set to 1200V, and when the printing rate exceeds 10%, it is set to gradually decrease from 1200V according to the printing rate.
以上のような条件において、連続して印刷テストが実行され、それぞれの印字率において、トナー付着および現像ゴーストが評価された。表1に示されるように、比較例1では、高印字率条件において、Vppが高く設定されたため、外添剤が過少となり、現像ローラー83の周面83Aにトナー付着が発生した。また、比較例2では、低印字率条件において、Vppが低く設定されたため、現像ローラー83から磁気ローラー82へのトナーの回収不足が発生し、現像ゴーストがもたらされた。一方、上記の本実施形態に基づく実施例では、低印字率条件における現像ゴーストおよび高印字率条件におけるトナー付着を、幅広印字率条件に対して両立することが可能となった。
Under the above conditions, printing tests were continuously performed, and toner adhesion and development ghost were evaluated at each printing rate. As shown in Table 1, in Comparative Example 1, Vpp was set high under the high printing rate condition, so that the external additive was insufficient, and toner adhesion occurred on the
1 画像形成装置
10 装置本体
30 画像形成部
32 画像形成ユニット
33 中間転写ユニット
321 感光体ドラム(像担持体)
324 現像装置
80 現像ハウジング
81 現像剤貯留部
82 磁気ローラー(現像剤担持体)
821 汲上極
822 規制極
823 主極
83 現像ローラー(トナー担持体)
84 現像剤規制ブレード
85 スクリューフィーダー
86 スクリューフィーダー
88 第1印加部(バイアス印加手段)
89 第2印加部(バイアス印加手段)
90 制御部
91 駆動制御部
92 バイアス制御部(バイアス制御手段)
93 印字率算出部(印字率算出手段)
94 消費条件変更部(消費条件変更手段)
962 駆動部
963 画像メモリ
964 I/F
DESCRIPTION OF
324 Developing
821 Flush
84
89 Second application section (bias application means)
90
93 Print rate calculation unit (print rate calculation means)
94 Consumption condition changing section (Consumption condition changing means)
962
Claims (6)
所定の方向に回転しつつ前記現像ハウジング内の現像剤を受け取って、現像剤層を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層から前記トナーを受け取ってトナー層を担持し、トナー像を担持する像担持体に前記トナーを供給するトナー担持体と、
前記現像剤担持体および前記トナー担持体に、直流バイアスに交流バイアスが重畳されたバイアスを印加し、前記現像剤担持体と前記トナー担持体との間に所定の電位差を形成するバイアス印加手段と、
前記像担持体に前記トナー像が形成される現像動作時に、前記バイアス印加手段に第1現像バイアスを印加させ、前記現像動作が実行されていない非現像動作時に、前記バイアス印加手段に第2現像バイアスを印加させるバイアス制御手段と、
予め定められた期間の前記像担持体に形成される前記トナー像の印字率を算出する印字率算出手段と、
前記印字率算出手段によって算出された前記印字率に応じて、前記非現像動作時において前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値を変更することで、前記外添剤が前記第2現像バイアスの前記交流バイアスによって前記トナー担持体から前記像担持体に消費される消費条件を変更する消費条件変更手段と、を有し、
前記消費条件変更手段は、
前記非現像動作時の前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記現像動作時の前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値よりも小さく設定し、
前記印字率が予め設定された閾値以上の場合に、前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの第1の振幅値よりも小さい第2の振幅値に設定し、前記印字率が前記閾値未満の場合に、前記第2現像バイアスにおける前記交流バイアスの前記振幅値を、前記第1の振幅値よりも小さく、かつ前記第2の振幅値よりも大きい第3の振幅値に設定することを特徴とする現像装置。 A developing housing for storing a developer containing toner to which an external additive is added;
A developer carrying member that receives the developer in the developing housing while rotating in a predetermined direction and carries the developer layer;
A toner carrier that rotates in contact with the developer layer, receives the toner from the developer layer, carries the toner layer, and supplies the toner to an image carrier that carries a toner image;
Bias applying means for applying a bias in which an AC bias is superimposed on a DC bias to the developer carrier and the toner carrier, and forming a predetermined potential difference between the developer carrier and the toner carrier; ,
A first developing bias is applied to the bias applying unit during a developing operation in which the toner image is formed on the image carrier, and a second developing is applied to the bias applying unit during a non-developing operation when the developing operation is not performed. Bias control means for applying a bias;
A printing rate calculating means for calculating a printing rate of the toner image formed on the image carrier during a predetermined period;
By changing the amplitude value of the AC bias in the second developing bias during the non-development operation in accordance with the printing rate calculated by the printing rate calculating means , the external additive can be used as the second developing bias. the AC bias by have a a consumption condition changing means for changing the consumption condition to be consumed on the image bearing member from said toner carrying member,
The consumption condition changing means is
The amplitude value of the AC bias in the second development bias during the non-development operation is set smaller than the amplitude value of the AC bias in the first development bias during the development operation;
When the printing rate is equal to or greater than a preset threshold, the amplitude value of the AC bias in the second development bias is smaller than the first amplitude value of the AC bias in the first development bias. When the printing rate is less than the threshold value, the amplitude value of the AC bias in the second developing bias is smaller than the first amplitude value and smaller than the second amplitude value. A developing device characterized in that the third amplitude value is set to be larger .
静電潜像及び前記トナー担持体から供給されたトナーが形成するトナー像を担持する前
記像担持体と、
前記像担持体からシートに前記トナー像を転写させる転写手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 A developing device according to any one of claims 1 to 4 ,
The image carrier that carries an electrostatic latent image and a toner image formed by toner supplied from the toner carrier;
Transfer means for transferring the toner image from the image carrier to a sheet;
An image forming apparatus comprising:
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