JPH06250505A - Image forming device - Google Patents

Image forming device

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JPH06250505A
JPH06250505A JP4033893A JP4033893A JPH06250505A JP H06250505 A JPH06250505 A JP H06250505A JP 4033893 A JP4033893 A JP 4033893A JP 4033893 A JP4033893 A JP 4033893A JP H06250505 A JPH06250505 A JP H06250505A
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toner
developing
bias voltage
image
reverse bias
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Tetsuo Nakajima
哲郎 中嶋
Masae Ikeda
眞砂恵 池田
Shuji Koike
修司 小池
Motomichi Shibano
元通 芝野
Naoyuki Fujimoto
尚之 藤本
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Fujitsu Ltd
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  • Developing For Electrophotography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an image forming device by which fog-free printing can be realized by setting developing bias voltage in the optimal value in the image forming device using an electrophotographic technology. CONSTITUTION:In an image forming device having an image carrier 101 and a developing roller 107, latent image strength being (developing bias voltage VB-exposure part electric potential VL) and the developing bias voltage VB to determine inverse bias voltage being (nonexposure part electric potential VS-developing bias voltage VB) are set so that a value by which fog due to implantation of electric charge having reversed polarity in a developing part accompanying an increase in inverse bias is not generated, becomes the lower limit and a value, by which the fog due to decrease in resiliency to an image carrier 101 or electrified toner accompanying a decrease in the inverse bias is not generated, becomes the upper limit.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真技術を用いた
画像形成装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus using electrophotography.

【0002】近年情報産業の急速な発展に伴い、各種の
情報システムが開発されていて、それに適した出力機
(プリンタ)の要望が高まっており、各種のプリンタの
製品化が行われている。
With the rapid development of the information industry in recent years, various information systems have been developed, the demand for output machines (printers) suitable for them has increased, and various printers have been commercialized.

【0003】[0003]

【従来の技術】一般的に記録方式はインパクト方式とノ
ンインパクト方式に分けられる。インパクト方式は、小
型で低価格,メンテナンスフリー等の利点がある半面、
騒音の点で問題がある。一方、ノンインパクト方式では
シリアル方式とページ方式がある。シリアル方式では、
小型で低価格等の利点があるが、熱転写方式では記録速
度が遅いという問題を、インクジェットでは目詰まりを
生じる等の問題を、それぞれ抱えている。
2. Description of the Related Art Generally, recording methods are classified into impact methods and non-impact methods. The impact method has the advantages of small size, low price, maintenance-free, etc.
There is a problem in terms of noise. On the other hand, the non-impact method includes a serial method and a page method. In the serial method,
Although it has advantages of small size and low price, the thermal transfer method has a problem that the recording speed is slow, and the inkjet has a problem such as clogging.

【0004】ページ方式については、電子写真方式が代
表として挙げられ、高速印字,高印字品質等の利点はあ
るが、プロセスが複雑であるため低価格化,装置の小型
化には問題があると見なされていた。しかし、最近の電
子写真式のプリンタについては、小型化,低価格化が進
み、インパクトプリンタの領域にまで入り込んできつつ
あるのが現状である。次に、この電子写真プロセスの概
要を説明する。
As a page system, an electrophotographic system is typified, and although it has advantages such as high-speed printing and high printing quality, there are problems in cost reduction and device miniaturization due to the complicated process. Was considered. However, with respect to recent electrophotographic printers, downsizing and price reduction have advanced, and the present situation is that they are entering the area of impact printers. Next, an outline of this electrophotographic process will be described.

【0005】このプロセスでは、感光体を回転させ、そ
の表面に、放電ワイヤに高圧を印字することにより均一
な電荷層を形成する。次に、露光工程により、該表面
に、画像信号に対応した静電潜像を形成する。そして、
該静電潜像を、トナーと呼ばれる帯電着色粒子より成る
現像剤で可視化する(トナー像形成)。該トナー像は、
通常は転写材(記録紙)に転写後、熱,圧力により定着
される。
In this process, a uniform charge layer is formed by rotating a photosensitive member and printing a high voltage on a discharge wire on the surface thereof. Next, an electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the surface by an exposure process. And
The electrostatic latent image is visualized with a developer composed of charged colored particles called toner (toner image formation). The toner image is
Usually, after transfer to a transfer material (recording paper), it is fixed by heat and pressure.

【0006】この静電潜像の現像方式は、大別すると、
一成分現像と二成分現像に分けられる。二成分現像の場
合は、使用現像剤がトナーとキャリアから成り、機械的
な撹拌によりトナーとキャリアに摩擦帯電を生じさせて
トナーに電荷を付与する。しかし、二成分現像方式の場
合、トナー濃度を常に一定に保つ必要があり、その安定
した制御が難しいという問題点もある。
This electrostatic latent image developing system is roughly classified into the following:
One component development and two component development. In the case of two-component development, the developer used is composed of a toner and a carrier, and mechanical stirring causes frictional charging between the toner and the carrier to impart an electric charge to the toner. However, in the case of the two-component developing method, it is necessary to always keep the toner concentration constant, and there is a problem that stable control thereof is difficult.

【0007】これに対し、一成分現像方式は、キャリア
と混合することなくトナー単体で現像するもので、現像
ローラ上のトナー搬送,現像部へのトナー補給のために
トナーの中に磁性粉を含有するものと、非磁性のトナー
を用いるものがある。最近は、カラー化を考えて、非磁
性トナーを用いたカラープリンタの開発が注目されてい
る。
On the other hand, the one-component developing method is a method in which the toner is developed by itself without mixing with the carrier, and magnetic powder is contained in the toner for carrying the toner on the developing roller and supplying the toner to the developing section. Some of them contain, and some use non-magnetic toner. Recently, in consideration of colorization, attention has been paid to the development of a color printer using a non-magnetic toner.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の現像
方式では、現像部ではトナー供給量が飽和した状態で現
像を行なう。この方式の電子写真プロセスの概要を図6
に示す。この場合、感光ドラム(像担持体)1上のトナ
ー付着量Mは、感光体1上に形成される潜像強度(現像
バイアス電圧VB −光照射部電位VL ),トナー比電荷
P の大小により決まる。つまり、現像バイアス電圧は
トナー付着量(印字濃度)を決める要因となっている。
なお、図6において、2は現像ローラ、3はキャリア、
4はトナー、VS は非露光部の電位で、Vs −VB は逆
バイアス電圧となる。
By the way, in the conventional developing system, development is performed in a state where the toner supply amount is saturated in the developing section. The outline of this type of electrophotographic process is shown in FIG.
Shown in. In this case, the toner adhesion amount M on the photosensitive drum (image bearing member) 1, a latent image intensity formed on the photosensitive member 1 (the developing bias voltage V B - irradiation part potential V L), the toner specific charge T P It depends on the size of. That is, the developing bias voltage is a factor that determines the toner adhesion amount (print density).
In FIG. 6, 2 is a developing roller, 3 is a carrier,
4 is the toner, V S is the potential of the non-exposed portion, and V s -V B is the reverse bias voltage.

【0009】ところが、この潜像強度,トナー比電荷
は、環境変化により変わるため、トナー付着量も変わ
り、印字としては、濃淡,解像性の劣化が生じるという
問題があった。そこで、我々は、環境の変動に対してト
ナー付着が常に一定になる現像方式を提案した(特願平
3−156644号,平成3年6月27日出願)。この
方式について図7を用いて説明すると次の通りである。
なお、5はトナー層厚規制用のブレードである。
However, since the latent image intensity and the toner specific charge change due to the environmental change, the toner adhesion amount also changes, and there is a problem that the density and resolution of the printed image deteriorate. Therefore, we have proposed a developing method in which toner adhesion is always constant against environmental changes (Japanese Patent Application No. 3-156644, filed June 27, 1991). This method will be described below with reference to FIG.
Reference numeral 5 is a blade for controlling the toner layer thickness.

【0010】この方式では、トナー付着量は、現像ロー
ラ2上に非常に薄く均一なトナー層を形成できるので、
現像部に搬送するトナー量で一意に決めることができ
る。なお、トナー付着量Mは次式で表わされる。 M=2rt δρn(vd /vp ) rt :トナー半径 δ :トナー充填率 ρ :トナー密度 n :現像ローラ上のトナー層数 vp :感光ドラム周速度 vd :現像ローラ周速度
In this method, since the toner adhesion amount can form a very thin and uniform toner layer on the developing roller 2,
It can be uniquely determined by the amount of toner conveyed to the developing unit. The toner adhesion amount M is expressed by the following equation. M = 2r t δρn (v d / v p ) r t : toner radius δ: toner filling rate ρ: toner density n: number of toner layers on the developing roller v p : photosensitive drum peripheral speed v d : developing roller peripheral speed

【0011】このため、環境変動に対し、変化しやすい
潜像強度,トナー比電荷に依存しないので、安定なトナ
ー付着量を得ることができる。さらに、当現像方式での
現像バイアス電圧は、環境変化による感光体の表面電位
の変動,トナー帯電量の変動に対するマージンをとるた
めに充分大きな値に設定してある。
Therefore, it is possible to obtain a stable toner adhesion amount because it does not depend on the latent image intensity and the toner specific charge, which easily change with respect to environmental changes. Further, the developing bias voltage in this developing method is set to a sufficiently large value in order to provide a margin for fluctuations in the surface potential of the photoconductor and fluctuations in the toner charge amount due to environmental changes.

【0012】ところが、この現像バイアスの大,小によ
っては、かぶり要因となる。この点について詳細に説明
すると、かぶりは、図6に関連して前述した逆バイアス
電圧の影響が大きい。逆バイアス電圧が大きいと、トナ
ーへ逆極性の電荷が注入され、逆極性に帯電したトナー
が印字の背景部に付着してかぶりとなる。
However, depending on whether the developing bias is large or small, it may cause fogging. Explaining this point in detail, the influence of the reverse bias voltage described above with reference to FIG. When the reverse bias voltage is large, electric charges having the opposite polarity are injected into the toner, and the toner charged with the opposite polarity adheres to the background portion of the print and causes fog.

【0013】また、逆バイアス電圧が小さいと、正常に
帯電したトナーの印字の背景部での感光体との反発力が
小さくなり、トナーが印字の背景部に付着しかぶりが発
生する。
If the reverse bias voltage is small, the repulsive force of the normally charged toner with the photoconductor at the background of printing is small, and the toner adheres to the background of printing and fog occurs.

【0014】本発明は、現像バイアス電圧を最適な値に
設定することによりかぶりのない印字を実現するように
した画像形成装置を提供することを目的としている。
It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of realizing fog-free printing by setting a developing bias voltage to an optimum value.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、画像光が露光されていない非露光部と
画像光が露光された露光部との間に生じる静電的な電位
差による静電潜像が形成される像担持体と、前記静電潜
像を現像するためのトナーが表面に付着されるとともに
前記像担持体との間に現像バイアス電圧が印加された現
像ローラとを備え、前記像担持体上の静電潜像を充分な
大きさにとり、前記像担持体と前記現像ローラの間の現
像部に搬送するトナーの供給量により、前記像担持体上
に形成するトナー量を決定する方式の画像形成装置にお
いて、(現像バイアス電圧−露光部電位)である潜像強
度,及び(非露光部電位−現像バイアス電圧)である逆
バイアス電圧を決定する前記現像バイアス電圧が、逆バ
イアスの増大に伴う現像部でのトナーへの逆極性の電荷
注入によるかぶりの発生しない値を下限とし、逆バイア
スの低下に伴う帯電トナーの前記像担持体への反発力の
低下によるかぶりの発生しない値を上限とするように設
定されたことを特徴とする構成とする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an electrostatic potential difference between an unexposed portion not exposed to image light and an exposed portion exposed to image light is caused. An image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and a developing roller to which a toner for developing the electrostatic latent image is attached on the surface and a developing bias voltage is applied between the developing roller and the image carrier. A toner that is formed on the image carrier by adjusting the electrostatic latent image on the image carrier to a sufficient size and supplying the toner to the developing unit between the image carrier and the developing roller. In the image forming apparatus of the type that determines the amount, the latent image intensity that is (developing bias voltage-exposure portion potential) and the developing bias voltage that determines the reverse bias voltage that is (non-exposure portion potential-developing bias voltage) are , With increasing reverse bias The lower limit is a value that does not cause fogging due to the injection of electric charges of opposite polarity to the toner in the image portion, and the upper limit is a value that does not cause fogging due to a decrease in repulsive force of the charged toner to the image carrier due to a decrease in reverse bias. The configuration is such that it is set to

【0016】[0016]

【作用】上記のように、現像バイアス電圧は、上限,下
限値の設定により最適化されているため、かぶりの発生
は抑えられ、印字濃度を安定化することができる。すな
わち、良好な印字が得られる。
As described above, since the developing bias voltage is optimized by setting the upper and lower limit values, the occurrence of fog can be suppressed and the print density can be stabilized. That is, good printing can be obtained.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図1乃至図5に関連して本発明の実施
例を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0018】本発明では、静電潜像が形成される像担持
体と、静電潜像を現像するためのトナーが表面に付着さ
れるとともに像担持体との間に現像バイアス電圧が印加
された現像ローラとを備え、像担持体へのトナー付着量
が現像ローラから像担持体へのトナーの供給量により一
意的に決定される電子写真装置に適用されるもので、か
ぶりのない印字を実現することを目的としている。
In the present invention, a developing bias voltage is applied between the image carrier on which the electrostatic latent image is formed and the toner for developing the electrostatic latent image is attached to the surface and the image carrier. This is applied to an electrophotographic apparatus in which the amount of toner adhered to the image bearing member is uniquely determined by the amount of toner supplied from the developing roller to the image bearing member. It is intended to be realized.

【0019】そして、この目的を達成するため(現像バ
イアス電圧−露光部電位),及び(非露光部電位−現像
バイアス電圧)である逆バイアス電圧を決定する現像バ
イアス電圧が、逆バイアスの増大に伴う現像部でのトナ
ーへの逆極性の電荷注入によるかぶりの発生しない値を
下限とし、逆バイアスの低下に伴う帯電トナーの像担持
体への反発力の低下によるかぶりの発生しない値を上限
とするように設定する。次に、図1のモデル図により逆
バイアス電圧を算出し、かぶりの発生しない最適条件を
検討する。
To achieve this object, the developing bias voltage that determines the reverse bias voltage (developing bias voltage-exposure portion potential) and (non-exposure portion potential-developing bias voltage) increases the reverse bias. The lower limit is the value that does not cause fogging due to the injection of electric charges of opposite polarity to the toner in the developing section, and the upper limit is the value that does not cause fogging due to the decrease in repulsive force of the charged toner on the image carrier due to the decrease in reverse bias. Set to do. Next, the reverse bias voltage is calculated according to the model diagram of FIG. 1 and the optimum condition in which fogging does not occur is examined.

【0020】図1において、感光ドラム(像担持体)1
01とトナー100を誘電体、現像ローラ107を抵抗
体と考えたとき、次式が成立する。 −∫0 d (σo /εo εd )dy−∫d d+x 〔{σ0 +σm +ρ(y−d)}/ /εo εt 〕dy=VB …………(1) 但し、εo :常数 εd :感光ドラム比誘電率 y :距離 d :感光層の厚さ x :感光ドラムと現像ローラの間隙 ∫0 d :0〜dの積分 ∫d d+x :0〜(d+x)の積分
In FIG. 1, a photosensitive drum (image carrier) 1
When 01 and the toner 100 are considered to be a dielectric and the developing roller 107 is considered to be a resistor, the following equation is established. −∫ 0 do / ε o ε d ) dy−∫ d d + x [{σ 0 + σ m + ρ (y−d)} // ε o ε t ] dy = V B ………… (1 ) Where ε o : constant ε d : relative permittivity of photosensitive drum y: distance d: thickness of photosensitive layer x: gap between photosensitive drum and developing roller ∫ 0 d : 0 integration of dd d + x : 0 ~ (D + x) integral

【0021】式(1)より、感光ドラムの誘電電荷σo
は、 σo ={−(Xεd /dεt )VS −VB −(ρX2 /2εo εt )}/ {(d/εo εd )+(X/εo εt )} …………(2) 但し、VS は感光ドラム表面電位で次式で表される。 VS =(σm d/εo εd )……………………………(3)
From the equation (1), the dielectric charge σ o of the photosensitive drum
Is, σ o = {- (Xε d / dε t) V S -V B - (ρX 2 / 2ε o ε t)} / {(d / ε o ε d) + (X / ε o ε t)} (2) However, V S is the surface potential of the photosensitive drum and is expressed by the following equation. V S = (σ m d / ε o ε d) ................................. (3)

【0022】感光ドラム表面に働く電界E1 は次式で表
される。 E1 =(σo +σm )/εo ……………………………(4) 式(2)を式(4)に代入し、ρをq/mで置き換えて
変形すると、次式が得られる。 E1 =[VS −VB −{βδ(q/m)X2 }/2εo εt ]/ {(d/εd )+(X/εt )}………………(5)
The electric field E 1 acting on the surface of the photosensitive drum is expressed by the following equation. E 1 = (σ o + σ m ) / ε o …………………………… (4) Substituting equation (2) into equation (4) and replacing ρ with q / m, transforming The following equation is obtained. E 1 = [V S -V B - {βδ (q / m) X 2} / 2ε o ε t] / {(d / ε d) + (X / ε t)} .................. (5 )

【0023】ここで、現像時にトナー粒子に働く力につ
いて検討してみる。図2に示すように、トナー粒子に
は、電界Eo から受ける静電力Fe 、現像ローラがトナ
ーをくわえ込む力Fr の他に、機械的付着力Fb が働
く。この各々の力に対し、かぶりが発生しない条件は、
静電力Feとくわえ込む力Fr の和が機械的付着力Fb
より大きくなるときであり、次式となる。 Fe +Fr > Fb ………………………………………(6)
Now, the force acting on the toner particles during development will be examined. As shown in FIG. 2, in addition to the electrostatic force F e received from the electric field E o and the force F r that the developing roller grips the toner, a mechanical adhesion force F b acts on the toner particles. The conditions under which fogging does not occur for each of these forces are:
Sum mechanical adhesion force F r Komu addition the electrostatic force Fe F b
When it becomes larger, it becomes the following formula. F e + F r > F b ………………………………………… (6)

【0024】さらに、各々の力がどのような要因である
かを明らかにするため、各々の力を定式化した。 Fe =(q/m)Eo ・δ・(4/3)πr3 ………(7) Fr =(Ar/6D2 )(1+A/6πD3 H)……(8) 但し、r:トナー半径, δ:トナーの粒子密度 q/m:トナー比電荷, A:HAMAKER常数(1
×10-19 ) D:トナーと現像ローラの最近接距離, H:現像ロー
ラの硬度
Further, in order to clarify what kind of factor each force is, each force is formulated. F e = (q / m) E o · δ · (4/3) πr 3 (7) F r = (Ar / 6D 2 ) (1 + A / 6πD 3 H) (8) However, r : Toner radius, δ: Toner particle density q / m: Toner specific charge, A: HAMAKER constant (1
× 10 -19 ) D: Closest distance between toner and developing roller, H: Hardness of developing roller

【0025】また、機械的付着力Fb は現像ローラを感
光体に押し当てる力できまる一定値と仮定すると、次式
となる。 Fb =const…………………………………………(9) 式(7),式(8),式(9)を式(6)に代入すると
次式となる。 |HS −HB |>[{Fb −(AR/6D2 )(1+A/6πD3 H)}/ {(4/3)πr3 δ(q/m)}][(d/εp )+(X/εt )] +{βδ(q/m)X2 /2εo εt }………(10) 但し、εt :トナーの比誘電率, ρ:トナーの体積電
荷密度 σm :感光ドラム上の表面電荷, σo :感光ドラムの
誘導電荷
Further, assuming that the mechanical adhesive force F b is a constant value that can be exerted by the force for pressing the developing roller against the photosensitive member, the following equation is obtained. F b = const …………………………………… (9) Substituting equation (7), equation (8), and equation (9) into equation (6) gives the following equation. | H S -H B |> [ {F b - (AR / 6D 2) (1 + A / 6πD 3 H)} / {(4/3) πr 3 δ (q / m)}] [(d / ε p ) + (X / ε t )] + {βδ (q / m) X 2 / 2ε o ε t } ... (10) where ε t : relative permittivity of toner, ρ: volumetric charge density of toner σ m : surface charge on the photosensitive drum, σ o : induced charge of the photosensitive drum

【0026】まず、式(10)に着目すると、電界EO
は感光ドラムの一様帯電電位(非露光部の電位)VS
現像バイアス電圧Vb の差である逆バイアス電圧に比例
するため、逆バイアス電圧が小さくなると、電界Eo
弱くなり、トナーが電界から受ける静電力Fe が小さく
なってかぶりが発生し易くなる。また式(10)におい
て、現像ローラ硬度Hが大きくなると、くわえ込み力F
r は小さくなり、かぶりが起こり易くなる。
First, focusing on the equation (10), the electric field E O
Is proportional to the reverse bias voltage, which is the difference between the uniform charging potential (potential of the non-exposed portion) V S of the photosensitive drum and the developing bias voltage V b , so that when the reverse bias voltage decreases, the electric field E o also weakens and the toner The electrostatic force F e received from the electric field is reduced, and fogging easily occurs. Further, in Expression (10), when the developing roller hardness H increases, the gripping force F
r becomes small and fogging easily occurs.

【0027】さらに、トナー比電荷q/mについては、
q/mが小さくなると右辺第1項が大きくなり、逆にq
/mが大きくなっても右辺第2項が大きくなる。つま
り、かぶりを除去するための逆バイアス電圧(VS −V
B )を最小にするq/mが存在することになる。そこ
で、かぶりに大きな影響を及ぼすトナー比電荷と逆バイ
アス電圧の関係について検討する。
Further, regarding the toner specific charge q / m,
When q / m decreases, the first term on the right side increases, and conversely q
Even if / m increases, the second term on the right side increases. That is, the reverse bias voltage to remove the head (V S -V
There will be q / m that minimizes B ). Therefore, the relationship between the toner specific charge and the reverse bias voltage, which greatly affects the fogging, will be examined.

【0028】ここで、かぶりのマージン拡大として取り
扱っている現像ローラ硬度の影響を除外して考えると、
式(10)は次式のように書き換えることができる。 |VS −VB |>(2βδTp t 2 /2εo εt ) +{Fa/(4/3)πrt 3 p } {(2rt /εt )+(dp /εp )}……(11) 式(11)は、かぶり発生の逆バイアス電圧があるトナ
ー比電荷で最小値を取ることを示している。さらに、式
(11)より、かぶりが発生するトナー比電荷Tp を求
めると次式となる。
Here, considering the influence of the hardness of the developing roller, which is treated as expansion of the fogging margin,
Expression (10) can be rewritten as the following expression. | V S -V B |> ( 2βδT p r t 2 / 2ε o ε t) + {Fa / (4/3) πr t 3 T p} {(2r t / ε t) + (d p / ε p )} (11) Expression (11) indicates that the reverse bias voltage for fogging takes a minimum value with a certain toner specific charge. Further, when the toner specific charge T p at which fogging occurs is obtained from the equation (11), the following equation is obtained.

【0029】 Tp <[{εo εt (VS −VB )}/4βδrt 2 ]−A1/2 p >[{εo εt (VS −VB )}/4βδrt 2 ]+A1/2 A=[{εo εt (VS −VB )}/4βδrt 2 2 −(3εo εt a )/(8πδ2 βrt 5 ) {(2rt /εt )+(dp /εp )}……………(12) そこで、各種感光体を用いた場合のトナー比電荷Tp
逆バイアス電圧(VS−VB )との関係について検討す
る。
[0029] T p <[{ε o ε t (V S -V B)} / 4βδr t 2] -A 1/2 T p> [{ε o ε t (V S -V B)} / 4βδr t 2] + A 1/2 A = [ {ε o ε t (V S -V B)} / 4βδr t 2] 2 - (3ε o ε t F a) / (8πδ 2 βr t 5) {(2r t / ε t ) + (d p / ε p )} (12) Therefore, regarding the relationship between the toner specific charge T p and the reverse bias voltage (V S −V B ) when various photoconductors are used. consider.

【0030】結果を図3に示す。本図のデータはOPC
感光体の静電容量の値を用いて式(12)より求めた計
算値である。本図より、有機感光体の場合には、トナー
比電荷7〜35μc/gにおいて、逆バイアス電圧を7
0Vとするとかぶりが発生しないことが分かる。これが
逆バイアス電圧の下限値となる。なお、計算に使用した
各パラメータの値は次の通りである。
The results are shown in FIG. The data in this figure is OPC
It is a calculated value obtained from the equation (12) using the value of the electrostatic capacity of the photoconductor. From the figure, in the case of the organic photoconductor, the reverse bias voltage is 7 when the toner specific charge is 7 to 35 μc / g.
It can be seen that fogging does not occur at 0V. This is the lower limit of the reverse bias voltage. The values of each parameter used in the calculation are as follows.

【0031】トナー粒子径 rt =6μm トナ
ー層の比誘電率 εt =2.2 トナー密度 δ=1110kg/m3 トナー層厚 d
t =24μm トナー層の充填率 β=0.6 トナー供給能 θ
=2.0 感光体膜厚 dP =25μm 感光体の比誘電率
εp =3.0 トナーと感光体間の機械的付着力 Fa =4.2×10
-8N 転写電荷量 σc =320μc/m2 付着トナー量M=8g/m2 (現像濃度1.3) かぶり濃度を求めるときの想定逆バイアス電圧VS −V
B =100V
Toner particle size r t = 6 μm Toner layer relative permittivity ε t = 2.2 Toner density δ = 1111 kg / m 3 Toner layer thickness d
t = 24 μm Toner layer filling rate β = 0.6 Toner supply ability θ
= 2.0 photoconductor mechanical adhesion between the film thickness d P = dielectric constant of 25μm photoreceptor epsilon p = 3.0 toner and the photosensitive member F a = 4.2 × 10
-8 N Transfer charge amount σ c = 320 μc / m 2 Adhered toner amount M = 8 g / m 2 (development density 1.3) Assumed reverse bias voltage V S -V when obtaining fog density
B = 100V

【0032】次に、逆バイアス電圧の上限値について検
討する。逆バイアス電圧の上限は、現像領域において、
現像ローラ表面からトナーに電荷が注入され、トナーの
正規の極性電荷に代わって逆極性の電荷量を持つトナー
ができ、これが感光体表面の背景部の電位に引かれて背
景部に付着するかぶりが発生しない値となる。
Next, the upper limit value of the reverse bias voltage will be examined. The upper limit of the reverse bias voltage is
Electric charges are injected into the toner from the surface of the developing roller, and instead of the regular polar charge of the toner, toner with an opposite charge amount is created, which is attracted to the background potential of the photoconductor surface and adheres to the background. Will not occur.

【0033】そこで、現像バイアス電圧を変化させたと
きのかぶり濃度を図4に示す。本図より、逆バイアス電
圧の上限値を350Vに設定すれば、電荷注入によるか
ぶりは発生しないことが分かる。さらに、上述した逆バ
イアス電圧の下限値もほぼ実験値と一致している。
Therefore, FIG. 4 shows the fog density when the developing bias voltage is changed. From this figure, it is understood that if the upper limit value of the reverse bias voltage is set to 350 V, fogging due to charge injection does not occur. Further, the lower limit value of the above-mentioned reverse bias voltage also substantially matches the experimental value.

【0034】本発明が適用される画像形成装置(モノク
ロ方式)の構造概要を図5に示す。図中、102はコロ
ナ帯電器、103は1成分現像器、104はコロナ転写
器、105はクリーナ、106は定着器である。現像器
103は、現像ローラ107と、現像ローラ107上の
トナー層厚を規制するブレード108と、現像ローラ1
07上のトナーを回収して新しいトナーを供給するリセ
ットローラ109と、現像ローラ107に向けトナーを
搬送するパドル110と、現像器内のトナーを均一にな
らずアジテータ111とを備えている。
FIG. 5 shows a structural outline of an image forming apparatus (monochrome system) to which the present invention is applied. In the figure, 102 is a corona charger, 103 is a one-component developing device, 104 is a corona transfer device, 105 is a cleaner, and 106 is a fixing device. The developing device 103 includes a developing roller 107, a blade 108 that regulates the toner layer thickness on the developing roller 107, and the developing roller 1
A reset roller 109 that collects the toner on 07 and supplies new toner, a paddle 110 that conveys the toner toward the developing roller 107, and an agitator 111 that does not make the toner in the developing device uniform.

【0035】記録に際しては、感光ドラム101を図5
に矢印で示す時計方向に回転させ、その表面を、コロナ
帯電器102により一様に帯電させた後、図示しない露
光手段により所定のパターンで露光する。これにより、
該表面には静電潜像が形成され、該静電潜像は現像ロー
ラ107により現像されてトナー像となる。記録紙12
0は、上記トナー像形成とタイミングをとって転写部1
12に送られ、ここで、コロナ転写器104による記録
紙120へのトナー像転写が行われる。
At the time of recording, the photosensitive drum 101 is moved to the position shown in FIG.
Is rotated in the clockwise direction indicated by an arrow to uniformly charge the surface thereof by the corona charger 102, and then exposed by a predetermined pattern by an exposing unit (not shown). This allows
An electrostatic latent image is formed on the surface, and the electrostatic latent image is developed by the developing roller 107 to become a toner image. Recording paper 12
0 indicates the transfer unit 1 at the same timing as the toner image formation.
The toner image is transferred to the recording paper 120 by the corona transfer device 104.

【0036】その後記録紙120は定着部に送られ、こ
こで、定着器106によるトナー像定着が行われる。定
着完了後、記録紙120は図示しないスタッカに排出さ
れる。また、転写完了後の感光ドラム101の表面はク
リーナ105により清掃され、除電器113により除電
される。
After that, the recording paper 120 is sent to the fixing section, where the toner image is fixed by the fixing device 106. After the fixing is completed, the recording paper 120 is discharged to a stacker (not shown). Further, the surface of the photosensitive drum 101 after the transfer is completed is cleaned by the cleaner 105 and discharged by the static eliminator 113.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、現
像バイアス電圧の最適化により、かぶりの発生を抑えて
印字濃度を安定化することができ、良好な印字を実現す
ることが可能になる。
As described above, according to the present invention, by optimizing the developing bias voltage, it is possible to suppress the occurrence of fog and stabilize the print density, and it is possible to realize good printing. become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の接触現像の原理説明図であ
る。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of contact development according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例の現像時にトナーに働く力説明
図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a force that acts on toner during development according to the exemplary embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例のトナー比電荷と逆バイアスの
関係説明図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a toner specific charge and a reverse bias according to an exemplary embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の逆バイアス電圧とかぶりの関
係説明図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between reverse bias voltage and fog according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明が適用される画像形成装置の構造概要を
示す側面図である。
FIG. 5 is a side view showing a structural outline of an image forming apparatus to which the present invention is applied.

【図6】従来方式の電子写真プロセスの概要図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional electrophotographic process.

【図7】非磁性一成分現像方式の概要説明図である。FIG. 7 is a schematic explanatory diagram of a non-magnetic one-component developing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 トナー 101 感光ドラム(像担持体) 107 現像ローラ VS 非露光部の電位 VB 現像バイアス電圧 VL 露光部の電位100 toner 101 photosensitive drum (image bearing member) 107 developing roller V S unexposed portion potential V B developing bias voltage V L exposed portion potential

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芝野 元通 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 藤本 尚之 兵庫県加東郡社町佐保35番 富士通周辺機 株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Mototsuba Shibano 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture, Fujitsu Limited (72) Inventor Naoyuki Fujimoto 35, Saho, Kato-gun, Hyogo Prefecture Fujitsu Peripherals Co., Ltd. Within

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 静電潜像が形成される像担持体と、 前記静電潜像を現像するための現像ローラとを備え、 前記像担持体上の静電潜像を充分な大きさにとり、前記
像担持体と前記現像ローラの間の現像部に搬送するトナ
ーの供給量により、前記像担持体上に形成するトナー量
を決定する方式の画像形成装置において、 (現像バイアス電圧−露光部電位)である潜像強度及び
(非露光部電位−現像バアイス電圧)である逆バイアス
電圧を決定する現像バイアス電圧が、 逆バイアスの増大に伴う現像部でのトナーへの逆極性の
電荷注入によるかぶりの発生しない値を下限とし、 逆バイアスの低下に伴う帯電トナーの前記像担持体への
反発力の低下によるかぶりの発生しない値を上限とする
ように設定されたことを特徴とする画像形成装置。
1. An image bearing member on which an electrostatic latent image is formed, and a developing roller for developing the electrostatic latent image, the electrostatic latent image on the image bearing member having a sufficient size. In an image forming apparatus of a system in which the amount of toner to be formed on the image carrier is determined by the amount of toner supplied to the developing unit between the image carrier and the developing roller, (developing bias voltage-exposure unit) The developing bias voltage that determines the latent image intensity, which is the electric potential), and the reverse bias voltage, which is the (non-exposure portion potential-developing bias voltage), is due to the injection of the reverse polarity charge into the toner in the developing portion with the increase of the reverse bias. Image formation characterized in that the lower limit is a value at which fogging does not occur, and the upper limit is a value at which fogging does not occur due to a decrease in repulsive force of the charged toner on the image carrier due to a decrease in reverse bias. apparatus.
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