JP2014081512A - Developing device, and image forming apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
Description
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、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。また、トナー像の印字率が低い場合には、外添剤が単独で現像装置から消費される。一方、印字率が高い場合は、現像装置に新しいトナーとともに外添剤が供給されるため、現像装置内の外添剤の量が相対的に上昇する。そして、このような現像装置内の外添剤の量の変動によって、トナーの帯電性が変動され、濃度変動やトナーかぶりがもたらされるという課題があった。
When a DC bias and an AC bias are applied to the developing roller as in the technique described in
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、印字率が変動した場合であっても、現像装置内の外添剤の量を安定して維持し、濃度変動やトナーかぶりの発生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 to solve the above-described problems. Even when the printing rate fluctuates, the amount of the external additive in the developing device is stably maintained, and the concentration fluctuations and It is an object of the present invention to provide a developing device that suppresses the occurrence of toner fog and an image forming apparatus including the developing device.
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、回転駆動され、前記トナーからなるトナー層を担持し、表面に静電潜像が形成され前記トナーによって顕在化される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、前記像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、前記現像動作時とは異なる非現像動作時に、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、前記現像動作時および前記非現像動作時に、前記像担持体および前記トナー担持体を回転駆動させる回転駆動手段と、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外添剤が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 rotationally driven toner layer that carries the toner, and has an electrostatic latent image on the surface. A toner carrier that supplies the toner to an image carrier that carries a toner image formed by the toner, and a bias in which an AC bias is superimposed on a DC bias is applied to the toner carrier, A bias applying unit that forms a predetermined potential difference between the image carrier and the toner carrier, and a first developing bias that is applied to the bias application unit during a developing operation in which the toner image is formed on the image carrier. Bias control means for applying a second development bias to the bias application means during a non-development operation different from the development operation, and during the development operation and the non-development operation Sometimes, a rotational drive means for rotationally driving the image carrier and the toner carrier, a printing rate calculating means for calculating a printing rate of the toner image formed on the image carrier for a predetermined period, Consumption condition changing means for changing a 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 calculated by a printing rate calculator; It is characterized by having.
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、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、印字率が変動する場合であっても、現像装置内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。 According to this configuration, the external additive may be moved to the image carrier side by the first development bias and the second development bias applied to the toner carrier during the development operation and the non-development operation. Even in such a case, the consumption condition changing means changes the consumption condition in which the external additive is consumed from the toner carrier to the image carrier during the non-development operation. 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, even when the printing rate fluctuates, the amount of the external additive in the developing device can be suitably adjusted.
上記の構成において、前記像担持体および前記トナー担持体は、互いに対向する領域において同方向に回転駆動され、前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時における前記トナー担持体の前記像担持体に対する回転速度比を変更することが望ましい。 In the above-described configuration, the image carrier and the toner carrier are rotationally driven in the same direction in regions facing each other, and the consumption condition changing means is the image carrier of the toner carrier during the non-development operation. It is desirable to change the rotation speed ratio with respect to.
本構成によれば、非現像動作時におけるトナー担持体の像担持体に対する回転速度比が変更されることによって、外添剤の消費条件が好適に変化される。すなわち、トナー担持体のトナー層が像担持体の表面に接触する接触時間が変化されるため、前記外添剤の消費条件が変化される。 According to this configuration, the consumption condition of the external additive is suitably changed by changing the rotation speed ratio of the toner carrier to the image carrier during the non-development operation. That is, since the contact time for the toner layer of the toner carrier to contact the surface of the image carrier is changed, the consumption condition of the external additive is changed.
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時において、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスの最大ピーク値と前記像担持体の表面電位との電位差を変更することが望ましい。 In the above configuration, the consumption condition changing means includes a maximum peak value of the AC bias having a polarity on the side where the toner moves from the toner carrier to the image carrier during the non-development operation, and the image carrier. It is desirable to change the potential difference from the surface potential.
本構成によれば、消費条件として、非現像動作時において、トナーがトナー担持体から像担持体に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値と像担持体の表面電位との電位差が変更される。このため、トナー担持体の表面から像担持体の表面に向かって、外添剤が移動される外力が好適に変化される。 According to this configuration, as a consumption condition, the potential difference between the maximum peak value of the AC bias on the side where the toner moves from the toner carrier to the image carrier and the surface potential of the image carrier during non-development operation is changed. Is done. For this reason, the external force by which the external additive is moved from the surface of the toner carrier to the surface of the image carrier is preferably changed.
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記非現像動作時における前記回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定することが望ましい。 In the above configuration, the consumption condition changing unit may calculate the rotation speed ratio during the non-development operation as the rotation speed during the development operation when the printing rate exceeds a preset first threshold value. It is desirable to set it larger than the ratio.
本構成によれば、印字率が第1の閾値を超えた場合、非現像動作時における前記回転速度比が、現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジングの中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を促進させることができる。 According to this configuration, when the printing rate exceeds the first threshold, the rotation speed ratio during the non-development operation is set to be larger than the rotation speed ratio during the development operation. For this reason, even when a relatively high printing rate is continued and there are many external additives in the developing housing, consumption of the external additives to the image carrier side can be promoted.
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値よりも、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大きく設定することが望ましい。 In the above configuration, the consumption condition changing unit may be configured such that the second development bias is greater than the amplitude value of the AC bias in the first development bias when the printing rate exceeds a preset first threshold. It is desirable to set a large amplitude value of the AC bias at.
本構成によれば、印字率が第1の閾値を超えた場合、第1現像バイアスにおける交流バイアスの振幅値よりも、第2現像バイアスにおける交流バイアスの振幅値が大きく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジングの中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を促進させることができる。 According to this configuration, when the printing rate exceeds the first threshold, the amplitude value of the AC bias in the second developing bias is set larger than the amplitude value of the AC bias in the first developing bias. For this reason, even when a relatively high printing rate is continued and there are many external additives in the developing housing, consumption of the external additives to the image carrier side can be promoted.
上記の構成において、前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスのDuty比において、前記第1現像バイアスのDuty比よりも、前記第2現像バイアスのDuty比を小さく設定することが望ましい。 In the above-described configuration, the consumption condition changing means has the polarity on the side where the toner moves from the toner carrier to the image carrier when the printing rate exceeds a preset first threshold value. It is desirable to set the duty ratio of the second developing bias to be smaller than the duty ratio of the first developing bias in the duty ratio of the AC bias.
本構成によれば、印字率が第1の閾値を超えた場合、第1現像バイアスのDuty比よりも、第2現像バイアスのDuty比が小さく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジングの中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を促進させることができる。また、第2現像バイアスのDuty比が小さく設定されることによって、トナーが像担持体からトナー像担持体に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値が増大されることなく、トナーがトナー担持体から像担持体に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値と像担持体の表面電位との差が好適に拡大される。 According to this configuration, when the printing rate exceeds the first threshold, the duty ratio of the second developing bias is set smaller than the duty ratio of the first developing bias. For this reason, even when a relatively high printing rate is continued and there are many external additives in the developing housing, consumption of the external additives to the image carrier side can be promoted. Further, since the duty ratio of the second developing bias is set to be small, the maximum peak value of the AC bias on the side where the toner moves from the image carrier to the toner image carrier is not increased, and the toner is The difference between the maximum peak value of the AC bias on the side moving from the carrier to the image carrier and the surface potential of the image carrier is preferably enlarged.
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、予め設定された前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を下回った場合に、前記非現像動作時における前記回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも小さく設定することが望ましい。 In the above-described configuration, the consumption condition changing unit may set the rotation speed ratio during the non-development operation when the printing rate falls below a second threshold value that is smaller than the first threshold value that is set in advance. It is desirable that the rotation speed ratio is set smaller than that during the developing operation.
本構成によれば、印字率が第2の閾値を下回った場合、非現像動作時における回転速度比が、現像動作時の回転速度比よりも小さく設定される。このため、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジングの中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を抑制することができる。 According to this configuration, when the printing rate falls below the second threshold, the rotation speed ratio during the non-development operation is set to be smaller than the rotation speed ratio during the development operation. For this reason, even when the relatively low printing rate is continued and the external additive in the developing housing is reduced, the consumption of the external additive on the image carrier side can be suppressed.
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、予め設定された前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を下回った場合に、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値よりも、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小さく設定することが望ましい。 In the above configuration, the consumption condition changing unit may be configured such that when the printing rate falls below a second threshold value that is smaller than the first threshold value that is set in advance, the amplitude of the AC bias in the first developing bias. It is desirable to set the amplitude value of the AC bias in the second developing bias smaller than the value.
本構成によれば、印字率が第2の閾値を下回った場合、第1現像バイアスにおける交流バイアスの振幅値よりも、第2現像バイアスにおける交流バイアスの振幅値が小さく設定される。このため、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジングの中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を抑制することができる。 According to this configuration, when the printing rate falls below the second threshold, the amplitude value of the AC bias in the second developing bias is set smaller than the amplitude value of the AC bias in the first developing bias. For this reason, even when the relatively low printing rate is continued and the external additive in the developing housing is reduced, the consumption of the external additive on the image carrier side can be suppressed.
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、予め設定された前記第1の閾値よりも小さい第2の閾値を下回った場合に、前記交流バイアスのDuty比において、前記第1現像バイアスのDuty比よりも、前記第2現像バイアスのDuty比を大きく設定することが望ましい。 In the above-described configuration, the consumption condition changing unit is configured to change the first bias in the duty ratio of the AC bias when the printing rate falls below a second threshold value that is smaller than the preset first threshold value. It is desirable to set the duty ratio of the second developing bias larger than the duty ratio of the developing bias.
本構成によれば、印字率が第2の閾値を下回った場合、第1現像バイアスのDuty比よりも、第2現像バイアスのDuty比が大きく設定される。このため、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジングの中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費を抑制することができる。 According to this configuration, when the printing rate falls below the second threshold, the duty ratio of the second developing bias is set larger than the duty ratio of the first developing bias. For this reason, even when the relatively low printing rate is continued and the external additive in the developing housing is reduced, the consumption of the external additive on the image carrier side can be suppressed.
上記の構成において、前記像担持体および前記トナー担持体は、互いに対向する領域において同方向に回転駆動され、前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記非現像動作時における前記回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定する第1の条件変更と、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値よりも、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大きく設定する第2の条件変更と、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスのDuty比において、前記第1現像バイアスのDuty比よりも、前記第2現像バイアスのDuty比を小さく設定する第3の条件変更との3つの条件変更のうちの少なくとも2つを変更することが望ましい。 In the above-described configuration, the image carrier and the toner carrier are rotationally driven in the same direction in regions facing each other, and the consumption condition changing unit has the printing rate exceeding a preset first threshold value. A first condition change for setting the rotation speed ratio during the non-development operation to be larger than the rotation speed ratio during the development operation, and an amplitude value of the AC bias in the first development bias. A second condition change for setting a large amplitude value of the AC bias in the second developing bias, and a duty ratio of the AC bias on the side where the toner moves from the toner carrier to the image carrier. Of the three condition changes, the third condition change for setting the duty ratio of the second developing bias to be smaller than the duty ratio of the first developing bias. It is desirable to change at least two.
本構成によれば、印字率が第1の閾値を超えた場合、消費条件変更手段によって、第1、第2および第3の条件変更が、選択的に組み合わされて設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジングの中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の像担持体側への消費をより促進させることができる。 According to this configuration, when the printing rate exceeds the first threshold value, the first, second, and third condition changes are selectively combined and set by the consumption condition changing unit. For this reason, even when a relatively high printing rate is continued and a large amount of external additive is present in the developing housing, consumption of the external additive to the image carrier can be further promoted.
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、印字率が変動する場合であっても、現像装置内の酸化チタンの量を好適に調整することが可能となる。したがって、現像装置内のトナーの帯電性が安定して維持される。 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, even when the printing rate fluctuates, the amount of titanium oxide in the developing device can be suitably adjusted. Therefore, the chargeability of the toner in the developing device is stably maintained.
上記の構成において、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、前記現像剤層からトナーを受け取って前記トナー層を担持する前記トナー担持体と、を有することが望ましい。 In the above configuration, the developer in the developing housing is received while rotating in a predetermined direction, and the developer carrying member carrying the developer layer and the developing member while rotating in contact with the developer layer. It is desirable to have the toner carrier that receives the toner from the agent layer and carries the toner layer.
本構成によれば、現像装置内の現像剤が現像剤担持体に担持された後、前記現像剤の中のトナーがトナー担持体に担持される。トナー担持体に印加される現像バイアスによって、トナー担持体と現像剤担持体との間で交流電界が形成され、トナーからより外添剤が離脱されやすい場合であっても、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、現像装置内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。 According to this configuration, after the developer in the developing device is carried on the developer carrier, the toner in the developer is carried on the toner carrier. The development bias applied to the toner carrier forms an AC electric field between the toner carrier and the developer carrier, and even when the external additive is more easily detached from the toner, The consumption condition of the external additive is suitably changed. As a result, the amount of the external additive in the developing device can be suitably adjusted.
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、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、を有することを特徴とする。 An image forming apparatus according to another aspect of the present invention includes the developing device according to any one of the above, and the image carrier that carries an electrostatic latent image and a toner image formed by toner supplied from the toner carrier. And transfer means for transferring the toner image from the image carrier to a sheet.
本構成によれば、消費条件変更手段は、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、印字率が変動する場合であっても、現像装置内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。このため、現像装置内のトナーの帯電性が安定して維持され、像担持体上に形成されるトナー像の濃度変化や像担持体上にトナーかぶりが発生することが好適に抑止される。 According to this configuration, 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. 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, even when the printing rate fluctuates, the amount of the external additive in the developing device can be suitably adjusted. For this reason, the chargeability of the toner in the developing device is stably maintained, and the density change of the toner image formed on the image carrier and the occurrence of toner fog on the image carrier are preferably 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、現像装置内の外添剤の量が好適に調整可能とされる。 According to this configuration, the amount of the external additive in the developing device can be suitably adjusted before the execution of the image forming operation, after the execution, or using the interval between sheets.
本発明によれば、印字率が変動した場合であっても、現像装置内の外添剤の量を安定して維持し、濃度変動やトナーかぶりの発生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, even when the printing rate fluctuates, a developing device that stably maintains the amount of the external additive in the developing device and suppresses the occurrence of density fluctuations and toner fog, and the same are provided. An image forming apparatus is 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。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 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、直前の1分間に感光体ドラム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、非現像動作時における現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比を変更する。また、消費条件変更部94は、非現像動作時において、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の交流バイアスの最大ピーク値(Vpp−MAX)と感光体ドラム321の表面電位(Vback)との電位差を変更する。この際、消費条件変更部94は、バイアス制御部92を制御して、第1現像バイアスBdにおける交流バイアスの振幅値に対して、相対的に第2現像バイアスBpにおける交流バイアスの振幅値を変更する。また、消費条件変更部94は、バイアス制御部92を制御して、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の交流バイアスのDuty比において、第1現像バイアスBdのDuty比に対して、相対的に第2現像バイアスBpのDuty比を変更する。
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;200V
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;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1700V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);43%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);57%
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 of
AC bias of developing roller 83 (Vpp) Vslv_ac; 1700 V (4.0 kHz)
Duty ratio of the 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
<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外添剤が単独で像担持体側に消費されてしまう。また、現像動作時にトナー像の印字率が低い場合には、外添剤が単独で感光体ドラム321の背景電位部に消費される。一方、印字率が高い場合は、トナー補給部34から現像装置324に新しいトナーとともに外添剤が供給される。このため、現像装置324内の外添剤の量が相対的に上昇する。図7は、画像形成装置1において、異なる印字率で印刷を継続した場合の、印刷枚数に対する現像装置324内の外添剤の存在量の推移を示したグラフである。なお、外添剤の存在量は、現像装置324内の現像剤全体に占める外添剤の割合として示されている。また、図7では、外添剤として酸化チタンの存在量の推移が示されている。図7に示されるように、(A)印字率30%>(B)印字率5%>(C)印字率2%の順に、現像装置324内の外添剤の存在率が低下していることが知見された。そして、このような現像装置324内の外添剤の量の変動によって、トナーの帯電性が変動され、画像上に濃度変動やトナーかぶりがもたらされるという課題があった。すなわち、外添剤が過多になるとトナーかぶりが生じ、外添剤が過少になるとトナーの帯電性不良による濃度低下がもたらされる。
The external additive is not only consumed together with the toner during the developing operation, but also during the non-developing operation, the external additive is consumed alone on the image carrier side by the AC bias. Further, when the printing rate of the toner image is low during the developing operation, the external additive is consumed by itself on the background potential portion of 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。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。なお、本実施形態では、第1現像バイアスBdを第1現像バイアスBd11と称する。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)、制御部90によって印刷枚数がカウントされる(ステップS002)。制御部90は、印刷枚数が100枚に至るまでカウントを繰り返す(ステップS002でNO、ステップ003)。印刷枚数が100枚に至ると(ステップS002でYES)、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S004)。その後、制御部90によって印刷枚数のカウントがリセットされ(ステップS005)、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S006)。なお、本実施形態では、第1の閾値として予め印字率30%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30%を下回った場合(ステップS006でYES)、消費条件変更部94は、第2現像バイアスBpとして、第1現像バイアスBd11と同条件の第2現像バイアスBp11を設定する。換言すれば、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd11に対して、第2現像バイアスBpを変更しない。このため、以後の紙間に代表される非現像動作では、第2現像バイアスBp11が、磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される。また、現像動作時と同じ回転速度比(S/D)をもって、感光体ドラム321および現像ローラー83が回転駆動される。
FIG. 8 is a first flowchart when the consumption
一方、印字率算出部93によって算出された平均印字率が30%を上回った場合(ステップS006でNO)、消費条件変更部94は、第2現像バイアスBpとして、第1現像バイアスBd11とは異なる第2現像バイアスBp12を設定する。詳しくは、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd11に対して、第2現像バイアスBp12のVppおよびDuty比を変更する。この場合、現像バイアスBd11と比較して、第2現像バイアスBp12のVppが増大される。また、現像バイアスBd11と比較して、第2現像バイアスBp12のDuty比が縮小される。そして、以後の紙間に代表される非現像動作時には、第2現像バイアスBp12が、磁気ローラー82および現像ローラー83に印加される。
On the other hand, when the average printing rate calculated by the printing
更に、本実施形態では、第2現像バイアスBp12が選択されると、現像動作時とは異なる回転速度比をもって、感光体ドラム321および現像ローラー83が回転駆動される。この場合、現像動作時と比較して、現像ローラー83の回転速度が増大され、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)が増大される。
Further, in the present embodiment, when the second developing bias Bp12 is selected, the
図9は、現像ローラー83に異なるDuty比の現像バイアスが印加される場合の交流バイアスの1周期分の波形を示した模式図である。上記の現像バイアスBd11から第2現像バイアスBp12への変更におけるDuty比の縮小効果について付言すれば、図9(A)、(B)、(C)の順に、Duty比がそれぞれ37%、40%、43%と設定される。この場合、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321側に移動される側の極性における交流バイアスの最大ピーク値(Vpp−MAX)に関して、Vpp−MAX(A)>Vpp−MAX(B)>Vpp−MAX(C)と変化される。したがって、非現像動作時の感光体ドラム321の表面の暗電位と前記Vpp−MAXとの間の電位差が、Duty比の縮小とともに拡大される。この結果、Duty比の縮小によって、現像ローラー83から感光体ドラム321への外添剤の消費が促進される。同様に、第1現像バイアスBd11から第2現像バイアスBp12への変更において、Vppが拡大されることで、上記の電位差が拡大されるため、前記外添剤の消費が更に促進される。また、第2現像バイアスBp12が選択されることに伴って、現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比が増大されると、現像ローラー83上のトナー層が、感光体ドラム321の表面に接触する接触時間が増大される。このため、上記の外添剤の消費が更に促進される。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a waveform of one cycle of the AC bias when a developing bias having a different duty ratio is applied to the developing
ここで、消費条件変更部94の制御信号によって、バイアス制御部92および駆動制御部91が非現像動作のために設定する第2現像バイアスBpおよび駆動条件の一例は、次の通りである。
Here, an example of the second developing bias Bp and the driving condition set by the
<通常の第2現像バイアスBp11=第1現像バイアスBd11>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;200V
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;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1700V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);43%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);57%
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
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
<Normal Second Development Bias Bp11 = First Development Bias Bd11>
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; 1700 V (4.0 kHz)
Duty ratio of the bias between the
Duty ratio of bias between developing
Linear speed of
Surface potential of
Rotational speed ratio of developing
<外添剤消費促進時の第2現像バイアスBp12>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;200V
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;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1800V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);40%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);60%
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
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);1.8
<Second development bias Bp12 when promoting consumption of external additives>
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; 1800 V (4.0 kHz)
Duty ratio (Duty 1) of bias between the
Duty ratio of bias between developing
Linear speed of
Surface potential of
Rotational speed ratio of developing
上記の設定例では、前述のように通常の第2現像バイアスBp11と比較して、外添剤消費促進時の第2現像バイアスBp12では、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)が増大され、現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_acが増大され、感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比が縮小されている。
In the above setting example, as described above, the rotation speed ratio (S) of the developing
次に、図10を参照して、非現像動作時に上記の第2現像バイアスBp12が印加された場合について、更に詳述する。図10は、画像形成装置1において、3枚のシートに画像が形成される際の感光体ドラム321および現像ローラー83の電位の関係について示した模式図である。図10において、Vdrumは、横軸を時刻とし、縦軸を感光体ドラム321上の電位の推移として示したものである。P1、P2、P3は、それぞれ1枚目、2枚目、3枚目のシートにトナー像が形成される現像工程(現像動作)を示している。また、A1は、1枚目のシートの現像動作の直前の非現像動作を示し、A2は3枚目のシートの現像動作の終了後の非現像動作を示している。更に、B1およびB2は、いわゆる紙間における非現像動作に相当し、それぞれ、1枚目と2枚目、2枚目と3枚目の間のシート間に相当する。
Next, the case where the second developing bias Bp12 is applied during the non-developing operation will be described in detail with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the relationship between the potentials of the
本実施形態では、感光体ドラム321は、帯電器322によって、背景部の電位が+250Vに帯電される。すなわち、感光体ドラム321は、図10のA1、P1、B1、P2、B2、P3、A2に対応して、+250Vに帯電される。そして、各シートの現像工程P1、P2、P3において、最大画像濃度に対応する領域が露光器323によって露光されると、その表面電位がVimg;+20Vまで低下される。この際、前述のとおり、現像ローラー83には、直流バイアスVslv_dc;50Vが印加されている。また、現像ローラー83には、交流バイアス(Vpp)Vslv_ac1;1700V(4.0kHz)がDuty比43%をもって印加されている。また、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)は1.5に設定される。この結果、+20Vの画像部に対して、現像ローラー83からトナーが供給される。
In the present embodiment, the
一方、上記の現像動作が実行されていない非現像動作A1、B1、B2、A2では、同様に感光体ドラム321は+250Vに帯電されている。また、現像ローラー83には、第2現像バイアスBp12として、直流バイアスVslv_dc;50Vが印加され、交流バイアス(Vpp)Vslv_ac2;1800V(4.0kHz)がDuty比40%をもって印加されている。また、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)は1.8に設定される。
On the other hand, in the non-development operations A1, B1, B2, and A2 where the above-described development operation is not performed, the
図10において、前述のように、紙間B1、B2において、第1現像バイアスBd11と比較して、第2現像バイアスBp2のVppが拡大されるとともに、Duty比が縮小される。この結果、現像動作時(P1、P2、P3)のVpp−MAX1と比較して、非現像動作時のVpp−MAX2の感光体ドラム321の背景部電位(暗電位)Vbackに対する電位差が大きく設定される。この際、非現像動作時には、感光体ドラム321上に画像部電位(明電位)Vimgが設定されないため、前記画像部電位Vimgと拡大されたVpp−MAX2との間で、電気的なリークが生じることが抑止される。
In FIG. 10, as described above, the Vpp of the second development bias Bp2 is increased and the duty ratio is reduced in the gaps B1 and B2 as compared with the first development bias Bd11. As a result, compared to Vpp-MAX1 during the development operation (P1, P2, P3), the potential difference between the background portion potential (dark potential) Vback of the
次に、図11を参照して、本発明の消費条件変更動作の第2の実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the consumption condition changing operation of the present invention will be described with reference to FIG.
図11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2のフローチャートである。本実施形態では、現像動作時において、先の第1の実施形態の第1現像バイアスBd11に対応する第1現像バイアスBd12が設定される。画像形成装置1において印刷が開始されると(ステップS011)、制御部90によって印刷枚数がカウントされる(ステップS012)。制御部90は、印刷枚数が100枚に至るまでカウントを繰り返す(ステップS012でNO、ステップ013)。印刷枚数が100枚に至ると(ステップS012でYES)、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S014)。その後、制御部90によって印刷枚数のカウントがリセットされ(ステップS015)、消費条件変更部94によって、上記印字率が、予め設定された下限閾値(第2の閾値)と比較される(ステップS016)。なお、本実施形態では、下限閾値として予め印字率5%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5%を下回った場合(ステップS016でYES)、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd12とは異なる第2現像バイアスBp21を設定する(ステップS017)。換言すれば、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd12と比較して、第2現像バイアスBp21のVppを縮小する。この結果、以後の紙間に代表される非現像動作時において、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抑制される。
FIG. 11 is a second flowchart when the consumption
一方、印字率算出部93によって算出された平均印字率が5%を上回った場合(ステップS016でNO)、更に消費条件変更部94によって前記平均印字率が、予め設定された上限閾値(第1の閾値)と比較される(ステップS018)。なお、本実施形態では、上限閾値として予め印字率20%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20%を下回った場合(ステップS018でYES)、消費条件変更部94は、非現像動作時の現像バイアスとして、第1現像バイアスBd12を設定する。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促進されることなく、また抑制されることもない。
On the other hand, if the average printing rate calculated by the printing
更に、印字率算出部93によって算出された平均印字率が20%を上回った場合(ステップS018でNO)、消費条件変更部94は、非現像動作時の現像バイアスとして、第2現像バイアスBp22を設定する(ステップS020)。換言すれば、消費条件変更部94は、第1現像バイアスBd12と比較して、第2現像バイアスBp22のDuty比を縮小する。この結果、以後の紙間に代表される非現像動作時において、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促進される。
Further, when the average printing rate calculated by the printing
なお、上記の第1現像バイアスBd12および第2現像バイアスBp21およびBp22における各バイアス条件および諸条件を表1に示す。 Table 1 shows the bias conditions and conditions for the first development bias Bd12 and the second development bias Bp21 and Bp22.
表1について付言すると、平均印字率が5%未満の場合(図11のステップ016でYES、ステップ017)は、非現像動作時(紙間時)の第2現像バイアスBp21のVppが1300Vに縮小される。この際、交流バイアスの最大ピーク値Vpp−MAXと感光体ドラム321の表面電位(暗電位)との電位差が約540Vとなり、感光体ドラム321上への外添剤の飛翔は殆ど無くなる(図6参照)。また、平均印字率が、20%以上の場合(図11のステップ018でNO、ステップ020)、第2現像バイアスBp22のDuty比が37%に縮小される。前述のとおり、非現像動作時は、Vpp−MAXとの間で電気的なリークが発生する可能性がある対象電位が、現像動作時とは異なり暗電位であるため、Vpp−MAXを増大することが可能となる。このため、Duty比が縮小されることでVpp−MAXのみが増大され、多くの外添剤が感光体ドラム321側に好適に消費される。このように、本実施形態では、交流バイアスのVppを拡大することなく、Duty比を縮小することで、Vpp−MAXが増大される。この結果、トナーが現像ローラー83から感光体ドラム321に移動される側の最小ピーク値(Vpp−MIN)が増大されることがない。このため、前記最小ピーク値Vpp−MINと感光体ドラム321の暗電位との間で、電気的なリークが生じることが抑制される。
Regarding Table 1, when the average printing rate is less than 5% (YES in step 016 in FIG. 11, step 017), Vpp of the second developing bias Bp21 during non-development operation (between sheets) is reduced to 1300V. Is done. At this time, the potential difference between the maximum peak value Vpp-MAX of the AC bias and the surface potential (dark potential) of the
なお、図7では、平均印字率が30%の場合(図11のステップ018でNO、ステップ020)に第2現像バイアスBp22のDuty比が37%に縮小され、Vpp−MAXが増大された場合の現像装置324内の酸化チタン量の推移が、(D)印字率30%(Vpp−MAXup)で示される。図7のグラフから、前述の(A)印字率30%の場合と比較して、現像装置324内の酸化チタン量が低減されていることが知見される。また、平均印字率が2%の場合(図11のステップ016でYES、ステップ017)に第2現像バイアスBp21のVppが1300Vに縮小され、Vpp−MAXが低下された場合の現像装置324内の酸化チタン量の推移が、(E)印字率2%(Vpp−MAXdown)で示される。同グラフから、前述の(C)印字率2%の場合と比較して、現像装置324内の酸化チタン量が増大されていることが知見される。このように、非現像動作時の外添剤の感光体ドラム321側への消費条件が変化されることによって、印字率が変動した場合であっても、現像装置324内の外添剤の量が安定して維持される。
In FIG. 7, when the average printing rate is 30% (NO in step 018 in FIG. 11, step 020), the duty ratio of the second developing bias Bp22 is reduced to 37% and Vpp-MAX is increased. The transition of the amount of titanium oxide in the developing
以上の実施形態によれば、現像動作時および非現像動作時において、現像ローラー83に印加される第1現像バイアスBdおよび第2現像バイアスBpによって、外添剤が感光体ドラム321側に移動される場合がある。このような場合であっても、消費条件変更部94は、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、印字率が変動する場合であっても、現像装置324内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。
According to the above embodiment, the external additive is moved to the
また、上記の実施形態によれば、非現像動作時における現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比が変更されることによって、外添剤の消費条件が好適に変化される。すなわち、現像ローラー83のトナー層が感光体ドラム321の表面に接触する接触時間が変化されるため、前記外添剤の消費条件が変化される。
Further, according to the embodiment, the consumption condition of the external additive is suitably changed by changing the rotation speed ratio of the developing
また、上記の実施形態によれば、消費条件として、非現像動作時において、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の交流バイアスの最大ピーク値Vpp−MAXと感光体ドラム321の表面電位(暗電位Vback)との電位差が変更される。このため、現像ローラー83の表面から感光体ドラム321の表面に向かって、外添剤が移動される外力が好適に変化される。
Further, according to the above-described embodiment, as a consumption condition, during the non-development operation, the maximum peak value Vpp-MAX of the AC bias of the polarity on the side where the toner moves from the developing
また、上記の実施形態によれば、印字率が予め設定された上限閾値(第1の閾値)を超えた場合、非現像動作時における前記回転速度比が、現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジング80の中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を促進させることができる。
Further, according to the above embodiment, when the printing rate exceeds a preset upper limit threshold (first threshold), the rotation speed ratio during the non-development operation is greater than the rotation speed ratio during the development operation. Is also set larger. For this reason, even when a relatively high printing rate is continued and a large amount of external additive is present in the developing
また、上記の実施形態によれば、印字率が予め設定された上限閾値を超えた場合、第1現像バイアスBdにおける交流バイアスの振幅値Vppよりも、第2現像バイアスBpにおける交流バイアスの振幅値Vppが大きく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジング80の中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を促進させることができる。
Further, according to the above-described embodiment, when the printing rate exceeds a preset upper threshold, the amplitude value of the AC bias at the second developing bias Bp is greater than the amplitude value Vpp of the AC bias at the first developing bias Bd. Vpp is set large. For this reason, even when a relatively high printing rate is continued and a large amount of external additive is present in the developing
また、上記の実施形態によれば、印字率が予め設定された上限閾値を超えた場合、第1現像バイアスBdのDuty比よりも、第2現像バイアスBpのDuty比が小さく設定される。このため、相対的に高い印字率が継続され、現像ハウジング80の中に外添剤が多く存在する場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を促進させることができる。また、第2現像バイアスBpのDuty比が小さく設定されることによって、トナーが感光体ドラム321から現像ローラー83に移動する側の極性の交流バイアスの最大ピーク値(Vpp−MIN)が増大されることなく、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の交流バイアスの最大ピーク値(Vpp−MAX)と感光体ドラム321の表面電位(暗電位)との電位差が好適に拡大される。更に、非現像動作時の感光体ドラム321上の暗電位の方が、現像動作時の明電位よりも、前記交流バイアスの最大ピーク値Vpp−MAXに近いため、現像ローラー83と感光体ドラム321との間でリークが生じることなく、外添剤の消費を促進させることができる。
Further, according to the above embodiment, when the printing rate exceeds a preset upper limit threshold, the duty ratio of the second developing bias Bp is set smaller than the duty ratio of the first developing bias Bd. For this reason, even when a relatively high printing rate is continued and a large amount of external additive is present in the developing
また、上記の実施形態によれば、印字率が予め設定された下限閾値(第2の閾値)を下回った場合、第1現像バイアスBdにおける交流バイアスの振幅値Vppよりも、第2現像バイアスBpにおける交流バイアスの振幅値Vppが小さく設定される。このため、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジング80の中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を抑制することができる。
Further, according to the above-described embodiment, when the printing rate falls below the preset lower limit threshold (second threshold), the second developing bias Bp is larger than the AC bias amplitude value Vpp in the first developing bias Bd. The amplitude value Vpp of the AC bias at is set small. For this reason, even when the relatively low printing rate is continued and the external additive in 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、印字率が変動する場合であっても、現像装置324内の酸化チタンの量を好適に調整することが可能となる。したがって、現像装置324内のトナーの帯電性が安定して維持される。また、過不足なく感光体ドラム321に移動された酸化チタンが、クリーニング装置326のクリーニングローラーと感光体ドラム321との間に介在することによって、感光体ドラム321の表面が安定して研磨される。
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, even when the printing rate fluctuates, the amount of titanium oxide in the developing
また、上記の実施形態によれば、現像装置324内の現像剤が磁気ローラー82に担持された後、前記現像剤の中のトナーが現像ローラー83に担持される。現像ローラー83に印加される現像バイアスによって、磁気ローラー82と現像ローラー83との間で交流電界が形成され、トナーからより外添剤が離脱されやすい場合であっても、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、現像装置324内の外添剤の量を好適に調整することが可能となる。
Further, according to the above embodiment, after the developer in the developing
また、上記の実施形態によれば、現像装置324内のトナーの帯電性が安定して維持され、感光体ドラム321上に形成されるトナー像の濃度変化や感光体ドラム321上にトナーかぶりが発生することが好適に抑止される。更に、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。このため、画像形成動作の実行前、実行後、または紙間を利用して、現像装置324内の外添剤の量が好適に調整可能とされる。
Further, according to the above-described embodiment, the charging property of the toner in the developing
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、現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比、第2現像バイアスBpにおけるVppおよびDuty比の変更を用いて説明したが、これらの条件のうちの1つが選択されてもよいし、またこれらのうちの2つが選択的に組み合わせることで設定されるものであってもよい。更に、感光体ドラム321側への外添剤の消費を抑制するために、現像ローラー83の感光体ドラム321に対する回転速度比が低下されるものであってもよく、また、現像バイアスにおける交流バイアスのDuty比が増大されるものであってもよい。これにより、相対的に低い印字率が継続され、現像ハウジング80の中の外添剤が減少した場合であっても、前記外添剤の感光体ドラム321側への消費を抑制することができる。
(1) In the above embodiment, the consumption conditions for the external additive to be consumed from the developing
(2)上記の実施形態では、現像ローラー83および磁気ローラー82に印加される現像バイアスの態様として、図5に示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、図12は、他の変形実施形態において、現像ローラー83および磁気ローラー82に現像バイアスを印加する第3印加部88Aおよび第4印加部89Aについて模式的に示した図である。先の実施形態における第1印加部88および第2印加部89と異なり、第3印加部88Aおよび第4印加部89Aでは、第3印加部88Aが接地されることなく、第4印加部89Aに並列接続されている点に特徴を有する。このような、いわゆるデュアル現像バイアス印加方式は、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Duty比を個別に変化させることができる点に特徴を有する。なお、このような、デュアル現像バイアス印加方式においても、以下に示すように、第1現像バイアスBd13に対して、第2現像バイアスBp31、32が設定されることで、紙間に代表される非現像動作時の外添剤の消費を促進することが可能となる。
(2) In the above embodiment, the aspect of the developing bias applied to the developing
<通常の第2現像バイアスBp31=第1現像バイアスBd13>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;200V
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;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1700V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);43%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);70%
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
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
<Normal second development bias Bp31 = first development bias Bd13>
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; 1700 V (4.0 kHz)
Duty ratio of the bias between the
Duty ratio of the bias between the developing
Linear speed of
Surface potential of
Rotational speed ratio of developing
<外添剤消費促進時の第2現像バイアスBp32>
磁気ローラー82の直流バイアスVmag_dc;200V
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;300V(4.0kHz)
現像ローラー83の交流バイアス(Vpp)Vslv_ac;1800V(4.0kHz)
感光体ドラム321−現像ローラー83間のバイアスのDuty比(Duty1);40%
現像ローラー83−磁気ローラー82間のバイアスのDuty比(Duty2);70%
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
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);1.8
<Second Development Bias Bp32 when Promoting Consumption of External Additives>
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; 1800 V (4.0 kHz)
Duty ratio (Duty 1) of bias between the
Duty ratio of the bias between the developing
Linear speed of
Surface potential of
Rotational speed ratio of developing
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(回転駆動手段)
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 Drive unit (rotation drive means)
963 Image memory 964 I / F
Claims (14)
回転駆動され、前記トナーからなるトナー層を担持し、表面に静電潜像が形成され前記トナーによって顕在化される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、前記像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、前記現像動作時とは異なる非現像動作時に、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、
前記現像動作時および前記非現像動作時に、前記像担持体および前記トナー担持体を回転駆動させる回転駆動手段と、
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外添剤が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 toner carrier that is rotationally driven and carries a toner layer made of the toner, and that supplies the toner to an image carrier that carries a toner image that is formed on the surface and is made visible by the toner;
A bias applying means for applying a bias in which an AC bias is superimposed on a DC bias to the toner carrier to form a predetermined potential difference between the image 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 bias is applied to the bias applying unit during a non-developing operation different from the developing operation. Bias control means for applying,
A rotation drive means for rotating the image carrier and the toner carrier during the development operation and the non-development operation;
A printing rate calculating means for calculating a printing rate of the toner image formed on the image carrier during a predetermined period;
Consumption condition changing means for changing a consumption condition in which the external additive is consumed from the toner carrier to the image carrier during the non-development operation in accordance with the printing rate calculated by the printing rate calculator. And a developing device.
前記消費条件変更手段は、前記非現像動作時における前記トナー担持体の前記像担持体に対する回転速度比を変更することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 The image carrier and the toner carrier are rotationally driven in the same direction in regions facing each other,
The developing device according to claim 1, wherein the consumption condition changing unit changes a rotation speed ratio of the toner carrier to the image carrier during the non-development operation.
前記消費条件変更手段は、前記印字率が予め設定された第1の閾値を超えた場合に、前記非現像動作時における前記回転速度比を、前記現像動作時の前記回転速度比よりも大きく設定する第1の条件変更と、前記第1現像バイアスにおける前記交流バイアスの振幅値よりも、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大きく設定する第2の条件変更と、前記トナーが前記トナー担持体から前記像担持体に移動する側の極性の前記交流バイアスのDuty比において、前記第1現像バイアスのDuty比よりも、前記第2現像バイアスのDuty比を小さく設定する第3の条件変更との3つの条件変更のうちの少なくとも2つを変更することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 The image carrier and the toner carrier are rotationally driven in the same direction in regions facing each other,
The consumption condition changing means sets the rotation speed ratio during the non-development operation to be larger than the rotation speed ratio during the development operation when the printing rate exceeds a preset first threshold value. A first condition change, a second condition change in which the amplitude value of the AC bias in the second development bias is set larger than the amplitude value of the AC bias in the first development bias, and the toner is Third condition for setting the duty ratio of the second developing bias smaller than the duty ratio of the first developing bias in the duty ratio of the AC bias having the polarity on the side moving from the toner bearing member to the image bearing member 2. The developing device according to claim 1, wherein at least two of the three condition changes are changed.
前記現像剤層に接触した状態で回転しつつ、前記現像剤層からトナーを受け取って前記トナー層を担持する前記トナー担持体と、
を有することを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の現像装置。 A developer carrying member that receives the developer in the developing housing while rotating in a predetermined direction and carries the developer layer;
The toner carrier that receives the toner from the developer layer and carries the toner layer while rotating in contact with the developer layer;
The developing device according to claim 1, comprising:
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 12,
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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