JP2016090713A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交番電圧を印加することによって現像処理を行う現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device that performs a developing process by applying an alternating voltage, and an image forming apparatus including the developing device.
電子写真方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成装置においては、潜像担持体の表面を一様に帯電した後、潜像担持体の表面に像光を照射して静電潜像を形成し、現像装置によりこの静電潜像上にトナー像を形成する現像処理を行っている。上記現像装置における現像方式としては、直流成分に交流成分を重畳した交番電圧によって交番電界を現像領域に形成し、トナーを往復運動させながら現像剤担持体側から潜像担持体側へ移動させるものが知らされている。 In an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that employs an electrophotographic method, the surface of the latent image carrier is uniformly charged, and then the surface of the latent image carrier is irradiated with image light to form an electrostatic latent image. A developing process is performed to form a toner image on the electrostatic latent image. As a developing method in the above developing device, there is known a method in which an alternating electric field is formed in a developing region by an alternating voltage in which an alternating current component is superimposed on a direct current component, and the toner is moved from the developer carrier side to the latent image carrier side while reciprocating. Has been.
特許文献1には、係る現像装置において印加する交番電圧の交流成分の周波数域を2.0〜8.0[kHz]にすることで、ベタ画像部に隣接するハーフトーン画像部の白抜けの発生を抑制する技術が記載されている。 In Patent Document 1, the frequency range of the alternating current component of the alternating voltage applied in the developing device is set to 2.0 to 8.0 [kHz], so that white spots in the halftone image portion adjacent to the solid image portion are not white. A technique for suppressing the occurrence is described.
しかしながら、本発明者らによる鋭意研究により、特許文献1の技術では、ベタ画像に隣接するハーフトーン画像部の白抜けの発生を十分には抑制できない場合のあることが分かった。 However, as a result of diligent research by the present inventors, it has been found that the technique of Patent Document 1 may not sufficiently suppress the occurrence of white spots in a halftone image portion adjacent to a solid image.
上述した課題を解決するために、本発明は、潜像担持体に対して対向配置され現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、直流成分に交流成分を重畳する交番電圧を上記現像剤担持体に印加する交番電圧印加手段とを有する現像装置において、前記交流成分として、互いに周波数の異なる二つの交流成分が選択的に用いられるようにし、前記二つの交流成分のうち、周波数が高い方の交流成分が現像工程で潜像担持体から現像担持体に向けてトナーが移動する過程に、他方の交流成分が現像工程で現像剤担持体から潜像担持体に向けてトナーが移動する過程において用いられるようにしたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a developer carrying body that is disposed opposite to a latent image carrying body and carries a developer on the surface, and an alternating voltage that superimposes an AC component on a DC component. In a developing device having an alternating voltage applying means for applying to a carrier, two alternating current components having different frequencies are selectively used as the alternating current component, and one of the two alternating current components having a higher frequency. In the process where the toner moves from the latent image carrier to the development carrier in the development process, the other AC component moves in the development process from the developer carrier to the latent image carrier. It is characterized by being used in the above.
本発明によれば、白抜けを十分に抑制することができるようになる。 According to the present invention, white spots can be sufficiently suppressed.
以下、本発明を、画像形成装置としての複写機に適用した一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の複写機500の概略構成図である。
複写機500は、複写装置本体(以下「プリンタ部」という。)100、給紙テーブル(以下「給紙部」という。)200及びプリンタ部100上に取り付けるスキャナ(以下「スキャナ部」という。)300から構成される。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a copying machine as an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a copying machine 500 according to the present embodiment.
The copying machine 500 includes a copying apparatus main body (hereinafter referred to as “printer unit”) 100, a paper feed table (hereinafter referred to as “paper feed unit”) 200, and a scanner mounted on the printer unit 100 (hereinafter referred to as “scanner unit”). 300.
プリンタ部100は、4つのプロセスユニットとしてのプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1K、複数の張架ローラに張架されて図1中の矢印A方向に移動する中間転写体としての中間転写ベルト7、露光手段としての露光装置6、定着手段としての定着装置12等を備えている。4つのプロセスカートリッジ1の、符号の後に付されたY、M、C、Kという添字は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒用の仕様であることを示している。4つのプロセスカートリッジ1Y,1M,1C,1Kは、それぞれ使用するトナーの色が異なる他はほぼ同様の構成になっているので、以下、K、Y、M、Cという添字を省略して説明する。 The printer unit 100 includes process cartridges 1Y, 1M, 1C, and 1K as four process units, and an intermediate transfer belt 7 as an intermediate transfer member that is stretched by a plurality of stretching rollers and moves in the direction of arrow A in FIG. , An exposure device 6 as exposure means, a fixing device 12 as fixing means, and the like. The suffixes Y, M, C, and K attached to the four process cartridges 1 indicate that the specifications are for yellow, magenta, cyan, and black. The four process cartridges 1Y, 1M, 1C, and 1K have substantially the same configuration except that the colors of the toners to be used are different from each other. Therefore, the subscripts K, Y, M, and C are omitted in the following description. .
プロセスカートリッジ1は、潜像担持体である感光体2、帯電手段である帯電部材3、現像手段である現像装置4、及び、クリーニング手段である感光体クリーニング装置5を一体的に支持してユニット状とした構成となっている。各プロセスカートリッジ1は、それぞれの不図示のストッパーを解除することにより、複写機500本体に対して着脱可能となっている。 The process cartridge 1 is a unit that integrally supports a photosensitive member 2 as a latent image carrier, a charging member 3 as a charging unit, a developing device 4 as a developing unit, and a photosensitive member cleaning device 5 as a cleaning unit. The configuration is shaped like Each process cartridge 1 can be attached to and detached from the copying machine 500 main body by releasing a stopper (not shown).
感光体2は、図中の矢印で示すように、図中の時計周り方向に回転する。帯電部材3は、ローラ状の帯電ローラであり、感光体2の表面に圧接されており、感光体2の回転により従動回転する。作像時には、帯電部材3には図示しない高圧電源により所定のバイアスが印加され、感光体2の表面を帯電する。本実施形態のプロセスカートリッジ1は、帯電手段として、感光体2の表面に接触するローラ状の帯電部材3を用いているが、帯電手段としてはこれに限るものではなく、コロナ帯電などの非接触帯電方式を用いてもよい。 The photoconductor 2 rotates in the clockwise direction in the figure as indicated by the arrow in the figure. The charging member 3 is a roller-shaped charging roller, is in pressure contact with the surface of the photoconductor 2, and is rotated by the rotation of the photoconductor 2. At the time of image formation, a predetermined bias is applied to the charging member 3 by a high voltage power source (not shown) to charge the surface of the photoreceptor 2. In the process cartridge 1 of the present embodiment, the roller-shaped charging member 3 that contacts the surface of the photoreceptor 2 is used as the charging unit, but the charging unit is not limited to this, and non-contact such as corona charging. A charging method may be used.
露光装置6は、潜像形成手段として機能し、スキャナ部300で読み込んだ原稿画像の画像情報またはパーソナルコンピュータ等の外部装置から入力される画像情報に基づいて、感光体2の表面に対して露光し、感光体2の表面に静電潜像を形成する。プリンタ部100が備える露光装置6は、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナ方式を用いているが、露光手段としてはLEDアレイを用いるものなど他の構成でも良い。感光体クリーニング装置5は、中間転写ベルト7と対向する位置を通過した感光体2の表面上に残留する転写残トナーのクリーニングを行う。 The exposure device 6 functions as a latent image forming unit, and exposes the surface of the photoreceptor 2 based on image information of an original image read by the scanner unit 300 or image information input from an external device such as a personal computer. Then, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photoreceptor 2. The exposure device 6 provided in the printer unit 100 uses a laser beam scanner system using a laser diode, but may have other configurations such as an exposure unit using an LED array. The photoconductor cleaning device 5 cleans the transfer residual toner remaining on the surface of the photoconductor 2 that has passed the position facing the intermediate transfer belt 7.
4つのプロセスカートリッジ1は、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像を感光体2上に形成する。4つのプロセスカートリッジ1は、中間転写ベルト7の表面移動方向に並列に配設され、それぞれの感光体2上に形成されたトナー像を中間転写ベルト7に順に重ね合わせるように転写し、中間転写ベルト7上に可視像を形成する。 The four process cartridges 1 form yellow, cyan, magenta, and black toner images on the photoreceptor 2, respectively. The four process cartridges 1 are arranged in parallel in the surface movement direction of the intermediate transfer belt 7, and transfer the toner images formed on the respective photoreceptors 2 in order to be superimposed on the intermediate transfer belt 7 in order. A visible image is formed on the belt 7.
図1において、各感光体2に対して中間転写ベルト7を挟んで対向する位置には一次転写手段としての一次転写ローラ8が配置されている。一次転写ローラ8には不図示の高圧電源により一次転写バイアスが印加され、感光体2との間で一次転写電界を形成する。感光体2と一次転写ローラ8との間で一次転写電界が形成されることにより、感光体2の表面上に形成されたトナー像が中間転写ベルト7の表面に転写される。中間転写ベルト7を張架する複数の張架ローラのうちの1つが不図示の駆動モータによって回転することによって中間転写ベルト7が図中の矢印A方向に表面移動する。表面移動する中間転写ベルト7の表面上に各色のトナー像が順次重ねて転写されることによって、中間転写ベルト7の表面上にフルカラー画像が形成される。 In FIG. 1, a primary transfer roller 8 serving as a primary transfer unit is disposed at a position facing each photoconductor 2 across the intermediate transfer belt 7. A primary transfer bias is applied to the primary transfer roller 8 by a high voltage power source (not shown) to form a primary transfer electric field with the photosensitive member 2. By forming a primary transfer electric field between the photosensitive member 2 and the primary transfer roller 8, the toner image formed on the surface of the photosensitive member 2 is transferred to the surface of the intermediate transfer belt 7. One of a plurality of stretching rollers that stretch the intermediate transfer belt 7 is rotated by a drive motor (not shown), so that the intermediate transfer belt 7 moves in the direction of arrow A in the drawing. A full color image is formed on the surface of the intermediate transfer belt 7 by sequentially transferring the toner images of the respective colors on the surface of the intermediate transfer belt 7 moving on the surface.
4つのプロセスカートリッジ1が中間転写ベルト7と対向する位置に対して、中間転写ベルト7の表面移動方向下流側には、張架ローラの1つである二次転写対向ローラ9aに対して中間転写ベルト7を挟んで対向する位置に二次転写ローラ9が配置され、中間転写ベルト7との間で二次転写ニップを形成する。二次転写ローラ9と二次転写対向ローラ9aとの間に所定の電圧を印加して二次転写電界を形成する。給紙部200から給紙され、図1中の矢印S方向に搬送される記録材である記録紙Pが二次転写ニップを通過する際に、中間転写ベルト7の表面上に形成されたフルカラー画像が、二次転写ローラ9と二次転写対向ローラ9aとの間に形成された二次転写電界によって記録紙Pに転写される。 With respect to the position where the four process cartridges 1 face the intermediate transfer belt 7, intermediate transfer is performed on the downstream side in the surface movement direction of the intermediate transfer belt 7 with respect to the secondary transfer counter roller 9 a that is one of the stretching rollers. A secondary transfer roller 9 is disposed at a position opposed to the belt 7 and forms a secondary transfer nip with the intermediate transfer belt 7. A predetermined voltage is applied between the secondary transfer roller 9 and the secondary transfer counter roller 9a to form a secondary transfer electric field. A full color formed on the surface of the intermediate transfer belt 7 when the recording paper P, which is a recording material fed from the paper supply unit 200 and conveyed in the direction of arrow S in FIG. 1, passes through the secondary transfer nip. The image is transferred onto the recording paper P by a secondary transfer electric field formed between the secondary transfer roller 9 and the secondary transfer counter roller 9a.
二次転写ニップに対して記録紙Pの搬送方向下流側に、定着装置12が配置されている。二次転写ニップを通過した記録紙Pは定着装置12に到達し、定着装置12における加熱及び加圧によって記録紙P上に転写されたフルカラー画像が定着され、画像が定着された記録紙Pは複写機500の装置外に出力される。一方、二次転写ニップで記録紙Pに転写されず中間転写ベルト7の表面上に残留したトナーは、転写ベルトクリーニング装置11によって回収される。 A fixing device 12 is disposed downstream of the secondary transfer nip in the conveyance direction of the recording paper P. The recording paper P that has passed through the secondary transfer nip reaches the fixing device 12, the full color image transferred onto the recording paper P is fixed by heating and pressurization in the fixing device 12, and the recording paper P on which the image is fixed is The data is output outside the copying machine 500. On the other hand, the toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 7 without being transferred to the recording paper P at the secondary transfer nip is collected by the transfer belt cleaning device 11.
図1に示すように、中間転写ベルト7の上方には、各色トナーを収容するトナーボトル400Y,400M,400C,400Kが複写機500本体に対して着脱可能に配置されている。各色トナーボトル400に収容されたトナーは、各色に対応する不図示のトナー補給装置によって、各色の現像装置4に供給される。 As shown in FIG. 1, above the intermediate transfer belt 7, toner bottles 400Y, 400M, 400C, and 400K that store toners of various colors are detachably disposed on the copying machine 500 main body. The toner stored in each color toner bottle 400 is supplied to each color developing device 4 by a toner replenishing device (not shown) corresponding to each color.
図2は、本実施形態の現像装置4の概略構成を示す図であり、図1中の紙面奥側から見た断面図である。
図2に示すように、現像装置4には、現像剤担持体としての2つの現像ローラ42A,42Bと、ドクタブレード45、攪拌パドル46、搬送スクリュー48、トナー濃度センサ49等が設けられている。これらの構成部材を収容する現像ケース41は、感光体2と対向する箇所が開口しており、その開口を介して、感光体2の表面と2つの現像ローラ42A,42Bとが対向するように構成されている。現像ケース41内に収容されている現像剤43として、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いているが、トナーからなる一成分現像剤を用いてもよい。現像ケース41内の現像剤43は、攪拌パドル46や搬送スクリュー48によって攪拌される。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the developing device 4 of the present embodiment, and is a cross-sectional view seen from the back side of the paper in FIG.
As shown in FIG. 2, the developing device 4 is provided with two developing rollers 42A and 42B as developer carriers, a doctor blade 45, a stirring paddle 46, a conveying screw 48, a toner concentration sensor 49, and the like. . The developing case 41 that accommodates these components has an opening at a position facing the photoreceptor 2 so that the surface of the photoreceptor 2 and the two developing rollers 42A and 42B face each other through the opening. It is configured. As the developer 43 accommodated in the developing case 41, a two-component developer composed of toner and carrier is used, but a one-component developer composed of toner may be used. The developer 43 in the developing case 41 is stirred by the stirring paddle 46 and the conveying screw 48.
現像ケース41内の現像剤43は、現像ローラ42A,42Bの内部に設置されている磁界発生手段としてのマグネットローラの磁力によって表面に担持され、各現像ローラ42A,42Bの回転駆動により、各現像ローラと感光体2とが対向して現像処理が行われるそれぞれの現像領域へ搬送される。第1現像ローラ42A上の現像剤43は、ドクタブレード45によって所定量に規制された後に第1現像領域へ搬送され、現像処理に用いられる。その後、現像領域を通過した第1現像ローラ42A上の現像剤43は、第1現像ローラ42Aと第2現像ローラ42Bとが対向する箇所で第2現像ローラ42B側へ受け渡される。そして、第2現像ローラ42Bの回転駆動により第2現像領域へ搬送され、再び現像処理に用いられる。 The developer 43 in the developing case 41 is carried on the surface by the magnetic force of a magnet roller serving as a magnetic field generating means installed inside the developing rollers 42A and 42B, and each developing roller 42A and 42B is driven to rotate to develop each developer. The roller and the photosensitive member 2 face each other and are conveyed to respective development areas where development processing is performed. The developer 43 on the first developing roller 42A is regulated to a predetermined amount by the doctor blade 45 and then transported to the first developing area and used for the developing process. Thereafter, the developer 43 on the first developing roller 42A that has passed through the developing area is delivered to the second developing roller 42B side at a location where the first developing roller 42A and the second developing roller 42B face each other. Then, it is transported to the second development area by the rotational drive of the second development roller 42B, and is used again for development processing.
図3は、現像装置4と複写機500本体に設けられる電源部510とを示す斜視図である。
図3に示すように、電源部510には、電源ケーブル513を介して、直流成分印加用の直流電源514が接続されている。直流電源514には、交流成分印加用の第1交流電源515及び第2交流電源516が接続され、これら2つの交流電源と電源部510の途中には切り替えスイッチ517が設けられている。制御部518が、切り返えスイッチ517の切り替えを制御することにより、第1交流電源515によって形成される交流成分、または第2交流電源516によって形成される交流成分のうちのいずれかが直流成分に重畳されるようになっている。切り返えスイッチ517のによる切り替え制御については後述する。
FIG. 3 is a perspective view showing the developing device 4 and the power supply unit 510 provided in the copying machine 500 main body.
As shown in FIG. 3, a DC power supply 514 for applying a DC component is connected to the power supply unit 510 via a power cable 513. A first AC power supply 515 and a second AC power supply 516 for applying an AC component are connected to the DC power supply 514, and a changeover switch 517 is provided midway between the two AC power supplies and the power supply unit 510. When the control unit 518 controls the switching of the switch 517, either the AC component formed by the first AC power source 515 or the AC component formed by the second AC power source 516 is a DC component. Is superimposed on the screen. The switching control by the switch 517 will be described later.
また、第1交流電源515及び第2交流電源516には、任意の周波数と波形を持った交流電圧信号の生成が可能なファンクションジェネレータがそれぞれ搭載されている。また、ファンクションジェネレータにより、デューティー比を変化させることもできる。二つの現像ローラ42A,42Bには、それぞれ同じ交番電圧が印加される。 The first AC power supply 515 and the second AC power supply 516 are each equipped with a function generator capable of generating an AC voltage signal having an arbitrary frequency and waveform. Also, the duty ratio can be changed by the function generator. The same alternating voltage is applied to the two developing rollers 42A and 42B.
図4は、図3中符号Aで示す現像装置4と電源部510との接続箇所を拡大した拡大視図である。
プロセスカートリッジ1の複写機500本体への装着に伴い、そのプロセスカートリッジ1内の現像装置4の電源入力端子44A,44Bは、複写機500本体における電源部510の各端子孔511A,511Bに挿入される。これにより、現像装置4の電源入力端子44A,44Bは、複写機500本体の電源部510の電源出力端子512に接触し、電気的に接続される。この電源出力端子512には、電源ケーブル513を介して、直流電圧印加用のDC電源514及び交流電圧印加用のAC電源515が接続されている。
FIG. 4 is an enlarged view in which a connecting portion between the developing device 4 and the power supply unit 510 indicated by a symbol A in FIG. 3 is enlarged.
As the process cartridge 1 is attached to the copying machine 500 main body, the power input terminals 44A and 44B of the developing device 4 in the process cartridge 1 are inserted into the terminal holes 511A and 511B of the power supply unit 510 in the copying machine 500 main body. The As a result, the power input terminals 44A and 44B of the developing device 4 are in contact with and electrically connected to the power output terminal 512 of the power supply unit 510 of the copying machine 500 main body. A DC power supply 514 for applying a DC voltage and an AC power supply 515 for applying an AC voltage are connected to the power output terminal 512 via a power cable 513.
ここで、本実施形態における現像装置4に印加する交番電圧の波形、および切り返えスイッチ517のによる切り替え制御について、図5を用いて説明する。なお、以下の説明においては適宜、図3を参照するものとする。 Here, the waveform of the alternating voltage applied to the developing device 4 in this embodiment and the switching control by the switch 517 will be described with reference to FIG. In the following description, FIG. 3 will be referred to as appropriate.
図5は、本実施形態における現像装置4に印加する交番電圧の波形の一例を示す図である。
図5(b)は、第1交流電源515により生成した交流成分(第一交流成分)が直流成分に重畳されたときの交番電圧の波形を示している。図5(c)は、第2交流電源516により生成した交流成分(第二交流成分)が直流成分に重畳されたときの交番電圧の波形を示している。第一交流成分が周波数の低い方の交流成分、第二交流成分が周波数の高いほうの交流成分である。第二交流成分の周波数は、第一交流成分の周波数よりも四倍以上高くなるようにしている。図中、T1で示す期間において図5(b)に示す交番電圧が、T2で示す期間において図5(c)に示す交番電圧が印加されるように切り替えスイッチ517(図3参照)を制御することにより、図5(a)に示す交番電圧の波形が得られる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a waveform of an alternating voltage applied to the developing device 4 in the present embodiment.
FIG. 5B shows the waveform of the alternating voltage when the AC component (first AC component) generated by the first AC power source 515 is superimposed on the DC component. FIG. 5C shows the waveform of the alternating voltage when the AC component (second AC component) generated by the second AC power supply 516 is superimposed on the DC component. The first AC component is the AC component with the lower frequency, and the second AC component is the AC component with the higher frequency. The frequency of the second AC component is set to be four times higher than the frequency of the first AC component. In the figure, the changeover switch 517 (see FIG. 3) is controlled so that the alternating voltage shown in FIG. 5B is applied in the period indicated by T1 and the alternating voltage shown in FIG. 5C is applied in the period indicated by T2. As a result, the waveform of the alternating voltage shown in FIG.
図5(a)において、オフセット電圧Vbは、直流電源514によって印加される電圧を示す。また、送り電位ピーク値Vtは、帯電電位Vdと潜像部電位Vlとの差の絶対値(|Vd−Vl|)を、戻り電位ピーク値Vrは、戻し電位Veと潜像部電位Vlとの差の絶対値(|Ve−Vl|)を示す。交番電圧において、VtがVrよりも大きくなる(Vt>Vr)ようにする。 In FIG. 5A, the offset voltage Vb indicates a voltage applied by the DC power supply 514. The feed potential peak value Vt is the absolute value (| Vd−Vl |) of the difference between the charging potential Vd and the latent image portion potential Vl. The return potential peak value Vr is the return potential Ve and the latent image portion potential Vl. The absolute value (| Ve−Vl |) of the difference between the two is shown. At the alternating voltage, Vt is made larger than Vr (Vt> Vr).
図5(a)において、図中のT1は第一交流成分が重畳されている期間を、図中のT2は第二交流成分が重畳されている期間をそれぞれ示している。第一交流成分が重畳されている期間は、主に、現像工程で現像ローラから感光体に向けてトナーが移動する過程(以下、「送り過程」という)に関わる。また、第二交流成分が重畳されている期間は、主に、現像工程で感光体から現像ローラに向けてトナーが移動する過程(以下、「戻り過程」という)に関わる。第一交流成分が重畳されている期間には第1交流電源515と電源部510とが通電されるように、第二交流成分が重畳されている期間には第2交流電源516と電源部510とが通電されるように、切り替えスイッチ517の切り替えがなされる。交流成分として第二交流成分が選択されているときには交番電圧は少なくとも二周期分印加するようにしている。 5A, T1 in the figure indicates a period in which the first AC component is superimposed, and T2 in the figure indicates a period in which the second AC component is superimposed. The period in which the first AC component is superimposed mainly relates to a process (hereinafter referred to as “feed process”) in which the toner moves from the developing roller toward the photosensitive member in the developing process. Further, the period in which the second AC component is superimposed mainly relates to a process in which the toner moves from the photoconductor toward the developing roller in the developing process (hereinafter referred to as “returning process”). The first AC power supply 515 and the power supply unit 510 are energized during the period in which the first AC component is superimposed, and the second AC power supply 516 and the power supply unit 510 are in the period during which the second AC component is superimposed. The changeover switch 517 is switched so that and are energized. When the second AC component is selected as the AC component, the alternating voltage is applied for at least two cycles.
ここで、白抜けが発生する要因とその抑制方法について説明する。
白抜けが発生する要因として考えられている主なものには、「吸い込み」と「再配置」がある。
ベタ画像部の電位はハーフトーン画像部の電位よりも絶対値が大きい。このため、送り過程において、現像ローラから感光体に向けて飛翔したトナー粒子が飛翔中に曲げられてより電位の高いベタ画像部の方へと引きつけられる。これが吸い込みである。
戻り過程において、ベタ画像部とハーフトーン画像部の境界付近にあるトナー粒子は、交流成分の極性が反転することによって離脱する。この離脱したトナー粒子は、空中でベタ画像部またはハーフトーン画像部の中央付近の直上の位置へと移動する。そして、次に交流成分の極性が反転した際に、このトナー粒子はその位置(ベタ画像部またはハーフトーン画像部の中央付近の直上の位置)のまま感光体上に引き寄せられ、感光体上に付着する。これが再配置である。
Here, the cause of occurrence of white spots and the method for suppressing them will be described.
The main factors that are considered to cause white spots are “suction” and “relocation”.
The solid image portion has a higher absolute value than the halftone image portion. Therefore, in the feeding process, the toner particles flying from the developing roller toward the photoconductor are bent during the flight and are attracted toward the solid image portion having a higher potential. This is inhalation.
In the returning process, the toner particles near the boundary between the solid image portion and the halftone image portion are detached when the polarity of the AC component is reversed. The detached toner particles move in the air to a position immediately above the center of the solid image portion or the halftone image portion. Then, when the polarity of the AC component is reversed next, the toner particles are attracted onto the photoconductor while maintaining the position (position just above the center of the solid image portion or the halftone image portion). Adhere to. This is rearrangement.
吸い込みや再配置が生じると、ベタ画像部の近傍におけるハーフトーン画像部のドットは感光体の副走査方向に対しては通常より狭くなり、主走査方向に対しては通常より長くなる。つまり、ベタ画像部の近傍におけるハーフトーン画像部のドットは副走査方向に細長く延びた状態になる。ベタ画像部の近傍では、副走査方向に狭くなった分、スペースができるが、このスペースが白く抜けて見えるようになる。 When suction or rearrangement occurs, the dots of the halftone image portion in the vicinity of the solid image portion become narrower than usual in the sub-scanning direction of the photosensitive member, and become longer than usual in the main scanning direction. That is, the dots of the halftone image portion in the vicinity of the solid image portion are elongated in the sub-scanning direction. In the vicinity of the solid image portion, there is a space corresponding to the narrowing in the sub-scanning direction, but this space appears to be white.
再配置が生じることを抑えるためには、戻り過程において、感光体上から離脱するトナー粒子の移動量を減少させる必要がある。トナー粒子は、印加する交番電圧の交流成分の影響により振動する。トナー粒子の移動量D’は、トナー粒子の振動における振幅を計算することで求めることができる。トナー粒子の振幅は、振幅|D|=b/{ω・(a2+ω2)0.5}で表される。ここで、aは空気抵抗、ωは角周波数、bはトナーにかかる電界の力である。空気抵抗aは、ηを空気の粘性抵抗、Rをトナー粒子の半径、mをトナー粒子の質量とすると、a=6πηR/mで表される。角周波数ωは、fを交流成分の周波数とすると、ω=2πfで表される。電界の力bは、qをトナーの電荷量、E0を最大電界強度、mをトナー粒子の質量とすると、b=qE0/mで表される。トナー粒子の移動量D’は、振幅Dに2分の1を乗ずることにより求められる。表1には、周波数ごとに移動量D’を計算した結果を示す。 In order to suppress the occurrence of rearrangement, it is necessary to reduce the amount of movement of the toner particles separated from the photoreceptor in the return process. The toner particles vibrate due to the influence of the AC component of the applied alternating voltage. The movement amount D ′ of the toner particles can be obtained by calculating the amplitude in the vibration of the toner particles. The amplitude of the toner particles is expressed by the amplitude | D | = b / {ω · (a 2 + ω 2 ) 0.5 }. Here, a is the air resistance, ω is the angular frequency, and b is the force of the electric field applied to the toner. The air resistance a is represented by a = 6πηR / m, where η is the viscosity resistance of air, R is the radius of the toner particles, and m is the mass of the toner particles. The angular frequency ω is represented by ω = 2πf, where f is the frequency of the AC component. The electric field force b is expressed as b = qE 0 / m, where q is the charge amount of the toner, E 0 is the maximum electric field strength, and m is the mass of the toner particles. The movement amount D ′ of the toner particles is obtained by multiplying the amplitude D by one half. Table 1 shows the result of calculating the movement amount D ′ for each frequency.
表1より、交流成分の周波数が高くなるほどトナー粒子の移動量が減少していくことが分かる。つまり、戻り過程において交流成分の周波数を高くし、感光体から現像装置へと移動するトナーの移動量を減少させることによって再配置を抑えることができる。 From Table 1, it can be seen that the amount of movement of the toner particles decreases as the frequency of the AC component increases. That is, the rearrangement can be suppressed by increasing the frequency of the AC component in the return process and reducing the amount of toner that moves from the photosensitive member to the developing device.
一方、吸い込みの発生を抑制するためには、送り過程のいて、現像ローラから感光体に向かって飛翔するトナー粒子の移動量を十分に大きくする必要がある。トナー粒子の移動量が十分に大きくなれば、ハーフトーン画像部に該当する感光体上の目的の位置に向かって飛翔しているトナー粒子が途中でベタ画像部の方へ引き寄せられることなく、上記位置に到達することができるからである。表2には、交流成分の周波数を振ったときの、ベタ画像部近傍のハーフトーン画像部におけるドットへ到着したトナー粒子の個数を測定した結果を示している。 On the other hand, in order to suppress the occurrence of suction, it is necessary to sufficiently increase the amount of movement of toner particles flying from the developing roller toward the photosensitive member during the feeding process. If the movement amount of the toner particles becomes sufficiently large, the toner particles flying toward the target position on the photoreceptor corresponding to the halftone image portion are not attracted toward the solid image portion on the way, and the above This is because the position can be reached. Table 2 shows the result of measuring the number of toner particles that arrived at the dots in the halftone image area near the solid image area when the frequency of the AC component was varied.
表2より、交流成分の周波数を20[Hz]まで下げるとトナー粒子の移動量D‘が2[μm]を超えるようになり、ベタ画像部近傍のハーフトーン画像部におけるドットへ到着したトナー粒子の個数が0以上になる。交流成分の周波数を20[Hz]からさらに下げていくと、ベタ画像部近傍のハーフトーン画像部におけるドットへ到着したトナー粒子の個数は飛躍的に上昇していく。つまり、交流成分の周波数を20[Hz]からさらに下げていくと、飛翔中にベタ画像部の方へと引き寄せられるトナー粒子の個数を減少させることができる。これにより、吸い込みを抑えることができる。 From Table 2, when the frequency of the AC component is lowered to 20 [Hz], the toner particle movement amount D ′ exceeds 2 [μm], and the toner particles that have arrived at the dots in the halftone image portion in the vicinity of the solid image portion The number of becomes 0 or more. When the frequency of the AC component is further lowered from 20 [Hz], the number of toner particles that have reached the dots in the halftone image portion near the solid image portion increases dramatically. That is, when the frequency of the AC component is further lowered from 20 [Hz], the number of toner particles attracted toward the solid image portion during flight can be reduced. Thereby, inhalation can be suppressed.
ベタ画像部に隣接するハーフトーン画像部の白抜けを目視で判別できないレベルに低減するためには、上述した再配置と吸い込みとのいずれをも抑える必要がある。再配置と吸い込みとのいずれをも抑えるためには、戻り過程に関わる交流成分の周波数を、送り過程に関わる交流成分の周波数よりも高くする必要がある。 In order to reduce the white spot in the halftone image portion adjacent to the solid image portion to a level where it cannot be visually determined, it is necessary to suppress both the rearrangement and the suction described above. In order to suppress both rearrangement and suction, it is necessary to make the frequency of the AC component related to the return process higher than the frequency of the AC component related to the feeding process.
上述したように、本実施形態では、現像装置に印加する交番電圧において、主に送り過程に関わる交番電圧に重畳される第一交流成分と、主に戻り過程に関わる交番電圧に重畳されている第二交流成分との、2つの交流成分を用いるようにしている。第二交流成分の周波数を第一交流成分の周波数よりも高くしたときに、ベタ画像部に隣接するハーフトーン画像部の白抜けを目視で判別できないレベルに低減できることを確認した。 As described above, in the present embodiment, in the alternating voltage applied to the developing device, the first AC component that is mainly superimposed on the alternating voltage related to the feeding process and the alternating voltage that is mainly related to the returning process are superimposed. Two AC components, the second AC component, are used. When the frequency of the second AC component was made higher than the frequency of the first AC component, it was confirmed that white spots in the halftone image portion adjacent to the solid image portion could be reduced to a level that cannot be visually determined.
[実験例]
現像装置に印加する交番電圧において、第一交流成分と第二交流成分との2つの交流成分を用いるようにしたことによる、白抜けを低減させる効果について確認する評価をした。本評価では、白抜けの大小は「白抜け幅」により判断した。白抜け幅とは、ベタ画像部近傍のハーフトーン画像部を観察した際における、白く抜けた領域の幅を測定した値である。また、粒状性についての評価も併せて行った。これらを評価するために行った実験例について以下で説明する。
[Experimental example]
In the alternating voltage applied to the developing device, evaluation was performed to confirm the effect of reducing white spots due to the use of two alternating current components, the first alternating current component and the second alternating current component. In this evaluation, the size of the white spots was determined based on the “white gap width”. The white space is a value obtained by measuring the width of a white region when a halftone image portion near the solid image portion is observed. In addition, the graininess was also evaluated. Examples of experiments conducted to evaluate these will be described below.
上記実験には、図3の装置を用いた。また、現像装置に印加する交番電圧において、ピークツウピーク電圧は800[V]、オフセット電圧は−182[V]に設定した。第二交流成分のデューティー比は50[%]に設定としている。実験では、15[mm]角のベタ画像部(全面にトナーが付着した状態)と15[mm]角のハーフトーン画像部(ベタに対して25[%]のトナーが付着している状態で、42[μm]角のドットが42[μm]間隔で配置された状態)が交互に配列したパターンを現像し、現像結果について白抜け幅の測定を行った。ここで、ベタ画像部とは、全面にトナーが付着した状態をいう。ハーフトーン画像部とは、ベタ画像部に対し25[%]のトナーが付着している(42[μm]角のドットが42[μm]間隔で配置された)状態をいう。 The apparatus of FIG. 3 was used for the experiment. In the alternating voltage applied to the developing device, the peak-to-peak voltage was set to 800 [V], and the offset voltage was set to -182 [V]. The duty ratio of the second AC component is set to 50 [%]. In the experiment, a solid image part of 15 [mm] square (a state where toner is attached to the entire surface) and a halftone image part of 15 [mm] square (a state where 25 [%] of toner is attached to the solid part). , 42 [μm] square dots are arranged at intervals of 42 [μm], and a pattern in which the dots are alternately arranged was developed, and the blank width was measured for the development result. Here, the solid image portion means a state in which toner adheres to the entire surface. The halftone image portion is a state in which 25% toner is attached to the solid image portion (42 [μm] square dots are arranged at 42 [μm] intervals).
白抜け幅の測定には、ベタ画像部とハーフトーン画像部の境界を倍率100倍の顕微鏡を用いた。白抜け幅をハーフトーン画像部のドットに換算すると、2.0[mm]は42[μm]角のドット約25列分になり、0.2[mm]はドット約3列分になる。つまり、白抜け幅が2.0[mm]になると、42[μm]角のドット約25列分にあたる空白ができることになるので、目視でも判別が可能になる。白抜けが目視で判別できないようにするためには、白抜け幅が2.0[mm]よりも小さくなるようにする必要がある。白抜け幅が0.2mm以下であることがより望ましい。 For measurement of the whiteout width, a microscope having a magnification of 100 times was used at the boundary between the solid image portion and the halftone image portion. When the blank width is converted into dots in the halftone image portion, 2.0 [mm] is equivalent to about 25 rows of 42 [μm] square dots, and 0.2 [mm] is equivalent to about 3 rows of dots. In other words, when the blank width is 2.0 [mm], a blank corresponding to approximately 25 rows of 42 [μm] square dots is formed, so that the discrimination can be made visually. In order to prevent the white spots from being visually recognized, it is necessary to make the white width smaller than 2.0 [mm]. It is more desirable that the whiteout width is 0.2 mm or less.
粒状性の感度評価は、現像結果を倍率100倍の顕微鏡で撮影したときの画像により判断した。判断基準はランク5〜1の5段階とした。
図7は、粒状性の感度評価における判定基準について説明する図である。
図7(a)に示す画像は、粒状性の感度評価の判断がランク5であるものの一例である。図7(a)に示すように、ベタ画像およびハーフトーン画像のいずれも整っている。また、図7(b)に示す画像は、粒状性の感度評価の判断がランク1であるものの一例である。図7(b)に示すように、ベタ画像やハーフトーン画像に大きな乱れがある。ランク4〜2はこの中間として判断した。粒状性の感度評価がランク4以上であれば、実用上は問題ないレベルであると考えられる。
The sensitivity evaluation of the graininess was judged by an image obtained by photographing the development result with a microscope having a magnification of 100 times. Judgment criteria were ranks 5-5.
FIG. 7 is a diagram for explaining determination criteria in graininess sensitivity evaluation.
The image shown in FIG. 7A is an example in which the granularity sensitivity evaluation is determined to be rank 5. As shown in FIG. 7A, both the solid image and the halftone image are prepared. Further, the image shown in FIG. 7B is an example in which the determination of the granularity sensitivity evaluation is rank 1. As shown in FIG. 7B, there is a large disturbance in the solid image and the halftone image. Ranks 4 and 2 were judged as intermediate. If the granularity sensitivity evaluation is rank 4 or higher, it is considered that there is no practical problem.
まず、2つの異なる周波数の交流成分を交互に直流成分に重畳した交番電圧を印加する場合と、一つの周波数の交流成分を直流成分に重畳した交番電圧を印加する場合とを比較した結果について表3に示す。 First, a table comparing results of applying an alternating voltage in which AC components of two different frequencies are alternately superimposed on a DC component and applying an alternating voltage in which an AC component of one frequency is superimposed on the DC component is shown. 3 shows.
実施例1−1では、第一交流成分の周波数は0.5[kHz]、第二交流成分の周波数は10[kHz]とした。実施例1−2では、第一交流成分の周波数は10[kHz]、第二交流成分の周波数は50[kHz]とした。実施例1−3では、第一交流成分の周波数は20[kHz]、第二交流成分の周波数は80[kHz]とした。いずれの実施例でも、第二成分の周波数は第一成分の周波数の四倍以上になるようにしている。 In Example 1-1, the frequency of the first AC component was 0.5 [kHz], and the frequency of the second AC component was 10 [kHz]. In Example 1-2, the frequency of the first AC component was 10 [kHz], and the frequency of the second AC component was 50 [kHz]. In Example 1-3, the frequency of the first AC component was 20 [kHz], and the frequency of the second AC component was 80 [kHz]. In any of the embodiments, the frequency of the second component is set to be four times or more the frequency of the first component.
比較例1−1〜1−3では、一種類の交流成分のみ直流成分に印加した交番電圧を現像装置に印加した。交流成分の周波数は、比較例1−1では0.5[kHz]、比較例1−2では10kHz、比較例1−3では20kHzとした。
図6は、比較例における交番電圧の波形を示す図である。
図6(a)が、交流成分の周波数が0.5[kHz]のもの、図6(b)が交流成分の周波数が20[kHz]のものである。
In Comparative Examples 1-1 to 1-3, an alternating voltage in which only one type of AC component was applied to the DC component was applied to the developing device. The frequency of the alternating current component was 0.5 [kHz] in Comparative Example 1-1, 10 kHz in Comparative Example 1-2, and 20 kHz in Comparative Example 1-3.
FIG. 6 is a diagram illustrating a waveform of an alternating voltage in the comparative example.
FIG. 6A shows an AC component having a frequency of 0.5 [kHz], and FIG. 6B shows an AC component having a frequency of 20 [kHz].
各実施例における現像結果の白抜け幅は、実施例1−1、1−2、1−3のいずれについても0.2[mm]になった。これに対し、各比較例における現像結果の白抜け幅は、比較例1−1では0.5[mm]、比較例1−2では2.0[mm]、比較例1−3では2.0[mm]になった。つまり、いずれの比較例も、白抜け幅が0.2mmより大きくなっている。 The blank width of the development result in each example was 0.2 [mm] in all of Examples 1-1, 1-2, and 1-3. On the other hand, the blank width of the development result in each comparative example is 0.5 [mm] in Comparative Example 1-1, 2.0 [mm] in Comparative Example 1-2, and 2. It became 0 [mm]. That is, in any of the comparative examples, the blank width is larger than 0.2 mm.
次に、第二交流成分の周波数を第一交流成分の周波数の、4倍以上にした場合と、4倍よりも小さくなるようにした場合とを比較した結果について表4に示す。 Next, Table 4 shows a result of comparison between the case where the frequency of the second AC component is four times or more the frequency of the first AC component and the case where the frequency is made smaller than four times.
実施例2−1では、第一交流成分の周波数は0.5[kHz]、第二交流成分の周波数は2.0[kHz]とした。実施例2−2では、第一交流成分の周波数は10[kHz]、第二交流成分の周波数は40[kHz]とした。実施例2−3では、第一交流成分の周波数は20[kHz]、第二交流成分の周波数は80[kHz]とした。いずれの実施例でも、第二成分の周波数は第一成分の周波数の四倍になるようにした。 In Example 2-1, the frequency of the first AC component was 0.5 [kHz], and the frequency of the second AC component was 2.0 [kHz]. In Example 2-2, the frequency of the first AC component was 10 [kHz], and the frequency of the second AC component was 40 [kHz]. In Example 2-3, the frequency of the first AC component was 20 [kHz], and the frequency of the second AC component was 80 [kHz]. In any of the examples, the frequency of the second component was set to be four times the frequency of the first component.
比較例2−1では、第一交流成分の周波数は0.5[kHz]、第二交流成分の周波数は1.0[kHz]とした。比較例2−2では、第一交流成分の周波数は10[kHz]、第二交流成分の周波数は20[kHz]とした。比較例2−3では、第一交流成分の周波数は20[kHz]、第二交流成分の周波数は40[kHz]とした。いずれの比較例でも、第二成分の周波数は第一成分の周波数の二倍になるようにした。 In Comparative Example 2-1, the frequency of the first AC component was 0.5 [kHz], and the frequency of the second AC component was 1.0 [kHz]. In Comparative Example 2-2, the frequency of the first AC component was 10 [kHz], and the frequency of the second AC component was 20 [kHz]. In Comparative Example 2-3, the frequency of the first AC component was 20 [kHz], and the frequency of the second AC component was 40 [kHz]. In any of the comparative examples, the frequency of the second component was set to be twice the frequency of the first component.
各実施例における現像結果の白抜け幅は、実施例2−1では0.01[mm]、実施例2−2では0.1[mm]、実施例2−3では0.2[mm]になった。これに対し、各比較例における現像結果の白抜け幅は、比較例2−1では0.5[mm]、比較例2−2では2.0[mm]、比較例2−3では2.0[mm]になった。つまり、いずれの比較例も、白抜け幅が0.2mmより大きくなっている。 The blank width of the development result in each example is 0.01 [mm] in Example 2-1, 0.1 [mm] in Example 2-2, and 0.2 [mm] in Example 2-3. Became. On the other hand, the blank width of the development result in each comparative example is 0.5 [mm] in Comparative Example 2-1, 2.0 [mm] in Comparative Example 2-2, and 2.2 in Comparative Example 2-3. It became 0 [mm]. That is, in any of the comparative examples, the blank width is larger than 0.2 mm.
以上より、白抜け幅をより低減するために、第二交流成分の周波数は、第一交流成分の周波数よりも四倍以上高くなるようにするのが好ましい。なお、白抜け幅は感光体と現像ローラとの線速比の影響を受けるため、厳密には、感光体と現像ローラとの線速比を考慮して第二交流成分の周波数を第一交流成分の周波数に対しどの程度高くするかを決めるようにするのが望ましい。ただし、一般的な構成の画像形成装置であれば、第二交流成分の周波数は、第一交流成分の周波数よりも四倍以上高くなるようにしておけば、白抜けは十分に抑制できる。 As described above, in order to further reduce the whiteout width, it is preferable that the frequency of the second AC component is four times or more higher than the frequency of the first AC component. Note that the whiteout width is affected by the linear speed ratio between the photoconductor and the developing roller, and strictly speaking, the frequency of the second AC component is set to the first AC in consideration of the linear speed ratio between the photoconductor and the developing roller. It is desirable to determine how high the frequency of the component should be. However, in the case of an image forming apparatus having a general configuration, white spots can be sufficiently suppressed if the frequency of the second AC component is four times higher than the frequency of the first AC component.
次に、第一交流成分の周波数を0.4〜30[kHz]の範囲で振った評価結果について表5に示す。 Next, it shows in Table 5 about the evaluation result which shook the frequency of the 1st alternating current component in the range of 0.4-30 [kHz].
実施例2−1〜2−3における第一交流成分および第二交流成分の周波数は、それぞれ上述したとおりである。また、比較例3−1における、第一交流成分の周波数は0.4[kHz]、第二交流成分の周波数は1、6[kHz]とした。比較例3−2では、第一交流成分の周波数は30[kHz]、第二交流成分の周波数は120[kHz]とした。表5に掲載した実施例および比較例のいずれについても、第二成分の周波数は第一成分の周波数の四倍になるようにしている。 The frequencies of the first AC component and the second AC component in Examples 2-1 to 2-3 are as described above. In Comparative Example 3-1, the frequency of the first AC component was 0.4 [kHz], and the frequency of the second AC component was 1, 6 [kHz]. In Comparative Example 3-2, the frequency of the first AC component was 30 [kHz], and the frequency of the second AC component was 120 [kHz]. In any of the examples and comparative examples listed in Table 5, the frequency of the second component is set to be four times the frequency of the first component.
各実施例における現像結果の白抜け幅は、表4を用いて説明した通り、実施例2−1では0.01[mm]、実施例2−2では0.1[mm]、実施例2−3では0.2[mm]になった。つまり、いずれの実施例でも、白抜け幅が0.2mm以下になっている。これに対し、各比較例における現像結果の白抜け幅は、比較例3−1では2.0[mm]、比較例3−2では2.0[mm]になった。つまり、いずれの比較例でも白抜け幅が0.2mmより大きくなっている。 As described with reference to Table 4, the blank width of the development result in each example is 0.01 [mm] in Example 2-1, 0.1 [mm] in Example 2-2, and Example 2 -3 was 0.2 [mm]. That is, in any of the examples, the blank width is 0.2 mm or less. On the other hand, the blank width of the development result in each comparative example was 2.0 [mm] in comparative example 3-1, and 2.0 [mm] in comparative example 3-2. That is, in any of the comparative examples, the blank width is larger than 0.2 mm.
各実施例における現像結果の粒状性の感度評価の判断は、実施例2−1ではランク5、実施例2−2と実施例2−3とはいずれもランク4になった。つまり、いずれの実施例も粒状性については実用上問題ないレベルであるといえる。これに対し、比較例3−1ではランク1、比較例3−2はランク2で、いずれも実用上問題となるレベルになった。
以上より、白抜け幅および粒状性の観点から、第一交流成分の周波数の範囲は0.5[kHz]以上20[kHz]以下とするのが好ましい。
Judgment of the sensitivity evaluation of the granularity of the development results in each example was rank 5 in example 2-1, and ranks 4 in example 2-2 and example 2-3. In other words, it can be said that any of the examples has a level of practically no problem with respect to graininess. On the other hand, in Comparative Example 3-1, Rank 1 and Comparative Example 3-2 were Rank 2, both of which were practically problematic.
From the above, it is preferable that the frequency range of the first AC component is 0.5 [kHz] or more and 20 [kHz] or less from the viewpoints of the blank width and graininess.
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
(態様1)
感光体2などの潜像担持体に対して対向配置され現像剤を表面に担持する現像ローラ42A,42Bなどの現像剤担持体と、直流成分に交流成分を重畳する交番電圧を上記現像剤担持体に印加する電源部510などの交番電圧印加手段とを有する現像装置において、前記交流成分として、互いに周波数の異なる二つの交流成分が選択的に用いられるようにし、前記二つの交流成分のうち、周波数が高い方の交流成分が現像工程で潜像担持体から現像担持体に向けてトナーが移動する過程に、他方の交流成分が現像工程で現像剤担持体から潜像担持体に向けてトナーが移動する過程において用いられるようにした。
白抜けの主な要因には、「吸い込み」と「再配置」との2つがある。
ベタ画像部の電位はハーフトーン画像部の電位よりも高い(絶対値が大きい)。このため、現像工程で現像剤担持体から潜像担持体に向けてトナーが移動する過程(送り過程)において、現像剤担持体から潜像担持体に向けて飛翔したトナー粒子が飛翔中に曲げられてより電位の高いベタ画像部の方へと引きつけられる。これが吸い込みである。送り過程において、飛翔するトナー粒子の移動量は、直流成分に重畳する交流成分の周波数に依存する。具体的には、直流成分に重畳する交流成分の周波数を低くしていくと、飛翔するトナー粒子の移動量が大きくなる。この飛翔するトナー粒子の移動量が大きくなると、飛翔中にベタ画像部の方へと引き寄せられるトナー粒子の個数が減少することを実験により確認した。このトナー粒子個数の減少により、吸い込みを抑えることができる。
現像工程で潜像担持体から現像担持体に向けてトナーが移動する過程(戻り過程)において、ベタ画像部とハーフトーン画像部の境界付近にあるトナー粒子は、交流成分の極性が反転することによって離脱する。この離脱したトナー粒子は、空中でベタ画像部またはハーフトーン画像部の中央付近の直上の位置へと移動する。そして、次に交流成分の極性が反転した際に、このトナー粒子はその位置(ベタ画像部またはハーフトーン画像部の中央付近の直上の位置)のまま潜像担持体上に引き寄せられ、潜像担持体上に付着する。これが再配置である。戻り過程において、飛翔するトナー粒子の移動量は、直流成分に重畳する交流成分の周波数に依存する。具体的には、直流成分に重畳する交流成分の周波数を高くしていくと、飛翔するトナー粒子の移動量が小さくなる。この飛翔するトナー粒子の移動距離が小さくなれば、離脱したトナー粒子が空中でベタ画像部またはハーフトーン画像部の中央付近の直上の位置へと移動する距離も小さくなる。この移動する距離が小さくなることにより、再配置を抑えることができる。
直流成分に重畳する交流成分として、戻り過程においては上記周波数の高い方の交流成分を、送り過程においては上記他方の交流成分を、それぞれ用いるようにすることで、上述したように吸い込みと再配置とのいずれをも抑制することができる。これにより、白抜けを目視で判別できないレベルにまで低減することが可能になる。
What has been described above is merely an example, and the present invention has a specific effect for each of the following modes.
(Aspect 1)
A developer carrying member such as developing rollers 42A and 42B that is disposed opposite to a latent image carrying member such as the photosensitive member 2 and carries the developer on the surface, and an alternating voltage that superimposes the alternating current component on the direct current component. In a developing device having an alternating voltage application unit such as a power supply unit 510 to be applied to the body, two alternating current components having different frequencies are selectively used as the alternating current component, and of the two alternating current components, The AC component having the higher frequency is in the process of moving the toner from the latent image carrier to the development carrier in the development step, and the other AC component is the toner in the development step from the developer carrier to the latent image carrier. Used in the process of moving.
There are two main causes of white spots, “suction” and “relocation”.
The potential of the solid image portion is higher (the absolute value is larger) than the potential of the halftone image portion. For this reason, in the process in which the toner moves from the developer carrier to the latent image carrier in the development process (feeding process), the toner particles that flew from the developer carrier to the latent image carrier are bent during the flight. And attracted toward a solid image portion having a higher potential. This is inhalation. In the feeding process, the amount of movement of the flying toner particles depends on the frequency of the AC component superimposed on the DC component. Specifically, as the frequency of the alternating current component superimposed on the direct current component is lowered, the amount of movement of the flying toner particles increases. It was confirmed by experiments that the number of toner particles attracted toward the solid image portion during the flight decreases as the moving amount of the flying toner particles increases. Suction can be suppressed by reducing the number of toner particles.
In the process of the toner moving from the latent image carrier to the development carrier in the development process (return process), the polarity of the AC component of the toner particles near the boundary between the solid image portion and the halftone image portion is reversed. Leave by. The detached toner particles move in the air to a position immediately above the center of the solid image portion or the halftone image portion. Then, when the polarity of the AC component is reversed next, the toner particles are attracted onto the latent image carrier while maintaining the position (position just above the center of the solid image portion or the halftone image portion). It adheres on the carrier. This is rearrangement. In the returning process, the amount of movement of the flying toner particles depends on the frequency of the AC component superimposed on the DC component. Specifically, as the frequency of the AC component superimposed on the DC component is increased, the amount of movement of the flying toner particles decreases. If the moving distance of the flying toner particles becomes small, the distance that the separated toner particles move to the position immediately above the center of the solid image portion or the halftone image portion in the air also becomes small. Relocation can be suppressed by reducing the moving distance.
As the AC component superimposed on the DC component, the higher frequency AC component is used in the return process, and the other AC component is used in the feed process, so that suction and rearrangement are performed as described above. Both of these can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the white spot to a level where it cannot be visually determined.
(態様2)
態様1において、前記周波数が高い方の交流成分の周波数が前記他方の交流成分の周波数に対し四倍以上高い周波数であり、前記交流成分として、前記周波数が高い方の交流成分が用いられるときには前記交番電圧を少なくとも二周期分印加するようにした。
戻り過程において上記周波数の高い方の交流成分を用いた場合、白抜けをより低減することができる。
(Aspect 2)
In the aspect 1, the frequency of the AC component having the higher frequency is a frequency that is four times or more higher than the frequency of the other AC component, and the AC component having the higher frequency is used as the AC component. An alternating voltage was applied for at least two cycles.
When the AC component having the higher frequency is used in the return process, white spots can be further reduced.
(態様3)
態様1または2のいずれかにおいて、前記第一交流成分の周波数が、0.5[kHz]以上20[kHz]以下である。
前記第一交流成分の周波数が、0.5[kHz]以上20[kHz]以下の範囲にすることで、粒状性についても実用上問題のないレベルにできることを実験により確認した。
(Aspect 3)
In any one of aspects 1 and 2, the frequency of the first AC component is 0.5 [kHz] or more and 20 [kHz] or less.
It has been confirmed by experiments that the granularity can be brought to a level having no practical problem by setting the frequency of the first AC component in the range of 0.5 [kHz] to 20 [kHz].
(態様4)
感光体2などの潜像担持体と、該潜像担持体上に潜像を形成する帯電部材3などの潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像にトナーを付着させる現像処理を行う現像装置4などの現像手段とを有し、該現像処理によって該潜像担持体上に形成されたトナー像を最終的に記録材へ転移させて、該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記現像手段として、態様1〜3のいずれか一の現像装置を用いた。
(Aspect 4)
A latent image carrier such as the photosensitive member 2; a latent image forming unit such as a charging member 3 that forms a latent image on the latent image carrier; and a development process for attaching toner to the latent image on the latent image carrier. A developing device such as a developing device 4 that performs the image forming process, and the toner image formed on the latent image carrier by the developing process is finally transferred to a recording material to form an image on the recording material. In the image forming apparatus, the developing device according to any one of Embodiments 1 to 3 is used as the developing unit.
2 感光体
42A,42B 現像ローラ
510 電源部
2 Photoconductors 42A and 42B Developing roller 510 Power supply unit
Claims (4)
直流成分に交流成分を重畳する交番電圧を上記現像剤担持体に印加する交番電圧印加手段とを有する現像装置において、
前記交流成分として、互いに周波数の異なる二つの交流成分が選択的に用いられるようにし、前記二つの交流成分のうち、周波数が高い方の交流成分が現像工程で潜像担持体から現像担持体に向けてトナーが移動する過程に、他方の交流成分が現像工程で現像剤担持体から潜像担持体に向けてトナーが移動する過程において用いられるようにしたことを特徴とする現像装置。 A developer carrier that is disposed opposite to the latent image carrier and carries the developer on its surface;
In a developing device having an alternating voltage applying means for applying an alternating voltage that superimposes an alternating current component on a direct current component to the developer carrier,
Two alternating current components having different frequencies are selectively used as the alternating current component, and the higher alternating frequency component of the two alternating current components is changed from the latent image carrier to the development carrier in the development process. A developing device characterized in that the other AC component is used in the process of moving the toner toward the latent image carrier in the developing process, while the other AC component is used in the developing process.
前記周波数が高い方の交流成分の周波数が前記他方の交流成分の周波数に対し四倍以上高い周波数であり、前記交流成分として、前記周波数が高い方の交流成分が用いられるときには前記交番電圧を少なくとも二周期分印加するようにしたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The frequency of the AC component with the higher frequency is a frequency that is at least four times higher than the frequency of the other AC component, and when the AC component with the higher frequency is used as the AC component, the alternating voltage is at least A developing device characterized in that two cycles are applied.
前記第一交流成分の周波数が、0.5[kHz]以上20[kHz]以下であることを特徴とする現像装置。 In the developing device according to claim 1 or 2,
The developing device, wherein the frequency of the first AC component is 0.5 [kHz] or more and 20 [kHz] or less.
上記現像手段として、請求項1乃至3のいずれか一の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 A latent image carrier, a latent image forming unit for forming a latent image on the latent image carrier, and a developing unit for performing a development process for attaching toner to the latent image on the latent image carrier, In an image forming apparatus for finally transferring a toner image formed on the latent image carrier by development processing to a recording material and forming an image on the recording material,
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1 as the developing unit.
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