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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンター等の画像形成装置において、像担持体に形成された静電潜像を現像するのに使用する現像装置に係り、特に、静電潜像が形成される像担持体と所要間隔を介して対向するように設けられたトナー担持体の表面にトナーを保持させ、このトナー担持体によりトナーを像担持体と対向する現像領域に導く途中において規制部材により搬送されるトナーの量を規制し、このように規制されたトナーを像担持体と対向する現像領域に導くと共に、このトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行うようにした現像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、複写機やプリンター等の画像形成装置においては、像担持体に形成された静電潜像を現像するのに様々な現像装置が使用されており、このような現像装置としては、現像剤にキャリアとトナーとを含む2成分現像方式の現像装置の他に、キャリアを含まない現像剤を使用した1成分現像方式の現像装置が知られている。
【0003】
また、このような1成分現像方式の現像装置においては、トナーを保持するトナー担持体を像担持体と接触するように設け、このトナー担持体によってトナーを像担持体と接触する現像領域に導いて現像を行なうようにした接触現像方式の現像装置と、トナー担持体を像担持体と所要間隔を介して対向するように設け、このトナー担持体によりトナーを像担持体と対向する現像領域に導き、トナーをトナー担持体から像担持体に飛翔させて現像を行うようにした非接触現像方式の現像装置とが知られている。
【0004】
ここで、接触現像方式の現像装置の場合、トナーを像担持体と接触させて現像を行うため、像担持体に形成された静電潜像の再現性に優れるが、静電潜像の形成されていない非画像部分にもトナーが付着されて、形成される画像にカブリが発生する等の問題があった。
【0005】
このため、近年においては、上記の非接触現像方式の現像装置について様々な開発が行われるようになった。
【0006】
ここで、このような非接触現像方式の現像装置においては、一般に図1に示すように、ドラム状になった像担持体1と所要間隔を介して対向するようにトナー担持体11を設け、このトナー担持体11と像担持体1とを回転させると共に、このトナー担持体11の表面に装置本体10内に収容されたトナーtを送り部材12によって供給するようにしている。
【0007】
そして、このようにトナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制部材13によって規制すると共に摩擦帯電させ、このように規制されて摩擦帯電されたトナーtをトナー担持体11により像担持体1と対向する現像領域に導くと共に、トナー担持体11に電源14から交番電圧を印加させて、像担持体1とトナー担持体11との間に交番電界を作用させ、トナー担持体11の表面に保持されたトナーtを飛翔させて像担持体1に供給し、像担持体1に形成された静電潜像を現像するようにしていた。
【0008】
また、上記のようにトナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制部材13によって規制すると共に摩擦帯電させるにあたり、従来においては、一般に上記の規制部材13に電源14からトナー担持体11と同じ交番電圧を印加させるようにしていた。
【0009】
ここで、上記のようにトナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制部材13により規制すると共に摩擦帯電させると、トナーtがこの規制部材13によりトナー担持体11の表面に押し付けられて、このトナーtがトナー担持体11の表面に強く付着されるようになった。特に、近年においては、高精細な画像を得るため、小粒径のトナーtが使用されるようになり、このような小粒径のトナーtにおいてはトナー担持体11の表面への付着力が高く、上記のようにトナー担持体11の表面に保持されたトナーtを飛翔させて像担持体1に供給するにあたり、トナーtが像担持体1に十分に供給されなくなり、形成される画像の濃度が低下したり、濃度むらが発生したりするという問題があった。
【0010】
また、近年においては、特開平9−274376号公報に示されるように、トナー担持体と規制部材との間に交流電圧を印加させて交番電界を作用させ、トナーをトナー担持体と規制部材との間で飛翔させて往復動させ、これによりトナー担持体の表面に対するトナーの付着力を低減させてた、トナー担持体の表面に良好なトナーの層を形成することが提案されている。
【0011】
しかし、このようにトナー担持体と規制部材との間に交流電圧を印加させて交番電界を作用させると、規制部材との接触によりトナーの帯電が不均一になって、逆帯電トナーや不良帯電トナーが発生し、このようなトナーが規制部材に付着して、トナー担持体の表面におけるトナーの層に筋状のむらが生じたり、また形成される画像にかぶりが発生する等の問題が生じた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、静電潜像が形成される像担持体と所要間隔を介して対向するように設けられたトナー担持体の表面にトナーを保持させ、このトナー担持体によりトナーを像担持体と対向する現像領域に導く途中において、規制部材により搬送されるトナーの量を規制し、このように規制されたトナーを像担持体と対向する現像領域に導くと共に、このトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行うようにした非接触現像方式の現像装置における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【0013】
すなわち、この発明は、上記のような現像装置において、トナー担持体によりトナーを像担持体と対向する現像領域に導く途中に、規制部材によって搬送されるトナーの量を規制するにあたり、トナーがトナー担持体の表面に強く付着されるのを抑制し、小粒径のトナーを使用した場合においても、トナー担持体の表面に対するトナーの付着力が低減されるようにし、またトナー担持体と規制部材との間に交流電圧を印加させて交番電界を作用させる場合のように、逆帯電トナーや不良帯電トナーが発生して、トナーが規制部材に付着したり、形成される画像にかぶりが発生するということもなく、十分な画像濃度を有すると共に濃度むらのない良好な画像が得られるようにすることを課題とするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
この発明における現像装置においては、上記のような課題を解決するため、静電潜像が形成される像担持体と所要間隔を介して対向するように設けられたトナー担持体の表面にトナーを保持させ、このトナー担持体によりトナーを像担持体と対向する現像領域に導く途中において規制部材により搬送されるトナーの量を規制し、このように規制されたトナーを像担持体と対向する現像領域に導くと共に、このトナー担持体と像担持体との間に交番電界を作用させて現像を行う現像装置において、上記のトナー担持体と規制部材との間にトナーをトナー担持体に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用させるようにしたのである。
【0015】
そして、この発明における現像装置のように、トナー担持体によって像担持体と対向する現像領域に搬送されるトナーの量を規制部材によって規制するにあたり、トナー担持体と規制部材との間に、トナーをトナー担持体に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用させると、トナー担持体と規制部材との間に交流電圧を印加させて交番電界を作用させる場合のように、逆帯電トナーや不良帯電トナーが発生して、トナーが規制部材に付着したり、形成される画像にかぶりが発生するということがない。また、トナー担持体に保持されたトナーが上記の変動電界によってトナー担持体の表面において振動し、これによりトナー担持体の表面におけるトナーの付着力が低減され、小粒径のトナーを使用した場合においても、十分な画像濃度を有すると共に濃度むらのない良好な画像が得られるようになる。
【0016】
ここで、この発明における現像装置において、上記のようにトナー担持体と規制部材との間に、トナーをトナー担持体に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用させるにあたっては、トナー担持体と規制部材とに交番電圧を印加させて、トナー担持体の表面電位が規制部材の表面電位と同じ又はトナー担持体の表面電位より規制部材の表面電位がトナーの帯電極性側になるようにして、トナーをトナー担持体に付勢する方向の電界を作用させるようにすると共に、トナー担持体の表面電位と規制部材の表面電位との電位差を変動させて、トナー担持体と規制部材との間に電界強度が変化する変動電界を作用させるようにする。
【0017】
そして、このようにトナー担持体と規制部材との間に変動電界を作用させるにあたり、変動電界におけるピークの電界強度が大きくなり過ぎると、トナー担持体と規制部材との間にリークが発生して、トナーの帯電等が適切に行えなくなるため、請求項2に示すように、トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加された場合におけるトナー担持体の表面電位Vt1と規制部材の表面電位Vr1との最大電位差をΔV1=|Vt1−Vr1|、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加された場合におけるトナー担持体の表面電位Vt2と規制部材の表面電位Vr2との最大電位差をΔV2=|Vt2−Vr2|、トナー担持体と規制部材との間隔をdとした場合に、ΔV1/d≦40V/μm及びΔV2/d≦40V/μmの条件を満たすようにすることが好ましい。
【0018】
また、この発明における現像装置において、トナー担持体と規制部材との間に作用させる変動電界における電界強度の変動幅が少ないと、トナー担持体に保持されたトナーを十分に振動させて、トナー担持体の表面におけるトナーの付着力を十分に低減させることができなくなるため、請求項3に示すように、|ΔV1−ΔV2|/d≧2V/μmの条件を満たすようにすることが好ましい。
【0019】
また、上記のようにトナー担持体と規制部材との間に、トナーをトナー担持体に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用させるにあたって、トナー担持体の表面においてトナーの均一な層が形成されるようにするためには、トナーの帯電極性と同極性の電圧が印加された場合におけるトナー担持体の表面電位Vt1と規制部材の表面電位Vr1との最大電位差ΔV1=|Vt1−Vr1|が、トナーの帯電極性と逆極性の電圧が印加された場合におけるトナー担持体の表面電位Vt2と規制部材の表面電位Vr2との最大電位差ΔV2=|Vt2−Vr2|より大きくなるようにし、請求項4に示すように、(ΔV1−ΔV2)/d≧2V/μmの条件を満たすようにすることが好ましい。
【0020】
また、この発明における現像装置において、トナー担持体により像担持体と対向する現像領域に導くトナーの量を規制する規制部材を2以上設け、トナー担持体と各規制部材との間にトナーをトナー担持体に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用させるようにすることも可能である。
【0021】
そして、このように2以上の規制部材を設け、トナー担持体と各規制部材との間に、トナーをトナー担持体に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用させると、逆帯電トナーや不良帯電トナーが発生するのが抑制されて、トナーが規制部材に付着したり、形成される画像にかぶりが発生するのがさらに抑制されると共に、トナー担持体に保持されたトナーが各規制部材との間における変動電界によりトナー担持体の表面において振動し、これによりトナー担持体の表面におけるトナーの付着力が低減され、小粒径のトナーを使用した場合においても、より十分な画像濃度を有すると共に濃度むらのない良好な画像が得られるようになる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態に係る現像装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。
【0023】
(実施形態1)
実施形態1における現像装置も、図2に示すように、図1に示した従来の現像装置と同様に、ドラム状になった像担持体1と所要間隔を介して対向するようにトナー担持体11を設け、このトナー担持体11と像担持体1とを回転させると共に、装置本体10内に収容されたトナーtを送り部材12によってこのトナー担持体11の表面に供給するようにしている。
【0024】
そして、図3に示すように、トナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制部材13によって規制すると共に摩擦帯電させ、このように規制されて摩擦帯電されたトナーtをトナー担持体11により像担持体1と対向する現像領域に導くと共に、トナー担持体11に電源14から交番電圧を印加させて、像担持体1とトナー担持体11との間に交番電界を作用させ、トナー担持体11の表面に保持されたトナーtを飛翔させて像担持体1に供給し、像担持体1に形成された静電潜像を現像するようにしている。なお、この実施形態においては、上記のトナー担持体11として、金属製のローラ11aの表面にゴム等のコート層11bを設けたものを用い、また規制部材13としては、SUS等で構成された金属製の板材を用いるようにしている。
【0025】
そして、この実施形態の現像装置においては、上記のようにトナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制部材13によって規制すると共に摩擦帯電させるにあたり、図2に示すように、上記の規制部材13に対して、電源14からトナー担持体11と同じ交番電圧を印加させると共に、規制部材用電源15からトナーtの帯電極性と同極性の直流電圧に交流電圧が重畳された交番電圧を印加させ、この規制部材13とトナー担持体11との間において、トナーtをトナー担持体11に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用させるようにしている。
【0026】
ここで、このようにトナー担持体11と規制部材13との間にトナーtをトナー担持体11に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用させると、トナー担持体11によって搬送されるトナーtが規制部材13との接触によってその帯電量が低下したり、逆極性に帯電されるということがなく、トナーtが適切に帯電されるようになり、規制部材13にトナーtが付着するのが防止されると共に、トナーtが外部に飛散したり、非画像部分に付着して形成される画像にかぶりが発生するということがない。
【0027】
また、トナー担持体11に保持されたトナーtが上記の変動電界によってトナー担持体11の表面において振動し、トナー担持体11の表面におけるトナーtの付着力が低減され、小粒径のトナーtを使用した場合においても、十分な画像濃度を有すると共に濃度むらのない良好な画像が得られるようになる。
【0028】
ここで、上記のトナーtの帯電極性が負の場合には、例えば、上記の電源14からトナーtの帯電極性と同じ負の直流電圧に交流電圧が重畳された交番電圧をトナー担持体11と規制部材13とに印加させると共に、規制部材用電源15から規制部材13にトナーtの帯電極性と同じ負の直流電圧に交流電圧が重畳された交番電圧を印加させ、図4(A),(B)に示すように、トナー担持体11の表面電位より規制部材13の表面電位がトナーtの帯電極性である負のマイナス側になるようにすると共に、トナーtの帯電極性と同じ負の電圧が印加された場合におけるトナー担持体11の表面電位Vt1と規制部材13の表面電位Vr1との最大電位差ΔV1=|Vt1−Vr1|と、トナーの帯電極性と逆極性の正の電圧が印加された場合におけるトナー担持体11の表面電位Vt2と規制部材13の表面電位Vr2との最大電位差ΔV2=|Vt2−Vr2|とが異なるようにする。
【0029】
このようにすると、トナー担持体11と規制部材13との間には負に帯電したトナーtをトナー担持体11に付勢する方向の電界が作用すると共に、上記のようにΔV1とΔV2とが異なるため、トナー担持体11と規制部材13との間に作用する電界の電界強度が変化するようになる。
【0030】
また、このようにΔV1とΔV2とを異ならせるにあたっては、ΔV1とΔV2の何れが大きくなっていてもよいが、規制部材13によりトナー担持体11の表面に均一なトナーtの層を形成するためには、図4(A),(B)に示すように、トナーtの帯電極性と同じ負の電圧が印加された場合におけるトナー担持体11の表面電位Vt1と規制部材13の表面電位Vr1との最大電位差ΔV1が大きくなるようにして、トナーtの帯電極性と同じ負の電圧が印加された場合における電界強度を、トナーの帯電極性と逆極性の正の電圧が印加された場合における電界強度より高くすることが好ましい。
【0031】
次に、上記の実施形態1における現像装置において、上記の規制部材用電源15から規制部材13に印加させる電圧を変更させた実験を行い、この発明の条件を満たす場合と満たさない場合とを比較し、この発明の条件を満たす場合には、良好な画像が得られるようになることを明らかにする。
【0032】
ここで、この実験においては、像担持体1として直径が30mmの感光体ドラムを、トナーtとして平均粒径が8μmの負帯電性トナーを、トナー担持体11として金属製のローラ11aの表面に抵抗値が106 Ωのシリコンゴムのコート層11bを設けたものを、規制部材13としてSUSで構成された厚みが0.1mmの板材を用いるようにした。
【0033】
また、上記の像担持体1とトナー担持体11との間隔を150μm、システム速度を160mm/s、像担持体1の周速度に対するトナー担持体11の周速度の比を1.5にし、上記の像担持体1の初期表面電位を−550V、露光されたべたの潜像部分の電位を−50Vにし、上記のようにトナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制部材13によって規制すると共に摩擦帯電させ、このように規制されて負に帯電されたトナーtをトナー担持体11により像担持体1と対向する現像領域に導くと共に、電源14から−400Vの直流電圧に周波数が2000Hzでピーク・ピーク値Vppが1500Vの矩形波からなる交流電圧をトナー担持体11に印加させて反転現像を行うようにした。なお、上記のトナー担持体11と規制部材13との間隔dは15μmになっていた。
【0034】
そして、上記のトナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制部材13によって規制する規制部材用電源15から規制部材13に印加させる電圧を変更させて、トナーtの帯電極性と同じ負の電圧が印加された場合におけるトナー担持体11の表面電位Vt1と規制部材13の表面電位Vr1との差ΔV1a(=Vt1−Vr1)と、トナーtの帯電極性と逆極性の正の電圧が印加された場合におけるトナー担持体11の表面電位Vt2と規制部材13の表面電位Vr2との差ΔV2a(=Vt2−Vr2)とを下記の表1に示すように変更させ、またこの場合における、上記のΔV1/d、ΔV2/d及び|ΔV1a−ΔV2a|/dの値を求め、その結果を表1に合わせて示した。
【0035】
ここで、上記のΔV1a及びΔV2aがプラスの場合には、トナー担持体11の表面電位より規制部材13の表面電位がトナーtの帯電極性であるマイナス側になっており、トナーtをトナー担持体11に付勢する方向の電界が作用する一方、ΔV1a及びΔV2aがマイナスの場合には、トナー担持体11の表面電位より規制部材13の表面電位がトナーtの帯電極性と逆のプラス側になって、トナーtを規制部材13に引き付ける方向の電界が作用するようになる。なお、ΔV1a及びΔV2aがプラスの場合、|ΔV1a−ΔV2a|/d=|ΔV1−ΔVa|/dとなる。
【0036】
また、上記のΔV1aとΔV2aの値が異なる場合には、トナー担持体11と規制部材13との間に電界強度が変化する変動電界が作用する一方、ΔV1aとΔV2aの値が同じ場合には、トナー担持体11と規制部材13との間に一定した電界強度の電界が作用するようになる。
【0037】
そして、上記のようにΔV1aとΔV2aの値を変化させて、それぞれトナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制部材13により規制した場合における規制部材13へのトナー付着を調べ、また上記のように反転現像させてべた画像を形成し、形成されたべた画像におけるトナー量(mg/cm2 )を求めると共に濃度むらを調べ、これらの結果を表1に合わせて示した。なお、規制部材13へのトナー付着については、トナーが付着しなかった場合を○、付着した場合を×で示した。また、濃度むらについては、濃度むらが分からない場合を◎、濃度むらが殆どない場合を○、濃度むらが少しある場合を△、濃度むらが明確に現れた場合を×で示した。
【0038】
【表1】
【0039】
この結果から明らかなように、ΔV1aとΔV2aの何れかがマイナスになって、トナーtを規制部材13に引き付ける方向の電界が作用する場合には、規制部材13にトナーtが付着すると共に、濃度むらが発生するを十分に抑制することができず、またΔV1aとΔV2aとがプラスであるが、ΔV1aとΔV2aの値が同じで、トナー担持体11と規制部材13との間に一定した電界強度の電界が作用する場合には、像担持体1に十分な量のトナーtが供給されず、形成される画像の画像濃度が低下すると共に、濃度むらが発生することを十分に抑制することができなかった。
【0040】
これに対して、ΔV1aとΔV2aとがプラスであると共に、ΔV1aとΔV2aの値が異なって、トナー担持体11と規制部材13との間に、トナーtをトナー担持体11に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用するようにした場合には、規制部材13にトナーtが付着するということがなく、像担持体1に十分な量のトナーtが供給されて、十分な画像濃度を有する画像が得られるようになると共に、濃度むらの発生も十分に抑制されるようになった。
【0041】
特に、トナーtの帯電極性と同極性の負の電圧が印加された場合におけるトナー担持体11の表面電位Vt1と規制部材13の表面電位Vr1との最大電位差ΔV1=|Vt1−Vr1|が、トナーtの帯電極性と逆極性の正の電圧が印加された場合におけるトナー担持体11の表面電位Vt2と規制部材13の表面電位Vr2との最大電位差ΔV2=|Vt2−Vr2|よりも大きくなるようにすると、さらに濃度むらの発生が抑制されるようになった。
【0042】
なお、上記の実験において、上記のΔV1やΔV2の値が700Vになって、ΔV1/dやΔV2/dの値が40V/μmを越えると、トナー担持体11と規制部材13との間においてリークが発生した。
【0043】
(実施形態2)
実施形態2における現像装置においても、図5に示すように、ドラム状になった像担持体1と所要間隔を介して対向するようにトナー担持体11を設け、このトナー担持体11と像担持体1とを回転させると共に、このトナー担持体11の表面に装置本体10内に収容されたトナーtを送り部材12によって供給するようにしている。
【0044】
そして、この実施形態における現像装置においては、トナー担持体11の表面に供給されたトナーtを規制すると共に摩擦帯電させる2つの規制部材13a,13bを設け、この2つの規制部材13a,13bに対して、それぞれ電源14からトナー担持体11と同じ交番電圧を印加させると共に、規制部材用電源15からトナーtの帯電極性と同極性の直流電圧に交流電圧が重畳された交番電圧を印加させ、この2つの規制部材13a,13bとトナー担持体11との間において、トナーtをトナー担持体11に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界が作用するようにしている。
【0045】
このようにすると、トナー担持体11によって搬送されるトナーtが各規制部材13a,13bとの接触によって適切に帯電されるようになると共に、トナー担持体11に保持されたトナーtが各規制部材13a,13bとの間における上記の変動電界により、それぞれトナー担持体11の表面において振動し、トナー担持体11の表面におけるトナーtの付着力が低減されるようになる。
【0046】
そして、このように各規制部材13a,13bにより規制されて摩擦帯電されたトナーtを、トナー担持体11により像担持体1と対向する現像領域に導くと共に、トナー担持体11に電源14から交番電圧を印加させて、像担持体1とトナー担持体11との間に交番電界を作用させ、トナー担持体11の表面に保持されたトナーtを飛翔させて像担持体1に供給し、像担持体1に形成された静電潜像を現像するようにしている。
【0047】
このようにして現像を行うと、上記のようにトナーtが各規制部材13a,13bとの接触によって適切に帯電されるようになり、トナーtが外部に飛散したり、非画像部分に付着して形成される画像にかぶりが発生するのが抑制されると共に、トナー担持体11の表面におけるトナーtの付着力が低減され、小粒径のトナーtを使用した場合においても、十分な画像濃度を有すると共に濃度むらのない良好な画像が得られるようになる。
【0048】
次に、この実施形態2の現像装置を用いて、上記の実施形態1の現像装置と同様に実験を行った。
【0049】
ここで、この実験においては、規制部材用電源15から各規制部材13a,13bに印加させる電圧を適切に設定し、トナーtの帯電極性と同じ負の電圧が印加された場合におけるトナー担持体11の表面電位Vt1と各規制部材13a,13bの表面電位Vr1との差ΔV1a(=Vt1−Vr1)が200V、トナーtの帯電極性と逆極性の正の電圧が印加された場合におけるトナー担持体11の表面電位Vt2と各規制部材13a,13bの表面電位Vr2との差ΔV2a(=Vt2−Vr2)が100Vになるようにし、それ以外は、上記の実施形態1の現像装置における実験と同様にして反転現像を行った。
【0050】
そして、上記のようにトナー担持体11の表面に供給されたトナーtを各規制部材13a,13bにより規制した場合における各規制部材13a,13bへのトナー付着を調べたところ、各規制部材13a,13bにトナーtが付着するということはなかった。
【0051】
また、上記のように反転現像させてべた画像を形成した場合、べた画像におけるトナー量は0.63mg/cm2 であり、十分な画像濃度を有する画像が得られると共に、濃度むらが発生するということもなく、さらに形成された画像にがぶりが発生するのがより一層抑制された。
【0052】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における現像装置においては、トナー担持体によって像担持体と対向する現像領域に搬送されるトナーの量を規制部材によって規制するにあたり、トナー担持体と規制部材との間に、トナーをトナー担持体に付勢する方向の電界であって電界強度が変化する変動電界を作用させるようにしたため、逆帯電トナーや不良帯電トナーが発生して、トナーが規制部材に付着したり、形成される画像にかぶりが発生するということがなく、また上記の変動電界によって、トナーがトナー担持体の表面において振動し、これによりトナー担持体の表面におけるトナーの付着力が低減され、小粒径のトナーを使用した場合においても、十分な画像濃度を有すると共に濃度むらのない良好な画像が得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の現像装置を用いて、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する状態を示した概略説明図である。
【図2】この発明の実施形態1に係る現像装置を用いて、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する状態を示した概略説明図である。
【図3】同実施形態に係る現像装置において、トナー担持体に保持されたトナーの量を規制部材によって規制する状態を示した部分拡大説明図である。
【図4】同実施形態に係る現像装置において、トナー担持体の表面電位と規制部材の表面電位の変化を示した図、及びトナー担持体の表面電位と規制部材の表面電位の電位差の変化を示した図である。
【図5】この発明の実施形態2に係る現像装置を用いて、像担持体の表面に形成された静電潜像を現像する状態を示した概略説明図である。
【符号の説明】
1 像担持体
11 トナー担持体
13,13a,13b 規制部材
14 電源
15 規制部材用電源
t トナー
d 規制部材とトナー担持体との間隔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device used to develop an electrostatic latent image formed on an image carrier in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly to an image carrier on which an electrostatic latent image is formed. The toner is held on the surface of the toner carrying member provided to face the body with a predetermined interval, and the toner is conveyed by the regulating member in the middle of guiding the toner to the developing area facing the image carrying member. The amount of toner is regulated, and the regulated toner is guided to a development region facing the image carrier, and development is performed by applying an alternating electric field between the toner carrier and the image carrier. The developing device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, various developing devices are used to develop an electrostatic latent image formed on an image carrier. In addition to a two-component developing type developing device including a carrier and a toner in a developer, a one-component developing type developing device using a developer not including a carrier is known.
[0003]
In such a one-component developing type developing device, a toner carrier for holding toner is provided so as to be in contact with the image carrier, and the toner is guided to the developing region in contact with the image carrier. A contact developing type developing device adapted to perform development, and a toner carrier to be opposed to the image carrier via a required interval, and the toner carrier causes the toner to be placed in a development region facing the image carrier. There is known a non-contact developing type developing device in which development is performed by flying toner from a toner carrier to an image carrier.
[0004]
Here, in the case of a contact developing type developing device, since development is performed by bringing toner into contact with the image carrier, the electrostatic latent image formed on the image carrier is excellent in reproducibility. There is a problem that toner is adhered to a non-image portion that is not formed, and fogging occurs in the formed image.
[0005]
For this reason, in recent years, various developments have been made on the above-described non-contact developing type developing apparatus.
[0006]
Here, in such a non-contact developing type developing apparatus, generally, as shown in FIG. 1, a
[0007]
The toner t thus supplied to the surface of the
[0008]
Further, as described above, when the toner t supplied to the surface of the
[0009]
When the toner t supplied to the surface of the
[0010]
In recent years, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-274376, an alternating voltage is applied between a toner carrier and a regulating member to apply an alternating electric field, and the toner is separated from the toner carrier and the regulating member. It has been proposed that a good toner layer is formed on the surface of the toner carrying member that has been reciprocated by flying between them, thereby reducing the adhesion of the toner to the surface of the toner carrying member.
[0011]
However, if an alternating voltage is applied between the toner carrier and the regulating member in this way and an alternating electric field is applied, the toner becomes non-uniform due to contact with the regulating member, and reversely charged toner or defective charging Toner is generated, and such toner adheres to the regulating member, causing problems such as streaky irregularities in the toner layer on the surface of the toner carrying member and fogging in the formed image. .
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
According to the present invention, toner is held on the surface of a toner carrier provided so as to face an image carrier on which an electrostatic latent image is formed with a predetermined interval therebetween, and the toner is separated from the image carrier by the toner carrier. The amount of toner conveyed by the regulating member is regulated on the way to the opposite developing area, and the regulated toner is guided to the developing area facing the image carrier, and the toner carrier and the image carrier. It is an object of the present invention to solve the above-described problems in a non-contact developing system developing apparatus in which an alternating electric field is applied to the developing device.
[0013]
That is, according to the present invention, in the developing device as described above, when the amount of toner conveyed by the regulating member is regulated while the toner is guided by the toner carrier to the development area facing the image carrier, Suppressing strong adhesion to the surface of the carrier, and even when a small particle size toner is used, the adhesion force of the toner to the surface of the toner carrier is reduced, and the toner carrier and the regulating member As in the case of applying an alternating electric field by applying an alternating voltage between the toner and the toner, reversely charged toner or defectively charged toner is generated, and the toner adheres to the regulating member, or the formed image is fogged. In other words, it is an object to obtain a good image having a sufficient image density and having no density unevenness.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In the developing device of the present invention, in order to solve the above-described problems, the toner is applied to the surface of the toner carrier provided so as to face the image carrier on which the electrostatic latent image is formed with a predetermined interval. The amount of toner transported by the regulating member is regulated while the toner carrying member is held and the toner is guided to the developing region facing the image bearing member, and the toner thus regulated is opposed to the image bearing member. In a developing device that conducts development by applying an alternating electric field between the toner carrier and the image carrier and energizing the toner between the toner carrier and the regulating member. In other words, a fluctuating electric field that changes the electric field strength is applied.
[0015]
As in the developing device according to the present invention, when the amount of toner conveyed to the developing region facing the image carrier by the toner carrier is regulated by the regulating member, the toner is interposed between the toner carrier and the regulating member. When a fluctuating electric field whose electric field intensity changes is applied to the toner carrying member, an alternating voltage is applied between the toner carrying member and the regulating member to apply an alternating electric field. In addition, reversely charged toner and defectively charged toner are not generated, and the toner does not adhere to the regulating member and fogging does not occur in the formed image. In addition, when the toner held on the toner carrier vibrates on the surface of the toner carrier due to the above-described fluctuation electric field, the adhesion force of the toner on the surface of the toner carrier is reduced, and a toner having a small particle diameter is used. In this case, a good image having a sufficient image density and having no density unevenness can be obtained.
[0016]
Here, in the developing device according to the present invention, as described above, a fluctuating electric field, which is an electric field in a direction in which the toner is urged to the toner carrier, is applied between the toner carrier and the regulating member. In this case, an alternating voltage is applied to the toner carrier and the regulating member so that the surface potential of the toner carrier is the same as the surface potential of the regulating member or the surface potential of the regulating member is greater than the charging potential of the toner. The toner carrier is made to act as an electric field in the direction in which the toner is urged to the toner carrier, and the potential difference between the surface potential of the toner carrier and the surface potential of the regulating member is changed. A fluctuating electric field whose electric field strength changes is applied between the control member and the regulating member.
[0017]
Then, when the variable electric field acts between the toner carrier and the regulating member in this way, if the peak electric field strength in the varying electric field becomes too large, a leak occurs between the toner carrier and the regulating member. Since the toner cannot be charged properly, the surface potential Vt1 of the toner carrier and the surface potential Vr1 of the regulating member when a voltage having the same polarity as the toner charging polarity is applied, as shown in
[0018]
Further, in the developing device according to the present invention, when the fluctuation range of the electric field strength in the fluctuating electric field acting between the toner carrying member and the regulating member is small, the toner held on the toner carrying member is sufficiently vibrated to cause the toner carrying Since the adhesion force of the toner on the surface of the body cannot be sufficiently reduced, it is preferable to satisfy the condition of | ΔV1−ΔV2 | / d ≧ 2V / μm as shown in
[0019]
In addition, when a fluctuating electric field that changes the electric field strength is applied between the toner carrying member and the regulating member in the direction in which the toner is urged to the toner carrying member, In order to form a uniform toner layer, the maximum potential difference ΔV1 between the surface potential Vt1 of the toner carrier and the surface potential Vr1 of the regulating member when a voltage having the same polarity as the charging polarity of the toner is applied. = | Vt1-Vr1 | is larger than the maximum potential difference ΔV2 = | Vt2-Vr2 | between the surface potential Vt2 of the toner carrier and the surface potential Vr2 of the regulating member when a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner is applied. As shown in
[0020]
Further, in the developing device according to the present invention, two or more regulating members for regulating the amount of toner guided to the developing area facing the image carrier by the toner carrier are provided, and the toner is placed between the toner carrier and each regulating member. It is also possible to apply a fluctuating electric field that is an electric field in a direction in which the carrier is urged and whose electric field strength changes.
[0021]
In this way, two or more regulating members are provided, and an electric field in the direction in which the toner is urged to the toner carrying member and a varying electric field whose electric field strength changes is applied between the toner carrying member and each regulating member. As a result, the occurrence of reversely charged toner and defectively charged toner is suppressed, and the toner is further prevented from adhering to the regulating member and fogging in the formed image, and is also held on the toner carrier. The toner vibrates on the surface of the toner carrying member due to the fluctuating electric field between each regulating member, thereby reducing the adhesion force of the toner on the surface of the toner carrying member, and even when using a small particle size toner, A good image having a sufficient image density and no density unevenness can be obtained.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a developing device according to an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
[0023]
(Embodiment 1)
As in the conventional developing device shown in FIG. 1, the developing device in
[0024]
Then, as shown in FIG. 3, the toner t supplied to the surface of the
[0025]
In the developing device of this embodiment, as described above, when the toner t supplied to the surface of the
[0026]
Here, when the electric field in the direction in which the toner t is urged to the
[0027]
Further, the toner t held on the
[0028]
Here, when the charging polarity of the toner t is negative, for example, an alternating voltage in which an AC voltage is superimposed on the negative DC voltage same as the charging polarity of the toner t from the power source 14 is applied to the
[0029]
As a result, an electric field in a direction for urging the negatively charged toner t against the
[0030]
In order to make ΔV1 and ΔV2 different from each other, either ΔV1 or ΔV2 may be large. However, in order to form a uniform toner t layer on the surface of the
[0031]
Next, in the developing device according to the first embodiment, an experiment was performed in which the voltage applied to the regulating member 13 from the regulating member power source 15 was changed, and the case where the condition of the present invention was not satisfied was compared with the case where the condition was not satisfied. It is clarified that when the conditions of the present invention are satisfied, a good image can be obtained.
[0032]
Here, in this experiment, a photosensitive drum having a diameter of 30 mm as the
[0033]
Further, the distance between the
[0034]
Then, the voltage applied to the regulating member 13 from the regulating member power source 15 regulating the toner t supplied to the surface of the
[0035]
Here, when ΔV1a and ΔV2a are positive, the surface potential of the regulating member 13 is more negative than the surface potential of the
[0036]
Further, when the values of ΔV1a and ΔV2a are different from each other, a fluctuating electric field that changes the electric field strength acts between the
[0037]
Then, by changing the values of ΔV1a and ΔV2a as described above, the toner adhesion to the regulating member 13 when the toner t supplied to the surface of the
[0038]
[Table 1]
[0039]
As is apparent from this result, when either ΔV1a or ΔV2a becomes negative and an electric field in the direction of attracting toner t to the regulating member 13 acts, the toner t adheres to the regulating member 13 and the density is increased. The occurrence of unevenness cannot be sufficiently suppressed, and ΔV1a and ΔV2a are positive, but the values of ΔV1a and ΔV2a are the same, and a constant electric field strength is present between the
[0040]
On the other hand, ΔV1a and ΔV2a are positive and ΔV1a and ΔV2a are different from each other, and the toner t is biased toward the
[0041]
In particular, the maximum potential difference ΔV1 = | Vt1−Vr1 | between the surface potential Vt1 of the
[0042]
In the above experiment, when the values of ΔV1 and ΔV2 become 700V and the values of ΔV1 / d and ΔV2 / d exceed 40V / μm, leakage occurs between the
[0043]
(Embodiment 2)
Also in the developing device according to the second embodiment, as shown in FIG. 5, a
[0044]
In the developing device in this embodiment, two regulating members 13a and 13b that regulate and frictionally charge the toner t supplied to the surface of the
[0045]
In this way, the toner t transported by the
[0046]
The toner t regulated by the regulating members 13a and 13b and frictionally charged as described above is guided to the developing area facing the
[0047]
When the development is performed in this manner, the toner t is appropriately charged by the contact with the regulating members 13a and 13b as described above, and the toner t is scattered to the outside or attached to the non-image portion. As a result, it is possible to suppress the occurrence of fog in the formed image, and to reduce the adhesion force of the toner t on the surface of the
[0048]
Next, using the developing device of the second embodiment, an experiment was performed in the same manner as the developing device of the first embodiment.
[0049]
Here, in this experiment, the
[0050]
Then, when the toner t supplied to the surface of the
[0051]
Further, when a solid image is formed by reversal development as described above, the toner amount in the solid image is 0.63 mg / cm. 2 Thus, an image having a sufficient image density was obtained, density unevenness did not occur, and the occurrence of fogging was further suppressed in the formed image.
[0052]
【The invention's effect】
As described in detail above, in the developing device according to the present invention, when the amount of toner conveyed to the developing region facing the image carrier by the toner carrier is regulated by the regulating member, In the meantime, a fluctuating electric field that is an electric field in the direction in which the toner is urged to the toner carrier and the electric field strength changes is applied, so that a reversely charged toner or a defectively charged toner is generated and the toner adheres to the regulating member. And the image formed is not fogged, and the fluctuation electric field causes the toner to vibrate on the surface of the toner carrier, thereby reducing the adhesion force of the toner on the surface of the toner carrier. Even when a toner having a small particle diameter is used, a good image having a sufficient image density and no density unevenness can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing a state in which an electrostatic latent image formed on the surface of an image carrier is developed using a conventional developing device.
FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a state where an electrostatic latent image formed on the surface of an image carrier is developed using the developing device according to
FIG. 3 is a partially enlarged explanatory view showing a state in which the amount of toner held on the toner carrier is regulated by a regulating member in the developing device according to the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing changes in the surface potential of the toner carrier and the surface potential of the regulating member in the developing device according to the embodiment, and shows changes in the potential difference between the surface potential of the toner carrier and the surface potential of the regulating member; FIG.
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a state where an electrostatic latent image formed on the surface of an image carrier is developed using a developing device according to
[Explanation of symbols]
1 Image carrier
11 Toner carrier
13, 13a, 13b Restriction member
14 Power supply
15 Power supply for regulating member
t Toner
d Distance between the regulating member and the toner carrier
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