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JP3815066B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上の静電潜像を現像して可視画像を形成する現像装置及びこの現像装置を備えて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、現像剤担持体の表面に現像剤を担持して、この現像剤を静電潜像を担持した像担持体と対向した現像領域に搬送し、現像剤担持体に直流電圧に交流電圧を連続的に重畳して印加しながら、静電潜像を現像して可視画像を形成する画像形成装置が知られている。
【0003】
また、静電潜像を現像する際に、現像剤担持体に担持させた現像剤層を像担持体に摺擦して現像する磁気ブラシ現像等の接触現像と、現像領域においてトナー粒子を現像剤担持体から像担持体に向けて空気層中を飛翔させて静電潜像を現像する非接触現像とが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図10は、像担持体と現像剤担持体とが対向する現像領域におけるトナー移動を示す拡大模式図である。
【0005】
例えば、前述した現像領域において非接触現像をする場合、像担持体上の潜像電位にギャップがあるエッジ部では、対向する現像剤担持体(現像スリーブ)上のエッジ部付近のトナーtが、高濃度部(電位差大領域)に吸い込まれてしまい、境界部付近のトナー付着量が予想以上に多くなり、画像濃度が高まったりする。また、トナーtが多く付着する領域も広くなったりした(以下、この現象を「吸い込み」と称す)。
【0006】
逆に、高濃度部に隣接する低濃度部(電位差小領域)に付着したトナーtが、図10の破線のように高濃度部に吸い込まれる結果、低濃度部にトナーtが付着し難くなり、白く抜けてしまうことがあった(以下、この現象を「白抜け」と称す)。
【0007】
これらの吸い込みや白抜けの問題は、非接触現像方法で顕著に発生する。
【0008】
この吸い込み、白抜けの発生メカニズムを、図10の模式図を用いて更に説明する。
【0009】
トナーが現像剤担持体(現像スリーブ)から離れ、像担持体(感光体)に付着するまでの空気層では、低濃度部上の領域(空間)から高濃度部上の領域(空間)に電気力線(図示の矢印)が生じている。この電気力線は、図中の等電位線に垂直作用するものである。
【0010】
通常は、像担持体上の静電潜像に対するトナー付着量は、潜像電位により一義的に定まるとされている。しかしながら実際は、低濃度部に対向した現像剤担持体上のトナーtがこの電気力線に沿いながら飛翔するので、エッジ部の高濃度部側のトナー付着量が、潜像電位より予想されたトナー付着量より多く、また、エッジ部の低濃度部側のトナー付着量は、潜像電位より予想されたトナー付着量より少なくなってしまうと考えられる。
【0011】
即ち、現像剤担持体に交流連続波を印加したとき、交流電圧による電界の向きが半周期毎に変わるため、その都度トナーtの移動する方向が変わるので、トナーtの移動する方向が変わる点付近でのトナー飛翔速度が減衰し、トナーtが図10に示す電気力線に沿いやすく、エッジ部の高濃度部側のトナー付着量が多くなり、吸い込みが発生する。この吸い込みにより、エッジ部の低濃度部側のトナー付着量が減少し、白抜けが発生する。
【0012】
また、トナーtが像担持体の低濃度部に飛翔しても、トナーtが像担持体上でバウンドを繰り返す際に最終的に高濃度部に着床することも吸い込み、白抜けの原因と考えられる。
【0013】
非接触現像では、現像剤担持体上の現像剤層と像担持体面とを非接触状態に維持するため、現像剤担持体表面と像担持体面との間の距離を、接触現像の場合と比べ、長く設定する必要がある。この距離設定により、電気力線の曲がりが大きくなり、吸い込み、白抜けが目立ってしまった。
【0014】
また、この吸い込み、白抜けの現象は、非接触現像程は目立たないが、接触現像においても、発生するものである。
【0015】
この吸い込み、白抜けに対して、交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加している電圧波形において、交流成分を断続的に休止させるブランク部を有し、このブランク部では直流成分のみを印加する波形(ブランクパルス波形)の印加電圧を現像剤担持体に印加することにより解決できることが近年発見されている。
【0016】
従来の現像バイアス電圧にブランクパルス波形を用いた現像方法の公知例を以下に示す。特開平7−311497号、特開平8−160725号、特開平5−35063号、特開昭60−134262号、特開昭60−53968号、特開平7−295373号、特開平6−348117号、特開平7−92786号各公報等。
【0017】
しかし、これらの公知例に示された現像方法では、吸い込み、白抜けに対しては効果がある一方、交流電圧の印加を休止するブランク部において、トナーが現像剤担持体表面から離脱するきっかけを与える交流電圧が印加されないことから、トナーの離脱量が減少し、ブランク部ではない連続波形部に比べ、全体的に現像性(トナー付着性)が低下するという問題があった。
【0018】
本発明は、上述の吸い込み、白抜けを防止し、かつ、現像性(トナー付着性)の低下を防止する画像形成装置を提供することを目的とする。
【0019】
また、近年では、画質の向上のため、小粒径のトナーが採用されている。しかしながら、小粒径のトナーは前述した電気力線の影響を受けやすい。
【0020】
そこで、本発明は、トナー粒径が小さい場合に顕著に発生する吸い込み、白抜けを防止することにより、高解像度と高階調性を有する高品位の画像を安定して形成する画像形成装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、像担持体の周囲に少なくとも、該像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電された前記像担持体表面を露光し静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像を現像するための現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置と、該現像装置によって現像された現像像を転写材に転写する転写装置とを有し、前記現像装置は、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に交流電圧の1周期において非点対称な波形であり、かつ断続的に印加されている交流電圧と直流電圧とを重畳した現像バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を有する画像形成装置において、前記バイアス電圧印加手段は、前記交流電圧のDuty比〔T 2 /(T 1 +T 2 )〕にかかわらず現像バイアス電圧の実効電圧レベルを一定にした状態で、各1周期において前記現像バイアス電圧の波形を、前記交流電圧のピークと前記直流電圧との差の絶対値を前記直流電圧よりも高い側と低い側で異ならせ、印加されている前記直流電圧よりも高い側と低い側が等しい一定の面積となるように、下記の関係式を満たすように前記直流電圧と前記交流電圧を印加することを特徴とするものである。
0.5<〔T2/(T1+T2)〕<0.9
式中、
1[sec]:印加されている直流電圧に対し、現像剤が現像剤担持体から像担持体へ移動する側に交流電圧を印加する時間
2[sec]:印加されている直流電圧に対し、現像剤が像担持体から現像剤担持体へ移動する側に交流電圧を印加する時間
1+T2:交流電圧の1周期の時間
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の説明に先立って、本発明の画像形成装置の一例であるカラープリンタの構成とその作用を図1の断面構成図によって説明する。
【0023】
このカラープリンタは、像担持体上に順次形成される各色トナー像を重ね合わせたのち、転写部で記録紙上に1回で転写してカラー画像を形成し、その後、分離手段により像担持体面から記録紙を分離する方式のカラー画像形成装置である。
【0024】
図1において、1は像担持体である感光体ドラム(以下、感光体と称す)で、有機感光体層をドラム基体上に塗布形成したもので、接地されて図示の時計方向に回転する。2は帯電装置(スコロトロン帯電器)で、感光体1の周面に対し高電位の感光体帯電電位VHの一様な帯電を、グリッド電位VGに電位保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって与える。この帯電装置2による帯電に先だって、今までの感光体1の履歴をなくするために、発光ダイオード等を用いた帯電前除電器(PCL)8による露光を行って感光体1の周面の除電をしておく。上記の感光体1上の履歴とは、先行した画像形成時の帯電、画像露光で作像した感光体1上に残留した静電潜像パターンをいう。
【0025】
感光体1への一様帯電ののち、露光装置(像露光手段)3により画像信号に基づいた像露光が行われ、感光体1上の表面に静電潜像が形成される。露光装置3は図示しないレーザーダイオードを発光光源とし回転するポリゴンミラー、fθレンズ、シリンドリカルレンズ及び反射ミラーを経て、主走査がなされるもので、感光体1の回転(副走査)によって潜像が形成される。本実施の形態では、トナーを付着させる予定の部分に対して露光を行い、感光体1上の画像部(露光部)の潜像電位VLの絶対電位が、感光体1上の感光体帯電電位VHの絶対電位よりも低電位となる反転潜像を形成する(|VH|>|VL|)。
【0026】
感光体1の周縁には、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),黒色(K)等のトナーとキャリアとから成る二成分現像剤をそれぞれ内蔵した複数の現像器4Y,4M,4C,4Kから成る現像装置4が設けられている。
【0027】
先ず1色目のイエローの現像が、複数の磁石体から成る磁界発生手段42を内蔵し現像剤を保持して回転する現像剤担持体(以下、現像スリーブと称す)41によって行われる。現像剤はマグネタイトをコアとしてそのまわりに絶縁性樹脂をコーティングした粒径30〜80μmのキャリアと、ポリエステルを主材料として色に応じた顔料と荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えた粒径4〜10μmのトナーとからなるもので、現像剤は後述する現像剤層規制部材43によって現像スリーブ41上に100〜600μmの現像剤層厚に規制されて現像領域へと搬送される。
【0028】
現像領域における現像スリーブ41と感光体1との間隙は現像剤層厚よりも大きい0.5〜1.0mmとして、この間に交流電圧VACと直流電圧VDCが重畳して印加される。直流電圧VDCと感光体帯電電位VH、トナーの帯電は同極性であるため、交流電圧VACによってキャリアから離脱するきっかけを与えられたトナーは、直流電圧VDCより絶対電位の高い感光体帯電電位VHの部分には付着せず、直流電圧VDCより絶対電位の低い画像部(露光部)の潜像電位VLの部分に付着し、顕像化(反転現像)が行われる。
【0029】
1色目の顕像化が終った後、2色目のマゼンタの画像形成行程に入り、再び帯電装置2による一様帯電が行われ、2色目の画像データによる潜像が露光装置3によって形成される。このとき1色目の画像形成行程で行われたPCL8による除電は、1色目の画像部に付着したトナーがまわりの電位の急激な低下により飛び散るため行わない。
【0030】
再び感光体1周面の全面に亘って帯電電位VHに帯電された感光面のうち、1色目の画像のない部分に対しては1色目と同様の潜像がつくられ現像が行われるが、1色目の画像がある部分に対し再び現像を行う部分では、1色目の付着したトナーによる遮光とトナー自身のもつ電荷の影響によって、1色目の露光部の潜像電位VLよりも若干高い電位VMの潜像が形成され、直流バイアス電圧VDCと電位VMの電位差に応じた現像が行われる。
【0031】
3色目のシアン、4色目の黒色についても2色目のマゼンタと同様の画像形成行程が行われ、感光体1周面上には4色のカラートナー像が形成される。
【0032】
前記現像器4Y,4M,4C,4Kには、トナーカートリッジ5(Y,M,C,K)から新規の各色トナーが補給される。
【0033】
一方、給紙カセット20より半月ローラ21を介して搬出された一枚の記録媒体(転写紙等)Pは、中間給紙ローラ対22A,22Bを経て、レジストセンサ(図示せず)位置近傍で一旦停止し、転写のタイミングの整った時点で、給紙部のレジストローラ対23の回転動作により転写域へと給紙される。
【0034】
転写域においては、転写のタイミングに同期して感光体1の周面に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写するための電圧を印加する転写ローラ等の転写装置6が感光体1に圧接され、給紙された記録媒体Pを挟着して4色のカラートナー像が記録媒体Pに一括して転写される。
【0035】
次いで、記録媒体Pは、鋸歯電極7によって除電され、感光体1の周面より分離して、定着装置24に搬送され、熱ローラ(上ローラ)241と圧着ローラ(下ローラ)242の加熱、加圧によって転写されたトナーを溶着されたのち、排紙ローラ対25A,25B,25Cを経て装置外部の排紙トレイ26上に排出される。なお、転写装置6は記録媒体Pの通過後、感光体1の周面より退避離間して、次なるトナー像の形成に備える。
【0036】
一方、記録媒体Pを分離した感光体1は、クリーニング装置9のブレード91の圧接により残留トナーを除去・清掃され、再びPCL8による除電とスコロトロン帯電器2による帯電を受けて次なる画像形成のプロセスに入る。なお、ブレード91は感光体1面のクリーニング後、直ちに移動して感光体1の周面より退避する。ブレード91によってクリーニング装置9内に掻き落された廃棄トナーは、スクリュー92により排出されたのち、図示しない廃トナー回収容器内へ貯留される。
【0037】
図2は本発明による複数組の現像器4Y,4M,4C,4Kから成る現像装置4の断面図である。これらの現像器4Y,4M,4C,4Kは、各現像スリーブ41Y,41M,41C,41Kが前記感光体1の感光面に対向して、上下方向に平行配置されている。
【0038】
これら複数組の現像器4Y,4M,4C,4Kは、ほぼ同一構造をなすから、以下、現像器4Yを代表して説明する。
【0039】
図3は現像器4Yの断面図である。
【0040】
図において、40はトナーとキャリアとから成る二成分現像剤を収容する現像剤収容部、41は現像剤を担持して搬送する現像剤担持体(以下、現像スリーブと称す)、42は現像スリーブ41の内部に複数の固定磁石体を配置した磁界発生手段(以下、マグネットロールと称す)、43は現像スリーブ41上の現像剤層厚を所定量に規制する磁性の丸棒から成る現像剤層規制部材(現像剤の穂立ちを規制する部材)である。44は現像後の現像スリーブ41上に付着した現像剤を除去するスクレーパ、45はスクレーパ44により現像スリーブ41の周面上から除去された現像剤を現像剤攪拌部に搬送するパドルホイール形状の現像剤搬送ローラ、46は現像スリーブ41に現像剤を現像剤攪拌部分から補給するパドルホイール形状の現像剤供給ローラ、47A,47Bは現像剤攪拌部の現像剤を攪拌する現像剤攪拌スクリューである。図示の矢印は各ローラの回転方向を示す。なお、現像スリーブ41に圧接するスクレーパ44の代わりに、現像剤除去手段として、現像スリーブ41の外周に接触せず近接して磁石を配置してもよい。
【0041】
現像スリーブ41内には、複数個のN極、N1,N2,N3と、複数個のS極、S1,S2が交互に配置されたマグネットロール42が固設されている(5極配置)。これらの複数個の磁極のうち、互いに隣接して配置された2つの磁極N2と磁極N3は同極性であり、この隣接する同極性の磁極N2,N3により反発磁界が形成され、現像スリーブ41上の現像剤を除去する。磁極S1は現像剤層規制部材43に対向する。スクレーパ44の先端部は、同極性の磁極N2とN3との中間の現像スリーブ41の周面に圧接する。
【0042】
現像スリーブ41の外径は、φ8mm以上、φ60mm以下が望ましい。外径が、φ8mm以上であると、画像形成に必要な少なくとも5極の磁極を有するマグネットロール42を形成することが容易である。
【0043】
また、現像スリーブ41の外径がφ60mm以下であると、現像装置が小型化し易い。特に、複数組の現像装置(現像器4Y,4M,4C,4K)を有するカラープリンタ(図1参照)においては、現像装置4が小型化すると、感光体1の外径を小さくできるから、記録媒体Pへの転写、除電後に、記録媒体Pを感光体1の周面から曲率分離することが可能になる。更に、現像装置4と感光体1の小型化により画像形成装置がコンパクトに構成できる。
【0044】
現像剤層規制部材43は、磁性ステンレス鋼(SUS)等の磁性部材から成る丸棒により形成されている。
【0045】
現像剤攪拌スクリュー47Aと現像剤攪拌スクリュー47Bとは、現像器ハウジング(現像剤収容部)40の底部から直立した仕切り壁40aを挟んで両側に形成された第1の攪拌室40b及び第2の攪拌室40c内にそれぞれ平行に配置され、互いに逆方向に回転する。第1の攪拌室40b及び第2の攪拌室40cの上部は、蓋体40Aにより閉蓋されている。
【0046】
トナーカートリッジ5から補給されたトナーは、蓋体40Aに穿設されたトナー補給口部(図示せず)から現像器ハウジング40の第1の攪拌室40b内に投入、補給された後、第1の攪拌室40b及び第2の攪拌室40c内において、現像剤攪拌スクリュー47A,47Bにより現像剤と混合、攪拌されて、現像剤供給ローラ46により現像スリーブ41に供給される。マグネットロール42を内蔵する回転可能な現像スリーブ41上に供給された現像剤は、現像剤層規制部材43により現像剤層厚が規制され、感光体1に対向する現像領域に搬送され、非接触現像が行われる。
【0047】
図3において、48は、AC電源E1、DC電源E2等から成るバイアス電圧印加手段、49は波形制御回路である。波形制御回路49は、後述の交流電圧波形の休止部(ブランク部)時間TB、パルス部時間TP、パルス部と休止部の時間比(TP/(TP+TB))、パルス振幅、パルス周波数(f)等を制御する。
【0048】
図4は、ブランクパルスの波形を示す図である。ブランクパルスの波形とは、交流電圧に直流電圧を重畳したバイアス電圧を印加している電圧波形において、交流成分を断続的に休止させるブランク部を有し、このブランク部では直流成分のみを印加する波形のことである。
【0049】
前記の発明が解決しようとする課題において、図10を用いトナーの挙動による吸い込み、白抜けを説明したが、ここで連続波とブランクパルスとの違いによるトナーの挙動を説明する。
【0050】
図4において、実線及び破線で示す連続波を現像スリーブに印加した場合、交流電圧の半周期毎に電界の向きが変わるため、その都度トナーtの移動する方向が変わるので、トナーtの移動する方向が変わる点付近でのトナー飛翔速度が減衰し、トナーtが図10に示す電気力線に沿いやすく、エッジ部の高濃度部側のトナー付着量が多くなり、吸い込みが発生する。この吸い込みにより、エッジ部の低濃度部側のトナー付着量が減少し、白抜けが発生する。
【0051】
また、連続波であると像担持体上でトナーtが頻繁にバウンドするので白抜けが更に発生しやすい。
【0052】
図4において実線で示すブランクパルスを現像スリーブに印加した場合は、連続波と比較してブランク部におけるトナーtの移動する方向の変化がなく、トナー飛翔速度の減衰が少ない。
【0053】
その結果、ブランク部においては曲がった電気力線に沿いにくく低濃度部にもトナーtが付着しやすくなり、吸い込みを防止できる。また、ブランク部においては像担持体上でトナーtのバウンドも抑えられるので白抜けも防止できる。
【0054】
この吸い込み、白抜けはトナー粒径が小さい10μm以下の場合、顕著に発生し、このようなトナー粒径を使用した画像形成装置において、ブランクパルスを現像スリーブに印加すれば非常に効果的であることを本発明者は発見した。
【0055】
トナー径が大きい(例えば、粒径15μm)場合には、現像領域内でトナーが潜像に付着することにより、画像部の潜像電位が飽和しやすい。潜像電位が飽和すると、それ以上にトナーが付着しないために、潜像電位の大きい高濃度部の領域内部とエッジ部とでトナー付着量の差がなくなるため、吸い込みが起こりにくくなる。また、潜像電位の小さい低濃度部の領域部のエッジ部にも規定量のトナーが付着し、白抜けも起こりにくくなる。
【0056】
このように、ブランクパルスを印加することにより吸い込み、白抜けを防止できることが分かったが、交流電圧の印加を休止するブランク部において、トナーが現像スリーブ表面から離脱するきっかけを与える交流電圧が印加されないから、トナーの離脱量が減少し、ブランク部のない連続波形部に比べ、全体的に現像性(トナー付着性)が低下(10〜20%低下)するという問題がある。
【0057】
そこで、本発明者はブランクパルスの現像性低下防止策を検討した。
【0058】
図5は、従来の現像バイアス電圧波形と画像欠陥を示す図である。
【0059】
図5(a)は、現像スリーブ41Y上のイエロートナーYtが、現像領域において、現像スリーブ41Yに印加される交流電圧VACと直流電圧VDCとにより飛翔して感光体1の周面に付着することを示す模式図である。
【0060】
現像スリーブ41Yには、交流電圧VACと直流電圧VDCとが重畳印加される。交流電圧VACを2800V、直流電圧VDCを−600Vとすると、重畳印加電圧は、+800V[(+1400V)+(−600V)]から−2000V[(−1400V)+(−600V)]の間で変化する。
【0061】
感光体1上の画像部の潜像電位VLが−50Vの高濃度の場合、現像器4Yによる現像時には、イエロートナーYtは、−600Vの直流電圧VDCにより、スリーブ電位が−2000Vの現像スリーブ41Y面上から画像部の潜像電位VL(−50V)の感光体1面上に飛翔する(図示の矢印方向)。
【0062】
感光体1上へのトナー付着量を増大させるため、交流バイアス電圧を印加している間の交流電圧値VACを、前記の2800Vから更に3800V〜4800Vに増大させることによって、トナーをキャリアから剥ぎ取る力が大となり、現像スリーブ41上へのトナー付着量を増大させることが可能となる。しかし、このようにすると、現像スリーブ41と感光体1との電位差が周期的に大きくなり、画像部の潜像電位VL(−50V)との電位差が増大し、現像スリーブ41Yと感光体1との間で放電破壊(落雷現象)を発生し、感光体1上にリング状にクレータを生じるいわゆるリングマークを発生する。したがって、交流電圧値VACを増大させることによりトナー付着量を増大させるには限界がある。
【0063】
図5(b)は、感光体1上に複数のトナー像を重ね合わせて形成する際の現像領域において、感光体1上に先行形成されたイエロートナーYtが感光体1上から剥ぎ取られて、現像スリーブ41に再付着することを示す模式図である。
【0064】
現像器4Mによりマゼンタ画像を現像処理するとき、感光体1上には、先行の帯電、露光、現像から成るイエロー画像形成プロセスにより、イエロートナーYtが付着している。現像器4Mによりマゼンタ画像を現像処理時に、前述のように交流電圧VACを増大させると、再帯電された感光体電位(−750V)の感光体1上に付着しているイエロートナーYtを感光体1上から剥ぎ取る力も増大してしまい、現像スリーブ41Mに印加される交流電圧VACと、直流電圧VDCとにより、イエロートナーYtが現像スリーブ41Yから剥ぎ取られて、更にスリーブ電位(+800V)の現像スリーブ41Mに向けて飛翔して、イエロートナーYtが現像スリーブ41M上のマゼンタトナーMtに混合してしまうことがある(以下、この現象を剥ぎ取りと称す)。
【0065】
以上をまとめると、交流電圧VACを増大させると、トナー付着量(現像性)は増大するが、ある電圧値を越えると、▲1▼前記放電破壊(落雷現象)を発生し、感光体1にダメージを与えたり、▲2▼感光体1上に複数のトナー像を重ね合わせる画像形成装置においては、前記剥ぎ取りが発生して異色トナーの混合を生じる。したがって、トナー付着量(現像性)を向上させるためには、放電破壊を防止し、かつ剥ぎ取りの発生を抑える工夫が必要である。
【0066】
そこで本発明者は、鋭意、検討した結果、ブランクパルス波形の交流電圧の印加部の波形を交流電圧の1周期において非点対称の波形にすることにより、ブランクパルス部における現像性低下を防止できることを発見した。
【0067】
図6は、現像バイアス電圧の非点対称波形を示す図である。図において、破線は対称波形を示し、実線は本発明による非点対称波形を示す。この波形は、交流電圧の1周期において、対称点の無い波形、すなわち非点対称波形である。また、好ましくは、この非点対称波形は、現像スリーブ41から感光体1上へトナーが移動する現像駆動側の積分値(図示上側のハッチング部の面積)と、感光体1上から現像スリーブ41側へトナーが移動する戻り側の積分値(図示下側のハッチング部の面積)とを等しい一定値となし(実効電圧レベル一定)、非点対称波形のピーク値と、実効的に印加されている直流電圧値との差の絶対値が、直流電圧値の高い側と低い側で異なるようにしたものである。印加電圧と時間の比率を変更したものである。
【0068】
図示のT1は現像駆動側の印加時間、T2は戻り側の印加時間である。なお、図示の波形は、Duty比:T2/(T1+T2)を0.6に設定したものである(T2>T1)。更に、この実効的に印加されている直流電圧V′DCが実際に実際に印加されている直流電位差VDCと等しいことが望まれる。
【0069】
図6に示すように現像バイアス電圧の交流電圧を非点対称波形にすることにより、対称波形に比べて現像駆動側の印加電圧の絶対値が上昇するので、ブランク部で低下する現像性を、交流電圧印加部により補うことができ、現像スリーブ41から感光体1に付着するトナー量が全体的に増大し現像性が向上する。かつ、戻り側の印加電圧の絶対値も小さくなるので、前述した剥ぎ取りも抑えられる。
【0070】
以下に、対称ブランクパルス波形、非点対称ブランクパルス波形の現像性の比較を示す。なお、感光体1の帯電電位VH=−750V、感光体1上の潜像電位VL=−50V、直流電圧VDC=−600V、感光体1と現像スリーブ41間の最近接距離d=0.57mm、現像スリーブ41の現像剤搬送量DWS=9mg/cm2、周波数f=6kHzに設定した。また、パルス部2波長分、その後にブランク部2波長相当分を印加した。
【0071】
(1)対称ブランクパルス波形現像:このときの、剥ぎ取りが発生しない最大交流電圧はVAC=2.4kV、感光体1上のトナー付着量(M/A)は0.56mg/cm2であった。
【0072】
(2)Duty比:T2/(T1+T2)を0.6に設定した非点対称ブランクパルス波形現像:このときの、剥ぎ取りが発生しない最大交流電圧はVAC=2.6kVに向上し、感光体1上のトナー付着量は0.78mg/cm2に増大した。
【0073】
図4で示したブランクパルスのパルス部の波形を、非点対称波形にしたこと(非点対称ブランクパルス)により、ブランクパルスで問題であった現像性低下を抑えることができ、現像性低下を押さえたことにより、高濃度部の電位が飽和しやすくなるので、前述の吸い込み、白抜けも起こりづらくなるという効果もある。
【0074】
図7は、現像バイアス電圧の非点対称ブランクパルス波形の一例を示す図である。図において、破線は前述の連続波形を示し、実線は非点対称ブランクパルス波形を示す。
【0075】
なお、帯電電位VH、潜像電位VL、直流電圧VDC、距離dmm、現像剤搬送量DWS、周波数fは上述の設定値と同じである。
【0076】
非点対称ブランクパルスを採用することにより、感光体1上のトナー付着量(M/A)は、ブランク時間に対する交流電圧の印加時間の割合を上げることによって増大する。例えば、ブランク部の時間1に対して、パルス部の時間を1から2に設定したときに、トナー付着量(M/A)は0.7mg/cm2から0.8mg/cm2に増加する。なお、感光体1上のトナー付着量(M/A)の評価は、感光体1上に付着した単位面積(cm2)当たりのトナー量(重さ、mg)を天秤で測定したものである。
【0077】
ブランク部の時間を1、パルス部TPの時間を2〜3としたとき、前述の吸い込みは、150LPI(ライン/インチ)のライン1本分(170μmm)以下となった。
【0078】
なお、現像剤搬送量DWS[mg/cm2]と、現像スリーブ41と感光体1との間の最近接距離d[mm]との比は、以下の関係を満足することが望ましい。
【0079】
5<(DWS/d)<40
現像剤搬送量(DWS)とは、現像スリーブ41により現像領域に搬送される現像剤の搬送量を称し、その評価は、現像スリーブ41表面の現像剤をテープで単位面積分採取し、天秤で現像剤の単位面積当たりの重さを測定したものである。
【0080】
更に本発明者は、交流電圧VACを変化させたときの現像剤(トナー)が現像スリーブ41から感光体1に移動(飛翔)する方向の最大電界Emax(=(1/2・VAC+|VDC|−|VL|)/2)の変化と、非点対称ブランクパルスによるパルス部時間TP、休止部時TBを変化させたときのパルス部比率TP/(TP+TB)の変化とを組み合わせた各種可変条件で複数の画像を形成し、これらの画像を評価して、非点対称ブランクパルスによるトナー付着量の増加と吸い込み現象の低下とを達成可能な現像適正領域を実験的に確認した。
【0081】
図8は、パルス部の周波数fを所定値に設定したときの、最大電界Emax[MV/m]と、パルス部比率TP/(TP+TB)との相関における現像適正領域の限界を示す特性図である。
【0082】
なお、本発明に係わる画像形成装置は、Konica KL−2010カラーレーザープリンタ(コニカ(株)製)実験機を使用し、感光体1の外径はφ100mm、現像スリーブ41の外径はφ18mmである。
【0083】
図8における実験では、現像スリーブ41と感光体1との最近接距離d=0.5mm、直流電圧VDC=−600V、感光体帯電電位VH=−750V、画像部の潜像電位VL=−50Vに設定した。
【0084】
なお、DWS=11.6mg/cm2、d=O.5mmに設定したので、(DWS/d)は23.2である。
【0085】
まず、パルス部の周波数f=4kHzに設定し、Duty、VACを変えながら、EmaxとTP/(TP+TB)とをそれぞれ適宜選択設定して現像し、前述の主走査方向に発生する吸い込み、副走査方向に発生する白抜け、トナー付着量の評価を行った結果、図8(a)に示すように線分Aより図示の右側の領域内ですべて良好であった。
【0086】
例えば、VAC=2600V、Duty=0.6にすると、最大電界Emaxは、Emax=(2600×0.6+600−50)/0.5=4.22[MV/m]となる。
【0087】
Emax=2.6[MV/m]に設定し、Dutyを0.5〜0.9の範囲で種々変化させたときのVACの変化を下記に示す。
【0088】
Duty:0.5のとき、VAC=1500V
Duty:0.6のとき、VAC=1250V
Duty:0.7のとき、VAC=1071V
Duty:0.8のとき、VAC=938V
Duty:0.9のとき、VAC=833V
即ち、Dutyが0.9のときはVAC=833Vにしたとき、Emax=2.6[MV/m]である。また、Dutyが0.5のときはVAC=1500Vにしたとき、Emax=2.6[MV/m]となる。
【0089】
なお、上記の吸い込みの評価は、感光体1上の露光量が20%と100%との境界部において、150LPI(ライン/インチ)のラインが1本分(170μm)欠けると画像不良と判断した。
【0090】
同じように、パルス部の周波数f=6kHZの場合は、図8(b)に示すように線分Bより図示の右側の領域内ですべて良好であった。
【0091】
パルス部の周波数f=8kHZの場合は、図8(c)に示すように線分Cより図示の右側の領域内ですべて良好であった。
【0092】
パルス部の周波数f=8kHZの場合は、図8(d)に示すように線分Dより図示の右側の領域内ですべて良好であった。
【0093】
以上の結果より、非点対称ブランクパルスによるトナー付着量の増加と吸い込み現象の低下とを達成可能な現像適正領域を、最大電界Emax、パルス部比率TP/(TP+TB)、パルス部の周波数fをパラメータにした近似式で表すと、TP/(TP+TB)>(−4Emax)+11.3+0.4(f−4):▲1▼式であることが分かった。
【0094】
図9も同じように、パルス部周波数fを所定値に設定したときの、最大電界Emax[MV/m]と、パルス部比率TP/(TP+TB)との相関における現像適正領域の限界を示す特性図である。
【0095】
まず、パルス部の周波数f=4kHzに設定し、EmaxとTP/(TP+TB)とをそれぞれ適宜選択設定して現像し、前述の主走査方向に発生する吸い込み、副走査方向に発生する白抜け、トナー付着量の評価を行った結果、図9(a)に示すように線分Eより図示の左側の領域内ですべて良好であった。
【0096】
なお、上記の吸い込みの評価は、感光体1上の露光量が20%と100%との境界部において、150LPIのラインが1本分欠けると画像不良と判断した。
【0097】
例えば、パルス部比率が0.1のときは、VAC=2000V、Duty=0.9において、最大電界Emaxは4.70[MV/m]となる。
【0098】
Emax=4.70[MV/m]に設定し、Dutyを0.5〜0.9の範囲で種々変化させたときのVACの変化を下記に示す。
【0099】
Duty:0.5のとき、VAC=3600V
Duty:0.6のとき、VAC=3000V
Duty:0.7のとき、VAC=2571V
Duty:0.8のとき、VAC=2250V
Duty:0.9のとき、VAC=2000V
即ち、Dutyが0.9のときはVAC=2000Vにしたとき、Emax=4.70[MV/m]である。また、Dutyが0.5のときはVAC=3600Vにしたとき、Emax=4.70[MV/m]となる。
【0100】
同じように、パルス部の周波数f=6kHZの場合は、図9(b)に示すように線分Fより図示の左側の領域内ですべて良好であった。
【0101】
パルス部の周波数f=8kHZの場合は、図9(c)に示すように線分Gより図示の左側の領域内ですべて良好であった。
【0102】
パルス部の周波数f=10kHZの場合は、図9(d)に示すように線分Hより図示の左側の領域内ですべて良好であった。
【0103】
以上の結果より、非点対称ブランクパルスによるトナー付着量の増加と吸い込み現象の低下とを達成可能な現像適正領域を、最大電界Emax、パルス部比率TP/(TP+TB)、パルス部の周波数fをパラメータにした近似式で表すと、(−4Emax)+18.9+0.4(f−4)>TP/(TP+TB):▲2▼式であることが分かった。
【0104】
以上をまとめると、断続的に休止する交流成分(ブランクパルス)を非点対称に形成し、かつ、前記▲1▼式、▲2▼式を満たすような適正な範囲に、Emax、TP、TBを設定することにより、吸い込みや白抜けに効果があり、かつ、現像性の低下も防止することが可能である。
【0105】
なお、本発明の現像装置及びこの現像装置を備えた画像形成装置は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、ベルト感光体を備えたカラー画像形成装置や、透明感光体を備えたカラー画像形成装置やタンデム型カラー画像形成装置及び他の静電方式のカラー画像形成装置にも適用可能である。また、本発明の現像装置は、二成分現像剤に限定されるものではなく、一成分現像剤にも適用可能である。
【0106】
【発明の効果】
本発明の現像装置及び画像形成装置により、非接触現像で発生する吸い込み、白抜けが防止され、特に、トナー粒径が小さい場合に顕著に発生する吸い込み、白抜けを防止し、かつ十分な濃度が得られ、現像性、現像安定性が向上し、高品位な画像を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の現像装置を複数組搭載したカラープリンタの断面構成図。
【図2】本発明による複数組の現像器から成る現像装置の断面図。
【図3】本発明の現像装置の断面図。
【図4】ブランクパルスの波形を示す図。
【図5】現像バイアス電圧波形と画像欠陥を示す図。
【図6】本発明による現像バイアス電圧の非点対称波形を示す図。
【図7】本発明による現像バイアス電圧の非点対称ブランクパルス波形を示す図。
【図8】最大電界とパルス部比率との関係を示す特性図。
【図9】最大電界とパルス部比率との関係を示す特性図。
【図10】現像領域における電気力線とトナー移動を示す拡大模式図。
【符号の説明】
1 像担持体(感光体ドラム、感光体)
2 帯電装置(スコロトロン帯電器)
3 露光装置
4 現像装置
4Y,4M,4C,4K 現像器
6 転写装置
40 現像器ハウジング(現像剤収容部)
41 現像剤担持体(現像スリーブ)
42 磁界発生手段(マグネットロール)
43 現像剤層規制部材
44 スクレーパ
45 現像剤搬送ローラ
46 現像剤供給ローラ
47A,47B 現像剤攪拌スクリュー
48 バイアス電圧印加手段
49 波形制御回路
Emax トナーが現像スリーブから感光体に移動する方向の最大電界
AC 現像スリーブに印加する交流電圧
DC 現像スリーブに印加する直流電圧
L 感光体上の画像部の潜像電位(露光部の潜像電位)
H 感光体帯電電位
P 現像スリーブに印加する交流成分のパルス部時間
B 現像スリーブに印加する交流成分の休止部時間
f 現像スリーブに印加する交流成分のパルス部周波数
DWS 現像剤搬送量
d 現像スリーブと感光体との最近接距離
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device that develops an electrostatic latent image on an image carrier to form a visible image, and an image forming device such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine that includes the developing device to form an image. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a developer is carried on the surface of the developer carrying member, and the developer is transported to a developing area facing the image carrying member carrying an electrostatic latent image, and an AC voltage is applied to the developer carrying member. There is known an image forming apparatus that develops an electrostatic latent image to form a visible image while continuously superimposing and applying the image.
[0003]
Further, when developing an electrostatic latent image, contact development such as magnetic brush development for developing the developer layer carried on the developer carrying member by sliding on the image carrying member, and developing toner particles in the developing region Non-contact development is known in which an electrostatic latent image is developed by flying in an air layer from an agent carrier to an image carrier.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 10 is an enlarged schematic diagram showing toner movement in the developing region where the image carrier and the developer carrier face each other.
[0005]
For example, when non-contact development is performed in the development region described above, the toner t near the edge portion on the opposite developer carrier (development sleeve) at the edge portion where the latent image potential on the image carrier has a gap, The toner is sucked into the high density part (potential difference large area), the toner adhesion amount near the boundary part is increased more than expected, and the image density is increased. In addition, a region where a large amount of toner t adheres is widened (hereinafter, this phenomenon is referred to as “suction”).
[0006]
On the contrary, as a result of the toner t adhering to the low density part (potential difference small area) adjacent to the high density part being sucked into the high density part as shown by the broken line in FIG. 10, the toner t is difficult to adhere to the low density part. In some cases, white spots are lost (hereinafter, this phenomenon is referred to as “white spots”).
[0007]
These problems of suction and white spots occur remarkably in the non-contact development method.
[0008]
The suction and white spot generation mechanism will be further described with reference to the schematic diagram of FIG.
[0009]
In the air layer until the toner moves away from the developer carrier (developing sleeve) and adheres to the image carrier (photoreceptor), electricity is transferred from the region (space) on the low density portion to the region (space) on the high density portion. Force lines (arrows shown) are generated. The electric lines of force act perpendicularly to the equipotential lines in the figure.
[0010]
Usually, the amount of toner attached to the electrostatic latent image on the image carrier is uniquely determined by the latent image potential. However, in actuality, the toner t on the developer carrying member facing the low density portion flies along the lines of electric force, so that the toner adhesion amount on the high density portion side of the edge portion is expected from the latent image potential. It is considered that the toner adhesion amount that is larger than the adhesion amount and on the low density portion side of the edge portion is smaller than the toner adhesion amount expected from the latent image potential.
[0011]
That is, when an AC continuous wave is applied to the developer carrier, the direction of the electric field due to the AC voltage changes every half cycle, so the direction in which the toner t moves changes each time, and thus the direction in which the toner t moves changes. The toner flying speed in the vicinity is attenuated, and the toner t tends to follow the lines of electric force shown in FIG. By this suction, the toner adhesion amount on the low density portion side of the edge portion is reduced, and white spots occur.
[0012]
Further, even if the toner t flies to the low density portion of the image carrier, it is sucked that the toner t will finally land on the high density portion when it repeatedly bounces on the image carrier. Conceivable.
[0013]
In non-contact development, in order to maintain the developer layer on the developer carrier and the image carrier surface in a non-contact state, the distance between the developer carrier surface and the image carrier surface is compared with that in contact development. Need to be set longer. With this distance setting, the bending of the electric field lines increased, and suction and white spots became conspicuous.
[0014]
In addition, the phenomenon of suction and white spots is not as noticeable as in non-contact development, but also occurs in contact development.
[0015]
In the voltage waveform in which a bias voltage in which a DC voltage is superimposed on an AC voltage is applied to the suction and white spots, a blank part that intermittently pauses the AC component is included. In recent years, it has been discovered that this can be solved by applying an applied voltage (blank pulse waveform) to the developer carrier.
[0016]
A known example of a developing method using a blank pulse waveform as a conventional developing bias voltage is shown below. JP-A-7-311497, JP-A-8-160725, JP-A-5-35063, JP-A-60-134262, JP-A-60-53968, JP-A-7-295373, JP-A-6-348117 JP-A-7-92786, etc.
[0017]
However, while the development methods shown in these known examples are effective against suction and white spots, the toner is separated from the surface of the developer carrier in the blank portion where the application of AC voltage is stopped. Since the applied AC voltage is not applied, the amount of toner detachment is reduced, and there is a problem in that developability (toner adhesion) is generally reduced as compared with a continuous waveform portion that is not a blank portion.
[0018]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that prevents the above-described suction and white spots and prevents a decrease in developability (toner adhesion).
[0019]
In recent years, a toner having a small particle diameter has been adopted in order to improve image quality. However, the toner having a small particle size is easily affected by the above-mentioned lines of electric force.
[0020]
Accordingly, the present invention provides an image forming apparatus that stably forms a high-quality image having high resolution and high gradation by preventing suction and white spots that occur remarkably when the toner particle size is small. The purpose is to do.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  The image forming apparatus of the present invention that achieves the above object forms an electrostatic latent image by exposing at least the surface of the image carrier around the image carrier and exposing the charged surface of the image carrier. A developing device having a developer carrying member for carrying the developer for developing the electrostatic latent image, and a transfer device for transferring the developed image developed by the developing device to a transfer material. The developing device has an asymmetrical waveform in one cycle of the AC voltage between the developer carrier and the image carrier, and an AC voltage and a DC voltage applied intermittently. In an image forming apparatus having bias voltage applying means for applying a superimposed developing bias voltage,The bias voltage applying means includes a duty ratio [T 2 / (T 1 + T 2 )] Regardless of the development bias voltage effective voltage level,In each cycleDevelopment biasVoltage waveformTheThe peak and front of the AC voltageRewriteAbsolute value of difference from current voltageDifferent from the higher side and the lower side than the DC voltage,AppliedSaidHigher and lower than DC voltageSo that the sides are of equal constant area,To satisfy the following relational expressionSaidDC voltage andSaidAn AC voltage is applied.
  0.5 <[T2/ (T1+ T2)] <0.9
  Where
  T1[Sec]:markThe time for which the AC voltage is applied to the side where the developer moves from the developer carrier to the image carrier relative to the applied DC voltage
  T2[Sec]:markThe time for applying the AC voltage to the side where the developer moves from the image carrier to the developer carrier relative to the applied DC voltage
  T1+ T2: 1 cycle time of AC voltage
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Prior to the description of the embodiment of the present invention, the configuration and operation of a color printer which is an example of the image forming apparatus of the present invention will be described with reference to the cross-sectional configuration diagram of FIG.
[0023]
In this color printer, the respective color toner images sequentially formed on the image carrier are superimposed, and then transferred onto the recording paper at one time by the transfer unit to form a color image, and then separated from the surface of the image carrier by the separating means. This is a color image forming apparatus that separates recording paper.
[0024]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a photoconductive drum (hereinafter referred to as a photoconductor) which is an image carrier, which is formed by coating an organic photoconductor layer on a drum base, and rotates in the clockwise direction shown in the figure. Reference numeral 2 denotes a charging device (scorotron charger), which is a photosensitive member charging potential V having a high potential with respect to the peripheral surface of the photosensitive member 1.HThe uniform charging of the grid potential VGIs applied by a corona discharge by a grid and a corona discharge wire held at a potential. Prior to charging by the charging device 2, in order to eliminate the history of the photoconductor 1 so far, exposure by a pre-charge neutralizer (PCL) 8 using a light emitting diode or the like is performed to neutralize the peripheral surface of the photoconductor 1. Keep it. The history on the photosensitive member 1 refers to an electrostatic latent image pattern remaining on the photosensitive member 1 formed by charging and image exposure at the time of preceding image formation.
[0025]
After the photoreceptor 1 is uniformly charged, the exposure device (image exposure means) 3 performs image exposure based on the image signal, and an electrostatic latent image is formed on the surface of the photoreceptor 1. The exposure apparatus 3 performs main scanning through a polygon mirror, an fθ lens, a cylindrical lens, and a reflection mirror that rotate using a laser diode (not shown) as a light source, and forms a latent image by rotating (sub-scanning) the photosensitive member 1. Is done. In the present embodiment, a portion to which toner is to be attached is exposed, and the latent image potential V of the image portion (exposure portion) on the photoreceptor 1 is exposed.LIs the photoreceptor charging potential V on the photoreceptor 1.HA reversal latent image having a potential lower than the absolute potential ofH| > | VL|).
[0026]
A plurality of developing devices 4Y and 4M each incorporating a two-component developer composed of toner such as yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) and a carrier are provided on the periphery of the photoreceptor 1. , 4C, 4K are provided.
[0027]
First, yellow of the first color is developed by a developer carrying member (hereinafter referred to as a developing sleeve) 41 that incorporates a magnetic field generating means 42 composed of a plurality of magnet bodies and rotates while holding the developer. The developer has a magnetite core and an insulating resin coating around it, a particle size of 30-80 μm, a polyester-based pigment, a charge control agent, silica, titanium oxide, etc. The developer is composed of toner having a thickness of 4 to 10 μm, and the developer is regulated to a developer layer thickness of 100 to 600 μm on the developing sleeve 41 by a developer layer regulating member 43 described later, and is conveyed to the development region.
[0028]
The gap between the developing sleeve 41 and the photosensitive member 1 in the developing region is 0.5 to 1.0 mm, which is larger than the developer layer thickness.ACAnd DC voltage VDCAre superimposed and applied. DC voltage VDCAnd photoreceptor charging potential VHSince the toner is charged with the same polarity, the AC voltage VACThe toner given the opportunity to leave the carrier by the DC voltage VDCPhotoconductor charging potential V with higher absolute potentialHDC voltage VDCThe latent image potential V of the image portion (exposure portion) having a lower absolute potentialLAnd is visualized (reverse development).
[0029]
After the first color visualization is completed, the second color magenta image forming process is started, and uniform charging is performed again by the charging device 2, and a latent image based on the second color image data is formed by the exposure device 3. . At this time, the charge removal by the PCL 8 performed in the first color image forming process is not performed because the toner attached to the image portion of the first color is scattered due to a rapid decrease in the surrounding potential.
[0030]
Again, the charging potential V over the entire circumference of the photosensitive member 1HA portion of the photosensitive surface charged with no image of the first color has a latent image similar to that of the first color and is developed, but a portion of the portion having the first color image is developed again. Then, the latent image potential V of the exposed portion of the first color is affected by the light shielding by the toner attached to the first color and the influence of the charge of the toner itself.LSlightly higher potential VMLatent image is formed and the DC bias voltage VDCAnd potential VMDevelopment according to the potential difference is performed.
[0031]
For the third color cyan and the fourth color black, an image forming process similar to that of the second color magenta is performed, and four color toner images are formed on the circumferential surface of the photoreceptor.
[0032]
The developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K are supplied with new color toners from the toner cartridge 5 (Y, M, C, and K).
[0033]
On the other hand, a single recording medium (transfer paper or the like) P carried out from the paper feed cassette 20 via the half-moon roller 21 passes through the intermediate paper feed roller pair 22A, 22B in the vicinity of the position of the registration sensor (not shown). When the transfer is stopped and the transfer timing is ready, the paper is fed to the transfer area by the rotation of the registration roller pair 23 of the paper feed unit.
[0034]
In the transfer area, a transfer device 6 such as a transfer roller for applying a voltage for transferring a toner image formed on the peripheral surface of the photoconductor 1 to the recording medium P in synchronism with the transfer timing is pressed against the photoconductor 1. Then, the four color toner images are collectively transferred to the recording medium P with the fed recording medium P interposed therebetween.
[0035]
Next, the recording medium P is neutralized by the saw-tooth electrode 7, separated from the peripheral surface of the photoreceptor 1, and conveyed to the fixing device 24, where the heat roller (upper roller) 241 and the pressure roller (lower roller) 242 are heated. After the toner transferred by the pressure is welded, the toner is discharged onto a discharge tray 26 outside the apparatus through a pair of discharge rollers 25A, 25B, and 25C. The transfer device 6 is retracted away from the peripheral surface of the photoreceptor 1 after passing through the recording medium P to prepare for the formation of the next toner image.
[0036]
On the other hand, the photosensitive member 1 from which the recording medium P has been separated is subjected to removal and cleaning of residual toner by the pressure contact of the blade 91 of the cleaning device 9, and is subjected again to charge removal by the PCL 8 and charging by the scorotron charger 2, and the next image forming process. to go into. The blade 91 moves immediately after cleaning the surface of the photoconductor 1 and retracts from the peripheral surface of the photoconductor 1. The waste toner scraped off into the cleaning device 9 by the blade 91 is discharged by the screw 92 and then stored in a waste toner collection container (not shown).
[0037]
FIG. 2 is a sectional view of the developing device 4 comprising a plurality of sets of developing devices 4Y, 4M, 4C and 4K according to the present invention. In these developing units 4Y, 4M, 4C, and 4K, the developing sleeves 41Y, 41M, 41C, and 41K are arranged in parallel in the vertical direction with the photosensitive surface of the photoreceptor 1 facing each other.
[0038]
Since the plurality of sets of developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K have substantially the same structure, the developing device 4Y will be described below as a representative.
[0039]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the developing device 4Y.
[0040]
In the figure, reference numeral 40 denotes a developer accommodating portion for accommodating a two-component developer composed of a toner and a carrier, 41 is a developer carrying member (hereinafter referred to as a developing sleeve) that carries and conveys the developer, and 42 is a developing sleeve. A magnetic field generating means (hereinafter referred to as a magnet roll) in which a plurality of fixed magnet bodies are arranged inside 41, 43 is a developer layer comprising a magnetic round bar that regulates the developer layer thickness on the developing sleeve 41 to a predetermined amount. It is a regulating member (a member that regulates the rising of the developer). 44 is a scraper that removes the developer adhered on the developing sleeve 41 after development, and 45 is a paddle wheel-shaped development that conveys the developer removed from the peripheral surface of the developing sleeve 41 by the scraper 44 to the developer agitating unit. A developer conveying roller 46 is a paddle wheel-shaped developer supply roller for supplying developer to the developing sleeve 41 from a developer stirring portion, and 47A and 47B are developer stirring screws for stirring the developer in the developer stirring portion. The illustrated arrows indicate the rotation directions of the rollers. Instead of the scraper 44 that is in pressure contact with the developing sleeve 41, a magnet may be arranged as a developer removing means in close proximity to the developing sleeve 41 without contacting the outer periphery.
[0041]
In the developing sleeve 41, a plurality of N poles, N1, N2, N3, and a magnet roll 42 in which a plurality of S poles, S1, S2 are alternately arranged are fixed (5-pole arrangement). Of the plurality of magnetic poles, the two magnetic poles N2 and N3 arranged adjacent to each other have the same polarity, and a repulsive magnetic field is formed by the adjacent magnetic poles N2 and N3 having the same polarity. The developer is removed. The magnetic pole S1 faces the developer layer regulating member 43. The tip of the scraper 44 is in pressure contact with the circumferential surface of the developing sleeve 41 that is intermediate between the magnetic poles N2 and N3 having the same polarity.
[0042]
The outer diameter of the developing sleeve 41 is preferably φ8 mm or more and φ60 mm or less. When the outer diameter is 8 mm or more, it is easy to form the magnet roll 42 having at least five magnetic poles necessary for image formation.
[0043]
Further, if the outer diameter of the developing sleeve 41 is 60 mm or less, the developing device can be easily downsized. In particular, in a color printer (see FIG. 1) having a plurality of sets of developing devices (developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K), if the developing device 4 is downsized, the outer diameter of the photoreceptor 1 can be reduced. After the transfer to the medium P and the charge removal, the recording medium P can be separated from the circumferential surface of the photosensitive member 1 by the curvature. Further, the image forming apparatus can be made compact by reducing the size of the developing device 4 and the photosensitive member 1.
[0044]
The developer layer regulating member 43 is formed of a round bar made of a magnetic member such as magnetic stainless steel (SUS).
[0045]
The developer agitating screw 47A and the developer agitating screw 47B are composed of a first agitating chamber 40b and a second agitating chamber 40b formed on both sides of a partition wall 40a standing upright from the bottom of the developer housing (developer accommodating portion) 40. They are arranged in parallel in the stirring chamber 40c and rotate in opposite directions. Upper portions of the first stirring chamber 40b and the second stirring chamber 40c are closed by a lid 40A.
[0046]
The toner replenished from the toner cartridge 5 is charged into the first stirring chamber 40b of the developing device housing 40 through a toner replenishing port (not shown) formed in the lid 40A and then replenished. In the agitating chamber 40 b and the second agitating chamber 40 c, the developer is mixed and agitated by the developer agitating screws 47 A and 47 B, and supplied to the developing sleeve 41 by the developer supplying roller 46. The developer supplied onto the rotatable developing sleeve 41 containing the magnet roll 42 is regulated in developer layer thickness by the developer layer regulating member 43 and conveyed to the developing area facing the photoreceptor 1 for non-contact. Development is performed.
[0047]
In FIG. 3, 48 is a bias voltage applying means comprising an AC power supply E1, a DC power supply E2, etc., and 49 is a waveform control circuit. The waveform control circuit 49 has a rest part (blank part) time T of an AC voltage waveform to be described later.B, Pulse part time TP, Time ratio of pulse part to rest part (TP/ (TP+ TB)), Pulse amplitude, pulse frequency (f), etc. are controlled.
[0048]
FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a blank pulse. The waveform of the blank pulse is a voltage waveform in which a bias voltage obtained by superimposing a DC voltage on an AC voltage is applied, and has a blank part that intermittently pauses an AC component. In this blank part, only the DC component is applied. It is a waveform.
[0049]
In the problem to be solved by the invention, the suction and white spots due to the behavior of the toner have been described with reference to FIG. 10. Here, the behavior of the toner due to the difference between the continuous wave and the blank pulse will be described.
[0050]
In FIG. 4, when a continuous wave indicated by a solid line and a broken line is applied to the developing sleeve, the direction of the electric field changes every half cycle of the AC voltage. The toner flying speed near the point where the direction changes is attenuated, and the toner t tends to follow the lines of electric force shown in FIG. 10, the amount of toner adhering to the high density portion side of the edge portion increases, and suction occurs. By this suction, the toner adhesion amount on the low density portion side of the edge portion is reduced, and white spots occur.
[0051]
Further, when the wave is a continuous wave, the toner t frequently bounces on the image carrier, so that white spots are more likely to occur.
[0052]
When a blank pulse indicated by a solid line in FIG. 4 is applied to the developing sleeve, there is no change in the direction in which the toner t moves in the blank portion compared to the continuous wave, and the toner flying speed is less attenuated.
[0053]
As a result, the toner t tends to adhere to the low density portion, which is difficult to follow the bent electric field lines in the blank portion, and suction can be prevented. Further, since the bounce of the toner t on the image carrier is suppressed in the blank portion, white spots can be prevented.
[0054]
This suction and white spot are prominent when the toner particle size is 10 μm or less, and it is very effective if a blank pulse is applied to the developing sleeve in an image forming apparatus using such a toner particle size. The inventor has discovered that.
[0055]
When the toner diameter is large (for example, a particle diameter of 15 μm), the toner adheres to the latent image in the development region, so that the latent image potential of the image portion is likely to be saturated. When the latent image potential is saturated, the toner does not adhere any more, and therefore there is no difference in the amount of toner adhesion between the inside of the high density portion where the latent image potential is large and the edge portion. In addition, a predetermined amount of toner adheres to the edge portion of the low density portion where the latent image potential is small, and white spots are less likely to occur.
[0056]
In this way, it was found that by applying a blank pulse, suction and white spots can be prevented, but in the blank portion where the application of the AC voltage is paused, no AC voltage is applied that causes the toner to detach from the surface of the developing sleeve. Therefore, there is a problem in that the amount of toner detachment is reduced, and developability (toner adhesion) is generally reduced (decreased by 10 to 20%) as compared with a continuous waveform portion having no blank portion.
[0057]
Accordingly, the present inventor has examined measures for preventing the deterioration in developability of the blank pulse.
[0058]
FIG. 5 is a diagram showing a conventional developing bias voltage waveform and image defects.
[0059]
FIG. 5A shows an AC voltage V applied to the developing sleeve 41Y by the yellow toner Yt on the developing sleeve 41Y in the developing region.ACAnd DC voltage VDCFIG. 6 is a schematic diagram showing that the light flies and adheres to the peripheral surface of the photoreceptor 1.
[0060]
The developing sleeve 41Y has an AC voltage VACAnd DC voltage VDCAre superimposed and applied. AC voltage VAC2800V, DC voltage VDCIs −600 V, the superimposed applied voltage changes between +800 V [(+1400 V) + (− 600 V)] to −2000 V [(−1400 V) + (− 600 V)].
[0061]
Latent image potential V of the image area on the photoreceptor 1LIs a high density of −50V, the yellow toner Yt has a DC voltage V of −600V during development by the developing device 4Y.DCThus, the latent image potential V of the image portion from the surface of the developing sleeve 41Y having the sleeve potential of −2000 V is obtained.LIt flies over the surface of the photosensitive member (−50V) (in the direction of the arrow in the figure).
[0062]
In order to increase the toner adhesion amount on the photosensitive member 1, the AC voltage value V while the AC bias voltage is applied is applied.ACIs increased from 2800 V to 3800 V to 4800 V, the force for peeling off the toner from the carrier is increased, and the toner adhesion amount on the developing sleeve 41 can be increased. However, when this is done, the potential difference between the developing sleeve 41 and the photosensitive member 1 is periodically increased, and the latent image potential V of the image portion is increased.LThe potential difference with respect to (−50V) increases, and discharge breakdown (lightning strike phenomenon) occurs between the developing sleeve 41Y and the photosensitive member 1, and a so-called ring mark that generates a crater in a ring shape on the photosensitive member 1 is generated. Therefore, the AC voltage value VACThere is a limit to increasing the toner adhesion amount by increasing the toner amount.
[0063]
FIG. 5B shows a case where the yellow toner Yt previously formed on the photoconductor 1 is peeled off from the photoconductor 1 in the developing region when a plurality of toner images are formed on the photoconductor 1 in an overlapping manner. FIG. 6 is a schematic diagram showing that the developing sleeve 41 is reattached.
[0064]
When a magenta image is developed by the developing device 4M, yellow toner Yt adheres on the photoreceptor 1 by a yellow image forming process including preceding charging, exposure, and development. When developing a magenta image by the developing device 4M, the AC voltage V is applied as described above.ACIs increased, the force to peel off the yellow toner Yt adhering to the recharged photoconductor 1 at the photoconductor potential (−750 V) from the photoconductor 1 also increases, and is applied to the developing sleeve 41M. AC voltage VACAnd DC voltage VDCAs a result, the yellow toner Yt is peeled off from the developing sleeve 41Y and further flies toward the developing sleeve 41M having the sleeve potential (+ 800V), and the yellow toner Yt is mixed with the magenta toner Mt on the developing sleeve 41M. (Hereinafter, this phenomenon is called stripping).
[0065]
In summary, the AC voltage VACIs increased, the toner adhesion amount (developability) increases. However, when a certain voltage value is exceeded, (1) the discharge breakdown (lightning strike phenomenon) occurs and the photoreceptor 1 is damaged, or (2). In an image forming apparatus that superimposes a plurality of toner images on the photoreceptor 1, the peeling occurs and mixing of different color toners occurs. Therefore, in order to improve the toner adhesion amount (developability), it is necessary to devise measures for preventing discharge breakdown and suppressing the occurrence of peeling.
[0066]
Therefore, as a result of diligent study, the present inventor is able to prevent deterioration in developability in the blank pulse part by making the waveform of the application part of the alternating voltage of the blank pulse waveform asymmetrical in one cycle of the alternating voltage. I found
[0067]
  FIG. 6 is a diagram showing an astigmatic waveform of the developing bias voltage. In the figure, a broken line indicates a symmetric waveform, and a solid line indicates an astigmatic waveform according to the present invention. This waveform is a waveform having no symmetry point in one cycle of the AC voltage, that is, an astigmatic waveform. Preferably, this astigmatic waveform is an integral value on the developing drive side (the area of the hatched portion on the upper side in the drawing) where the toner moves from the developing sleeve 41 onto the photosensitive member 1, and the developing sleeve 41 from above the photosensitive member 1. The return side integral value (the area of the hatched portion on the lower side in the figure) on which the toner moves to the sideIs equal to constant value and none (constant effective voltage level),The absolute value of the difference between the peak value of the asymmetry waveform and the DC voltage value that is effectively applied is made different between the high side and the low side of the DC voltage value. The ratio between the applied voltage and the time is changed.
[0068]
T shown1Is the application time on the development drive side, T2Is the application time on the return side. The waveform shown in the figure is a duty ratio: T2/ (T1+ T2) Is set to 0.6 (T2> T1). Further, this effective applied DC voltage V ′DCIs actually applied to the DC potential difference VDCIs desired to be equal to
[0069]
As shown in FIG. 6, by making the AC voltage of the development bias voltage an asymmetrical waveform, the absolute value of the applied voltage on the development drive side is increased compared to the symmetrical waveform, so that the developability that decreases in the blank portion is This can be compensated by the AC voltage application unit, and the amount of toner adhering from the developing sleeve 41 to the photosensitive member 1 is increased as a whole, and the developability is improved. In addition, since the absolute value of the applied voltage on the return side becomes small, the above-described peeling can be suppressed.
[0070]
A comparison of developability between a symmetric blank pulse waveform and an astigmatic blank pulse waveform is shown below. The charging potential V of the photoreceptor 1H= -750 V, latent image potential V on the photoreceptor 1L= -50V, DC voltage VDC= −600 V, closest distance d between the photosensitive member 1 and the developing sleeve 41 = 0.57 mm, developer transport amount DWS of the developing sleeve 41 = 9 mg / cm2The frequency f was set to 6 kHz. In addition, a pulse portion corresponding to two wavelengths and a blank portion corresponding to two wavelengths were applied thereafter.
[0071]
(1) Symmetric blank pulse waveform development: At this time, the maximum AC voltage at which peeling does not occur is VAC= 2.4 kV, toner adhesion amount (M / A) on photoconductor 1 is 0.56 mg / cm2Met.
[0072]
(2) Duty ratio: T2/ (T1+ T2) Is set to 0.6 astigmatic blank pulse waveform development: At this time, the maximum AC voltage at which peeling does not occur is VAC= 2.6 kV, and the toner adhesion amount on the photoreceptor 1 is 0.78 mg / cm.2Increased.
[0073]
By making the waveform of the pulse part of the blank pulse shown in FIG. 4 an asymmetrical waveform (asymmetrical blank pulse), it is possible to suppress the developability degradation that was a problem with the blank pulse, and to reduce the developability. By pressing, the potential of the high density portion is likely to be saturated, and there is an effect that the above-described suction and white spots are less likely to occur.
[0074]
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an astigmatic blank pulse waveform of the developing bias voltage. In the figure, a broken line shows the above-mentioned continuous waveform, and a solid line shows an astigmatic blank pulse waveform.
[0075]
The charging potential VH, Latent image potential VL, DC voltage VDC, Distance dmm, developer transport amount DWS, and frequency f are the same as the above set values.
[0076]
By adopting the astigmatic blank pulse, the toner adhesion amount (M / A) on the photosensitive member 1 is increased by increasing the ratio of the application time of the AC voltage to the blank time. For example, when the time of the pulse part is set from 1 to 2 with respect to the time 1 of the blank part, the toner adhesion amount (M / A) is 0.7 mg / cm.2To 0.8mg / cm2To increase. The evaluation of the toner adhesion amount (M / A) on the photoconductor 1 is based on the unit area (cm) attached on the photoconductor 1.2), And the amount of toner (weight, mg) measured with a balance.
[0077]
Blank time is 1, pulse part TPWhen the time was 2 to 3, the above-mentioned suction was less than one line (170 μm) of 150 LPI (line / inch).
[0078]
The developer transport amount DWS [mg / cm2] And the closest distance d [mm] between the developing sleeve 41 and the photosensitive member 1 desirably satisfy the following relationship.
[0079]
5 <(DWS / d) <40
The developer transport amount (DWS) refers to the transport amount of the developer transported to the development area by the developing sleeve 41, and the evaluation is performed by collecting the developer on the surface of the developing sleeve 41 by a unit area with a tape and using a balance. The weight per unit area of the developer is measured.
[0080]
Furthermore, the present inventorACThe maximum electric field Emax (= (1/2 · V) in the direction in which the developer (toner) moves (flies) from the developing sleeve 41 to the photosensitive member 1 when the angle is changed.AC+ | VDC|-| VL|) / 2) and pulse part time T due to asymmetry blank pulseP, TBPulse part ratio T when changingP/ (TP+ TB) To form a plurality of images under various variable conditions combined with the change in the above), and evaluate these images to achieve an appropriate development area that can achieve an increase in the amount of toner adhesion and a reduction in the suction phenomenon due to the astigmatic blank pulse. Was confirmed experimentally.
[0081]
FIG. 8 shows the maximum electric field Emax [MV / m] and the pulse part ratio T when the frequency f of the pulse part is set to a predetermined value.P/ (TP+ TBFIG. 6 is a characteristic diagram showing a limit of a proper development area in correlation with ().
[0082]
The image forming apparatus according to the present invention uses a Konica KL-2010 color laser printer (manufactured by Konica Corporation) experimental machine, and the outer diameter of the photosensitive member 1 is φ100 mm, and the outer diameter of the developing sleeve 41 is φ18 mm. .
[0083]
In the experiment in FIG. 8, the closest distance d between the developing sleeve 41 and the photoreceptor 1 is d = 0.5 mm, and the DC voltage VDC= -600V, photoreceptor charge potential VH= -750 V, latent image potential V in the image areaL= -50V.
[0084]
DWS = 11.6 mg / cm2D = O. Since it is set to 5 mm, (DWS / d) is 23.2.
[0085]
First, the frequency f of the pulse part is set to 4 kHz, Duty, VACChanging Emax and TP/ (TP+ TB) Are appropriately selected and developed, and the above-described suction generated in the main scanning direction, white spots generated in the sub-scanning direction, and toner adhesion amount were evaluated. As a result, as shown in FIG. It was all good in the region on the right side of the line segment A.
[0086]
For example, VACWhen = 2600 V and Duty = 0.6, the maximum electric field Emax is Emax = (2600 × 0.6 + 600−50) /0.5=4.22 [MV / m].
[0087]
V when the Emax is set to 2.6 [MV / m] and the duty is varied in the range of 0.5 to 0.9.ACThe changes are shown below.
[0088]
  When Duty: 0.5, VAC= 1500V
  When Duty: 0.6, VAC= 1250V
  When Duty: 0.7, VAC= 1071V
  When Duty: 0.8, VAC= 938V
  When Duty: 0.9, VAC= 833V
  That is,DutyWhen V is 0.9, VACWhen E = 833V, Emax = 2.6 [MV / m]. When the duty is 0.5, VAC= 1500V, Emax = 2.6 [MV / m].
[0089]
In the evaluation of the above suction, it was determined that an image was defective when one 150 LPI (line / inch) line was missing (170 μm) at the boundary between the exposure amount of 20% and 100% on the photoreceptor 1. .
[0090]
Similarly, in the case where the frequency f of the pulse part is 6 kHz, all of the regions in the right side of the line B as shown in FIG.
[0091]
In the case of the frequency f = 8 kHz of the pulse part, as shown in FIG.
[0092]
In the case of the frequency f = 8 kHz of the pulse part, all were good in the region on the right side of the line segment D as shown in FIG.
[0093]
Based on the above results, the appropriate development area where the increase in the toner adhesion amount and the reduction in the suction phenomenon due to the astigmatic blank pulse can be achieved is determined as the maximum electric field Emax and the pulse portion ratio T.P/ (TP+ TB), An approximate expression using the frequency f of the pulse part as a parameter, TP/ (TP+ TB)> (− 4Emax) + 11.3 + 0.4 (f−4): It was found to be the formula (1).
[0094]
Similarly in FIG. 9, the maximum electric field Emax [MV / m] and the pulse portion ratio T when the pulse portion frequency f is set to a predetermined value.P/ (TP+ TBFIG. 6 is a characteristic diagram showing a limit of a proper development area in correlation with ().
[0095]
First, the frequency f of the pulse part is set to 4 kHz, and Emax and TP/ (TP+ TB) Are appropriately selected and developed, and the above-described suction generated in the main scanning direction, white spots generated in the sub-scanning direction, and toner adhesion amount were evaluated. As a result, as shown in FIG. From the line segment E, it was all good in the region on the left side of the figure.
[0096]
In the evaluation of the above suction, it was determined that an image was defective when one 150 LPI line was missing at the boundary between the exposure amount on the photosensitive member 1 of 20% and 100%.
[0097]
For example, when the pulse ratio is 0.1, VAC= 2000V and Duty = 0.9, the maximum electric field Emax is 4.70 [MV / m].
[0098]
V when the Emax is set to 4.70 [MV / m] and the duty is varied in the range of 0.5 to 0.9.ACThe changes are shown below.
[0099]
When Duty: 0.5, VAC= 3600V
When Duty: 0.6, VAC= 3000V
When Duty: 0.7, VAC= 2571V
When Duty: 0.8, VAC= 2250V
When Duty: 0.9, VAC= 2000V
That is, when Duty is 0.9, VACWhen E = 2000V, Emax = 4.70 [MV / m]. When the duty is 0.5, VAC= 3600V, Emax = 4.70 [MV / m].
[0100]
Similarly, in the case where the frequency f of the pulse part is 6 kHz, all the regions in the left side of the line segment F are good as shown in FIG. 9B.
[0101]
In the case of the frequency f = 8 kHz of the pulse part, as shown in FIG.
[0102]
In the case where the frequency f of the pulse part was 10 kHz, all the regions in the left side of the line H were better than the line H as shown in FIG.
[0103]
Based on the above results, the appropriate development area where the increase in the toner adhesion amount and the reduction in the suction phenomenon due to the astigmatic blank pulse can be achieved is determined as the maximum electric field Emax and the pulse portion ratio T.P/ (TP+ TB), An approximate expression using the frequency f of the pulse portion as a parameter, (−4Emax) + 18.9 + 0.4 (f−4)> TP/ (TP+ TB): It turned out that it is (2) type | formula.
[0104]
In summary, the AC component (blank pulse) that pauses intermittently is formed asymptotically, and within an appropriate range that satisfies the equations (1) and (2), Emax, TP, TBBy setting this, it is effective for suction and white spotting, and it is possible to prevent deterioration in developability.
[0105]
The developing device of the present invention and the image forming apparatus including the developing device are not limited to the above-described embodiments, and include a color image forming apparatus including a belt photoreceptor and a transparent photoreceptor. The present invention can also be applied to a color image forming apparatus, a tandem color image forming apparatus, and other electrostatic color image forming apparatuses. Further, the developing device of the present invention is not limited to a two-component developer, and can be applied to a one-component developer.
[0106]
【The invention's effect】
The developing device and the image forming apparatus of the present invention prevent suction and white spots that occur in non-contact development, and in particular, prevent suction and white spots that occur remarkably when the toner particle size is small, and provide sufficient density. Thus, developability and development stability are improved, and a high-quality image can be stably obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a color printer equipped with a plurality of sets of developing devices of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a developing device including a plurality of sets of developing devices according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the developing device of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a blank pulse.
FIG. 5 is a diagram illustrating a development bias voltage waveform and an image defect.
FIG. 6 is a view showing an astigmatic waveform of a developing bias voltage according to the present invention.
FIG. 7 is a view showing an astigmatic blank pulse waveform of a developing bias voltage according to the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a maximum electric field and a pulse part ratio.
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between a maximum electric field and a pulse part ratio.
FIG. 10 is an enlarged schematic diagram showing lines of electric force and toner movement in a development region.
[Explanation of symbols]
1 Image carrier (photosensitive drum, photoconductor)
2 Charging device (Scorotron charger)
3 Exposure equipment
4 Development device
4Y, 4M, 4C, 4K Developer
6 Transfer device
40 Developer housing (developer container)
41 Developer carrier (developing sleeve)
42 Magnetic field generation means (magnet roll)
43 Developer layer regulating member
44 Scraper
45 Developer transport roller
46 Developer supply roller
47A, 47B Developer stirring screw
48 Bias voltage application means
49 Waveform control circuit
Emax Maximum electric field in the direction in which the toner moves from the developing sleeve to the photosensitive member
VAC  AC voltage applied to developing sleeve
VDC  DC voltage applied to developing sleeve
VL  Latent image potential of the image area on the photoconductor (latent image potential of the exposed area)
VH  Photoconductor charging potential
TP  Pulse time of AC component applied to developing sleeve
TB  Rest time of AC component applied to developing sleeve
f Pulse part frequency of AC component applied to developing sleeve
DWS Developer transport amount
d The closest distance between the developing sleeve and the photosensitive member

Claims (2)

像担持体の周囲に少なくとも、該像担持体表面を帯電する帯電装置と、帯電された前記像担持体表面を露光し静電潜像を形成する露光装置と、該静電潜像を現像するための現像剤を担持する現像剤担持体を有する現像装置と、該現像装置によって現像された現像像を転写材に転写する転写装置とを有し、前記現像装置は、前記現像剤担持体と前記像担持体との間に交流電圧の1周期において非点対称な波形であり、かつ断続的に印加されている交流電圧と直流電圧とを重畳した現像バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段を有する画像形成装置において、
前記バイアス電圧印加手段は、前記交流電圧のDuty比〔T 2 /(T 1 +T 2 )〕にかかわらず現像バイアス電圧の実効電圧レベルを一定にした状態で、各1周期において前記現像バイアス電圧の波形を、前記交流電圧のピークと前記直流電圧との差の絶対値を前記直流電圧よりも高い側と低い側で異ならせ、印加されている前記直流電圧よりも高い側と低い側が等しい一定の面積となるように、下記の関係式を満たすように前記直流電圧と前記交流電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。
0.5<〔T2/(T1+T2)〕<0.9
式中、
1[sec]:印加されている前記直流電圧に対し、現像剤が現像剤担持体から像担持体へ移動する側に交流電圧を印加する時間
2[sec]:印加されている前記直流電圧に対し、現像剤が像担持体から現像剤担持体へ移動する側に交流電圧を印加する時間
1+T2:交流電圧の1周期の時間
A charging device for charging at least the surface of the image carrier around the image carrier, an exposure device for exposing the charged surface of the image carrier to form an electrostatic latent image, and developing the electrostatic latent image And a transfer device that transfers a developed image developed by the development device to a transfer material. The development device includes the developer carrier and Bias voltage applying means for applying a developing bias voltage which is an asymmetrical waveform in one cycle of an AC voltage between the image carrier and an alternating voltage and a DC voltage applied intermittently. In an image forming apparatus having
The bias voltage applying means, while the effective voltage level of the developing bias voltage regardless Duty ratio of the AC voltage [T 2 / (T 1 + T 2) ] constant, the developing bias voltage in each one cycle waveform, the absolute value of the difference between the peak and the previous Kijika current voltage of the AC voltage varied in the high side and low side from the DC voltage, the side is equal to the higher side and lower than the DC voltage applied as a certain area, the image forming apparatus and applying the DC voltage and the AC voltage so as to satisfy the following relationship.
0.5 <[T 2 / (T 1 + T 2 )] <0.9
Where
T 1 [sec]: with respect to the DC voltage being marked pressurized, developer time to apply an AC voltage on the side moves toward the image bearing member from the developer carrying member T 2 [sec]: are marked pressurized the relative DC voltage, time to apply an AC voltage to the side where the developer is moved from the image bearing member to the developer carrying member T 1 + T 2: the one period of the AC voltage time
前記バイアス電圧印加手段が下記の関係式を満たすように前記交流電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1, wherein the AC voltage is applied so that the bias voltage applying unit satisfies the following relational expression.
0.1<〔T0.1 <[T PP /(T/ (T PP +T+ T BB )〕<0.9)] <0.9
式中、  Where
T PP [msec]:交流電圧を印加する時間[Msec]: Time for applying AC voltage
T BB [msec]:交流電圧の印加を休止する時間[Msec]: Time for stopping application of AC voltage
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