JP4387226B2 - Developing device, process cartridge, image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、像担持体上の静電画像を2成分現像剤で現像する現像装置、この現像装置を用いたプロセスカートリッジや画像形成装置、このプロセスカートリッジを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device that develops an electrostatic image on an image carrier with a two-component developer, a process cartridge and an image forming apparatus using the developing device, and an image forming apparatus using the process cartridge.
回転可能な非磁性円筒及び該非磁性円筒の内部にあって、複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段を備えた現像ローラと、磁性キャリアと現像物質である非磁性トナーより成る2成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器にあって上記2成分現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、前記現像ローラを囲うケース部材とを有し、上記現像剤を上記非磁性円筒の回転により搬送し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ現像する2成分現像装置がある(例えば、特許文献1、2参照)。
A non-magnetic toner that is a non-magnetic toner that is a non-magnetic toner that is a rotatable non-magnetic cylinder and a magnetic roller and a magnetic substance generating means in which a magnet for forming a plurality of magnetic poles is immovably installed. A developer container that contains the two-component developer, a stirring / conveying means that stirs and conveys the two-component developer in the developer container, and a case member that surrounds the developing roller. There is a two-component developing device that conveys by rotation of a nonmagnetic cylinder and develops an electrostatic latent image on an image carrier with a magnetic brush (see, for example,
これらの現像装置は、前記2成分現像剤(以下、単に現像剤という)を収容する現像容器と、現像担持体である現像ローラと、これに内包されるマグネットローラとを備えている。この現像ローラについて、マグネットローラに設けられた複数の磁極のうち、前記現像容器の最も近くに配置された磁極は、磁力を前記現像容器内部まで到達させるように構成され、この磁力によって現像容器から汲み上げられて現像ローラの表面に担持された現像剤は、現像ローラの回転に伴って規制ブレード等の規制部材との対向位置を通過する際にその層厚が規制される。 These developing devices include a developing container that contains the two-component developer (hereinafter simply referred to as a developer), a developing roller that is a developing carrier, and a magnet roller that is included in the developing roller. Regarding the developing roller, of the plurality of magnetic poles provided on the magnet roller, the magnetic pole disposed closest to the developing container is configured to reach the inside of the developing container. The developer pumped up and carried on the surface of the developing roller is regulated in its layer thickness when it passes through a position facing a regulating member such as a regulating blade as the developing roller rotates.
そして、感光体ドラム等の潜像担持体と、現像ローラとが対向する現像位置まで搬送され、この潜像担持体上の潜像にトナーを静電的に付着させる。現像位置を通過した現像剤は、その後、現像ローラに内包されるマグネットローラのうち、互いに隣合う同極の磁極同士によって作られる反発磁界によって両磁極のおよそ中間位置の磁力がほとんどゼロになる部分でマグネットの拘束力から解放されて現像ローラの表面から離脱する。現像ローラから離脱した現像剤は、現像容器内を移動してくる現像剤と混合攪拌され、改めて現像ローラで汲み上げられて上記サイクルを繰り返す。 Then, the toner is conveyed to a developing position where a latent image carrier such as a photosensitive drum and a developing roller face each other, and toner is electrostatically attached to the latent image on the latent image carrier. The developer that has passed through the developing position is a portion where the magnetic force at the middle position between the two magnetic poles becomes almost zero due to the repulsive magnetic field created by the magnetic poles of the same polarity adjacent to each other among the magnet rollers included in the developing roller. And released from the surface of the developing roller by being released from the binding force of the magnet. The developer separated from the developing roller is mixed and agitated with the developer moving in the developing container, and is again pumped up by the developing roller, and the above cycle is repeated.
近年、ユーザーの機械選択の重要要因として省スペース化・印刷の高速化の占める割合は増加し、それに伴う現像装置の小型化、如いては現像ローラの小径化、それを覆うカバーの小型化、現像ローラとカバーの隙間の狭化、現像ローラ回転速度の高速化等は避けられない現状である。 In recent years, the proportion of space saving and printing speed has increased as an important factor in user machine selection, and the development device has become smaller, resulting in a smaller development roller diameter, a smaller cover to cover it, At present, it is inevitable to narrow the gap between the developing roller and the cover and increase the developing roller rotation speed.
このような省スペース・高速化構成の現像装置において、前記反発磁力で離脱した現像剤を、現像容器内を移動してくる現像剤と十分混合攪拌して、トナー濃度、トナー帯電量等をリフレッシュして繰返し現像することは困難となってきている。すなわち、反発磁力によって離脱した現像後現像剤が、十分なリフレッシュをされることなく、再び現像ローラによって汲み上げられ、現像位置まで到達して現像されてしまい、画像濃度のムラが発生し易くなっている。 In such a space-saving and high-speed developing device, the developer separated by the repulsive magnetic force is sufficiently mixed and stirred with the developer moving in the developer container to refresh the toner concentration, toner charge amount, etc. Therefore, repeated development has become difficult. That is, the developer after development separated by the repulsive magnetic force is pumped up again by the developing roller without being sufficiently refreshed, reaches the development position and is developed, and unevenness in image density is likely to occur. Yes.
この発明は上記の経緯に鑑みてなされたものであり、その課題は、省スペース、高速化構成の現像装置において、画像濃度ムラ等の異常画像を抑えることができる現像装置、および該現像装置を含むプロセスカートリッジや画像形成装置、および該プロセスカートリッジを本体に対して脱着可能にした画像形成装置を低コストにて提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a developing device capable of suppressing abnormal images such as image density unevenness in a developing device having a space-saving and high-speed configuration, and the developing device. A process cartridge and an image forming apparatus including the image forming apparatus , and an image forming apparatus in which the process cartridge can be attached to and detached from the main body at low cost.
この発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
(1)回転可能な非磁性円筒及び該非磁性円筒の内部にあって、複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段を備えた現像ローラと、磁性キャリアと非磁性トナーより成る2成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器にあって上記2成分現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、前記現像ローラを囲うケース部材とを有し、前記現像剤を前記非磁性円筒の回転により搬送し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ現像する2成分現像装置において、
前記磁界発生手段を構成する磁極の中で、現像位置を通過した現像剤を前記現像ローラから分離させる2つの同極性磁極の極間で反発磁界を形成し、当該反発磁界を形成させる2つの同極性の磁極のうち、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極を前記攪拌搬送手段から現像剤を汲み上げる汲み上げ磁極として利用すると共に、当該汲み上げ磁極の法線方向のピーク磁力は前記攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側のほうが、下流側よりも高く設定されていることとした(請求項1)。
(2).像担持体と現像装置を含むこれら部材を一体的に支持し、画像形成装置本体に着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置は、
回転可能な非磁性円筒及び該非磁性円筒の内部にあって、複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段を備えた現像ローラと、磁性キャリアと非磁性トナーより成る2成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器にあって上記2成分現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、前記現像ローラを囲うケース部材とを有し、前記現像剤を前記非磁性円筒の回転により搬送し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ現像する2成分現像装置からなり、
前記磁界発生手段を構成する磁極の中で、現像位置を通過した現像剤を前記現像ローラから分離させる2つの同極性磁極の極間で反発磁界を形成し、当該反発磁界を形成させる2つの同極性の磁極のうち、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極を前記攪拌搬送手段から現像剤を汲み上げる汲み上げ磁極として利用すると共に、当該汲み上げ磁極の法線方向のピーク磁力は前記攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側のほうが、下流側よりも高く設定されていることとした(請求項2)。
(3).像担持体及び該像担持体に上に作られた静電潜像を現像する現像手段を備えた画像形成装置において、前記現像手段が請求項1記載の現像装置であることとした(請求項3)。
(4).画像形成装置本体に対し、プロセスカートリッジを着脱可能としている画像形成装置において、前記プロセスカートリッジが請求項2記載のプロセスカートリッジであることとした(請求項4)。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
(1) a developing roller having a rotatable nonmagnetic cylinder and a magnetic field generating means in which a magnet for forming a plurality of magnetic poles is fixedly installed, a magnetic carrier, and a nonmagnetic toner. A developer container containing the two-component developer, a stirring / conveying means for stirring and transporting the two-component developer in the developer container, and a case member surrounding the developing roller. In a two-component developing device that conveys by rotating a magnetic cylinder and develops an electrostatic latent image on an image carrier with a magnetic brush,
Among the magnetic poles constituting the magnetic field generating means, a repulsive magnetic field is formed between two magnetic poles of the same polarity that separate the developer that has passed the development position from the developing roller, and two repulsive magnetic fields are formed. Among the polar magnetic poles, the magnetic pole located downstream in the rotation direction of the developing roller is used as a pumping magnetic pole for pumping up the developer from the stirring and conveying means, and the peak magnetic force in the normal direction of the pumping magnetic pole is the stirring and conveying means towards the developer conveying direction upstream side and a Rukoto it is set higher than the downstream side (claim 1).
(2). In the process cartridge which integrally supports these members including the image carrier and the developing device and is detachable from the image forming apparatus main body,
The developing device includes:
A developing roller having a rotatable nonmagnetic cylinder and a magnetic roller generating means in which non-moving magnets for forming a plurality of magnetic poles are fixed, and a two component component comprising a magnetic carrier and a nonmagnetic toner A developer container for containing the developer; agitating and conveying means for agitating and conveying the two-component developer in the developer container; and a case member surrounding the developing roller; It consists of a two-component developing device that conveys by rotation and develops the electrostatic latent image on the image carrier with a magnetic brush.
Among the magnetic poles constituting the magnetic field generating means, a repulsive magnetic field is formed between two magnetic poles of the same polarity that separate the developer that has passed the development position from the developing roller, and two repulsive magnetic fields are formed. Among the polar magnetic poles, the magnetic pole located downstream in the rotation direction of the developing roller is used as a pumping magnetic pole for pumping up the developer from the stirring and conveying means, and the peak magnetic force in the normal direction of the pumping magnetic pole is the stirring and conveying means The upstream side in the developer transport direction is set higher than the downstream side (claim 2).
(3). An image forming apparatus comprising an image bearing member and a developing unit that develops an electrostatic latent image formed on the image bearing member, wherein the developing unit is the developing device according to
(4). In the image forming apparatus in which the process cartridge is detachable from the main body of the image forming apparatus, the process cartridge is the process cartridge according to claim 2 (claim 4).
この発明によれば、反発磁力によって離脱した現像剤を、現像容器内を移動してくる現像剤と十分混合攪拌して、リフレッシュすることにより、また、汲み上げ磁極の法線方向のピーク磁力は攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側を下流側よりも高く設定することにより、画像濃度ムラ、現像剤搬送方向上流側、下流側間での画像濃度差による異常画像を抑えることができる。 According to the present invention, the developer separated by the repulsive magnetic forces, sufficiently stirred and mixed with the developer coming move the developing container, Ri by the fact refresh, also the peak of the normal direction of the magnetic pole magnetic force By setting the upstream side in the developer conveying direction of the agitating and conveying means higher than the downstream side, it is possible to suppress abnormal images due to image density unevenness and image density differences between the upstream and downstream sides in the developer conveying direction .
以下、この発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
(画像形成装置における画像形成プロセス)
この発明の画像成装置の一例としてカラー画像形成装置について、カラー画像を得る過程を説明する。図1において、カラー画像形成装置には中間転写ベルト11を有する転写ベルト装置10と4つの画像ステーションが配置され、各画像ステーションには像担持体としての感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkが設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(Image forming process in image forming apparatus)
A process for obtaining a color image will be described for a color image forming apparatus as an example of the image forming apparatus of the present invention. In FIG. 1, the color image forming apparatus is provided with a
これら感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkのまわりには、それぞれ専用の帯電装置30Y、30C、30M、30Bk、現像装置50Y、50C、50M、50Bk、クリーニング装置40Y、40C、40M、40Bkが設けられている。画像形成装置本体70の上部には、図中左からトナーを補給するトナーボトル9Y、9C、9M、9Bkが配置されており、これらのトナーボトルには順にイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、黒(Bk)のトナーが充填されており、ここから図示しない搬送経路を経て所定の補給量だけ各色のトナーが現像装置50Y、50C、50M、50Bkに補給される。
Around these
動作に関しては、転写紙2が給紙カセット1より給紙ローラ3によって送り出され、転写紙2の先端がレジストローラ対4まで到達すると図示しないセンサによって検知される。この検出信号でタイミングを取りながら、レジストローラ対4によって転写紙2は2次転写ローラ5と中間転写ベルト11とのニップ部に搬送される。
Regarding the operation, the transfer paper 2 is fed from the
予め帯電装置30Y、30C、30M、30Bkによって一様に帯電された感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bkは、光書込み装置8によりレーザー光にて露光走査され、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk上に静電潜像が作られる。
The
各静電潜像は、それぞれ各色の現像装置50Y、50C、50M、50Bkにより現像され、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk表面にイエロー、シアン、マゼンタ、黒のトナー像が形成される。
The electrostatic latent images are developed by the developing
次に1次転写ローラ12Y、12C、12M、12Bkに電圧が印加され、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk上のトナーが、中間転写ベルト11上に順次転写されていく。この時各色の作像動作は、そのトナー像が中間転写ベルト11の同じ位置に重ねて転写されるように、中間転写ベルト11の回転方向での上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
Next, a voltage is applied to the
中間転写ベルト11上に形成された重ねトナー画像は、2次転写ローラ5の位置まで搬送され、転写紙2に2次転写される。各色のトナー像が転写された転写紙2は、定着装置6に搬送されて熱定着され、排紙ローラ7により排紙されて、排紙トレイ7Tに積載される。
The superimposed toner image formed on the
なお、感光体ドラム20Y、20C、20M、20Bk上の残留トナーは、それぞれのクリーニング装置40Y、40C、40M、40Bkでクリーニングされ、その後、直流に交流成分のバイアスが重畳印加された帯電用電圧を印加する帯電装置30Y、30C、30M、30Bkによって除電と同時に帯電され、次の作像に備える。また、中間転写ベルト11上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置13によってクリーニングされ、次の作像工程に備える。
(画像ステーション、現像装置)
ここでは、図1における画像ステーションの1つを拡大した図2、現像装置50の外観部を示した図3、図2に示したのと同じ現像装置を表した図形の上に各種寸法、磁力線等を描き表した図4等を参照して説明する。以下の説明では、現像装置50Y、50C、50M、50Bkに共通な構造の説明であるから、色の区別を表すY、C、M、Bkの各符号を除いた数字だけの符号で表示し、説明する。
The residual toner on the
(Image station, development device)
Here, FIG. 2 is an enlarged view of one of the image stations in FIG. 1, FIG. 3 shows an external view of the developing
現像装置50は開口部を有するケース部材たる現像ケース55、感光体ドラム20表面に近接対向するように配置された現像ローラ51、現像ローラ51上の現像剤を一定の高さに規制するブレードからなる規制部材52、現像ローラ51の下方で対向する位置に配置される第1搬送スクリュ53とこの第1搬送スクリュ53と平行して水平方向上に並べて設けられた第2搬送スクリュ54等により構成されている。
The developing
前記トナーボトルより図示しない搬送経路及び補給部を経てトナーが現像容器56b(図3では図示省略、図2、4、5、9参照)内の第2搬送スクリュ54の現像剤送り方向上流側(図3における第2搬送スクリュ54上又は現像容器56b内であって矢印Aで示す現像剤送り方向の上流側、つまり左端部位)に補給される。
From the toner bottle, the toner passes through a conveyance path (not shown) and a replenishment section, and the toner is fed upstream of the
この補給されたトナーは第2搬送スクリュ54によって現像容器56b(図3では図示省略)内を矢印A方向に送られながら、現像剤中のキャリアと混合、帯電され、図3における第2搬送スクリュ54の送り方向下流側の端部、つまり、右端部で、図示しないギヤを介して第2搬送スクリュ54と連動回転する第1搬送スクリュ53側に矢印Bに示す向きに受け渡される。この受け渡し部では仕切り板56a1が切り欠かれている。そして、今度は現像容器56a内で矢印A方向と反対の矢印C方向に送られ、その過程で、現像ローラ51に供給される。そして、矢印C方向への搬送端部、つまり、左端部で矢印Cの向きから直角方向に向きを変えた矢印Dの向きに進み、第2搬送スクリュ54に受け渡されて矢印Aの向きに送られる。この受け渡し部でも仕切り板56a1が切り欠かれている。
The replenished toner is mixed and charged with the carrier in the developer while being sent in the direction of arrow A in the developing container 56b (not shown in FIG. 3) by the second conveying
図4に示すように、現像ローラ51は第1搬送スクリュ53に対し鉛直方向からθの角度を以って配置されている。また現像ローラ51と第1搬送スクリュ53とはδの中心間距離をもっている。本例では、感光体ドラムは外周部がOPC(optical photo conductor)からなるドラムであり、直径30mmで回転外周線速度155mm/sec、現像ローラ51は直径18mmで回転速度329rpm 、第1、第2搬送スクリュ53、54は攪拌機能も備えた撹拌搬送手段でスクリュ形状をなし外径は15mmで回転速度469rpm、θ=25.5度、δ=24.4mmである。
As shown in FIG. 4, the developing
現像ローラ51と第1搬送スクリュ53との水平方向での中心間距離は10mm、同鉛直方向での中心間距離は21mm、図4、図5における現像容器56aの開口幅は16mmでその上方に磁極P3、P4、及び現像ケース55の傾斜した内壁面(後述する法線ベクトルAが反射する部位)が位置している。該内壁面が水平線LL1となす傾き角βは44度であり、該内壁は現像容器56aの開口を形成する仕切り板56cの位置に及んでいる。
The distance between the centers of the developing
クリーニング装置40は開口部を有するクリーニングケース43、感光体ドラム20上の残留トナーをクリーニングする為のクリーニングブレード41、クリーニングした廃トナーを図示しない廃トナーボトルに搬送する為の廃トナースクリュ42等により構成されている。
The
図1、図2において、転写ベルト装置10は中間転写ベルト11、感光体ドラム20上のトナー像を中間転写ベルト11に転写するための1次転写ローラ12、それらの部品を保持する中間転写ベルトケース14等にて構成されている。
1 and 2, a
なお、帯電ローラ30Rと現像ローラ51との間の感光体ドラム20上には、光書き込み装置8からのレーザ光Lが照射されるようになっている。
The
図4に示した磁力分布を拡大して示したのが図5である。図4、図5において、現像ローラ51のまわりには、「複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段により磁極P1乃至磁極P5が現像スリーブ回転方向にP2、P3、P4、P5極の順に並んで構成されている。
FIG. 5 is an enlarged view of the magnetic force distribution shown in FIG. 4 and 5, around the developing
すなわち、現像ローラ51にはその回転方向上、感光体ドラム20(像担持体)の中心へ向かうように設定されたP1極(N極)を起点として当該現像ローラ51の回転方向順にP2極(S極)、P3極(N極)、P4極(N極)、P5極(S極)の順に磁極が配置されていて、隣り合う2つの同極性磁極がP3極(N極)とP4極(N極)であり、これら2つの同極性磁極の中、現像ローラ51の回転方向下流側に位置する磁極が前記P4極(N極)である。
That is, the developing
これらの磁極は、現像ローラ51の法線方向の磁力であって感光体20上の潜像を現像するための現像剤を供給するのが磁極P1(N極)であり、現像位置(現像ローラ51と感光体ドラム20とが近接対向していて現像が行なわれる領域)で現像に使用された現像剤を現像ローラ51の回転との相乗作用によって現像容器56a(第1搬送スクリュ53の回り)の側に引き寄せるのが磁極P2(S極)であり、第1搬送スクリュ53から現像剤を現像ローラ51上に吸着するのが磁極P4(N極)であり、磁極P4と同極の磁極で構成して磁極P2と磁極P4の間に位置し、磁極P4との反発磁界によって磁極P2で引き寄せられた該現像剤を現像ローラ51から離脱させるのが磁極P3(N極)であり、磁極P4の磁力によって現像ローラ51表面に拘束されている現像剤を、現像剤の厚みを規制する規制部材52まで引き寄せて移動するのが磁極P5(S極)である。なお、この磁極P5は第1搬送スクリュ53により搬送される現像剤を搬送過程で汲み上げる機能も有する。また、磁極P3と磁極P4で作られる反発磁界(以下、磁極P3-4とする)は、水平方向、法線方向共に10mT以下の磁力としている。
These magnetic poles are magnetic forces in the normal direction of the developing
図示の例では、現像ローラ51を時計の文字盤に見立てた場合、現像位置が3時の位置、磁極P1の位置が2時〜4時の位置、磁極P2の位置が12時〜2時の位置、磁極P3が10時〜12時の位置、磁極P4が8時〜9時の位置、磁極P5が5時〜7時の位置にある。なお、各磁極の法線方向のピーク位置は各磁極の円周方向の中心にある。
In the illustrated example, when the developing
図4、図5において、P3-4極の法線磁界が最も低い部位で現像ローラ51の周面に立てた法線ベクトルAが現像ローラ51を囲う現像ケース55の内壁面で反射して作られる反射ベクトルをBとする。このベクトルBが水平線LL1となす交点を中心として、該交点の左側の水平線部分を起点とし、反時計回りの向きに計ったベクトルBまでの角度を角度αとする。
4 and 5, the normal vector A raised on the peripheral surface of the developing
また、磁極P4の法線方向のピーク磁力をM(mT)とする。図6、図7は、角度αおよびピーク磁力Mを水準振り(値を変えて現像)したときの、それぞれモヤ状濃度ムラランク、および画像濃度ID値をまとめたものである。実験は、室温27°C、相対湿度80%および、室温10℃、相対湿度15%の環境下にてトナー補給を行ってトナー濃度を7wt%に保ちながら全面露光画像(ベタ画像)を連続20枚出力したときの画像を評価したもので、モヤ状濃度ムラの場合はランク4以上は実使用上問題無いレベルと判断できる。また、画像濃度IDはX-Rite938(米国エックスライト社)の測定器を用いて、画像中央部を測定したもので、1.40以上は実使用上問題無いと判断できる。トナーはモヤ状濃度ムラの判断がし易いブラックトナー(平均粒径6.8μm)を、キャリアは平均粒径35μmを用いた。
The peak magnetic force in the normal direction of the magnetic pole P4 is M (mT). FIGS. 6 and 7 summarize the haze density unevenness rank and the image density ID value when the angle α and the peak magnetic force M are leveled (developed with different values). In the experiment, the entire surface exposure image (solid image) was continuously 20 while supplying the toner in an environment of room temperature 27 ° C.,
これによると、隣接して前記現像ローラの回転方向上流側から順に配置される2つの同極性磁極P3と磁極P4の極間で形成される反発磁界の最も低い部分で現像ローラ51の周面上に立てた法線ベクトルと現像ローラ51を囲うケース部材たる現像ケース55の内壁面と反射して作られる法線反射ベクトルBの向きとが、前記法線ベクトル方向側の水平線LL1に対して、「角度α=0度〜70度」であり、かつ前記2つの同極性磁極P3、磁極P4の中、現像ローラ51の回転方向下流の磁極P4の法線方向のピーク磁力が35mT以上55mT以下である場合に、モヤ状濃度ムラ、および画像濃度IDが共に実使用上問題ないレベルに達する。なお、図4、図5は、実験に用いた装置の構造を実寸比率で示している。因みに、磁極P1の法線方向のピーク磁力は95mT、磁極P5の法線方向のピーク磁力は65mTである。
According to this, on the peripheral surface of the developing
法線反射ベクトルBの向き及び磁極P4のピーク磁力を上記範囲に設定することによって、現像剤の循環、すなわち現像に使われた現像剤を磁極P3-4で離脱し、離脱した現像剤が直接または現像ローラ51の上の現像ケース55の内壁に跳ね返って第1搬送スクリュ53または第1搬送スクリュ53を囲む現像容器56aに落下し、その落下位置が現像剤を汲み上げる磁極P5から離れた位置であるので、落下直後に磁極P5で吸引されることなく第1搬送スクリュ53が搬送してきた後続の現像剤と十分混合攪拌されながらさらに搬送されて再び磁極P4で汲み上げられるからである。
By setting the direction of the normal reflection vector B and the peak magnetic force of the magnetic pole P4 within the above range, the developer circulation, that is, the developer used for development is released at the magnetic pole P3-4, and the released developer is directly Alternatively, it bounces off the inner wall of the developing
一方、角度αを70度より大きく設定すると、磁極P3-4で離脱した現像剤のうち、第1搬送スクリュ53を囲む現像容器56a内に落下し、第1搬送スクリュ53が搬送してきた後続の現像剤と十分混合攪拌されないで、すぐさま磁極P4または磁極P5で汲み上げられてしまうものの割合が増加する。よって、部分的にトナー濃度が低い現像剤を汲み上げてしまうことになるために、現像時にモヤ状のトナー濃度ムラを発生させてしまう。
On the other hand, when the angle α is set to be greater than 70 degrees, the developer separated by the magnetic pole P3-4 falls into the developing
また、該磁極P4の法線方向のピーク磁力Mが55mTより大きい場合は、磁極P3-4で離脱した現像剤を直接磁極P4で引っ張る力が大きくなり、現像剤が現像ローラ51上を連れ回る格好となり、同じく現像時にモヤ状のトナー濃度ムラを発生させてしまう。ピーク磁力Mが35mTよりも小さい場合、第1搬送スクリュ53の下部を囲む現像容器の現像剤を汲み上げる力が弱くなり、全体的に画像濃度IDが低くなってしまう不具合が生じる。
Further, when the peak magnetic force M in the normal direction of the magnetic pole P4 is larger than 55 mT, the force that pulls the developer separated by the magnetic pole P3-4 directly by the magnetic pole P4 is increased, and the developer is rotated on the developing
ここで、例えば高速化に適合させるために、感光体20の線速度を186mm/secにして画像出力速度を上記の1.2倍にする。それに伴い、現像ローラ51、第1搬送スクリュ53、第2搬送スクリュ54の速度も1.2倍にする。
Here, for example, in order to adapt to high speed, the linear velocity of the
すると、画像右部が中央、左部に比べて濃度(ID)が低くなり、さらには全体的にモヤ状の濃度ムラを生じ易くなる。これは、第2搬送スクリュ54から第1搬送スクリュ53への現像剤の受け渡し部及び第1搬送スクリュ53から第2搬送スクリュ54への現像剤の受け渡し部の現像剤送り速度が、それぞれの搬送スクリュによる現像剤送り速度に比べて遅くなり、第1搬送スクリュ53の最上流側、すなわち図3における現像ローラ51の右側、画像右側端部(画像右側)での現像剤量が他の位置に比べて少なめになることによる。
As a result, the density (ID) is lower in the right part of the image than in the center and the left part, and further, it becomes easy to generate a haze-like density unevenness as a whole. This is because the developer transfer speeds of the developer transfer section from the
この傾向は感光体ドラム20、現像ローラ51、現像剤攪拌用の第1、第2搬送スクリュ53,54の回転速度が速い程、また現像剤の充填量が低いほど顕著になる傾向がある。
This tendency tends to become more pronounced as the rotational speed of the
図8は全面露光画像を出力した際の画像上各部位の濃度を測定した結果である。磁極P4を45mT、角度αを35度としている。ただし、図3において、現像ローラ51の最上流側(画像上位置右側)のP4極の磁力のみ、45mT、47mT、50mTと水準振りしている。
FIG. 8 shows the result of measuring the density of each part on the image when the entire exposure image is output. The magnetic pole P4 is 45 mT and the angle α is 35 degrees. However, in FIG. 3, only the magnetic force of the P4 pole on the most upstream side (right side on the image position) of the developing
この場合、磁極P4の磁力を現像ローラ51の長手方向上で異ならせている。本例では、現像ローラ51の長手方向に沿う第1搬送スクリュ53による現像剤の搬送方向の最上流側(F側)を最下流側(R側)、中央側(C側)よりも高めに設定し、現像剤を汲み上げし易くしている。これによって、画像右部と中央、左部の濃度差は小さくなる。
In this case, that has a magnetic force of the magnetic pole P4 varied over the lengthwise direction of the developing
すなわち、2つの同極性磁極P3、P4極の中、現像ローラ51の回転方向下流側に位置する磁極P4の法線方向のピーク磁力を、現像ローラ51の長手方向の一端側から他端側にかけて部分的に異ならせることによって、第1搬送スクリュ53の下部を囲む現像容器での現像剤の容量バランスに合わせて汲み上げ量を現像ローラ53長手方向に一定に設定し、画像濃度ムラがない画像を提供することができる。
That is, the peak magnetic force in the normal direction of the magnetic pole P4 located on the downstream side in the rotation direction of the developing
図9は、この発明に係る現像装置50を、感光体ドラム20、帯電手段としての帯電ローラ30R及びその付帯設備、クリーニング手段たるクリーニング装置40などと一体的にフレームで支持してプロセスカートリッジ60として構成している。この一体的に支持しているフレームは、これまで出てきた部材で説明すれば、現像ケース55、現像容器56a、56b、クリーニングケース43などを一体化するフレームである。図9では、これらの部材を一体でつなぐフレームで示してある。
FIG. 9 shows a
このプロセスカートリッジ60を画像形成装置本体70に適宜の取付け基準、案内手段などを介して着脱自在な構成としている。画像形成プロセスを実行する各種ユニット部材などをプロセスカートリッジ60として一体化したことで、ユーザーやサービスマンが持ち運びし易く、また感光体ドラム20、帯電手段、現像手段、クリーニング装置等を傷つけにくく、交換操作性が良いカートリッジを提供することができる。
The
図10は、各色のプロセスカートリッジ60Y、60M、60C、60Bkを画像形成装置本体70に対して着脱可能にした画像形成装置の概略図を示す。図ではプロセスカートリッジ60Y、60M、60C、60Bkを画像形成装置本体70から抜き出す(或いは装着する)途中の状態で示している。これら各プロセスカートリッジ60Y、60C、60M、60Bkはそれぞれイエロー、シアン、マゼンタ、黒の現像剤で現像できる現像装置50(この例では現像装置50Y、50C、50M、50Bk。但し、図示されず。)が入ったプロセスカートリッジである。これにより、ユニット点数が少なくメンテナンス性に優れた本体装置を提供することができる。
FIG. 10 is a schematic view of an image forming apparatus in which the
51 現像ローラ
55 現像ケース
P4 磁極
51 Developing
Claims (4)
前記磁界発生手段を構成する磁極の中で、現像位置を通過した現像剤を前記現像ローラから分離させる2つの同極性磁極の極間で反発磁界を形成し、当該反発磁界を形成させる2つの同極性の磁極のうち、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極を前記攪拌搬送手段から現像剤を汲み上げる汲み上げ磁極として利用すると共に、当該汲み上げ磁極の法線方向のピーク磁力は前記攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側のほうが、下流側よりも高く設定されていることを特徴とする現像装置。 A developing roller having a rotatable nonmagnetic cylinder and a magnetic roller generating means in which non-moving magnets for forming a plurality of magnetic poles are fixed, and a two component component comprising a magnetic carrier and a nonmagnetic toner A developer container for containing the developer; agitating and conveying means for agitating and conveying the two-component developer in the developer container; and a case member surrounding the developing roller; In a two-component developing device that conveys by rotation and develops an electrostatic latent image on an image carrier with a magnetic brush,
Among the magnetic poles constituting the magnetic field generating means, a repulsive magnetic field is formed between two magnetic poles of the same polarity that separate the developer that has passed the development position from the developing roller, and two repulsive magnetic fields are formed. Among the polar magnetic poles, the magnetic pole located downstream in the rotation direction of the developing roller is used as a pumping magnetic pole for pumping up the developer from the stirring and conveying means, and the peak magnetic force in the normal direction of the pumping magnetic pole is the stirring and conveying means The developing device is characterized in that the upstream side in the developer conveying direction is set higher than the downstream side .
前記現像装置は、
回転可能な非磁性円筒及び該非磁性円筒の内部にあって、複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段を備えた現像ローラと、磁性キャリアと非磁性トナーより成る2成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器にあって上記2成分現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、前記現像ローラを囲うケース部材とを有し、前記現像剤を前記非磁性円筒の回転により搬送し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ現像する2成分現像装置からなり、
前記磁界発生手段を構成する磁極の中で、現像位置を通過した現像剤を前記現像ローラから分離させる2つの同極性磁極の極間で反発磁界を形成し、当該反発磁界を形成させる2つの同極性の磁極のうち、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極を前記攪拌搬送手段から現像剤を汲み上げる汲み上げ磁極として利用すると共に、当該汲み上げ磁極の法線方向のピーク磁力は前記攪拌搬送手段の現像剤搬送方向上流側のほうが、下流側よりも高く設定されていることを特徴とするプロセスカートリッジ。 In the process cartridge which integrally supports these members including the image carrier and the developing device and is detachable from the image forming apparatus main body,
The developing device includes:
A developing roller having a rotatable nonmagnetic cylinder and a magnetic roller generating means in which non-moving magnets for forming a plurality of magnetic poles are fixed, and a two component component comprising a magnetic carrier and a nonmagnetic toner A developer container for containing the developer; agitating and conveying means for agitating and conveying the two-component developer in the developer container; and a case member surrounding the developing roller; It consists of a two-component developing device that conveys by rotation and develops the electrostatic latent image on the image carrier with a magnetic brush.
Among the magnetic poles constituting the magnetic field generating means, a repulsive magnetic field is formed between two magnetic poles of the same polarity that separate the developer that has passed the development position from the developing roller, and two repulsive magnetic fields are formed. Among the polar magnetic poles, the magnetic pole located downstream in the rotation direction of the developing roller is used as a pumping magnetic pole for pumping up the developer from the stirring and conveying means, and the peak magnetic force in the normal direction of the pumping magnetic pole is the stirring and conveying means the process cartridge towards the developer conveyance direction upstream side, characterized that you have been set higher than the downstream side of the.
前記現像手段が請求項1記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising an image carrier and developing means for developing an electrostatic latent image formed on the image carrier,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing unit is the developing device according to claim 1 .
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