JP2004170555A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
Developing device and image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004170555A JP2004170555A JP2002334429A JP2002334429A JP2004170555A JP 2004170555 A JP2004170555 A JP 2004170555A JP 2002334429 A JP2002334429 A JP 2002334429A JP 2002334429 A JP2002334429 A JP 2002334429A JP 2004170555 A JP2004170555 A JP 2004170555A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- developer
- developing
- carrier
- latent image
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に用いる現像装置及びこの現像装置を備えた画像形成装置に係るものである。詳しくは、潜像担持体と現像剤担持体とが対向する現像領域で現像剤担持体表面に現像剤を穂立ちさせて潜像担持体上の潜像を現像する現像装置及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という。）を用いた二成分現像方式を利用するのが主流になっている。この二成分現像方式を利用する現像装置では、円筒状に形成された現像スリーブと、現像スリーブ内部に複数の磁極を備えた磁石ローラとからなる現像スリーブが現像剤担持体として用いられる。この磁石ローラの磁力により、現像剤を現像スリーブ上にブラシ状に穂立ちさせて保持しつつ、現像スリーブと潜像担持体とが対向する現像領域に搬送する。そして、その現像領域において、ブラシ状の現像剤に潜像担持体表面を摺擦させ、現像剤中のトナーを潜像担持体上の静電潜像部分に供給して静電潜像を現像する所謂ブラシ式現像を行う。
このような磁気ブラシ現像方式において、現像領域では磁気ブラシ先端が潜像担持体表面線速に対して速い線速で摺擦するように相対移動する。このため、磁気ブラシの先端部分では、非潜像部分に対向していた期間に、キャリア表面に付着していたトナーが非潜像部分から受ける静電力で現像スリーブ側に移動するトナードリフトが生じやすい。よって、トナードリフトが生じた後の磁気ブラシが潜像後端部を摺擦する場合があり、トナー供給能力が小さいものになると共に、潜像後端部分に付着しているトナーを静電的に引きつける場合もある。これにより、後端白抜けや細線再現性の低下が生じるものと考えられる。
【０００３】
本出願人は、先に、後端白抜けや細線再現性の低下を抑制するための発明を提案している（特許文献１，２，及び３参照）。これらの公報で提案した発明では、現像磁極をＮ極からなる１つの主磁極と、この主磁極の現像スリーブの表面移動方向上流側及び下流側に近接するように配置されるＳ極からなる２つの補助磁極とから構成している。そして、現像領域における法線方向磁束密度の減衰率や、現像領域で現像剤を穂立ちさせるための主磁極と隣り合う磁極との角度間隔、主磁極の半値中央角などを所定値に規定している。更に、本出願人は、現像ニップ及び磁気ブラシ密度の設定（特許文献４参照）や主磁極の半値角度幅（半値中央角ともいう）の設定（特許文献５参照）等により画質改善を実現する発明も提案している。
上記特許文献１，２，及び３に示された現像磁極３極方式より、後端白抜け現象及び細線再現性を改善できるのは、以下の理由によるものと考えられる。
図１０は、現像磁極が１つの磁極Ｐ１からなる従来の現像装置（以下、現像磁極一極方式という）における現像スリーブ内に設けられた磁石ローラの磁極配置を示す図である。また、図１１（ａ）は、現像磁極一極方式の現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図である。また、図１１（ｂ）は、その現像磁極Ｐ１により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ４の軸方向から見たときの形状を示す説明図である。
図１２（ａ）は、上記３つの公報に記載されている現像磁極が１つの主磁極Ｐ１ｂと２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃからなる（以下、現像磁極３極方式という）現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図である。また、図１２（ｂ）は、これら３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシを現像スリーブ４の軸方向から見たときの形状を示す説明図である。
【０００４】
現像磁極一極方式では、Ｎ極の現像磁極Ｐ１に隣り合うＳ極の磁極Ｐ２，Ｐ６は、現像磁極Ｐ１から比較的離れた位置に配置される。よって、現像領域における磁界の磁力分布は、図１１（ａ）に示すように、現像磁極Ｐ１から出る磁力線が現像スリーブ表面から比較的離れた位置を通るようになる。そして、現像スリーブ４上に担持されて現像領域まで搬送されてきた現像剤は、図１１（ｂ）に示すように、その磁力線に沿って穂立ちし、磁気ブラシを形成する。
一方、現像磁極３極方式では、主磁極Ｐ１ｂとこれらの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの距離は、現像磁極一極方式に比して小さい。このため、図１２（ａ）に示すように、現像領域における磁界の磁力分布は、上記現像磁極一極方式に比べ、主磁極Ｐ１ｂから出る磁力線が現像スリーブ表面に近い位置を通る。また、主磁極Ｐ１ｂから出る磁力線のより多くが、隣り合う磁極としての２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃに向かう。これらの結果、磁気ブラシの形成に関与する現像スリーブ表面の法線方向に近い方向に向かう磁力線（以下、「穂立ち用磁力線」という。）の本数が、同じ本数の磁力線が生じる現像磁極一極方式の現像装置に比べて少なくなる。その穂立ち用磁力線が存在する現像スリーブ４の表面移動方向における幅（穂立ち幅）も狭くなる。そのため、現像スリーブ４上の磁気ブラシが感光体ドラム１に近接又は接触する期間が現像磁極一極方式の現像装置よりも短くなる。また、感光体ドラム表面の移動で現像領域を脱出する潜像後端部を摺擦する磁気ブラシが、それまで非潜像部分に近接又は接触していた期間も、現像磁極一極方式の現像装置より短くなる。よって、現像磁極一極方式の現像装置に比べ、後端白抜け及び細線再現性の低下を抑制することができる。
【０００５】
現像磁極３極方式においては、現像スリーブ４の表面からその法線方向に離れた位置（例えば、従来装置における磁気ブラシの先端部分が存在する位置）での現像領域内における法線方向磁束密度は、現像磁極一極方式の現像装置より小さくなる。従って、磁気ブラシを構成する現像剤の多くが磁束密度の高い現像スリーブ４の表面近傍に引き寄せられ、図１２（ｂ）に示すように、磁気ブラシの長さは従来の現像装置に比べて短いものとなる。
これに加え、現像領域に供給される現像剤の量を少なめにして磁気ブラシの長さをより短く規制している。そして、磁気ブラシが短くなった分だけ現像スリーブ４の表面と感光体ドラム１の表面との最小間隔（以下、「現像ギャップ」という。）Ｐｇを狭くすることで、従来装置よりも現像スリーブ４の表面に近い磁束密度の高い領域に存在する密度の高いブラシ部分で感光体ドラム１を摺擦することができる。
これによって、現像領域において磁気ブラシが潜像担持体を摺擦する現像スリーブ表面移動方向の幅（摺擦幅）Ｐｎが現像磁極一極方式に比して狭くなっても、潜像に供給されるトナー量を十分に確保することが可能である。また、更に多くのトナーを潜像に供給するために、現像スリーブ４の対感光体線速比を高めるなどの方法もある。よって、後端白抜けを抑制し、細線再現性を高め、かつ、画像濃度の高い高品質な画像を提供することが可能である。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００―３０５３６０号公報
【特許文献２】
特開２０００―３４７５０６号公報
【特許文献３】
特開２００１−５２９６号公報
【特許文献４】
特開２００１−２７８４９号公報
【特許文献５】
特開２００１−１３４１００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記現像磁極３極方式にの現像装置においては、図１１（ａ）、（ｂ）のような現像磁極一極方式の装置に比して、現像ニップで現像剤が受けるストレスが高くなる。これは、感光体ドラム１に接触する磁気ブラシの先端部分のブラシ密度を現像磁極一極方式の現像装置よりも高くするために、狭い現像ギャップに従来よりも高密度で現像剤を押し込めていることが原因である。このため、現像剤同士や現像剤と感光体ドラムとの間で生じる摩擦が増え、現像剤にかかるストレスが高くなる。また、現像磁極一極方式の装置に比して、主磁極Ｐ１ｂにおける磁力を強くする場合があり、この場合は磁気ブラシの穂が従来に比して硬くなるため、感光体との摩擦によって現像剤にかかるストレスが高くなる。
現像剤がストレスを受け続けると、キャリア表面に担持されているトナーのキャリア表面に対する接触面積が増えてキャリアから離れにくくなる、所謂スペントという現像剤劣化の現象が生じる。このような現象が生じると、トナーの一成分であるワックスが染み出してキャリア表面にこびり付き（溶着という）、もともとサラサラしていた現像剤がベトベトした状態になってしまう。この結果、現像剤の流動度が低下し、現像スリーブによる現像剤汲み上げ量［ｍｇ／ｃｍ２］が減少して、これが進むと現像剤汲み上げ不良となり画像濃度不足が発生するという問題があった。
【０００８】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。そしてその目的とするところは、細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図りつつ、現像剤汲み上げ不良に起因する画像濃度不足の発生を防止できる現像装置及び画像形成装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の現像装置においては、トナーと体積平均粒径が３０［μｍ］以上６０［μｍ］以下の磁性粒子とを含む現像剤を担持して移動する現像剤担持体表面の一部が装置ケーシングから露出しており、静電潜像を担持して移動する潜像担持体表面と、露出した現像剤担持体表面とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置し該現像領域の現像剤担持体表面外側に生じる磁束の該現像剤担持体表面法線方向における磁束密度の減衰率が４０［％］以上である現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で該現像剤担持体の表面を移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記現像剤担持体表面に設けた該表面移動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝の深さＭが０．１５［ｍｍ］以上０．２５［ｍｍ］以下、該溝の該現像剤担持体表面移動方向における間隔である溝ピッチをＰとしたとき、該溝ピッチＰに対する溝深さＭの比Ｍ／Ｐが０．１０以上０．１６以下、該現像剤担持体表面の表面粗さが十点平均粗さＲｚで２０［μｍ］以上１００［μｍ］以下、かつ、上記現像剤の流動度が、３０［秒／５０ｇ］以上５０［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とするものである。
ここで、上記「減衰率」とは、現像磁極によって現像剤担持体表面上に発生する現像剤担持体表面の法線方向における磁束密度（法線方向磁束密度）のピーク値をＸとし、現像剤担持体表面からその法線方向に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値をＹとしたとき、下記の数１で求められる値を意味する。
【数１】
減衰率［％］＝｛（Ｘ−Ｙ）／Ｘ｝×１００」）
また、請求項２の現像装置においては、トナーと体積平均粒径が３０［μｍ］以上６０［μｍ］以下の磁性粒子とを含む現像剤を担持して移動する現像剤担持体表面の一部が装置ケーシングから露出しており、静電潜像を担持して移動する潜像担持体表面と、露出した現像剤担持体表面とが対向する現像領域で、該現像領域に対向するように配置した法線方向磁束密度の半値角度幅が２５［°］以下である現像磁極により該現像剤担持体上の現像剤を穂立ちさせて該現像剤担持体上に磁気ブラシを形成し、該現像領域で該潜像担持体の表面移動方向と同方向かつ該潜像担持体表面の線速よりも大きい線速で該現像剤担持体の表面を移動させて、該磁気ブラシにより該潜像担持体の表面を摺擦し、該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記現像剤担持体表面に設けた該表面移動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝の深さＭが０．１５［ｍｍ］以上０．２５［ｍｍ］以下、該溝の該現像剤担持体表面移動方向における間隔である溝ピッチをＰとしたとき、該溝ピッチＰに対する溝深さＭの比Ｍ／Ｐが０．１０以上０．１６以下、該現像剤担持体表面の表面粗さが十点平均粗さＲｚで２０［μｍ］以上１００［μｍ］以下、かつ、上記現像剤の流動度が、３０［秒／５０ｇ］以上５０［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とするものである。
ここで、上記「半値角度幅」とは、現像剤担持体表面法線方向における最高磁束密度の最高値の半分となる磁束密度を示す現像剤担持体表面上の２つの半値点を、現像領域における現像剤担持体表面の曲率中心軸から見たときの現像剤担持体表面移動方向における角度幅である。
また、請求項３の現像装置においては、請求項１又は２の現像装置において、上記磁性粒子の流動度が、２０［秒／５０ｇ］以上４０［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とするものである。
ここで、現像剤又は磁性粒子の流動度とは、５０ｇの現像剤又は磁性粒子が細孔から落下するのに要する時間である。
また、請求項４の画像形成装置においては、潜像担持体と、上記潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、上記潜像担持体上の潜像を、トナーと磁性粒子とを含む現像剤により現像する現像手段と、上記潜像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、上記現像手段として、請求項１、２、又は３の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
上記請求項１乃至３の現像装置及び請求項４の画像形成装置においては、現像剤汲み上げ量に影響を与える種々のパラメータを以下のように範囲限定し、結果的に現像剤汲み上げ量が所望の範囲となるようにする。これに先駆けて、現像領域の現像剤担持体外側における法線方向磁束密度の減衰率が４０［％］以上、あるいは、半値点間の角度幅が２５［°］以下となるように構成している。更に、磁性粒子の体積平均粒径が３０［μｍ］以上６０［μｍ］以下のものを用いている。上記のように減衰率を高め又は半値点間の角度幅を狭めるには、例えば次の方法がある。即ち、上記公報の現像装置のように、現像磁極をＮ極からなる１つの主磁極とこの主磁極の現像剤担持体表面移動方向両側に近接して配置されるＳ極からなる２つの補助磁極とから構成する。尚、主磁極と補助磁極の極性は互いに逆極性であればよく、現像磁極がＳ極で補助磁極がＮ極であってもよい。
そして、本発明において、本発明者は以下のような種々のパラメータが現像剤汲み上げ量に影響を及ぼすことを発見し、以下のように数値限定している。
先ず、溝の深さＭと現像剤汲み上げ量との間には相関関係があり、溝の深さＭが浅すぎると、現像剤担持体表面における現像剤の係止力が不足しやすくなる。このため、上記のような現像剤の劣化現象が生じたときに現像剤の搬送性を低下させてしまう。また、溝ピッチＰに対する溝深さＭの値であるＭ／Ｐが小さ過ぎると、溝ピッチＰに対して溝深さＭが浅いため、現像剤担持体表面が表面移動方向で比較的フラットな状態となって、現像剤を汲み上げ搬送する能力が低くなる。
一方溝の深さＭが深すぎると、現像剤担持体表面に形成される磁気ブラシの穂の高さにばらつき生じやすくなる。また、上記Ｍ／Ｐが大き過ぎると、現像剤担持体表面が表面移動方向で平面の領域が少なくなり現像剤担持体表面全面が溝部で覆われる状態に近づくため、現像剤担持体表面に穂の高さにばらつきが生じた磁気ブラシが密に形成される。このため、現像剤汲み上げ量にばらつきが生じたり、そのまま現像領域に搬送されると画像に濃淡となって現れたりしやすくなる。
更に、現像スリーブ表面粗さと現像剤汲み上げ量との間には相関関係があり、表面粗さが小さい、即ち表面が平滑に近いと現像剤汲み上げ量が減少し、表面粗さが大きいと現像剤汲み上げ量が増加する傾向にある。特に、現像スリーブの表面粗さが十点平均粗さＲｚで２０［μｍ］未満であると、現像剤汲み上げ量が急に減少する。一方、表面粗さＲｚが１００［μｍ］を超えると、現像剤汲み上げ量を増加させる効果が余り見られなくなってくることを確認した。
更に、現像剤流動度と現像剤汲み上げ量との間にも相関関係があり、現像剤流動度が小さく、現像剤がさらさらしたものであると、磁気ブラシの穂が柔らかく流動的となりドクタギャップ内を現像剤が通過しやすい状態となる。このため、現像スリーブ表面に設けた溝にドクタギャップで現像剤を押し込む力が現像剤にかかりにくくなり、現像剤くみ上げ量が減少する。
一方、現像剤流動度が大きく、現像剤が流れにくいものであると、磁気ブラシの穂が硬く締まった状態になり、ドクタギャップ手前で現像剤が滞りやすくなる。このため、現像剤流動度がある程度上昇するまでは現像スリーブ表面に設けた溝にドクタギャップで現像剤が押し込まれやすくなり、現像剤くみ上げ量が増加する。
以上のように、現像剤汲み上げ量に影響を及ぼすパラメータは種々あり、これらを良好に制御することで、現像剤汲み上げ量を所望の量にすることが可能となる。
そして、本発明においては、現像剤担持体表面にこの表面移動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝を設け、この溝の深さＭを０．１５［ｍｍ］以上０．２５［ｍｍ］以下、この溝のピッチＰに対する溝深さＭの比Ｍ／Ｐを０．１０以上０．１６以下、現像剤担持体表面の表面粗さを十点平均粗さＲｚで２０［μｍ］以上１００［μｍ］以下、
かつ、上記現像剤の流動度を、３０［秒／５０ｇ］以上５０［秒／５０ｇ］以下とする。
このように、４つのパラメータを上記の範囲内にすることによって、後述する実施形態で示すように、現像剤担持体による現像剤汲み上げ量を６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲内に確保できることが確認されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、電子写真式の画像形成装置であるレーザプリンタ（以下、「プリンタ」という。）に適用した実施形態について説明する。
図２は、本実施形態に係るプリンタ全体の概略構成図である。このプリンタは、潜像担持体としての感光体ドラム１を有している。感光体ドラム１は、図中矢印Ａ方向に回転駆動されながら、感光体ドラム１に接触する帯電手段としての帯電ローラ５０により、その表面を一様に帯電される。その後、潜像形成手段としての光書込ユニット５１により画像情報に基づき走査露光されて、感光体ドラム１の表面に静電潜像が形成される。なお、帯電手段及び潜像形成手段としては、帯電ローラ５０及び光書込ユニット５１とは異なるものを用いることもできる。感光体ドラム１上に形成された静電潜像は、後述する現像手段としての現像装置２により現像され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写ベルト５３を備えた転写手段としての転写ユニットにより、給紙カセット５４から給紙ローラ５５及びレジストローラ対５６を経て搬送される転写材としての転写紙５２上に転写される。転写終了後の転写紙５２は、定着手段としての定着ユニット５７によりトナー像が定着され、機外に排出される。なお、転写されずに感光体ドラム１上に残留した転写残トナーは、クリーニング手段としてのクリーニングユニット５８により感光体ドラム１の表面から除去される。また、感光体ドラム１上の残留電荷は、除電手段としての除電ランプ５９で除去される。
【００１１】
次に、本実施形態における現像装置２の構成について説明する。
図１は、感光体ドラム１の周囲に配置される現像装置２を含む画像形成装置の要部の概略構成図である。本実施形態における現像装置２は、現像剤担持体としての現像ローラ３が所定間隔の現像ギャップを介して感光体ドラム１に近接するように配置されている。この現像ローラ３は、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂などの非磁性体からなる円筒状の現像スリーブ４を備えている。また、その内部には、現像スリーブ４の表面上に現像剤を穂立ちさせる等ための磁界を形成する磁界形成手段としての磁石ローラ５が設けられている。現像スリーブ４は、固定配置されている磁石ローラ５の周囲を、図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転する。
【００１２】
また、現像装置２は、現像スリーブ４と感光体ドラム１とが対向する現像領域に対して現像スリーブ４の表面移動方向上流側に、現像スリーブ上に付着した現像剤量を規制する現像剤規制部材としてのドクタブレード６が設けられている。このドクタブレード６の先端（規制部）と現像スリーブ４の表面との最小間隔であるドクタギャップは、現像領域に搬送される現像剤供給量に影響を与える。本実施形態では、ドクタギャップを０．４［ｍｍ］に設定している。そして、本実施形態では、ドクタギャップ近傍の磁界の強さやキャリアの飽和磁化値等の各種パラメータを調節して、現像領域への現像剤供給量を６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下となるように設定している。また、現像装置２は、現像ローラ３の感光体ドラム１とは反対側の領域における現像ケーシング７の内部に、現像剤を攪拌しながら現像スリーブ４上へ汲み上げるためのスクリュー８が設けられている。
また、現像領域の下方には、現像ケーシング７の下あご部分と、レジストローラ５６を通過した転写紙を転写部に案内するためのガイド板４６との間に、マイラー部材９が設けられている。このマイラー部材９は、現像スリーブ４の一部を感光体ドラム１に対向させるための現像ケーシング７の開口部から飛散するキャリアやトナーが、転写紙やレジストローラ５６等を汚すことを防いでいる。
【００１３】
本実施形態では、径が１００［ｍｍ］である感光体ドラム１を、現像領域におけるドラム線速が３３０［ｍｍ／秒］となるように回転駆動させ、かつ、径が２５［ｍｍ］である現像スリーブ４を、現像領域におけるスリーブ線速が６６０［ｍｍ／秒］となるように回転駆動させている。すなわち、本実施形態では、ドラム線速に対するスリーブ線速の線速比を２．０に設定している。
また、本実施形態における現像ギャップは０．５［ｍｍ］に設定されている。従来の現像ギャップは、一般にキャリア粒径の１０倍程度に設定されており、例えばキャリア粒径が５０［μｍ］であれば０．６５［ｍｍ］以上０．８［ｍｍ］以下程度であった。一方、本実施形態では、従来に比べて主磁極の磁力が大きいため、キャリア粒径の３０倍程度に設定することも可能である。しかし、本実施形態であっても、現像ギャップをキャリア粒径の３０倍程度よりも広くすると、所望の画像濃度を得ることが困難となる。なお、本実施形態においては、ドラム線速に対するスリーブ線速の線速比を１．５まで下げても、必要な画像濃度を得ることができる。
【００１４】
次に、磁石ローラ５により形成される磁界について説明する。
図３は、磁石ローラ５の各磁極により現像スリーブ４の表面に発生するその表面の法線方向の磁束密度（以下、「法線方向磁束密度」という。）の分布を実線で示した円グラフである。この円グラフを作成するために、ＡＤＳ社製ガウスメーター（ＨＧＭ−８３００）並びにＡＤＳ社製Ａ１型アキシャルプローブを使用し、これらで測定した結果を円チャートレコーダにより記録した。このような磁気特性を有する磁石ローラ５による磁界によって、現像剤中のキャリアが現像スリーブ４上にチェーン状に穂立ちし、このチェーン状に穂立ちしたキャリアに静電力等によりトナーが付着して磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシは、現像スリーブ４の表面移動に伴って現像スリーブ４の表面移動方向（図中反時計回り方向）に搬送される。
【００１５】
本実施形態における磁石ローラ５は、図４に示すように、現像領域における現像剤を穂立ちさせるための磁界を形成する主磁極Ｐ１ｂを備えている。また、この主磁極Ｐ１ｂに対して現像スリーブ４の表面移動方向上流側と下流側には、それぞれ補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃが主磁極Ｐ１ｂに近接するように配置されている。各磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃは、横断面の小さい磁石により構成されている。一般に、磁石の横断面を小さくすると磁力が弱くなるため、本実施形態では、３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃを比較的磁力の強い希土類金属合金からなる磁石で構成している。希土類金属合金磁石のうち、代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石によれば、３５８［ｋＪ／ｍ３］の最大エネルギー積を得ることができる。また、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石によれば、８０［ｋＪ／ｍ３］前後の最大エネルギー積を得ることができる。一般には、最大エネルギー積が３６［ｋＪ／ｍ３］前後、２０［ｋＪ／ｍ３］前後のフェライト磁石、フェライトボンド磁石等が用いられる。しかし、本実施形態のように希土類金属合金磁石を用いれば、これらに比べて強い磁力を確保することができる。よって、横断面の小さい磁石を用いても、現像スリーブ４の表面の磁力を十分に確保することができる。本実施形態では、現像磁極を構成する３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度が１００［ｍＴ］以上２００［ｍＴ］以下となるように設定されている。
【００１６】
また、図３において１点破線で示すラインは、現像スリーブ４の表面からその法線方向に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度を示している。本実施形態において、法線方向磁束密度の減衰率とは、上記数１で求められる値を意味する。このとき、数１中「Ｘ」は、現像スリーブ４の表面上に発生する法線方向磁束密度のピーク値を指し、「Ｙ」は、現像スリーブ４の表面からその法線方向に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度のピーク値を指す。例を挙げると、現像スリーブ４の表面の法線方向磁束密度が１００［ｍＴ］で、現像スリーブ４の表面から１［ｍｍ］離れた部分での法線方向磁束密度が８０［ｍＴ］であるとき、その減衰率は２０［％］となる。
【００１７】
次に、磁石ローラ５の磁極配置について説明する。
図４は、磁石ローラ５の現像磁極である３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの配置を示す説明図である。磁石ローラ５の現像磁極は、主に現像領域の現像剤を穂立ちさせるために機能する主磁極Ｐ１ｂと、２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃから構成される。これらの補助磁極は、主磁極Ｐ１ｂに対して現像スリーブ４の表面移動方向の上流側及び下流側に隣接する位置に、その主磁極Ｐ１ｂとは反対極性をもつものである。本実施形態では、上記主磁極Ｐ１ｂ、現像スリーブ４上に現像剤を汲み上げるための磁界を形成する磁極Ｐ４、現像スリーブ４上に汲み上げられた現像剤を現像領域まで搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ６、及び、現像領域の現像スリーブ４表面移動方向下流側に位置する領域で現像剤を搬送するための磁界を形成する磁極Ｐ２，Ｐ３を、Ｎ極で構成している。また、上記補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ、及び、現像スリーブ４上に汲み上げられた現像剤を搬送する磁極Ｐ５を、Ｓ極で構成している。本実施形態では、主磁極Ｐ１ｂとして、現像スリーブ４の表面上の法線方向磁束密度の最高値が約１２０［ｍＴ］となる磁石を用いている。
【００１８】
また、上述した２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃは、主磁極Ｐ１ｃによる現像スリーブ４表面上の法線方向磁束密度の分布を調節するために利用される。具体的には、現像領域における現像スリーブ４表面の曲率中心軸すなわち現像スリーブ４の中心軸から見た現像スリーブ表面移動方向の半値点間の角度幅（以下、「半値角度幅」という。）を狭くするために利用される。ここで、半値角度幅とは、主磁極Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度の最高値の半分となる磁束密度を示す現像スリーブ４表面の２つの半値点を、現像スリーブ４の中心軸から見たときの現像スリーブ４の表面移動方向における角度幅をいう。したがって、例えば、法線方向磁束密度の最高値が１２０［ｍＴ］である場合、半値角度幅は、法線方向磁束密度がその半値である６０［ｍＴ］となる現像スリーブ４表面の半値点を現像スリーブ４の中心軸から見たときの角度幅となる。本実施形態では、主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が２５［°］以下となるように、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの磁気特性や配置などが設定されている。具体的には、現像磁極を構成する３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの磁石における現像スリーブ表面移動方向の横断面の幅が２［ｍｍ］に設定されている。その結果、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅は１６［°］となる。
【００１９】
図５（ａ）は、図３を基づいて、本実施形態のように３つの磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃで現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図である。また、図５（ｂ）は、従来のように１つの磁極Ｐ１で現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図である。図５（ａ）及び（ｂ）を比較すると、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅θ１は、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃにより、従来の単一の現像磁極Ｐ１の半値角度幅θ’１よりも狭くなる。ここで、主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が２５［°］を越えると、後端白抜け等の異常画像が発生することが確認されている。
【００２０】
また、本実施形態では、補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃの半値角度幅は、図４に示すように、Ｐ１ａが３５［°］以下、Ｐ１ｃが４５［°］以下となるように設定している。また、主磁極Ｐ１ｂと各補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとの位置関係は、図４に示したように、主磁極Ｐ１ｂと補助磁極Ｐ１ａとの配置角度幅が３５［°］以下，主磁極Ｐ１ｂと補助磁極Ｐ１ｃとの配置角度幅が４５［°］以下となるように設定されている。この配置角度幅とは、主磁極Ｐ１ｂと２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃとにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度の最高値を示す現像スリーブ４表面の各点を、現像領域における現像スリーブ４表面の曲率中心軸すなわち現像スリーブ４の中心軸から見たときの現像スリーブ４の表面移動方向におけるそれぞれの角度幅をいう。本実施形態では、上述のように主磁極Ｐ１ｂの半値角度幅が１６［°］である。
【００２１】
更に、本実施形態では、現像磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより現像スリーブ４の表面に発生する法線方向磁束密度が０［ｍＴ］となる変極点のうち、現像スリーブ４の表面移動方向最上流側と最下流側に位置する２つの変極点間の角度幅を１２０［°］以下となるように構成されている。すなわち、図４に示すように、２つの補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃと各補助磁極Ｐ１ａ、Ｐ１ｃにそれぞれ隣り合う磁極Ｐ２，Ｐ６との間に存在する変極点間の角度幅が１２０［°］以下となっている。
【００２２】
以上の構成において、本実施形態における現像磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃの磁気特性は、以下に示すように観測された。
主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１２０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は５５．８［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は６４．２［ｍＴ］であった。したがって、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は５３．５［％］となる。
また、主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ表面移動方向上流側に位置する上流側補助磁極Ｐ１ａの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１００［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は５３．３［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は４６．７［ｍＴ］であった。したがって、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は４６．７［％］となる。
また、主磁極Ｐ１ｂの現像スリーブ表面移動方向下流側に位置する補助磁極Ｐ１ｃの現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は１２０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は６７．４［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は５２．６［ｍＴ］であった。したがって、本実施形態における主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は４３．８［％］となる。
なお、図５（ｂ）に示した従来の磁石ローラ５では、例えば、現像磁極Ｐ１の現像スリーブ４の表面上における法線方向磁束密度の最高値は９０［ｍＴ］であり、その最高値を示す現像スリーブ４の表面から法線方向外側に１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は６３．９［ｍＴ］であった。よって、その法線方向磁束密度の変化量は２６．１［ｍＴ］であった。したがって、この場合の主磁極Ｐ１ｂによる法線方向磁束密度の減衰率は２９［％］となる。
【００２３】
以上のような磁気特性を有する主磁極Ｐ１ｂ及び補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃを備えた磁石ローラ５により生じる磁力線に沿って現像剤が穂立ちして、現像スリーブ４上に磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシの中で、主磁極Ｐ１ｂによる磁界により形成されるブラシ部分のみが感光体ドラム１の表面に接触することになり、感光体ドラム１上の静電潜像の可視像化に寄与することになる。このとき、現像領域における磁気ブラシの長さは、約１［ｍｍ］となるように設定されている。尚、ここでいう磁気ブラシの長さは、感光体ドラム１を取り外した場合における長さであって、実際には、現像ギャップが０．５［ｍｍ］に設定されているので、現像領域における磁気ブラシの長さは、その現像ギャップに応じて短くなる。
【００２４】
このように磁気ブラシの長さを短く形成できるのは、上述のように法線方向磁束密度の減衰率が大きいためである。その理由は、現像スリーブ４の表面上での法線方向磁束密度は高いが、減衰率が高いために、現像スリーブ４の表面から１［ｍｍ］離れた位置での法線方向磁束密度は急激に低くなる。このため、現像スリーブ４の表面付近の現像剤は強い磁界の作用を受けて密集するが、現像スリーブ４の表面から比較的離れたところでは磁界が弱いため現像剤がブラシチェーンを維持できないからである。また、本実施形態では、上述したように、現像剤供給量を６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下と少なめになるように設定している。これにより、本来であればもっと長い磁気ブラシを形成できるところ、現像剤供給量不足のため、磁気ブラシが短く規制される。そして、このように短く規制された結果、現像ギャップを０．５［ｍｍ］と設定することで、磁束密度の高い現像スリーブ４の表面付近で密集した現像剤からなるブラシ部分で感光体ドラム１の表面を摺擦することができる。
【００２５】
次に、本実施形態に用いる現像剤のキャリアについて説明する。
キャリアの芯材としては、公知の磁性体材料を使用することができる。この磁性体材料としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属やマグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金又は化合物等が挙げられる。
ここで、キャリアの磁気特性は、磁石ローラ５による磁界からキャリアが受ける影響を左右し、現像剤の現像特性及び搬送性に大きく影響を及ぼすことが、本発明者の研究により確認されている。本実施形態では、キャリア飛散を抑制する目的、また現像領域への現像剤供給量を増加して画像濃度を高める目的で、飽和磁化値が４０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以上６０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下であるキャリアを使用している。尚、ここでいうキャリアの飽和磁化値としては、３０００×１０３／４π［Ａ／ｍ］磁場中におけるキャリアの磁化の強さを使用している。
また、キャリアの残留磁化値及び保磁力の強さが大きすぎると、現像ケーシング７の内部における現像剤の良好な搬送性が妨げられ、画像の階調性が低下したり、後端トナーよりが発生したりすることが本発明者の研究により確認されている。更に、本発明者らの研究の結果、画像のカスレやベタ画像中での濃度不均一等も発生しやすくなり、現像能力を低下させる要因となるも判明した。このような不具合を抑制するためには、キャリアの残留磁化値が１０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下、好ましくは５×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］以下、より好ましくは実質上０であるのが望ましい。また、キャリアの保磁力の強さは、４０×１０３／４π［Ａ／ｍ］以下、好ましくは３０×１０３／４π［Ａ／ｍ］以下、より好ましくは１０×１０３／４π［Ａ／ｍ］以下であることが重要である。尚、ここでいうキャリアの保磁力の強さとしては、３０００×１０３／４π［Ａ／ｍ］磁場中に置かれたときの保持力の強さを使用している。
以上のキャリアの磁気特性を考慮した場合、キャリアの芯材としては、フェライトを使用するのが好ましい。
【００２６】
また、キャリア体積平均粒径が３０［μｍ］以上６０［μｍ］以下の範囲であるとき、感光体ドラム１に接触する磁気ブラシの先端部分のブラシ密度が高くなり、本発明者の研究により特段の副作用もないことが判明した。これについて説明すると、キャリア粒径は磁性体粒子粒度分布に大きく依存するが、その体積平均粒径が３０［μｍ］未満となると、粒径の小さいキャリアの数が増加する。このような小径のキャリアは、現像スリーブ４上に保持されにくいため、現像領域において感光体ドラム１の表面に移動して付着するキャリア付着という現象が発生する。したがって、小径キャリアの数が増えると、感光体ドラム１へのキャリア付着が発生しやすくなる。逆に、キャリアの体積平均粒径が６０［μｍ］を越えると、ドクタギャップが０．２〜０．４［ｍｍ］という狭いものである場合、十分なトナーを現像領域に供給することができない。
【００２７】
また、キャリアの被覆樹脂としては、一般的な熱硬化型シリコーン樹脂を使用することができる。また、本実施形態では、キャリアの抵抗値を調整する目的で、キャリアの被覆樹脂中に微粉末を添加する。この微粉末は、０．０１［μｍ］以上５．０［μｍ］以下程度の粒径をもつものであるのが好ましい。更に、キャリアの帯電特性を調整したり、被覆樹脂と芯材との接着性を向上させたりする目的で、カップリング剤、特にシランカップリング剤を用いることができる。例えば、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル［３−（トリメトキシシリル）プロピル］アンモニウムクロライド、γ−クロロプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン（以上、トーレ・シリコン社製）、アリルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、１，３−ジビニルテトラメチルジシラザン、メタクリルオキシエチルジメチル（３−トリメトキシシリルプロピル）アンモニウムクロライド（以上、チッソ社製）等が挙げられる。
【００２８】
このような被覆樹脂を芯材にコーティングする方法は特に限定されず、例えば、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、フローコーターを用いる流動スプレーコーティング法を採用することができる。このような方法でコーティングした後は、被覆膜の硬化処理及び乾燥処理を行う。この処理において、加熱あるいは加熱及び加湿を行うことで、速やかに硬化・乾燥を完了することができる。被覆膜の厚みは２［μｍ］以下程度、好ましくは０．１〜１［μｍ］とする。
【００２９】
次に、本実施形態に用いる現像剤のトナーについて説明する。
本実施形態におけるトナーとしては、公知の方法を用いて作製したものを広く用いることができる。具体的には、例えば、結着樹脂、着色剤及び極性制御剤よりなる混合物を、熱ロールミルで溶融混練した後、冷却固化せしめ、これを粉砕分級して得られたものを使用することができる。また、必要に応じて任意の添加物を含ませてもよい。本実施形態では、重量平均粒径が６［μｍ］以上１０［μｍ］以下の範囲にあるトナーを使用する。このトナーの重量平均粒径は、種々の方法によって測定でき、例えばコールターカウンターを使用して測定することができる。このコールターカウンターとしては、例えばコールターカウンターＩＩ型（コールター社製）を利用することができる。そして、このようなコールターカウンターにより得られた測定結果に基づいて、例えば個数分布、体積分布といった特性について解析することにより、トナーの重量平均粒径を求めることができる。コールターカウンターによる測定で使用する電解液としては、１級塩化ナトリウムを使用して調節した１［％］塩化ナトリウム水溶液を用いることができる。
【００３０】
トナーの結着樹脂としては、従来からトナー用結着樹脂として使用されてきたものの全てを用いることができる。具体的には、ポリスチレン、ポリクロロスチレン、ポリビニルトルエンなどのスチレン及びその置換体の単重合体、スチレン／ｐ−クロロスチレン共重合体、スチレン／プロピレン共重合体、スチレン／ビニルトルエン共重合体、スチレン／ビニルナフタリン共重合体、スチレン／アクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリル酸エチル共重合体、スチレン／アクリル酸ブチル共重合体、スチレン／アクリル酸オクチル共重合体、スチレン／メタクリル酸メチル共重合体、スチレン／メタクリル酸エチル共重合体、スチレン／メタクリル酸ブチル共重合体、スチレン／α−クロルメタクリル酸メチル共重合体、スチレン／アクリロニトリル共重合体、スチレン／ビニルメチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルエチルエーテル共重合体、スチレン／ビニルメチルケトン共重合体、スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体、スチレン／アクリロニトリル／インデン共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体、スチレン／マレイン酸エステル共重合体などのスチレン系共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリビニルブチルブチラール、ポリアクリル酸樹脂、ロジン、変性ロジン、テルペン樹脂、フェノール樹脂、脂肪族又は脂環族炭化水素樹脂、芳香族系石油樹脂、塩素化パラフィン、パラフィンワックスなどが挙げられ、これらは、単独であるいは２種以上混合して使用される。
【００３１】
また、トナーの着色剤としては、トナー用として公知のものがすべて使用できる。黒色の着色剤としては、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、ファーネスブラック、ランプブラック等が使用できる。シアンの着色剤としては、例えば、フタロシアニンブルー、メチルレンブルー、ビクトリアブルー、メチルバイオレット、アニリンブルー、ウルトラマリンブルー等が使用できる。マゼンタの着色剤としては、例えば、ローダミン６Ｇレーキ、ジメチルキナクリドン、ウォッチングレッド、ローズベンガル、ローダミンＢ、アリザリンレーキ等が使用できる。イエローの着色剤としては、例えば、クロムイエロー、ベンジジンイエロー、ハンザイエロー、ナフトールイエロー、モリブデンオレンジ、キノリンイエロー、タートラジン等が使用できる。
【００３２】
また、トナーをより効率的に帯電させるために、少量の帯電付与剤、例えば染顔料、極性制御剤を含有させることもできる。極性制御剤としては、例えば、モノアゾ染料の金属錯塩、ニトロフミン酸及びその塩、サリチル酸、ナフトエ酸、ジカルボン酸のＣｏ、Ｃｒ又はＦｅ等の金属錯体、有機染料、四級アンモニウム塩等が使用できる。
【００３３】
また、その他の添加剤としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等が一般的なものとして挙げられるが、特に限定するものではない。本実施形態では、添加剤として、シリコーンオイル処理剤にて処理した微粒子を用いている。この微粒子としては、シリカ微粒子、酸化チタン微粒子等が挙げられる。
シリカ微粒子のシリコーンオイル処理剤の具体例としては、分子中に反応性基を有する変性シリコーンオイル、ハイドロジェンシリコーンオイル又はフッ素含有シリコーンオイルの１種以上を用いることが好ましいが、分子中にこのような活性な基を有しない未変性シリコーンオイルを用いることも可能である。分子中に反応基を有する変性シリコーンオイルとしては、分子中にヒドロキシ基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、エーテル基およびメルカプト基からなる群から選ばれる基を１種以上含む変性シリコーンオイルの１種以上が好ましい。また、このシリコーンオイルの粘度は、室温で５［ｃｐ］以上１５０００［ｃｐ］以下であるものが好ましい。添加剤としてシリコーンオイル処理剤にて処理したシリカ微粒子を用いれば、シリカ微粒子による感光体ドラム１の摩耗を低減することができる。
【００３４】
ここで、本実施形態のように小粒径のトナーを用いる場合、摺擦による過剰帯電を生じやすくなるので、連続でプリントした場合での帯電量が上昇を抑止し、カウンターチャージよる非画像部へのトナー付着が生じやすい。そこで、本実施形態では、トナーの帯電量を制御する目的で、トナーの流動性を高めることができる酸化チタン微粒子を含有させている。この酸化チタンの添加量は、ＢＥＴ法による窒素吸着により計測したトナーの全表面積に対する酸化チタンの比表面積が、３０［ｍ２／ｇ］以上、特に５０［ｍ２／ｇ］以上４００［ｍ２／ｇ］以下の範囲内となるように設定するのが望ましい。しかし、酸化チタン微粒子をシリカ微粒子よりも多量に添加すると、トナー帯電量が不足する結果を招くことになる。よって、シリカ微粒子に対する酸化チタン微粒子の添加比率は、０．６以下となるように設定するのが望ましい。このような微粉末の総添加量は、トナーに対しても０．５［重量％］以上２［重量％］以下とするのが好適である。
【００３５】
ところで、上記構成のプリンタにおいて、ドクタギャップ通過後の現像スリーブ表面での現像剤担持量である現像剤汲み上げ量が適した量である６５〜９５［ｍｇ／ｃｍ２］となるようにするため、現像剤汲み上げ量に影響を及ぼす種々のパラメータを調べた。以下に、そのために用いたトナー及びキャリアの処方及び製法と、実験例について説明する。
まず、以下の実験例で用いるトナーＴ及びキャリアＣ−ａ、Ｃ１〜４の処方及び製法について説明する。
【００３６】
（トナーＴの作製）
下記の表１に示す各材料の混合物を、ヘンシェルミキサー中で十分攪拌混合した。その後、８０［℃］の温度下でロールミルにより約３０分間加熱溶融し、室温まで冷却した。これにより得られた混練物をジェットミルで粉砕分級し、６．５［μｍ］の粒径で４［μｍ］以下の微粒子の量が６０［％］以下である分級トナーを生成した。そして、１００部の分級トナーに対して、１．０部のシリカ微粒子及び０．４部のチタニア微粒子を添加し、１５００［ｒｐｍ］で回転するヘンシェルミキサーにより混合することで、トナーＴを得た。このトナーＴの重量平均粒径は６．７［μｍ］であった。
【表１】
（キャリアＣ−ａの作製）
下記の表２に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ−ａを作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］であり、飽和磁化値が５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、電流値が２２［μＡ］、流動度が２５［秒／５０ｇ］のものを使用した。ここでいう電流値とは、磁気ブラシが感光体ドラム１に接触したときに導通する電流値を示している。以下の電流値についても同様である。このキャリアＣ１の静抵抗値は１６．２［ｌｏｇΩ］で、その流動度は２９［秒／５０ｇ］であり、その飽和磁化値は５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。ここで、キャリアＣ１の静抵抗値の測定方法については、後ほど説明する。
【表２】
（キャリアＣ１の作製）
下記の表３に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．４［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ１を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］であり、飽和磁化値が５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、電流値が３０［μＡ］、流動度が３５［秒／５０ｇ］のものを使用した。このキャリアＣ１の静抵抗値は１３．８［ｌｏｇΩ］で、その流動度は４０［秒／５０ｇ］であり、その飽和磁化値は５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。
【表３】
（キャリアＣ２の作製）
下記の表４に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．１［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ２を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］であり、飽和磁化値が５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、電流値が３０［μＡ］、流動度が１５［秒／５０ｇ］のものを使用した。このキャリアＣ２の静抵抗値は１３．８［ｌｏｇΩ］で、その流動度は２０［秒／５０ｇ］であり、その飽和磁化値は５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。
【表４】
（キャリアＣ３の作製）
下記の表５に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．１［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ３を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］であり、飽和磁化値が５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、電流値が３０［μＡ］、流動度が１５［秒／５０ｇ］のものを使用した。このキャリアＣ３の静抵抗値は１３．８［ｌｏｇΩ］で、その流動度は１５［秒／５０ｇ］であり、その飽和磁化値は５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。
【表５】
（キャリアＣ４の作製）
下記の表６に示す処方を、ホモミキサーで２０分分散して被覆層形成液を調製した。そして、この被覆層形成液を流動床型塗布装置により０．１［ＭＰａ］のスプレーエアー圧で１０００部のフェライトの表面に塗布して、フェライト表面に被覆層を形成した。その後、３００［℃］の温度下の電気炉にて２時間焼成し、キャリアＣ４を作製した。このフェライトとしては、平均粒径が５５［μｍ］であり、飽和磁化値が５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］、電流値が３０［μＡ］、流動度が１５［秒／５０ｇ］のものを使用した。このキャリアＣ４の静抵抗値は１３．８［ｌｏｇΩ］で、その流動度は４５［秒／５０ｇ］であり、その飽和磁化値は５０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］であった。
【表６】
（測定方法）
次に、上述したトナー及びキャリアの特性を測定するために使用した方法について説明する。
キャリアの飽和磁化値については、測定装置として、ＢＨＵ−６０型磁化測定装置（理研測定製）を用いた。そして、秤量した約１．０［ｇ］のキャリアを内径７ｍｍφで高さ１０［ｍｍ］のセルに詰め、上記測定装置にセットし、印加磁場を徐々に高めて最大３０００×１０３／４π［Ａ／ｍ］まで上昇させ、次いで印加磁場を減少させた。これにより得られるヒステリシスカーブを最終的に記録紙上に記録し、その記録結果に基づいて飽和磁化値を求めたものを、キャリアの飽和磁化値とした。
キャリアの平均粒径については、測定装置としてマイクロトラック粒度分析計（日機装株式会社：ＬＥＥＤＳ＆ＮＯＲＴＨＲＵＰ製Ｔｙｐｅ７９９５）のＳＲＡタイプを用いた。この測定は、０．７［μｍ］以上１２５［μｍ］以下のレンジ設定で行った。
また、キャリアや現像剤の流動度は、５０ｇのキャリア又は現像剤が細孔から落下するのに要する時間である。その測定は、ＪＩＳ−Ｚ２５０４に基づき、試料を温度が２３［℃］±３［℃］、湿度が６０［％］±１０［％］の環境下に２時間放置後に行った。
また、キャリアの静抵抗値は、図６に示す静抵抗測定装置を用いて測定を行った。この静抵抗測定装置は、セル６０と、このセル６０に接続される２つの電極６１，６２と、これらの電極６１，６２の間に電圧を印加する電源６３と、これらの電極６１，６２の間に流れる電流を測定する電流計６４と、これらの電極６１，６２の間に生じる電圧を測定するための電圧計６５とから構成されている。この静抵抗測定装置を用いて測定を行う場合、セル６０にキャリア又は現像剤Ｂを充填した後、電源６３から電圧を印加したときに電流計６４で計測される電流値から、キャリア又は現像剤Ｂの静抵抗値を求めた。本測定において、セル６０に充填されたキャリア又は現像剤Ｂに接触する電極６１，６２の面積は約４．０［ｃｍ２］であった。また、２つの電極６１，６２の間隔すなわちキャリア又は現像剤Ｂの電流方向の厚さｄは約２［ｍｍ］であった。また、上部電極６２の重量は２７５［ｇ］であった。そして、電源６３から印加される電圧は５００Ｖとした。尚、本測定においては、キャリア又は現像剤Ｂが粉体であるので、セル６０の充填率が変化しやすく、充填率の変化により静抵抗値が変化することがあるので注意を要する。
トナーの重量平均粒径は、コールターカウンターＩＩ型（コールター社製）を使用し、その測定結果に基づいて、例えば個数分布、体積分布といった特性について解析することにより、トナーの重量平均粒径を求めた。この測定で使用する電解液としては、１級塩化ナトリウムを使用して調節した１［％］塩化ナトリウム水溶液を用いた。
【００４３】
以下に、実験例１乃至３について説明する。
〔実験例１〕
現像スリーブ表面に軸方向に延びる複数の溝を設け、その溝の深さＭが０．１５ｍｍと０．２５ｍｍの２種類の場合についてそれぞれ溝の本数を種々変化させて次の実験１を行った。それは、図１の現像装置に現像剤１ｋｇを入れ現像剤規制部材であるドクタ６通過後の現像スリーブ上に搬送される現像剤密度［ｍｇ／ｃｍ２］を現像剤汲み上げ量とし、その変化を調べた。このときのドクターギャップは、上述のように０．４ｍｍである。この実験例１では、上記の方法で作成したトナーＴとキャリアＣ−ａでトナー濃度５ｗ％の現像剤を作成して用いた。
図７は、溝本数に対する現像剤汲み上げ量の結果を、溝の深さＭが０．１５ｍｍのときをＡ、０．２５ｍｍのときをＢとして示したものである。この結果より、溝本数が同じであれば、溝の深さＭが浅いＡの方が深いＢに比して、現像剤汲み上げ量が少ない。また、溝の深さＭが一定であれば、溝本数が少ない程現像剤汲み上げ量が少ない。本実施形態の装置において、現像剤汲み上げ量の適した条件である６５〜９５［ｍｇ／ｃｍ２］の範囲となるときを、図７中に破線で囲んだ。これより、現像剤汲み上げ量が適した条件となる時の溝本数は、溝の深さＭに関与していることが分かる。現像剤汲み上げ量が適した条件となる溝本数は、溝の深さＭが０．１５ｍｍの時は５３〜８０本の間であり、溝の深さが０．２５ｍｍの時は３２〜４８本の間である。この両方の場合を合せると、隣り合う溝同士の形成間隔である溝ピッチＰの範囲は０．９８ｍｍ以上２．４６ｍｍ以下の範囲となる。
但し、溝の深さＭによって、適した現像剤くみ上げ量となる溝ピッチＰの範囲は異なる。そして、溝ピッチが異なっても、現像剤汲み上げ量が適した条件となるときに同一のパラメータとして溝ピッチＰに対する溝深さＭの比（Ｍ／Ｐ）があることが分かった。Ｍ／Ｐが０．１０より小さいと、溝ピッチＰに対して溝の深さＭが浅いため、現像スリーブ表面全体が周方向で比較的フラットな状態となって、現像剤を汲み上げ搬送する能力が低くなる。よって、現像剤汲み上げ量が不足しがちになる。Ｍ／Ｐが０．１６より大きいと、現像スリーブ表面が周方向で平面の領域が少なくなり現像スリーブ表面全面が溝部で覆われる状態に近づく。このため、現像スリーブ表面に穂の高さにばらつきが生じた磁気ブラシが密に形成され、画像の濃淡ムラが顕著に現れれるたり、画像への影響も大きくなる。図７より、本実験例の条件下では、溝ピッチＰが０．１５以上、０．２５以下のとき、Ｍ／Ｐが０．１０以上、０．１６以下であれば現像剤汲み上げ量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上、９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下という適した範囲に入る。
【００４４】
このように実験例１の結果からすると、溝の深さＭと溝ピッチＰとの関係によって現像剤汲み上げ量が変わると考えられる。しかし、溝の深さＭが ０．１５ｍｍ未満であるとスリーブ表面における現像剤の係止力が不足し、現像剤の搬送性を低下させる経時現像剤が劣化したときに現像剤を搬送することが出来なくなるため好ましくない。一方溝の深さが０．２５ｍｍを超えると、現像スリーブ表面に形成される磁気ブラシの穂の高さにばらつき生じやすくなる。このため、現像剤汲み上げ量にばらつきが生じやすくなり、そのまま現像領域に搬送されると画像に濃淡となって現れたりしやすくなる。
よって、溝の深さＭが０．１５［ｍｍ］以上０．２５［ｍｍ］以下、溝ピッチＰに対する溝深さＭの比Ｍ／Ｐが０．１０以上０．１６以下、であることが望ましい。
【００４５】
〔実験例２〕
次に、現像剤の流動性を種々変化させたときの現像剤くみ上げ量について調べた。この実験例２では、上記の方法で作成したトナーＴとキャリアＣ１〜Ｃ４のうちのそれぞれ一種類ずつでトナー濃度５ｗ％の現像剤を合計４種類作成して用いた。このときの装置設定は、ドクタギャップを上記同様０．４ｍｍ、現像スリーブ表面の溝の深さＭと溝本数を図７において現像剤汲み上げ量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上、９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下となる範囲内となっている０．２ｍｍ、５０本とした。また、現像スリーブ内に設けた現像磁極の磁気特性は実験例１と同様に既に述べたものを用いている。そして、図１の現像装置に現像剤１ｋｇを入れ現像剤規制部材であるドクタ６通過後の現像スリーブ上に搬送される現像剤汲み上げ量を調べた。
表７は、４種類の現像剤に用いたキャリアのキャリア流動度、現像剤となったときの現像剤流動度、そして現像剤くみ上げ量の結果を示したものである。
【表７】
次に、キャリア流動度について考察すると、キャリアの流動度が最も高い４５［秒／５０ｇ］であるキャリアＣ４を含む現像剤使用時には、現像剤くみ上げ量は９８［ｍｇ／ｃｍ２］であった。これに対し、キャリアの流動度が最も低い１５［秒／５０ｇ］であるキャリアＣ３を含む現像剤使用時には、現像剤くみ上げ量は６２［ｍｇ／ｃｍ２］であった。そして、キャリアの流動度がこの両者の間である２０［秒／５０ｇ］及び４０［秒／５０ｇ］であるキャリアＣ２及びキャリアＣ１をそれぞれ含む現像剤使用時には、現像剤くみ上げ量がそれぞれ７６［ｍｇ／ｃｍ２］、８９［ｍｇ／ｃｍ２］であった。本発明者の研究の結果、キャリアの流動度が小さいと、現像剤くみ上げ量が少なく、逆にキャリアの流動度が大きいと、現像剤くみ上げ量が多くなることが確認された。そして、キャリア流動度が２０［秒／５０ｇ］以上４０［秒／５０ｇ］以下の範囲内であれば、現像剤汲み上げ量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上、９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下という適した範囲に入る。現像剤流動性がそれより多かったり少なかったりすると、たとえ溝ピッチＰが０．１５以上、０．２５以下でかつ、Ｍ／Ｐが０．１０以上、０．１６以下であっても、現像剤汲み上げ量がその範囲から外れる場合がある。
【００４６】
また、キャリアの流動度が２０［秒／５０ｇ］以上４０［秒／５０ｇ］以下の範囲内であれば、現像剤流動度を３０［秒／５０ｇ］以上５０［秒／５０ｇ］以下の範囲とすることができる。これは、二成分現像剤の体積比が、キャリアが９５％、トナーが５％であり、キャリアの流動度が現像剤の流動度を左右することになるためである。。現像剤の流動度とキャリアの流動度との関係は、上述したキャリアＣ１〜Ｃ４を元に判断すると、現像剤の流動度の方がキャリアの流動度よりも９〜１０［秒／５０ｇ］程度大きいものとなる。
【００４７】
実験例２の結果について考察すると、同じ磁石ローラ５を用いた場合でも、現像剤流動度やキャリア流動度によって、磁気ブラシの穂立ちの状態が変わり、現像剤くみ上げ量が変化する。即ち、現像剤流動度やキャリア流動度が小さく、現像剤がさらさらしたものであると、磁気ブラシの穂が柔らかく流動的となりドクタギャップ内を現像剤が通過しやすい状態となる。このため、現像スリーブ表面に設けた溝にドクタギャップで現像剤を押し込む力が現像剤にかかりにくくなり、現像剤くみ上げ量が減少する。更にこのような磁気ブラシが現像ニップに進入すると、感光体表面を摺擦する力が弱いため、画像濃度が不足するという画像上の不具合が発生する。
一方、現像剤流動度やキャリア流動度が大きく、現像剤が流れにくいものであると、磁気ブラシの穂が硬く締まった状態になり、ドクタギャップ手前で現像剤が滞りやすくなる。このため、現像スリーブ表面に設けた溝にドクタギャップで現像剤が押し込まれやすくなり、キャリア流動度がある程度に上昇するまでは現像剤くみ上げ量が増加する。現像剤汲み上げ量が所望の範囲を超えないよう、キャリア流動度の上限を規定することも必要となる。但し、現像剤流動度があまりに大きくなり過ぎて現像剤が流れにくくなり過ぎると、ドクタギャップ手前で滞った現像剤がドクタギャップを擬似的に狭くしている様になる。この状態となってしまうと、現像剤がドクタギャップを通過できなくなり、現像剤汲み上げ不良が発生してしまう。
【００４８】
上記実験例２の結果より、現像剤汲み上げ量が適した条件となるときの条件として現像剤流動性も関与していることが分かった。表７より、現像剤流動度が３０［秒／５０ｇ］以上５０［秒／５０ｇ］以下の範囲内であれば、現像剤汲み上げ量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上、９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下という適した範囲に入る。
【００４９】
〔実験例３〕
次に、現像スリーブ表面の粗さを変化させたときの現像剤汲み上げ量を測定した。この実験例３では、上記実験例１で用いた現像剤と同じく、トナーＴとＣ−ａでトナー濃度５ｗ％の現像剤を作成して用いた。
図８は、現像スリーブの表面粗さに対する現像剤汲み上げ量の結果を、実験例２と同様に溝の深さＭと溝本数を０．２ｍｍ、５０本のときについて調べた結果である。この結果より、現像スリーブ表面粗さと現像剤汲み上げ量との間には相関関係があり、表面粗さが小さいと現像剤汲み上げ量が減少し、表面粗さが大きいと現像剤汲み上げ量が増加する傾向にある。特に、現像スリーブの表面粗さＲｚが２０［μｍ］未満であると、現像剤汲み上げ量が急に減少する。一方、表面粗さＲｚが１００［μｍ］を超えると、現像剤汲み上げ量を増加させる効果が余り見られなくなってくることを確認した。
そこで、現像スリーブの表面粗さについて考察すると、現像スリーブの表面粗さＲｚが２０［μｍ］未満であると、現像スリーブ表面の摩擦係数が現像剤搬送を行うには小さくなりすぎ、現像剤汲み上げ量が減少すると考えられる。一方、表面粗さＲｚが１００［μｍ］を超えると、それより表面粗さが増しても現像剤の搬送性をより向上させるためには作用しにくくなり、現像剤汲み上げ量が増加しにくくなると考えられる。
これより、現像スリーブ表面粗さＲｚが２０［μｍ］以上、１００［μｍ］以下の範囲内であれば、現像剤汲み上げ量が６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上、９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下という適した範囲に入る。
また、現像スリーブ表面粗さがそれより大きかったり小さかったりすると、たとえ溝ピッチＰ、Ｍ／Ｐ、現像剤流動性等が上記所定の範囲内であっても、現像剤汲み上げ量がその範囲から外れる場合がある。
【００５０】
尚、上記実験例２及び３において、現像剤スリーブ表面に形成した溝の形状は、図９に示すように溝の角度が９０°、かつスリーブ表面法線方向に対して両側に４５°ずつの左右対称形状とした。
また、上記実験例１乃至３の現像剤汲み上げ量の結果は、キャリアの飽和磁化が４０〜６０×１０−７×４π［Ｗｂ・ｍ／ｋｇ］の間では常に同じ結果が得られることが分かっている。
【００５１】
以上、実験例１乃至３の結果より、次のことが分かった。即ち、現像スリーブ表面の溝の深さＭを０．１５［ｍｍ］以上０．２５［ｍｍ］以下、溝ピッチＰに対する溝深さＭの比Ｍ／Ｐを０．１０以上０．１６以下、現像すスリーブの表面粗さＲｚを２０［μｍ］以上１００［μｍ］以下、かつ、現像剤の流動度を３０［秒／５０ｇ］以上５０［秒／５０ｇ］以下とする。４つのパラメータを上記の範囲内にすることによって、現像スリーブによるドクタギャップ通過後の現像剤汲み上げ量を６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下の範囲内に確保することができる。
【００５２】
また、本実施形態においては、キャリアの流動度を２０［秒／５０ｇ］以上４０［秒／５０ｇ］以下の範囲内にしている。これによって、実験例２の結果から分かるように、現像剤の流動度を３０［秒／５０ｇ］以上５０［秒／５０ｇ］以下の範囲内にすることができる。即ち、キャリア流動度を制御することによって、現像剤流動度を所望の範囲に容易に制御することができる。
また、本実施形態は、上述した現像装置２用いた画像形成装置としてのプリンタである。よって、現像スリーブによる現像剤汲み上げ量が適量となるので、現像領域に適量の現像剤が供給される。これにより、画像濃度が不足したり、過剰な現像剤が供給されることによってキャリアによって感光体表面が削られて劣化が早まったりすることがない。更に、現像剤流動度をキャリアの流動度によって制御しているので、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤のうち、一成分のみの流動度を所望の範囲にすることで現像剤全体の流動度を所望の範囲にすることができる。よって、現像剤流動度の調整する際に、トナーとキャリアとからなる二成分現像剤を交換するに比してランニングコストを低コスト化することができる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１乃至３の現像装置及び請求項４の画像形成装置によれば、細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図りつつ、６５［ｍｇ／ｃｍ２］以上９５［ｍｇ／ｃｍ２］以下という現像領域への現像剤供給量を確保することが可能となる。よって、細線再現性の向上や後端白抜け現象の抑制を図りつつ、現像剤汲み上げ不良に起因する画像濃度不足の発生を防止できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実発明に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】本実施形態に係るプリンタ全体の概略構成図。
【図３】磁石ローラの各磁極により現像スリーブ表面に発生する法線方向磁束密度の分布を示したグラフ。
【図４】本実施形態における磁石ローラの磁極配置を示す図。
【図５】（ａ）は、３つの磁極で現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図。（ｂ）は、１つの磁極で現像磁極を構成した場合の半値角度幅を示す説明図。
【図６】キャリアの静抵抗値を測定するための測定装置の概略構成図。
【図７】実験例１の結果を示すグラフ。
【図８】実験例３の結果である、現像スリーブの表面粗さに対する現像剤汲み上げ量の関係を示すグラフ。
【図９】現像スリーブ表面に形成した溝形状を現像剤スリーブ軸方向の一箇所で現像スリーブ表面を切断した断面図で示した図。
【図１０】現像磁極が１つの磁極Ｐ１からなる従来の現像装置の磁石ローラの磁極配置を示した図。
【図１１】（ａ）は、現像磁極が１つの磁極Ｐ１からなる従来の現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図。
（ｂ）は、現像磁極Ｐ１により形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした磁気ブラシの現像スリーブ軸方向から見た形状を示す説明図。
【図１２】（ａ）は、現像磁極が１つの主磁極Ｐ１ｂと２つの補助磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｃからなる現像装置における現像領域近傍の磁力分布を示す説明図。
（ｂ）は、磁極Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ，Ｐ１ｃにより形成される磁界から磁力を受けて穂立ちした磁気ブラシの現像スリーブ軸方向から見た形状を示す説明図。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 現像装置
３ 現像ローラ
４ 現像スリーブ
５ 磁石ローラ
６ ドクタブレード
７ 現像ケーシング
８ スクリュー
９ マイラー部材
５０ 帯電ローラ
５１ 光書込ユニット
５２ 転写紙
５３ 転写ベルト
Ｐ１ｂ 主磁極
Ｐ１ａ，Ｐ１ｃ 補助磁極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device used for an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and an image forming apparatus including the developing device. More specifically, the present invention relates to a developing device and an image forming apparatus for developing a latent image on a latent image carrier by causing a developer to spike on a surface of the developer carrier in a development region where the latent image carrier and the developer carrier are opposed to each other. Things.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a two-component developing method using a two-component developer including a toner and a carrier (hereinafter, simply referred to as “developer”) has been mainly used. In a developing device using the two-component developing method, a developing sleeve including a cylindrical developing sleeve and a magnet roller having a plurality of magnetic poles inside the developing sleeve is used as a developer carrier. Due to the magnetic force of the magnet roller, the developer is conveyed to the developing area where the developing sleeve and the latent image carrier face each other while the developer is brushed and held on the developing sleeve. Then, in the developing area, the surface of the latent image carrier is rubbed with a brush-like developer, and the toner in the developer is supplied to the electrostatic latent image portion on the latent image carrier to develop the electrostatic latent image. A so-called brush type development is performed.
In such a magnetic brush developing method, in the developing area, the tip of the magnetic brush relatively moves so as to rub at a linear velocity higher than the linear velocity of the latent image carrier surface. For this reason, at the tip of the magnetic brush, during the period of facing the non-latent image portion, a toner drift occurs in which toner attached to the carrier surface moves toward the developing sleeve due to electrostatic force received from the non-latent image portion. Cheap. Therefore, the magnetic brush after the toner drift occurs may rub the rear end of the latent image, so that the toner supply capability is reduced and the toner adhering to the rear end of the latent image is electrostatically removed. It may be attracted to. It is considered that this causes a trailing edge white spot and a decrease in fine line reproducibility.
[0003]
The present applicant has previously proposed inventions for suppressing trailing white spots and a decrease in fine line reproducibility (see
It is considered that the trailing edge white spot phenomenon and the fine line reproducibility can be improved by the three-pole developing magnetic pole method disclosed in
FIG. 10 is a diagram showing a magnetic pole arrangement of a magnet roller provided in a developing sleeve in a conventional developing device in which a developing magnetic pole is composed of one magnetic pole P1 (hereinafter referred to as a developing magnetic pole single pole system). FIG. 11A is an explanatory diagram showing a magnetic force distribution in the vicinity of a developing area in a developing device of a developing magnetic pole one pole type. FIG. 11B is an explanatory view showing the shape of a magnetic brush made of a developer that has been raised by receiving a magnetic force from a magnetic field formed by the developing magnetic pole P1 when viewed from the axial direction of the developing
FIG. 12A shows the vicinity of a developing region in a developing device described in the above three publications in which the developing magnetic pole includes one main magnetic pole P1b and two auxiliary magnetic poles P1a and P1c (hereinafter referred to as a developing magnetic pole three-pole system). FIG. 4 is an explanatory diagram showing a magnetic force distribution of FIG. FIG. 12B shows the shape of a magnetic brush made of developer raised by receiving a magnetic force from a magnetic field formed by these three magnetic poles P1a, P1b, and P1c when viewed from the axial direction of the developing
[0004]
In the developing magnetic pole unipolar system, the S magnetic poles P2 and P6 adjacent to the N developing magnetic pole P1 are arranged at positions relatively far from the developing magnetic pole P1. Therefore, as shown in FIG. 11A, the magnetic field distribution of the magnetic field in the developing region is such that the magnetic field lines coming out of the developing magnetic pole P1 pass through positions relatively far from the surface of the developing sleeve. Then, the developer carried on the developing
On the other hand, in the three-pole developing magnetic pole system, the distance between the main magnetic pole P1b and these auxiliary magnetic poles P1a and P1c is smaller than that in the one-pole developing magnetic pole system. For this reason, as shown in FIG. 12A, the magnetic field distribution of the magnetic field in the developing region is such that the lines of magnetic force coming out of the main magnetic pole P1b pass closer to the surface of the developing sleeve than in the above-described developing magnetic pole unipolar system. Further, more of the magnetic lines of force exiting from the main magnetic pole P1b are directed to two auxiliary magnetic poles P1a and P1c as adjacent magnetic poles. As a result, the number of magnetic lines of force (hereinafter, referred to as "spring magnetic lines of force") directed in a direction close to the normal direction of the surface of the developing sleeve involved in the formation of the magnetic brush has the same number of magnetic lines of magnetic force. The number is smaller than that of the developing device of the system. The width in the surface movement direction of the developing
[0005]
In the three-pole developing magnetic pole system, the magnetic flux density in the normal direction in the developing area at a position away from the surface of the developing
In addition, the length of the magnetic brush is regulated to be shorter by reducing the amount of the developer supplied to the developing area. Then, the minimum distance (hereinafter referred to as “developing gap”) Pg between the surface of the developing
Thereby, even if the width (sliding width) Pn in the developing sleeve surface moving direction in which the magnetic brush rubs the latent image carrier in the developing area becomes narrower than that of the developing magnetic pole-single pole type, it is supplied to the latent image. It is possible to secure a sufficient amount of toner. Further, in order to supply more toner to the latent image, there is a method of increasing the linear velocity ratio of the developing
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-305360 A
[Patent Document 2]
JP 2000-347506 A
[Patent Document 3]
JP 2001-5296 A
[Patent Document 4]
JP 2001-27849 A
[Patent Document 5]
JP 2001-134100 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the developing device of the three-pole developing magnetic pole type, the stress applied to the developer in the developing nip is higher than that of the developing pole of the single pole type developing device as shown in FIGS. 11A and 11B. . In order to increase the brush density of the tip portion of the magnetic brush in contact with the
If the developer continues to be stressed, the contact area of the toner carried on the carrier surface with the carrier surface increases, making it difficult to separate from the carrier. When such a phenomenon occurs, the wax, which is one component of the toner, exudes and sticks to the surface of the carrier (called welding), so that the originally smooth developer becomes sticky. As a result, the fluidity of the developer decreases, and the amount of the developer pumped up by the developing sleeve [mg / cm 2 ], And if this progresses, there is a problem in that the developer is not sufficiently pumped, resulting in insufficient image density.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems. An object of the present invention is to provide a developing device and an image forming apparatus capable of preventing the occurrence of insufficient image density due to poor developer pumping while improving the reproducibility of fine lines and suppressing the trailing edge white spot phenomenon. It is.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the developing device according to
Here, the above-mentioned “attenuation rate” means that a peak value of a magnetic flux density (normal direction magnetic flux density) in a normal direction of the surface of the developer carrier generated on the surface of the developer carrier by the developing magnetic pole is defined as X, Assuming that the peak value of the magnetic flux density in the normal direction at a position 1 [mm] away from the surface of the agent carrier in the normal direction is Y, it means the value obtained by the following equation (1).
(Equation 1)
Attenuation rate [%] = {(XY) / X} × 100 ”)
Further, in the developing device according to the second aspect, a part of the surface of the developer carrying member that carries and moves the developer containing the toner and the magnetic particles having a volume average particle diameter of 30 μm or more and 60 μm or less. Are exposed from the device casing, and are arranged so that the surface of the latent image carrier that carries and moves the electrostatic latent image and the exposed surface of the developer carrier are opposed to the development region. The developer on the developer carrier is raised by a developing magnetic pole having a half-value angular width of the normal direction magnetic flux density of 25 [°] or less to form a magnetic brush on the developer carrier, In the region, the surface of the developer carrier is moved in the same direction as the surface moving direction of the latent image carrier and at a linear velocity greater than the linear velocity of the latent image carrier surface, and the latent image carrier is moved by the magnetic brush. A developing device that rubs the surface of the body and develops the latent image on the latent image carrier The depth M of the plurality of grooves provided on the surface of the developer carrier and extending in a direction perpendicular to the surface movement direction is 0.15 [mm] or more and 0.25 [mm] or less, and the development of the grooves is performed. Assuming that a groove pitch, which is an interval in the direction of movement of the surface of the developer carrier, is P, the ratio M / P of the groove depth M to the groove pitch P is 0.10 or more and 0.16 or less, and the surface of the developer carrier surface It is characterized in that the roughness is 20 [μm] to 100 [μm] in ten-point average roughness Rz, and the fluidity of the developer is 30 [second / 50 g] to 50 [second / 50 g]. It is assumed that.
Here, the “half-value angle width” refers to two half-value points on the surface of the developer carrier that indicate a magnetic flux density that is half of the maximum value of the maximum magnetic flux density in the direction normal to the surface of the developer carrier. Is the angular width in the direction of movement of the surface of the developer carrier when viewed from the central axis of curvature of the surface of the developer carrier.
According to a third aspect of the present invention, in the developing device of the first or second aspect, the fluidity of the magnetic particles is not less than 20 [sec / 50 g] and not more than 40 [sec / 50 g]. Things.
Here, the fluidity of the developer or the magnetic particles is the time required for 50 g of the developer or the magnetic particles to fall from the pores.
Further, in the image forming apparatus according to the present invention, the latent image carrier, a latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier, and a latent image on the latent image carrier are formed by toner and magnetic particles. 3. An image forming apparatus comprising: a developing unit for developing with a developer including: and a transfer unit for transferring a toner image on the latent image carrier onto a transfer material, wherein the developing unit is used as the developing unit. Or 3 is used.
In the developing device according to any one of the first to third aspects and the image forming apparatus according to the fourth aspect, various parameters affecting the amount of developer pumped are limited in the following ranges, and as a result, the amount of developer pumped is desired. Range. Prior to this, the attenuation rate of the magnetic flux density in the normal direction outside the developer carrier in the development area is set to 40% or more, or the angle width between the half-value points is set to 25 ° or less. I have. Further, magnetic particles having a volume average particle diameter of 30 [μm] to 60 [μm] are used. As described above, for example, the following method can be used to increase the attenuation rate or narrow the angular width between the half-value points. That is, as in the developing device of the above-mentioned publication, the developing magnetic pole is composed of one main magnetic pole composed of N poles and two auxiliary magnetic poles composed of S poles arranged close to both sides of the main magnetic pole in the direction of movement of the surface of the developer carrier. It consists of The main magnetic pole and the auxiliary magnetic pole need only have opposite polarities, and the developing magnetic pole may be the S pole and the auxiliary magnetic pole may be the N pole.
In the present invention, the inventor has discovered that various parameters as described below affect the amount of developer pumped up, and limits the numerical values as follows.
First, there is a correlation between the depth M of the groove and the amount of developer pumped up. If the depth M of the groove is too shallow, the locking force of the developer on the surface of the developer carrier tends to be insufficient. For this reason, when the above-described developer deterioration phenomenon occurs, the transportability of the developer is reduced. If the value M / P, which is the value of the groove depth M with respect to the groove pitch P, is too small, the groove depth M is shallow with respect to the groove pitch P, so that the surface of the developer carrier is relatively flat in the surface moving direction. As a result, the ability to pump and transport the developer is reduced.
On the other hand, if the depth M of the groove is too large, the height of the ears of the magnetic brush formed on the surface of the developer carrying member tends to vary. Further, if the M / P is too large, the surface of the developer carrier becomes less flat in the surface moving direction, and the entire surface of the developer carrier approaches the state of being covered with the groove. The magnetic brushes having variations in the height of the magnetic brushes are densely formed. For this reason, the developer pumping amount is likely to vary, and if the developer is conveyed to the developing area as it is, the image tends to appear in different shades.
Further, there is a correlation between the surface roughness of the developing sleeve and the amount of the developer pumped up. When the surface roughness is small, that is, when the surface is nearly smooth, the amount of the developer pumped up is reduced, and when the surface roughness is large, the developer is pumped up. Pumping volume tends to increase. In particular, when the surface roughness of the developing sleeve is less than 20 [μm] in terms of the ten-point average roughness Rz, the amount of developer pumped up sharply decreases. On the other hand, it was confirmed that when the surface roughness Rz exceeded 100 [μm], the effect of increasing the amount of the developer pumped up was not seen much.
In addition, there is a correlation between the developer fluidity and the amount of developer pumped up. If the developer fluidity is small and the developer is dry, the brush of the magnetic brush becomes soft and fluid and the Is in a state where the developer easily passes through. For this reason, the force for pushing the developer into the groove provided on the surface of the developing sleeve with the doctor gap is less likely to be applied to the developer, and the amount of the developer pumped down is reduced.
On the other hand, if the developer fluidity is large and the developer does not easily flow, the spikes of the magnetic brush become hard and tight, so that the developer tends to stagnate in front of the doctor gap. Therefore, the developer is easily pushed into the groove provided on the surface of the developing sleeve by the doctor gap until the fluidity of the developer increases to some extent, and the amount of the developer pumped increases.
As described above, there are various parameters that affect the amount of developer pumped up, and by controlling these well, the amount of developer pumped up can be made a desired amount.
In the present invention, a plurality of grooves extending in a direction perpendicular to the surface movement direction are provided on the surface of the developer carrier, and the depth M of the grooves is set to 0.15 [mm] or more and 0.25 [mm]. Hereinafter, the ratio M / P of the groove depth M to the pitch P of the groove is 0.10 or more and 0.16 or less, and the surface roughness of the developer carrier surface is 20 [μm] or more as a ten-point average roughness Rz. 100 [μm] or less,
In addition, the fluidity of the developer is set to 30 seconds / 50 g or more and 50 seconds / 50 g or less.
As described above, by setting the four parameters within the above range, the amount of the developer pumped by the developer carrier is 65 [mg / cm], as will be described in an embodiment described later. 2 ] 95 [mg / cm] 2 ] It has been confirmed that it can be secured within the following range.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a laser printer (hereinafter, referred to as a “printer”) that is an electrophotographic image forming apparatus will be described.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the entire printer according to the present embodiment. This printer has a
[0011]
Next, the configuration of the developing device 2 in the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an image forming apparatus including a developing device 2 disposed around a
[0012]
Further, the developing device 2 is provided with a developer regulating device that regulates the amount of the developer adhering on the developing sleeve on the upstream side in the surface movement direction of the developing
A
[0013]
In the present embodiment, the
Further, the developing gap in the present embodiment is set to 0.5 [mm]. The conventional developing gap is generally set to about 10 times the carrier particle size. For example, when the carrier particle size is 50 [μm], it is about 0.65 [mm] to 0.8 [mm]. . On the other hand, in the present embodiment, since the magnetic force of the main magnetic pole is larger than that of the related art, it is possible to set the main magnetic pole to about 30 times the carrier particle size. However, even in this embodiment, if the developing gap is wider than about 30 times the carrier particle size, it becomes difficult to obtain a desired image density. In this embodiment, the required image density can be obtained even if the linear speed ratio of the sleeve linear speed to the drum linear speed is reduced to 1.5.
[0014]
Next, a magnetic field formed by the
FIG. 3 is a pie chart showing the distribution of the magnetic flux density (hereinafter, referred to as “normal-direction magnetic flux density”) of the surface of the developing
[0015]
As shown in FIG. 4, the
[0016]
In FIG. 3, a line indicated by a one-dot broken line indicates the magnetic flux density in the normal direction at a position 1 [mm] away from the surface of the developing
[0017]
Next, the arrangement of the magnetic poles of the
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an arrangement of three magnetic poles P1a, P1b, and P1c, which are developing magnetic poles of the
[0018]
The two auxiliary magnetic poles P1a and P1c are used to adjust the distribution of the magnetic flux density in the normal direction on the surface of the developing
[0019]
FIG. 5A is an explanatory diagram showing a half-value angular width when a developing magnetic pole is formed by three magnetic poles P1a, P1b, and P1c as in the present embodiment based on FIG. FIG. 5B is an explanatory diagram showing a half-value angular width when a developing magnetic pole is formed by one magnetic pole P1 as in the related art. Comparing FIGS. 5A and 5B, the half value angular width θ1 of the main magnetic pole P1b in this embodiment is larger than the conventional half value angular width θ′1 of the single developing magnetic pole P1 by the auxiliary magnetic poles P1a and P1c. Also narrows. Here, it has been confirmed that when the half value angular width of the main magnetic pole P1b exceeds 25 [°], an abnormal image such as a trailing edge white spot occurs.
[0020]
In this embodiment, the half-value angular widths of the auxiliary magnetic poles P1a and P1c are set so that P1a is 35 ° or less and P1c is 45 ° or less, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 4, the positional relationship between the main magnetic pole P1b and the auxiliary magnetic poles P1a and P1c is such that the arrangement angle width between the main magnetic pole P1b and the auxiliary magnetic pole P1a is 35 ° or less, and the main magnetic pole P1b and the auxiliary magnetic pole The arrangement angle width with respect to the magnetic pole P1c is set so as to be 45 [°] or less. The arrangement angle width is defined as a point on the surface of the developing
[0021]
Further, in the present embodiment, of the inflection points at which the normal magnetic flux density generated on the surface of the developing
[0022]
In the above configuration, the magnetic characteristics of the developing magnetic poles P1a, P1b, and P1c in the present embodiment were observed as follows.
The maximum value of the magnetic flux density in the normal direction of the main magnetic pole P1b on the surface of the developing
The maximum value of the magnetic flux density in the normal direction on the surface of the developing
Further, the maximum value of the magnetic flux density in the normal direction on the surface of the developing
In the
[0023]
The developer spikes along the lines of magnetic force generated by the
[0024]
The reason why the length of the magnetic brush can be reduced as described above is that the attenuation rate of the magnetic flux density in the normal direction is large as described above. The reason is that although the normal direction magnetic flux density on the surface of the developing
[0025]
Next, the developer carrier used in the present embodiment will be described.
As the core material of the carrier, a known magnetic material can be used. Examples of the magnetic material include ferromagnetic metals such as iron, cobalt, and nickel, and alloys or compounds such as magnetite, hematite, and ferrite.
Here, it has been confirmed by the present inventors that the magnetic characteristics of the carrier influence the influence of the magnetic field generated by the
On the other hand, if the residual magnetization value and the coercive force of the carrier are too large, the good transportability of the developer inside the developing casing 7 is hindered, the gradation of the image is reduced, and the toner at the rear end is lower. It has been confirmed by the present inventor's research that this occurs. Furthermore, as a result of the study by the present inventors, it has been found that blurring of an image and unevenness of density in a solid image are liable to occur, which causes a reduction in developing ability. In order to suppress such a defect, the residual magnetization value of the carrier must be 10 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg] or less, preferably 5 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg] or less, more preferably substantially zero. The coercive force of the carrier is 40 × 10 3 / 4π [A / m] or less, preferably 30 × 10 3 / 4π [A / m] or less, more preferably 10 × 10 3 It is important that the ratio is not more than / 4π [A / m]. Here, the coercive force of the carrier is 3000 × 10 3 / 4π [A / m] The strength of the holding force when placed in a magnetic field is used.
In consideration of the above magnetic properties of the carrier, it is preferable to use ferrite as the core material of the carrier.
[0026]
Further, when the carrier volume average particle diameter is in the range of 30 [μm] or more and 60 [μm] or less, the brush density of the tip portion of the magnetic brush in contact with the
[0027]
In addition, a general thermosetting silicone resin can be used as the coating resin for the carrier. In the present embodiment, fine powder is added to the coating resin of the carrier for the purpose of adjusting the resistance value of the carrier. This fine powder preferably has a particle size of about 0.01 [μm] to 5.0 [μm]. Further, a coupling agent, particularly a silane coupling agent, can be used for the purpose of adjusting the charging characteristics of the carrier or improving the adhesion between the coating resin and the core material. For example, γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N-β- (N-vinylbenzylaminoethyl ) -Γ-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, vinyltriacetoxysilane, γ-chloropropyltri Methoxysilane, hexamethyldisilazane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, octadecyldimethyl [3- (trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride, γ-chloropropylmethyldimethoxy Orchid, methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane (all manufactured by Toray Silicon Co., Ltd.), allyltriethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, 1 , 3-divinyltetramethyldisilazane, methacryloxyethyldimethyl (3-trimethoxysilylpropyl) ammonium chloride (all manufactured by Chisso Corporation) and the like.
[0028]
The method for coating the core material with such a coating resin is not particularly limited, and for example, a dip coating method, a spray coating method, and a fluid spray coating method using a flow coater can be employed. After coating by such a method, a curing treatment and a drying treatment of the coating film are performed. In this treatment, by performing heating or heating and humidification, curing and drying can be completed quickly. The thickness of the coating film is about 2 [μm] or less, preferably 0.1 to 1 [μm].
[0029]
Next, the toner of the developer used in the exemplary embodiment will be described.
As the toner in the exemplary embodiment, a toner manufactured by using a known method can be widely used. Specifically, for example, a mixture of a binder resin, a colorant, and a polarity control agent is melt-kneaded by a hot roll mill, then cooled and solidified, and a product obtained by pulverizing and classifying the mixture can be used. . Further, an optional additive may be included as needed. In this embodiment, a toner having a weight average particle diameter in a range of 6 μm or more and 10 μm or less is used. The weight average particle size of the toner can be measured by various methods, for example, using a Coulter counter. As the coulter counter, for example, a Coulter counter type II (manufactured by Coulter Inc.) can be used. The weight average particle size of the toner can be determined by analyzing characteristics such as a number distribution and a volume distribution based on the measurement results obtained by such a Coulter counter. As the electrolytic solution used in the measurement by the Coulter counter, a 1% aqueous sodium chloride solution adjusted using primary sodium chloride can be used.
[0030]
As the binder resin for the toner, all of those conventionally used as binder resins for toner can be used. Specifically, polystyrene, polychlorostyrene, a homopolymer of styrene such as polyvinyltoluene and a substituted product thereof, a styrene / p-chlorostyrene copolymer, a styrene / propylene copolymer, a styrene / vinyltoluene copolymer, Styrene / vinyl naphthalene copolymer, styrene / methyl acrylate copolymer, styrene / ethyl acrylate copolymer, styrene / butyl acrylate copolymer, styrene / octyl acrylate copolymer, styrene / methyl methacrylate copolymer Polymer, styrene / ethyl methacrylate copolymer, styrene / butyl methacrylate copolymer, styrene / α-chloromethyl methacrylate copolymer, styrene / acrylonitrile copolymer, styrene / vinyl methyl ether copolymer, styrene / Vinyl ethyl ether copolymer, Tylene / vinyl methyl ketone copolymer, styrene / butadiene copolymer, styrene / isoprene copolymer, styrene / acrylonitrile / indene copolymer, styrene / maleic acid copolymer, styrene / maleic acid ester copolymer Styrene copolymer, polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, polyethylene, polypropylene, polyester, polyvinyl butyl butyral, polyacrylic resin, rosin, modified rosin, terpene resin, phenol resin, aliphatic Or alicyclic hydrocarbon resins, aromatic petroleum resins, chlorinated paraffins, paraffin waxes, etc., which are used alone or in combination of two or more.
[0031]
As the colorant for the toner, any of those known for toners can be used. As the black colorant, for example, carbon black, aniline black, furnace black, lamp black and the like can be used. As the cyan colorant, for example, phthalocyanine blue, methyllen blue, Victoria blue, methyl violet, aniline blue, ultramarine blue, and the like can be used. As the magenta colorant, for example, rhodamine 6G lake, dimethylquinacridone, watching red, rose bengal, rhodamine B, alizarin lake, and the like can be used. As a yellow colorant, for example, chrome yellow, benzidine yellow, hansa yellow, naphthol yellow, molybdenum orange, quinoline yellow, tartrazine and the like can be used.
[0032]
Further, in order to charge the toner more efficiently, a small amount of a charge-imparting agent, for example, a dye or pigment, or a polarity controlling agent may be contained. As the polarity controlling agent, for example, metal complex salts of monoazo dyes, nitrohumic acid and salts thereof, salicylic acid, naphthoic acid, metal complexes of dicarboxylic acid such as Co, Cr or Fe, organic dyes, and quaternary ammonium salts can be used.
[0033]
As other additives, silica fine particles, titanium oxide fine particles and the like are generally mentioned, but are not particularly limited. In the present embodiment, fine particles treated with a silicone oil treating agent are used as additives. Examples of the fine particles include silica fine particles and titanium oxide fine particles.
As a specific example of the silicone oil treating agent for silica fine particles, it is preferable to use one or more of a modified silicone oil having a reactive group in the molecule, a hydrogen silicone oil or a fluorine-containing silicone oil. It is also possible to use an unmodified silicone oil having no active groups. Examples of the modified silicone oil having a reactive group in the molecule include a modified silicone oil containing one or more groups selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxyl group, an amino group, an epoxy group, an ether group and a mercapto group in the molecule. More than one species is preferred. Further, the viscosity of this silicone oil at room temperature is preferably 5 [cp] or more and 15000 [cp] or less. If silica fine particles treated with a silicone oil treating agent are used as an additive, abrasion of the
[0034]
Here, when a toner having a small particle size is used as in the present embodiment, excessive charging due to rubbing is likely to occur, so that the amount of charge in continuous printing is suppressed, and the non-image area by the counter charge is suppressed. Toner tends to adhere to the surface. Therefore, in this embodiment, for the purpose of controlling the charge amount of the toner, fine particles of titanium oxide that can increase the fluidity of the toner are contained. The specific surface area of titanium oxide relative to the total surface area of the toner measured by nitrogen adsorption by the BET method is 30 [m 2 / G] or more, especially 50 [m 2 / G] or more and 400 [m 2 / G] is desirably set within the following range. However, if the titanium oxide fine particles are added in a larger amount than the silica fine particles, the toner charge amount will be insufficient. Therefore, it is desirable to set the addition ratio of the titanium oxide fine particles to the silica fine particles to be 0.6 or less. It is preferable that the total amount of such fine powder is 0.5% by weight or more and 2% by weight or less for the toner.
[0035]
By the way, in the printer having the above-described configuration, the developer pumping amount, which is the developer carrying amount on the developing sleeve surface after passing through the doctor gap, is an appropriate amount of 65 to 95 [mg / cm]. 2 ], Various parameters affecting the amount of developer pumped were examined. Hereinafter, the formulation and production method of the toner and carrier used for that, and experimental examples will be described.
First, the formulation and manufacturing method of the toner T and the carriers Ca and C1 to C4 used in the following experimental examples will be described.
[0036]
(Preparation of Toner T)
The mixture of each material shown in Table 1 below was sufficiently stirred and mixed in a Henschel mixer. Thereafter, the mixture was heated and melted by a roll mill at a temperature of 80 ° C. for about 30 minutes, and cooled to room temperature. The kneaded material thus obtained was pulverized and classified by a jet mill to produce a classified toner having a particle size of 6.5 [μm] and an amount of fine particles of 4 [μm] or less of 60 [%] or less. Then, 1.0 part of silica fine particles and 0.4 part of titania fine particles were added to 100 parts of the classified toner, and mixed by a Henschel mixer rotating at 1500 [rpm] to obtain a toner T. . The weight average particle diameter of this toner T was 6.7 [μm].
[Table 1]
(Preparation of Carrier Ca)
The formulations shown in Table 2 below were dispersed with a homomixer for 20 minutes to prepare a coating layer forming liquid. Then, the coating layer forming liquid was applied to the surface of 1,000 parts of ferrite by a fluidized bed type coating apparatus at a spray air pressure of 0.4 [MPa] to form a coating layer on the ferrite surface. Then, it was baked in an electric furnace at a temperature of 300 [° C.] for 2 hours to produce a carrier Ca. The ferrite has an average particle size of 55 [μm] and a saturation magnetization of 50 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg], a current value of 22 [μA], and a fluidity of 25 [sec / 50 g] were used. The current value here indicates a current value that conducts when the magnetic brush contacts the
[Table 2]
(Preparation of carrier C1)
The formulation shown in Table 3 below was dispersed with a homomixer for 20 minutes to prepare a coating layer forming liquid. Then, the coating layer forming liquid was applied to the surface of 1,000 parts of ferrite by a fluidized bed type coating apparatus at a spray air pressure of 0.4 [MPa] to form a coating layer on the ferrite surface. Thereafter, the resultant was baked in an electric furnace at a temperature of 300 ° C. for 2 hours to prepare a carrier C1. The ferrite has an average particle size of 55 [μm] and a saturation magnetization of 50 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg], a current value of 30 [μA], and a fluidity of 35 [sec / 50 g] were used. The carrier C1 has a static resistance value of 13.8 [log Ω], a fluidity of 40 [sec / 50 g], and a saturation magnetization value of 50 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg].
[Table 3]
(Preparation of carrier C2)
The formulations shown in Table 4 below were dispersed with a homomixer for 20 minutes to prepare a coating layer forming liquid. Then, this coating layer forming liquid was applied to the surface of 1,000 parts of ferrite by a fluidized bed type coating apparatus at a spray air pressure of 0.1 [MPa] to form a coating layer on the ferrite surface. Then, it was baked in an electric furnace at a temperature of 300 [° C.] for 2 hours to prepare a carrier C2. The ferrite has an average particle size of 55 [μm] and a saturation magnetization of 50 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg], a current value of 30 [μA], and a fluidity of 15 [sec / 50 g] were used. The carrier C2 has a static resistance value of 13.8 [log Ω], a fluidity of 20 [sec / 50 g], and a saturation magnetization value of 50 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg].
[Table 4]
(Preparation of carrier C3)
The formulation shown in Table 5 below was dispersed for 20 minutes using a homomixer to prepare a coating layer forming liquid. Then, this coating layer forming liquid was applied to the surface of 1,000 parts of ferrite by a fluidized bed type coating apparatus at a spray air pressure of 0.1 [MPa] to form a coating layer on the ferrite surface. Thereafter, the resultant was baked in an electric furnace at a temperature of 300 ° C. for 2 hours to prepare a carrier C3. The ferrite has an average particle size of 55 [μm] and a saturation magnetization of 50 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg], a current value of 30 [μA], and a fluidity of 15 [sec / 50 g] were used. The carrier C3 has a static resistance of 13.8 [log Ω], a fluidity of 15 [sec / 50 g], and a saturation magnetization of 50 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg].
[Table 5]
(Preparation of carrier C4)
The formulation shown in Table 6 below was dispersed with a homomixer for 20 minutes to prepare a coating layer forming liquid. Then, this coating layer forming liquid was applied to the surface of 1,000 parts of ferrite by a fluidized bed type coating apparatus at a spray air pressure of 0.1 [MPa] to form a coating layer on the ferrite surface. Then, it was baked for 2 hours in an electric furnace at a temperature of 300 [° C.] to prepare a carrier C4. The ferrite has an average particle size of 55 [μm] and a saturation magnetization of 50 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg], a current value of 30 [μA], and a fluidity of 15 [sec / 50 g] were used. The carrier C4 has a static resistance value of 13.8 [log Ω], a fluidity of 45 [sec / 50 g], and a saturation magnetization value of 50 × 10 -7 × 4π [Wb · m / kg].
[Table 6]
(Measuring method)
Next, a method used for measuring the characteristics of the toner and the carrier described above will be described.
Regarding the saturation magnetization value of the carrier, a BHU-60 type magnetization measurement device (manufactured by Riken Keisoku) was used as a measurement device. Then, the weighed carrier of about 1.0 [g] is packed into a cell having an inner diameter of 7 mm and a height of 10 [mm], and is set in the above-mentioned measuring device. 3 / 4π [A / m], and then the applied magnetic field was reduced. The resulting hysteresis curve was finally recorded on recording paper, and the saturation magnetization value obtained based on the recording result was defined as the saturation magnetization value of the carrier.
Regarding the average particle diameter of the carrier, an SRA type of Microtrac particle size analyzer (Type 7995 manufactured by LEEDS & NORTHRUUP) was used as a measuring device. This measurement was performed with a range setting of 0.7 [μm] or more and 125 [μm] or less.
The fluidity of the carrier or the developer is the time required for 50 g of the carrier or the developer to fall from the pores. The measurement was performed based on JIS-Z2504 after the sample was left for 2 hours in an environment with a temperature of 23 ° C. ± 3 ° C. and a humidity of 60% ± 10%.
The static resistance value of the carrier was measured using a static resistance measuring device shown in FIG. The static resistance measuring apparatus includes a
The weight average particle diameter of the toner is determined by using a Coulter Counter Type II (manufactured by Coulter Co., Ltd.) and analyzing characteristics such as number distribution and volume distribution based on the measurement results. Was. As the electrolytic solution used in this measurement, a 1% aqueous sodium chloride solution adjusted using primary sodium chloride was used.
[0043]
Hereinafter, Experimental Examples 1 to 3 will be described.
[Experimental example 1]
The
FIG. 7 shows the result of the developer pumping amount with respect to the number of grooves as A when the groove depth M is 0.15 mm and as B when the groove depth M is 0.25 mm. From this result, if the number of grooves is the same, the depth A of the groove A is smaller, and the amount of developer pumped is smaller than that of the groove B which is deeper. If the depth M of the groove is constant, the smaller the number of grooves, the smaller the amount of developer pumped. In the apparatus according to the present embodiment, 65 to 95 [mg / cm 2 ] Are enclosed by broken lines in FIG. From this, it can be seen that the number of grooves when the amount of developer pumped is suitable conditions is related to the groove depth M. The number of grooves at which the developer pumping amount is suitable is between 53 and 80 when the groove depth M is 0.15 mm, and between 32 and 48 when the groove depth is 0.25 mm. Between. When these two cases are combined, the range of the groove pitch P, which is the interval between adjacent grooves, is 0.98 mm or more and 2.46 mm or less.
However, the range of the groove pitch P at which an appropriate amount of developer is pumped differs depending on the groove depth M. Then, even when the groove pitch was different, it was found that the ratio of the groove depth M to the groove pitch P (M / P) was the same parameter when the developer pumping amount was suitable. When M / P is smaller than 0.10, the depth M of the groove is shallower than the groove pitch P, so that the entire surface of the developing sleeve is relatively flat in the circumferential direction, and the ability to pump up and transport the developer. Becomes lower. Therefore, the developer pumping amount tends to be insufficient. If M / P is larger than 0.16, the surface of the developing sleeve surface is less flat in the circumferential direction, and the entire surface of the developing sleeve approaches a state of being covered with the groove. For this reason, magnetic brushes in which the height of the spikes have been unevenly formed on the surface of the developing sleeve are densely formed, and the unevenness of the density of an image appears remarkably, and the influence on the image is increased. From FIG. 7, under the conditions of this experimental example, when the groove pitch P is 0.15 or more and 0.25 or less, the developer pumping amount is 65 if the M / P is 0.10 or more and 0.16 or less. [Mg / cm 2 ], 95 [mg / cm] 2 ] Falls within a suitable range as follows.
[0044]
Thus, from the results of Experimental Example 1, it is considered that the amount of developer pumped up changes depending on the relationship between the groove depth M and the groove pitch P. However, if the depth M of the groove is less than 0.15 mm, the locking force of the developer on the sleeve surface is insufficient, and the transportability of the developer deteriorates. Is not preferred because On the other hand, if the depth of the groove exceeds 0.25 mm, the height of the ears of the magnetic brush formed on the surface of the developing sleeve tends to vary. For this reason, the developer pumping amount is likely to vary, and if the developer is conveyed to the developing area as it is, the image tends to appear as a shade.
Therefore, the groove depth M may be 0.15 [mm] or more and 0.25 [mm] or less, and the ratio M / P of the groove depth M to the groove pitch P may be 0.10 or more and 0.16 or less. desirable.
[0045]
[Experimental example 2]
Next, the amount of developer pumped up when the fluidity of the developer was variously changed was examined. In Experimental Example 2, four types of developers having a toner concentration of 5% by weight were prepared and used for each of the toner T and the carriers C1 to C4 prepared by the above method. At this time, the apparatus settings were as follows: the doctor gap was 0.4 mm, the depth M of the groove on the surface of the developing sleeve and the number of grooves were 65 [mg / cm] in FIG. 2 ], 95 [mg / cm] 2 ] 0.2 mm, 50 lines within the following range. The magnetic characteristics of the developing magnetic pole provided in the developing sleeve are the same as those described in the first embodiment. Then, 1 kg of the developer was put into the developing device of FIG. 1, and the amount of the developer pumped up to the developing sleeve after passing through the doctor 6 as the developer regulating member was examined.
Table 7 shows the results of the carrier fluidity of the carriers used for the four types of developers, the developer fluidity when the developer was used, and the amount of the developer pumped.
[Table 7]
Next, considering the carrier fluidity, when the developer containing the carrier C4 having the highest carrier fluidity of 45 [sec / 50g] is used, the developer pumping amount is 98 [mg / cm]. 2 ]Met. On the other hand, when the developer containing the carrier C3 having the lowest carrier fluidity of 15 [sec / 50g] is used, the amount of the developer pumped is 62 [mg / cm]. 2 ]Met. When using the developer containing the carrier C2 and the carrier C1 whose carrier fluidity is between 20 [sec / 50g] and 40 [sec / 50g] between them, the developer pumping amount is 76 [mg] respectively. / Cm 2 ], 89 [mg / cm 2 ]Met. As a result of the research conducted by the present inventors, it was confirmed that, when the flow rate of the carrier is small, the amount of the developer pumped is small, and when the flow rate of the carrier is large, the amount of the developer pumped is increased. If the carrier fluidity is in the range of 20 [sec / 50 g] or more and 40 [sec / 50 g] or less, the developer pumping amount is 65 [mg / cm]. 2 ], 95 [mg / cm] 2 ] Falls within a suitable range as follows. If the developer fluidity is more or less than that, even if the groove pitch P is 0.15 or more and 0.25 or less and the M / P is 0.10 or more and 0.16 or less, the developer The pumped amount may be out of the range.
[0046]
Further, if the carrier fluidity is in the range of 20 [sec / 50 g] to 40 [sec / 50 g], the developer fluidity is in the range of 30 [sec / 50 g] to 50 [sec / 50 g]. can do. This is because the volume ratio of the two-component developer is 95% for the carrier and 5% for the toner, and the fluidity of the carrier affects the fluidity of the developer. . When the relationship between the fluidity of the developer and the fluidity of the carrier is determined based on the carriers C1 to C4 described above, the fluidity of the developer is about 9 to 10 [sec / 50 g] more than the fluidity of the carrier. It will be big.
[0047]
Considering the results of Experimental Example 2, even when the
On the other hand, if the developer fluidity and the carrier fluidity are large and the developer does not easily flow, the spikes of the magnetic brush become hard and tight, and the developer tends to stay in front of the doctor gap. For this reason, the developer is easily pushed into the groove provided on the surface of the developing sleeve by the doctor gap, and the amount of pumping the developer increases until the carrier fluidity increases to some extent. It is also necessary to define the upper limit of the carrier fluidity so that the amount of developer pumped does not exceed a desired range. However, if the flow rate of the developer becomes too large and the flow of the developer becomes too difficult, the developer that has been stuck in front of the doctor gap narrows the doctor gap in a pseudo manner. In this state, the developer cannot pass through the doctor gap, and poor pumping of the developer occurs.
[0048]
From the results of Experimental Example 2, it was found that the fluidity of the developer is involved as a condition when the amount of the developer pumped up is suitable. According to Table 7, if the developer fluidity is in the range of 30 [sec / 50 g] or more and 50 [sec / 50 g] or less, the developer pumping amount is 65 [mg / cm]. 2 ], 95 [mg / cm] 2 ] Falls within a suitable range as follows.
[0049]
[Experimental example 3]
Next, the amount of developer pumped up when the surface roughness of the developing sleeve was changed was measured. In Experimental Example 3, as in the case of the developer used in Experimental Example 1, a developer having a toner concentration of 5% by weight with toner T and Ca was used.
FIG. 8 shows the results of the developer pumping amount versus the surface roughness of the developing sleeve when the groove depth M and the number of grooves are 0.2 mm and 50 as in Experimental Example 2. From these results, there is a correlation between the surface roughness of the developing sleeve and the amount of developer pumped up. The smaller the surface roughness, the smaller the amount of developer pumped up, and the larger the surface roughness, the greater the amount of developer pumped up. There is a tendency. In particular, if the surface roughness Rz of the developing sleeve is less than 20 [μm], the amount of developer pumped up suddenly decreases. On the other hand, it was confirmed that when the surface roughness Rz exceeded 100 [μm], the effect of increasing the amount of the developer pumped up was not seen much.
Considering the surface roughness of the developing sleeve, if the surface roughness Rz of the developing sleeve is less than 20 [μm], the friction coefficient of the surface of the developing sleeve becomes too small to carry the developer, and the developer is pumped up. It is believed that the amount will decrease. On the other hand, when the surface roughness Rz exceeds 100 [μm], even if the surface roughness is further increased, it is difficult to act to further improve the transportability of the developer, and it is difficult to increase the amount of the developer pumped up. Conceivable.
Accordingly, if the developing sleeve surface roughness Rz is in the range of 20 [μm] or more and 100 [μm] or less, the developer pumping amount is 65 [mg / cm]. 2 ], 95 [mg / cm] 2 ] Falls within a suitable range as follows.
If the surface roughness of the developing sleeve is larger or smaller than that, even if the groove pitch P, M / P, developer fluidity, etc. are within the above-mentioned predetermined ranges, the amount of the developer pumped out of the above-mentioned ranges. There are cases.
[0050]
In Experimental Examples 2 and 3, the shape of the groove formed on the surface of the developer sleeve was such that the angle of the groove was 90 ° and 45 ° on both sides with respect to the normal direction of the sleeve surface as shown in FIG. It has a symmetrical shape.
In addition, the results of the developer pumping amounts of Experimental Examples 1 to 3 indicate that the saturation magnetization of the carrier is 40 to 60 × 10 -7 It has been found that the same result is always obtained between × 4π [Wb · m / kg].
[0051]
As described above, the following is found from the results of Experimental Examples 1 to 3. That is, the depth M of the groove on the surface of the developing sleeve is 0.15 [mm] or more and 0.25 [mm] or less, the ratio M / P of the groove depth M to the groove pitch P is 0.10 or more and 0.16 or less, The surface roughness Rz of the sleeve to be developed is 20 μm or more and 100 μm or less, and the fluidity of the developer is 30 seconds / 50 g or more and 50 seconds / 50 g or less. By setting the four parameters within the above ranges, the amount of developer pumped by the developing sleeve after passing through the doctor gap is 65 [mg / cm]. 2 ] 95 [mg / cm] 2 ] Can be secured within the following range.
[0052]
Further, in the present embodiment, the fluidity of the carrier is in the range of 20 [sec / 50g] to 40 [sec / 50g]. As a result, as can be seen from the results of Experimental Example 2, the fluidity of the developer can be in the range of 30 [sec / 50 g] to 50 [sec / 50 g]. That is, by controlling the carrier fluidity, the developer fluidity can be easily controlled to a desired range.
The present embodiment is a printer as an image forming apparatus using the developing device 2 described above. Therefore, the amount of the developer pumped up by the developing sleeve becomes an appropriate amount, so that an appropriate amount of the developer is supplied to the developing area. As a result, the image density does not become insufficient, and the surface of the photoreceptor is not shaved by the carrier due to the excessive supply of the developer, so that the deterioration is not accelerated. Further, since the flow rate of the developer is controlled by the flow rate of the carrier, the flow rate of only one component of the two-component developer composed of the toner and the carrier is set to a desired range, so that the flow rate of the entire developer is controlled. The degree can be in the desired range. Therefore, when adjusting the developer fluidity, the running cost can be reduced as compared with the case where the two-component developer including the toner and the carrier is replaced.
[0053]
【The invention's effect】
According to the developing device of the first to third aspects and the image forming apparatus of the fourth aspect, 65 [mg / cm] while improving reproducibility of fine lines and suppressing a trailing edge white spot phenomenon. 2 ] 95 [mg / cm] 2 ] It is possible to secure the following developer supply amount to the development area. Therefore, there is an excellent effect that it is possible to prevent the occurrence of insufficient image density due to poor developer pumping while improving the fine line reproducibility and suppressing the trailing edge white spot phenomenon.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part of an image forming apparatus according to a real invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the entire printer according to the embodiment.
FIG. 3 is a graph showing a distribution of a magnetic flux density in a normal direction generated on a surface of a developing sleeve by each magnetic pole of a magnet roller.
FIG. 4 is a view showing a magnetic pole arrangement of a magnet roller in the embodiment.
FIG. 5A is an explanatory diagram illustrating a half-value angle width when a developing magnetic pole is configured by three magnetic poles. (B) is an explanatory view showing a half-value angular width when a developing magnetic pole is constituted by one magnetic pole.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a measuring device for measuring a static resistance value of a carrier.
FIG. 7 is a graph showing the results of Experimental Example 1.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the surface roughness of the developing sleeve and the amount of developer pumped up, which is the result of Experimental Example 3.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the groove formed on the surface of the developing sleeve, which is obtained by cutting the surface of the developing sleeve at one location in the axial direction of the developer sleeve.
FIG. 10 is a diagram illustrating a magnetic pole arrangement of a magnet roller of a conventional developing device in which a developing magnetic pole includes one magnetic pole P1.
FIG. 11A is an explanatory diagram showing a magnetic force distribution in the vicinity of a developing area in a conventional developing device in which a developing magnetic pole includes one magnetic pole P1.
(B) is an explanatory view showing the shape of the magnetic brush raised by receiving magnetic force from the magnetic field formed by the developing magnetic pole P1 as viewed from the axial direction of the developing sleeve.
FIG. 12A is an explanatory diagram showing a magnetic force distribution near a development region in a development device in which a development magnetic pole includes one main magnetic pole P1b and two auxiliary magnetic poles P1a and P1c.
FIG. 3B is an explanatory diagram showing the shape of the magnetic brush raised by receiving magnetic force from the magnetic field formed by the magnetic poles P1a, P1b, and P1c as viewed from the developing sleeve axial direction.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor drum
2 Developing device
3 Developing roller
4 Developing sleeve
5 Magnet roller
6 Doctor blade
7 Developing casing
8 Screw
9 Mylar parts
50 charging roller
51 Optical writing unit
52 Transfer paper
53 Transfer belt
P1b Main magnetic pole
P1a, P1c Auxiliary magnetic pole
Claims (4)
上記現像剤担持体表面に設けた該表面移動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝の深さＭが０．１５［ｍｍ］以上０．２５［ｍｍ］以下、
該溝の該現像剤担持体表面移動方向における間隔である溝ピッチをＰとしたとき、該溝ピッチＰに対する溝深さＭの比Ｍ／Ｐが０．１０以上０．１６以下、
該現像剤担持体表面の表面粗さが十点平均粗さＲｚで２０［μｍ］以上１００［μｍ］以下、
かつ、上記現像剤の流動度が、３０［秒／５０ｇ］以上５０［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とする現像装置。A part of the surface of the developer carrier that carries and moves the developer including the toner and the magnetic particles having a volume average particle diameter of 30 μm or more and 60 μm or less is exposed from the apparatus casing, In the developing region where the surface of the latent image carrier that carries and moves the latent image and the surface of the exposed developer carrier are opposed to each other, the developing region is disposed so as to face the developing region, and the outside of the developer carrier surface of the developing region The developer on the developer carrier is raised by the developing magnetic pole having an attenuation rate of magnetic flux density of the magnetic flux density in the normal direction of the surface of the developer carrier of 40% or more. Forming a magnetic brush in the developing area, and moving the surface of the developer carrier at the same speed as the surface moving direction of the latent image carrier and a linear velocity greater than the linear velocity of the surface of the latent image carrier. Rubbing the surface of the latent image carrier with the magnetic brush, Developing device for developing a latent image of
The depth M of the plurality of grooves provided on the surface of the developer carrier and extending in a direction perpendicular to the surface movement direction is 0.15 [mm] or more and 0.25 [mm] or less.
When a groove pitch, which is an interval between the grooves in the developer carrier surface moving direction, is P, a ratio M / P of a groove depth M to the groove pitch P is 0.10 or more and 0.16 or less;
The surface roughness of the developer carrier is 20 [μm] or more and 100 [μm] or less in ten-point average roughness Rz.
And a fluidity of the developer is not less than 30 [sec / 50 g] and not more than 50 [sec / 50 g].
上記現像剤担持体表面に設けた該表面移動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝の深さＭが０．１５［ｍｍ］以上０．２５［ｍｍ］以下、
該溝の該現像剤担持体表面移動方向における間隔である溝ピッチをＰとしたとき、該溝ピッチＰに対する溝深さＭの比Ｍ／Ｐが０．１０以上０．１６以下、
該現像剤担持体表面の表面粗さが十点平均粗さＲｚで２０［μｍ］以上１００［μｍ］以下、
かつ、上記現像剤の流動度が、３０［秒／５０ｇ］以上５０［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とする現像装置。A part of the surface of the developer carrier that carries and moves the developer including the toner and the magnetic particles having a volume average particle diameter of 30 μm or more and 60 μm or less is exposed from the apparatus casing, In the developing region where the surface of the latent image carrier that carries and moves the latent image and the exposed surface of the developer carrier face each other, the half-value angular width of the magnetic flux density in the normal direction arranged so as to face the developing region is The magnetic brush is formed on the developer carrier by causing the developer on the developer carrier to rise by a developing magnetic pole of 25 ° or less, and the surface moving direction of the latent image carrier in the developing area. The surface of the developer carrier is moved in the same direction as the linear velocity of the surface of the latent image carrier and greater than the linear velocity of the surface of the latent image carrier. In a developing device for developing a latent image on a carrier,
The depth M of the plurality of grooves provided on the surface of the developer carrier and extending in a direction perpendicular to the surface movement direction is 0.15 [mm] or more and 0.25 [mm] or less.
When a groove pitch, which is an interval between the grooves in the developer carrier surface moving direction, is P, a ratio M / P of a groove depth M to the groove pitch P is 0.10 or more and 0.16 or less;
The surface roughness of the developer carrier is 20 [μm] or more and 100 [μm] or less in ten-point average roughness Rz.
And a fluidity of the developer is not less than 30 [sec / 50 g] and not more than 50 [sec / 50 g].
上記磁性粒子の流動度が、２０［秒／５０ｇ］以上４０［秒／５０ｇ］以下であることを特徴とする現像装置。The developing device according to claim 1 or 2,
A developing device, wherein the magnetic particles have a fluidity of 20 [sec / 50 g] to 40 [sec / 50 g].
上記潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、
上記潜像担持体上の潜像を、トナーと磁性粒子とを含む現像剤により現像する現像手段と、
上記潜像担持体上のトナー像を転写材上に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、
上記現像手段として、請求項１、２、又は３の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。A latent image carrier,
Latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier,
Developing means for developing the latent image on the latent image carrier with a developer containing toner and magnetic particles,
Transfer means for transferring the toner image on the latent image carrier onto a transfer material,
4. An image forming apparatus using the developing device according to claim 1, 2 or 3 as said developing means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002334429A JP2004170555A (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | Developing device and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002334429A JP2004170555A (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | Developing device and image forming apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004170555A true JP2004170555A (en) | 2004-06-17 |
Family
ID=32698808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002334429A Pending JP2004170555A (en) | 2002-11-18 | 2002-11-18 | Developing device and image forming apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004170555A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7769327B2 (en) | 2007-07-03 | 2010-08-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Developing device and image forming apparatus having a developing roller with a grooved sleeve |
| US8879946B2 (en) | 2011-04-06 | 2014-11-04 | Kyocera Document Solutions Inc. | Image-forming apparatus with a bias applying unit for switching between a first bias for removing residual toner and a second bias for expelling residual toner |
| JP2017102250A (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | 株式会社リコー | Two-component developer and image forming apparatus |
| US10234793B2 (en) | 2017-03-09 | 2019-03-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Development device using a dry electrophotographic method |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05249833A (en) * | 1992-03-03 | 1993-09-28 | Ricoh Co Ltd | Image forming device |
| JPH08114986A (en) * | 1994-10-17 | 1996-05-07 | Fuji Xerox Co Ltd | Developing device and color image forming device using the same |
| JP2000075560A (en) * | 1998-06-16 | 2000-03-14 | Ricoh Co Ltd | Two-component developer for electrophotography |
| JP2000206776A (en) * | 1999-01-18 | 2000-07-28 | Canon Inc | Developing device |
| JP2000250253A (en) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Kyocera Mita Corp | Two-component developer |
| JP2000267431A (en) * | 1999-03-18 | 2000-09-29 | Ricoh Co Ltd | Image forming device |
| JP2001134069A (en) * | 1999-11-05 | 2001-05-18 | Sharp Corp | Developing roller and developing device provided with this developing roller |
| JP2001242711A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Ricoh Co Ltd | Developing device and image forming device |
| JP2001242712A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Ricoh Co Ltd | Image forming device |
| JP2002108097A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-10 | Ricoh Co Ltd | Image forming device and image forming processing unit |
| JP2002123042A (en) * | 2000-05-23 | 2002-04-26 | Ricoh Co Ltd | Two-component developer, container filled with the same, and image forming device |
-
2002
- 2002-11-18 JP JP2002334429A patent/JP2004170555A/en active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05249833A (en) * | 1992-03-03 | 1993-09-28 | Ricoh Co Ltd | Image forming device |
| JPH08114986A (en) * | 1994-10-17 | 1996-05-07 | Fuji Xerox Co Ltd | Developing device and color image forming device using the same |
| JP2000075560A (en) * | 1998-06-16 | 2000-03-14 | Ricoh Co Ltd | Two-component developer for electrophotography |
| JP2000206776A (en) * | 1999-01-18 | 2000-07-28 | Canon Inc | Developing device |
| JP2000250253A (en) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Kyocera Mita Corp | Two-component developer |
| JP2000267431A (en) * | 1999-03-18 | 2000-09-29 | Ricoh Co Ltd | Image forming device |
| JP2001134069A (en) * | 1999-11-05 | 2001-05-18 | Sharp Corp | Developing roller and developing device provided with this developing roller |
| JP2001242711A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Ricoh Co Ltd | Developing device and image forming device |
| JP2001242712A (en) * | 2000-02-28 | 2001-09-07 | Ricoh Co Ltd | Image forming device |
| JP2002123042A (en) * | 2000-05-23 | 2002-04-26 | Ricoh Co Ltd | Two-component developer, container filled with the same, and image forming device |
| JP2002108097A (en) * | 2000-09-29 | 2002-04-10 | Ricoh Co Ltd | Image forming device and image forming processing unit |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7769327B2 (en) | 2007-07-03 | 2010-08-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Developing device and image forming apparatus having a developing roller with a grooved sleeve |
| US8879946B2 (en) | 2011-04-06 | 2014-11-04 | Kyocera Document Solutions Inc. | Image-forming apparatus with a bias applying unit for switching between a first bias for removing residual toner and a second bias for expelling residual toner |
| JP2017102250A (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | 株式会社リコー | Two-component developer and image forming apparatus |
| US10234793B2 (en) | 2017-03-09 | 2019-03-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Development device using a dry electrophotographic method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6898406B2 (en) | Developing device having a developer forming a magnet brush | |
| US7693465B2 (en) | Image forming apparatus and process cartridge | |
| JP2003057882A (en) | Developing device, image forming method and device | |
| JP2003208027A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP2004170555A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP2003270954A (en) | Image forming apparatus | |
| JP2004069807A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP3538784B2 (en) | High-speed electrostatic image development method | |
| JP3782925B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP4234510B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JPH08194340A (en) | Carrier for magnetic developer and image forming method | |
| JP2003195639A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP2004219542A (en) | Developing method, developing device, and image forming apparatus | |
| JP2003215927A (en) | Image forming apparatus | |
| JP2003223052A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP2003255711A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP2003215929A (en) | Image forming apparatus | |
| JPH10104868A (en) | Electrophotographic developer and image forming method | |
| JPS59218458A (en) | Developer for electrostatic charge image | |
| JPS5895748A (en) | Transfer type magnetic toner particle | |
| JP2003223051A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP4354893B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP4952393B2 (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP2005189251A (en) | Image forming apparatus | |
| JPH0830078A (en) | Image forming method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050311 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070903 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070914 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071112 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071221 |