JP2004361747A

JP2004361747A - Developing device and image forming apparatus using the same

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Publication number: JP2004361747A
Application number: JP2003161235A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ida; 明寛井田; Yasuhiro Oda; 康弘織田; Yutaka Kiuchi; 豊木内
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2004-12-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing device free of the occurrence of an image unevenness and image fog and ensuring stable developing performance by using a recovery roll of a hybrid developing system, and to provide a small image forming apparatus. <P>SOLUTION: The developing device is provided with: a toner carrier 2 which is disposed opposite to an image carrier 1 and carries toner on its surface; a developer carrier 3 for supply which is disposed in a position opposite to the toner carrier 2 at a prescribed interval and supplies a toner to the toner carrier 2; a developer carrier 4 for recovery which recovers toner from the toner carrier 2; and a transport member 5 which is disposed opposite to the two developer carriers 3, 4 and the toner carrier 2, and transfers a two-component developer between the developer carriers 3, 4. The gap between at least one of the developer carriers 3, 4 and the transport member 5 is set wider than the gap between a control member 9 for regulating the thickness of a developer layer and the developer carrier 3. The image forming apparatus uses the developing device. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、トナーと磁性キャリアとを具備した二成分現像剤を用い、像担持体上の静電潜像をトナー現像するように構成した現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置で使用される現像装置としては、所謂ハイブリッド現像方式を採用したものが知られている。
これは、感光体等の像担持体に対向し且つトナーを担持するドナーロールと、このドナーロールに対向し且つトナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を担持するトナー搬送ロールとを備え、磁気ブラシによりトナー搬送ロールから大量の現像剤を供給し、ドナーロール上にトナー層を形成するようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。
このハイブリッド現像方式では、通常、二成分現像剤の撹拌によってトナーの帯電が行われるため十分な帯電量を確保しやすく、また、トナー搬送ロールからドナーロールへのトナーの供給が静電気力によって行われるため、ドナーロールに逆極性に帯電したトナーが供給されることもない。従って、像担持体の非画像領域へのトナー付着がなく、かぶりの発生が防止される。更に、ドナーロールにはトナーのみしか供給されないため、磁性キャリアの像担持体への付着も防止される等の利点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２１１９７０号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献２】
特開平９−２５１２３７号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【特許文献３】
特開平１０−３１９７０８号公報（発明の実施の形態の欄、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のハイブリッド現像方式では、ドナーロール上でトナーが消費された部分に対してトナー供給領域でトナーを補充する方式が採られているが、トナーが消費された部分だけでなく、トナーが残存する非消費部分にもトナーが供給され、そのため前回のトナー消費パターンが現像された画像上に現れるという現像履歴の問題がある。
【０００５】
また、ドナーロール上にてトナーの供給、掻き取りを繰り返すと、大きい粒径のトナーと小さい粒径のトナーとの物理的付着力の差（大きい粒径のトナーはドナーロールへの物理的付着力が小さいため、ニップ領域で受ける掻き取り力に対し容易に掻き取られるが、小さい粒径のトナーは逆に掻き取られにくい）により、ドナーロール上のトナーの粒径が徐々に小粒径化してくる。
このドナーロール上での粒径の変化は、現像特性や転写特性に変化をもたらし、現像されないでドナーロール上にトナーが残留した上に新しいトナーが供給された領域と、現像されて新しいトナーが供給された領域との間で、トナーの濃度差が生じ、これが画像欠陥（現像履歴）をもたらす可能性がある。
【０００６】
そのため、現像領域を通過したドナーロールから一旦全てのトナーを除去し、その後ドナーロールとトナー供給用ロールとの対向部（トナー供給領域）でドナーロールにトナーを再び担持させる方式が知られている。
例えば、トナー除去手段としてスクレーパを使用する方式があるが、この場合、スクレーパとドナーロールとの接触部でトナーが互いに融着するという問題がある。
そこで、トナー供給用ロールとは別に、新たにトナー回収用ロールを加え、ドナーロール上のトナーをトナー回収用ロールで掻き取る方法も開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
しかし、この新たにトナー回収用ロールを追加する方式にあっては、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールへの現像剤供給量が不安定であると、ドナーロール上のトナー量が不安定となり、画像への濃度むらが発生する。
特に、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールとの間で、現像剤がストレスを受け易く、現像剤の流動性が低下してくると、いっそう顕著となる。
【０００８】
そのため、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールを同一方向に回転させ、更に、互いに近接させることで、現像剤搬送量を安定させる方式の提案がなされている（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、この場合、二本のロール間のバイアスリークの問題が発生しやすく、特にトナー濃度が低下し且つ動作環境が高湿状況にあるときに顕著となる。
更に、二本のロール間に入り込んだ現像剤がストレスを受け、現像剤の劣化が生じ易く、画像かぶりが発生する問題もあり、長期間に亘って安定した現像特性が得られない課題がある。
【０００９】
そこで、本件発明者らは、先に、現像剤の搬送安定性を確保するために、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールとの間に、別途両者間に現像剤を受け渡す搬送部材を追加して現像剤搬送量を安定化させるように構成した現像装置を提案した（特願２００３−１５７５９２号参照）。
しかしながら、このようなタイプにあっては、現像剤供給量を調整するトリマとトナー供給用ロールとのギャップに比べ、トナー供給ロール又はトナー回収ロールと搬送部材とのギャップが狭すぎたり、広すぎたりした場合、現像剤がストレスを受けたり、現像剤の搬送不良をもたらす懸念が考えられる。その場合、現像剤の劣化による画像かぶりやクラウドが生じたり、現像剤量のむらによる濃度むら等の不具合に繋がることが予想される。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤の供給量が安定し、濃度むらを防止できると共に、長期に亘る現像特性の安定した現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、図１に示すように、静電潜像を担持する像担持体１に対向し表面にトナーを担持するトナー担持体２と、このトナー担持体２に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し、トナー担持体２へトナーを供給する供給用現像剤担持体３と、トナー担持体２に所定の間隔をおいて対向する位置に配設され、二成分現像剤を担持搬送し、トナー担持体２からトナーを回収する回収用現像剤担持体４と、この二つの現像剤担持体３，４とトナー担持体２とに対向して配設され、二つの現像剤担持体３，４との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材５と、二つの現像剤担持体３，４のうち、現像剤流れの上流側に位置する現像剤担持体と対向する位置に設けられ、この現像剤担持体の外周上の現像剤層厚を規制する制御部材９とを備え、二つの現像剤担持体３，４と搬送部材５とで形成される二箇所の間隙Ｄ１，Ｄ２のうち少なくとも一方が、制御部材９と対向する現像剤担持体とで形成される間隙Ｃより広くなるように設定されたことを特徴とするものである。
【００１１】
このような技術的手段において、現像剤の流れを安定させる観点から、制御部材９と対向する現像剤担持体とのギャップに比べ二つの現像剤担持体３，４と搬送部材５とのギャップを広くすることが好ましく、それにより、二つの現像剤担持体３，４と搬送部材５とが対向する部位では、現像剤を圧縮することがなくなり、搬送される現像剤に対するストレスを抑制できる。また、この部位では、磁極の影響により穂立ち方向は現像剤担持体と搬送部材５との中心軸方向から傾いているため、ギャップが多少小さく設定（例えば、制御部材９と現像剤担持体とのギャップと同等程度）されていたとしてもストレスの低減が図られ、少なくとも一箇所でも広く設定されていればストレス低減に寄与するため好ましく、二箇所が共に広く設定されていればいっそう好ましい。
また、二つの現像剤担持体３，４と搬送部材５との間隙Ｄ１，Ｄ２は、制御部材９とこの制御部材９に対向する現像剤担持体との間隙Ｃより、共に１乃至５ｍｍ広くすることが、現像剤に与えるストレスを抑止する観点から好ましい。
更に、本願に係る現像装置は、二成分現像剤を用いるタイプのものであるため、トナーとしては種々の色成分を有するものが使用可能であり、単色の現像装置を備えた画像形成装置に適用可能であることは勿論のこと、複数の現像装置を備えた例えばフルカラーの画像形成装置に対しても適用可能である。
【００１２】
本発明における供給用現像剤担持体３と回収用現像剤担持体４及び搬送部材５は、二成分現像剤を担持搬送するものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば、回転可能な非磁性スリーブと、この非磁性スリーブ内に固定的に配設され且つ磁界発生手段が設けられた磁石部材とを具備した態様がある。
また、磁界発生手段は、複数の磁極を有しているものであればよく、例えば、磁極の構成例としては、現像に寄与するためのトナー供給磁極や、現像剤を捕獲できる機能を備えたピックアップ磁極や、現像剤を搬送する搬送磁極等を備えたものが挙げられるが、これに限られるものではなく、適宜選定してよい。
【００１３】
また、供給用現像剤担持体３及び回収用現像剤担持体４には、トナー担持体２との間に、トナー担持体２に対しトナーを供給又は回収するための所定の電界が形成されていることが望ましい。そこで、トナー担持体２には像担持体１上の静電潜像を現像するための現像バイアス（ＶＢ）６が、供給用現像剤担持体３にはトナー担持体２へトナーを供給する供給バイアス（ＶＳ）７が、また、回収用現像剤担持体４にはトナー担持体２からトナーを回収する回収バイアス（ＶＲ）８が印加されるようになっている。尚、供給バイアス（ＶＳ）７及び回収バイアス（ＶＲ）８は、通常、直流電圧が使用されるが、交流重畳直流電圧であっても差し支えない。
【００１４】
本発明では、搬送部材５の回転方向は、供給用現像剤担持体３及び回収用現像剤担持体４との対向部位において、現像剤のストレスを軽減する観点から同方向にすることが好ましいが、異なる方向であっても現像剤ストレスを軽減する態様であれば差し支えない。
本発明での現像剤の流れは二通りあり、供給用現像剤担持体３から搬送部材５を経て回収用現像剤担持体４に流れる方向と、回収用現像剤担持体４から搬送部材５を経て供給用現像剤担持体３に流れる方向とがある。
そして、搬送部材５が、二つの現像剤担持体３，４との間で、二成分現像剤を受け渡すとは、現像剤を二つの現像剤担持体３，４間で上流側の現像剤担持体から下流側の現像剤担持体へ直接渡す態様ではなく、搬送部材５を介して渡す態様を示す。
尚、現像剤の流れが二方向の態様のため、二つの現像剤担持体３，４のいずれもが現像剤の流れの上流側となる態様がある。
【００１５】
また、搬送部材５の位置は、供給用現像剤担持体３及び回収用現像剤担持体４から所定の間隔をおいて離れている態様であれば、トナー担持体２と接触した態様も可能である（この場合、搬送部材５はトナー担持体２の回転を妨げないように回転する態様となる）。
【００１６】
本発明でのトナー担持体２は、像担持体１でのトナー現像を精細に行う観点から、少なくとも表面が弾性状部材であることが好ましいが、金属であっても差し支えない。尚、弾性状部材の場合、像担持体１とは接触して配置することが好ましい。
更に、本発明におけるトナーは、磁性キャリアに付着するものであれば、磁性でも非磁性でもよく、特に、高画質画像を得る観点からは、現像性及び転写性に優れる所謂球形トナー（トナー形状係数が１２５以下の球形度の高いトナー）を用いることがよい。
尚、本件は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を使用した画像形成装置をも対象とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
◎実施の形態１
図２は、本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態１を示す。
同図において、符号２１は、矢印方向に回転する有機感光体からなる静電潜像を担持する感光体であり、この感光体２１はスコロトロン等の帯電装置２２によって帯電され、レーザ書き込み装置やＬＥＤアレイを有する露光装置２３によって静電潜像が書き込まれる。この静電潜像は、光の当たった部分の感光体２１表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
【００１８】
また、現像装置３０は、現像ハウジング３１内にトナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容し、トナーを担持するドナーロール３２と、トナー供給用のトナー供給ロール３３と、トナー回収用のトナー回収ロール３４と、現像剤を搬送する搬送ロール３５とを備えている。
本実施の形態では、感光体２１上のトナー画像は、現像装置３０によって可視像化された後、転写ロール２６によって、記録材２８上に転写され、この転写された記録材２８は、定着装置５０に搬送され、この定着装置５０により記録材２８上のトナー画像が定着されるように構成されている。尚、定着装置５０は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール５１と加圧ロール５２とを有し、この加熱ロール５１と加圧ロール５２との間に記録材２８を通過させることで、トナー画像を記録材２８に定着するように構成されている。
また、感光体２１上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置２９によって除去される。
【００１９】
ここで、本件発明の特徴点である現像装置３０について、図３に基づいて詳細に説明する。
同図において、現像装置３０は、感光体２１に向かって開口する現像ハウジング３１を有し、この現像ハウジング３１の開口に面し且つ感光体２１と対向して接触する位置に、ドナーロール３２をＡ方向に回動自在に収容している。このドナーロール３２にはバイアス電源３７が接続され、所定の現像バイアスＶＢが印加されるようになっている。
本実施の形態では、このドナーロール３２の外周部は弾性部材で被覆した構成を採っているが、例えばアルミニウムやステンレス等からなる金属ロールであっても差し支えない。
また、ドナーロール３２と感光体２１とは接触した構成を採っているが、非接触であっても差し支えない。
【００２０】
ドナーロール３２の後部（感光体２１と反対側）には、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４とがドナーロール３２と所定の間隔を置いて配設されている。
また、これらのトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４には、夫々バイアス電源３８，３９が接続され、供給バイアスＶＳ、回収バイアスＶＲが印加されるようになっている。
更に、これらトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の後部には、トナー供給ロール３３の外周部の現像剤Ｇをトナー回収ロール３４へ受け渡すように現像剤Ｇを担持搬送する搬送ロール３５が配設されている。
そして、ドナーロール３２とトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４は、ドナーロール３２の中心とトナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の中心とを結ぶ直線のなす角度が、９０度以下になるように配置されており、また、トナー回収ロール３４の中心が、トナー供給ロール３３、トナー回収ロール３４、搬送ロール３５の中で鉛直方向最下方になるように配置されている。
【００２１】
本実施の形態において、トナー供給ロール３３、トナー回収ロール３４及び搬送ロール３５は、回転可能な回転スリーブ３３ａ〜３５ａと、この回転スリーブ３３ａ〜３５ａの内部に固定的に配設され、複数の磁極を有する磁石体３３ｂ〜３５ｂとを備えている。
トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂは、その外周部に複数の磁極（Ｓ２，Ｎ１，Ｓ１，Ｎ２，Ｎ３）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ１を設け、磁極Ｎ２と磁極Ｎ３のほぼ中間が搬送ロール３５と対向する位置になるように配置され、同極の磁極Ｎ２，Ｎ３が反発磁極として作用するようになっている。
更に、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂは、その外周部に複数の磁極（Ｓ４，Ｎ４，Ｓ３，Ｎ５，Ｎ６）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ３を設け、磁極Ｓ４を搬送ロール３５と対向する位置になるように配置され、同極のＳ５，Ｓ６が反発磁極として作用するようになっている。
更に、搬送ロール３５の磁石体３５ｂは、複数の磁極（Ｓ５，Ｎ７，Ｓ６）の内、磁極Ｓ５がトナー供給ロール３３と対向する位置になるように配置されている。
尚、本実施の形態において、夫々の磁極の配置や数は本形態に限定されるものではなく、適宜選定して差し支えない。
また、本実施の形態では、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４の回転方向は、ドナーロール３２と同様（図３矢印Ａ方向）であり、搬送ロール３５の回転方向はこれらと逆方向になっている。
【００２２】
また、搬送ロール３５の後部には、仕切板４０を介して、撹拌部材４１が配設されている。この撹拌部材４１は、例えばスパイラル状のオーガから構成され、二成分現像剤（現像剤）Ｇを撹拌帯電した後、トナー供給ロール３３に現像剤Ｇを供給するように構成されている。
尚、本実施の形態では、撹拌部材４１を二個備えた態様としているが、二個に限定されるものではなく、一個でもよいし、三個以上あってもよい。また、オーガ以外に磁性あるいは非磁性のロール状でも差し支えない。
【００２３】
更にまた、搬送ロール３５の後部には、搬送ロール３５と略同心円状の半円形状で、現像剤搬送のガイドを行う第一のガイド片４３を前記仕切板４０より前方に設け、現像剤Ｇが搬送ロール３５の外周上を効率よく搬送されるようにしている。そして、トナー回収ロール３４と対向する位置には、現像剤Ｇの流れを抑止するための第二のガイド片４４が設けられ、また、トナー供給ロール３３と所定の間隔をもって対向する位置には、トナー供給ロール３３上の現像剤の層厚を制御するためのトリマ４２が設けられている。
本実施の形態においては、このトリマ４２とトナー供給ロール３３とのギャップが０．７〜１ｍｍ、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４と、搬送ロール３５とのギャップがトリマ４２とトナー供給ロール３３とのギャップより２〜５ｍｍ広くなるように設定されている。
【００２４】
ここで、上記現像バイアスＶＢ、供給バイアスＶＳ及び回収バイアスＶＲについて説明する。
本実施の形態では、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を使用しており、これらは互いに摩擦接触することにより、トナーはマイナス極性に、キャリアはプラス極性に夫々帯電するものとする。
また、感光体２１の外周面は、マイナスに帯電（例えば−６００Ｖ）され、露光により電位の減衰した部位（例えば−１００Ｖ）にトナーが付着されて現像が行われる。この場合、現像バイアスＶＢは−４００Ｖ、供給バイアスＶＳは−４２０〜−７５０Ｖ、回収バイアスＶＲは−３５０〜０Ｖに設定される。
尚、現像バイアスＶＢ、供給バイアスＶＳ及び回収バイアスＶＲを供給するバイアス電源３７〜３９には、直流電圧が用いられるが、例えば交流重畳直流電圧を電源とするようにしてもよい。
【００２５】
そして、本実施の形態で用いる二成分現像剤Ｇは、トナーと磁性キャリアからなる現像剤であり、トナーは、例えば非磁性トナーを用いるが、磁性キャリアと磁気特性が異なるものであれば、磁性トナーを用いても差し支えない。
また更に、トナーは、スチレンアクリル系樹脂の重合トナーで、形状係数が１２５以下の所謂球形トナーであり、磁性キャリアは平均粒径５０μｍのフェライト系キャリアを使用している。
ここで、トナーの形状係数（ＳＦ：ＳｈａｐｅＦａｃｔｏｒ）は、主に顕微鏡画像あるいは電子顕微鏡画像を基に画像解析を行うことで数値化されるもので、次の式で定義される。
ＳＦ＝（ＭＬ^２／Ａ）×（π／４）×１００
尚、上式で、ＭＬはトナー粒子の絶対最大長を示し、Ａはトナー粒子の投影面積を示している。
【００２６】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作動について、現像装置３０を中心に説明する。
図３において、二成分現像剤（現像剤）Ｇは、撹拌部材４１により撹拌されて、トナーがマイナス極性に、磁性キャリアがプラス極性に帯電された後、トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂの磁極Ｓ２の現像剤流れ上流側の現像剤供給領域で、トナー供給ロール３３に供給される。
そして、現像剤Ｇは、トリマ４２の近傍に達すると、磁極Ｓ２により穂立ちを形成する。更に、この現像剤Ｇの穂立ちは、トリマ４２で制御されることにより、現像剤層としてトナー供給ロール３３の外周上に保持され、回転スリーブ３３ａの回転と共にＡ方向に搬送される。このとき、現像剤Ｇは磁石体３３ｂにより形成されている磁力線に沿って磁気ブラシを構成している。
【００２７】
次に、現像剤Ｇは、トナー供給ロール３３とドナーロール３２との対向する領域（トナー供給領域）に進入すると、磁極Ｓ１の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを形成した現像剤Ｇにおけるトナーのみが、トナー供給ロール３３とドナーロール３２との間に形成された電界の影響で、トナー供給ロール３３からドナーロール３２に静電吸引され、ドナーロール３２に付着する。
このとき、本態様では、トナーとして球形トナーを使用していることから、ドナーロール３２側に確実に静電吸引されやすい。
一方、トナーを失った磁性キャリア及びトナー供給領域を通過した現像剤Ｇは、トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂと搬送ロール３５の磁石体３５ｂとの吸引磁界によって、トナー供給ロール３３と搬送ロール３５とが対向する領域で、搬送ロール３５に受け渡される。
【００２８】
搬送ロール３５に受け渡された現像剤Ｇは、磁石体３５ｂの吸引磁界により搬送ロール３５に保持され、その外周上を搬送された後、搬送ロール３５の磁石体３５ｂとトナー回収ロール３４の磁石体３４ｂとの吸引磁界によって、搬送ロール３５とトナー回収ロール３４とが対向する領域で、トナー回収ロール３４に受け渡される。
そして、トナー回収ロール３４の外周上を搬送された現像剤Ｇは、磁極Ｓ３近傍のトナー回収領域でドナーロール３２上のトナーを回収した後、トナー回収ロール３４の外周を搬送され、磁極Ｎ５と磁極Ｎ６との反発磁界により、トナー回収ロール３４から離れ、第二のガイド片４４に沿って、撹拌部材４１に供給される。
【００２９】
一方、ドナーロール３２に供給されたトナーは、ドナーロール３２の回転に従ってＡ方向に搬送され、現像領域で感光体２１上に形成されている静電潜像の現像に利用される。また、現像に利用されることなく、現像領域を通過したトナーは、トナー回収領域に送られる。
トナー回収領域に搬送されたトナーは、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４との間に形成されている電界の影響を受け、トナー回収領域では、マイナス極性に帯電しているトナーがドナーロール３２より高電位のトナー回収ロール３４に吸引されると共に、トナー回収ロール３４に形成されている磁気ブラシに掻き取られて、トナー回収ロール３４側へ回収される。尚、このとき、球形トナーを使用したことで、トナーのドナーロール３２への物理的吸着力が小さくなり、現像剤Ｇの掻き取り効果も大きくなることから、トナーの回収が確実に行われるようになる。
【００３０】
このように構成された現像装置３０では、現像領域で現像に利用されなかったトナーは、トナー回収領域でトナー回収ロール３４に回収される。また、トナーが回収されたドナーロール３２にはトナー供給ロール３３から新たにトナーが均一に供給される。
従って、トナー回収領域を通過したドナーロール３２にはトナー消費パターンがなく、このトナー消費パターンがその後に現像されたトナー像に現れることもない。
また、現像剤Ｇを、トナー供給ロール３３から搬送ロール３５へ、また、搬送ロール３５からトナー回収ロール３４へ受け渡す際の、対向するロール表面の移動方向が同じ（具体的には、トナー供給ロール３３と搬送ロール３５とが対向する部位と、搬送ロール３５とトナー回収ロール３４とが対向する部位で、互いのロールの表面の移動方向が同じ）であるため、現像剤Ｇの移動量が夫々のロール軸方向で安定し、トナー回収領域でのトナー回収性能が安定化し、現像剤供給量も安定することから、現像履歴や濃度むら等の発生を抑制することが可能となる。
【００３１】
このとき、トリマ４２とトナー供給ロール３３とのギャップより、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４と搬送ロール３５とのギャップを広くしている（本実施の形態では２〜５ｍｍ広くしている）ことから、トナー供給ロール３３で供給される現像剤Ｇが、搬送ロール３５、トナー回収ロール３４へと円滑に流れるようになっている。
更に、トナー供給ロール３３及びトナー回収ロール３４と搬送ロール３５とのギャップがトリマ４２とトナー供給ロール３３とのギャップより２〜５ｍｍ広いことから、このギャップ域での現像剤Ｇの流れは、特にストレスを受けることもなく、現像剤Ｇの劣化を抑止するようにもなっている。
従って、現像剤搬送時の軸方向の安定性も確保され、濃度むらの発生を抑止できる。
【００３２】
また、トナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４の間に、搬送ロール３５を配置したことにより、バイアス差の生じるトナー供給ロール３３とトナー回収ロール３４との間の距離を等価的に広くすることができ、現像剤Ｇの搬送の安定性が確保されると共に、ロール間にある現像剤Ｇの流れる方向を一方向にできるため、現像剤Ｇの受けるストレスもいっそう低減することが可能となり、現像剤の劣化に起因する画像かぶりやクラウド等の発生が抑えられ、更にバイアスリークの抑制を同時に満足させることが可能となる。
【００３３】
◎実施の形態２
図４は、本発明が適用された画像形成装置に使用される現像装置の実施の形態２を示す。
同図において、本実施の形態は実施の形態１における現像装置３０と略同様に構成されるが、現像剤Ｇの流れが実施の形態１と異なり、トナー回収ロール３４から搬送ロール３５、トナー供給ロール３３へと流れるように構成されている。
尚、実施の形態１と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態では、トナー供給ロール３３の磁石体３３ｂは、その外周部に磁極（Ｎ２，Ｓ１，Ｎ１，Ｓ２，Ｓ３）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ１を設け、磁極Ｎ２の近傍で搬送ロール３５と対向するように配置されている。
また、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂは、その外周部に複数の磁極（Ｓ５，Ｎ３，Ｓ４，Ｎ４，Ｎ５）を備えており、ドナーロール３２と対向する位置に磁極Ｓ４を設け、磁極Ｎ４と磁極Ｎ５のほぼ中間が搬送ロール３５と対向する位置になるように配置されている。
更に、搬送ロール３５の磁石体３５ｂは、複数の磁極（Ｓ７，Ｎ６，Ｓ６）の内、磁極Ｓ７がトナー回収ロール３４と対向する位置になるように配置されている。
【００３５】
また、搬送ロール３５の後部には、仕切板４０を介して、撹拌部材４１が配設され、この撹拌部材４１は、二成分現像剤（現像剤）Ｇを撹拌帯電した後、トナー回収ロール３４に現像剤Ｇを供給するように構成されている。
更に、搬送ロール３５の後部には、搬送ロール３５と略同心円状の半円形状で、現像剤搬送のガイドを行う第一のガイド片４３を前記仕切板４０より前方に設け、現像剤Ｇが搬送ロール３５の外周上を効率よく搬送されるようにしている。そして、トナー供給ロール３３と対向する位置には、現像剤Ｇの流れを抑止するための第二のガイド片４４が設けられ、また、トナー回収ロール３４と所定の間隔をもって対向する位置には、トナー回収ロール３４上の現像剤Ｇの層厚を制御するためのトリマ４２が設けられている。
尚、本実施の形態においても、トリマ４２とトナー回収ロール３４とのギャップが０．７〜１ｍｍ、トナー回収ロール３４及びトナー供給ロール３３と搬送ロール３５とのギャップがトリマ４２とトナー回収ロール３４とのギャップより２〜５ｍｍ広くなるように設定されている。
【００３６】
次に、本実施の形態に係る現像装置の作動について説明する。
図４において、二成分現像剤（現像剤）Ｇは、撹拌部材４１により撹拌されて、トナーがマイナス極性に、磁性キャリアがプラス極性に帯電された後、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂにある磁極Ｓ５の上流側の現像剤供給領域で、トナー回収ロール３４に供給される。
そして、現像剤Ｇは、トリマ４２の近傍に達すると、磁極Ｎ３により穂立ちを形成する。更に、この現像剤Ｇの穂立ちは、トリマ４２で制御されることにより、現像剤層としてトナー回収ロール３４の外周上に保持され、回転スリーブ３４ａの回転と共にＢ方向に搬送される。このとき、現像剤Ｇは磁石体３４ｂにより形成されている磁力線に沿って磁気ブラシを構成している。
【００３７】
次に、現像剤Ｇは、トナー回収ロール３４とドナーロール３２とが対向する領域のトナー回収領域に進入すると、磁極Ｓ４の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、ドナーロール３２上のトナーを掻き取る。またこのとき、ドナーロール３２とトナー回収ロール３４間の電界によってドナーロール３２からトナー回収ロール３４へトナーを吸引する静電気力が働き、ドナーロール３２からトナー回収ロール３４へのトナー回収を確実にしている。
【００３８】
トナーを回収した現像剤Ｇは、トナー回収ロール３４の磁石体３４ｂと搬送ロール３５の磁石体３５ｂの吸引磁界によって、トナー回収ロール３４と搬送ロール３５とが対向する領域近傍で、搬送ロール３５に受け渡される。
搬送ロール３５に受け渡された現像剤Ｇは、磁石体３５ｂの吸引磁界により搬送ロール３５に保持され、その外周上を搬送され、搬送ロール３５の磁石体３５ｂとトナー供給ロール３３の磁石体３３ｂとの吸引磁界によって、搬送ロール３５とトナー供給ロール３３とが対向する領域で、トナー供給ロール３３に受け渡される。
【００３９】
トナー供給ロール３３の外周上を搬送された現像剤Ｇは、磁極Ｓ１近傍のトナー供給領域で磁極Ｓ１の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを形成した現像剤Ｇにおけるトナーのみが、トナー供給ロール３３とドナーロール３２との間に形成された電界の影響で、トナー供給ロール３３からドナーロール３２に静電吸引され、ドナーロール３２に付着する。
その後、トナー供給ロール３３の外周上を搬送された現像剤Ｇは、磁極Ｓ２と磁極Ｓ３との反発磁界により、トナー供給ロール３３から離れ、第二のガイド片４４に沿って、撹拌部材４１に供給される。
【００４０】
尚、本実施の形態においても、トリマ４２とトナー回収ロール３４とのギャップより、トナー回収ロール３４及びトナー供給ロール３３と搬送ロール３５とのギャップが広く設定されているので、トナー回収領域でのトナー回収性能や現像剤供給量が安定し、更に、現像剤Ｇのストレスがなく、また、バイアスリークのない現像装置が可能となる。
従って、本実施の形態においても、現像履歴、濃度むらや画像かぶりのない、小型の現像装置が可能となる。
【００４１】
【実施例】
◎実施例１
本実施例では、実施の形態１と略同様の構成で行い、トリマギャップ（トリマとトナー供給ロールとの間隙：ＴＧ）と、トナー供給ロール及びトナー回収ロールと搬送ロールとのギャップの相関を評価確認したものである。
トリマギャップを０．７ｍｍと１．０ｍｍの２種とし、トナー供給ロール及びトナー回収ロールと搬送ロールとのギャップをトリマギャップの値より０〜７ｍｍ広くして行った。
【００４２】
評価方法は、富士ゼロックス（株）製ＤｏｃｕＣｏｌｏｒ１２５０の改造機にて、次の条件で行った。
感光体の表面電位：−６５０Ｖ
ドナーロールへ印加する現像バイアス：−４５０Ｖ
トナー供給ロールへ印加する供給バイアス：−５７５Ｖ
トナー回収ロールへ印加する回収バイアス：−２５０Ｖ
感光体周速：２２０ｍｍ／ｓ
ドナーロール周速：２８０ｍｍ／ｓ
トナー供給ロール周速：４５０ｍｍ／ｓ
トナー回収ロール周速：４５０ｍｍ／ｓ
搬送ロール周速：４５０ｍｍ／ｓ
ドナーロールとトナー供給ロールとの間隙：０．５ｍｍ
尚、供給バイアスには９ｋＨｚ、最大振幅５００Ｖの矩形波の交流電界を重畳させた。
【００４３】
評価は、用紙全面の３０％をカバーする中間調画像を出力し、その濃度むらを目視判定することで行った。
評価結果は、図５に示すように、トリマギャップ（ＴＧ）が０．７ｍｍ及び１．０ｍｍのいずれにおいても、トナー供給ロール及びトナー回収ロールと搬送ロールとのギャップ（ロール間ギャップ）がＴＧより１〜５ｍｍ広ければ、かぶりや濃度むらは問題ないことを確認した。
また、図６は、本実施例でのかぶり評価に用いた基準を示しており、基準面積当たりのトナー個数により、判断基準としている。そして、Ｇ１及びＧ２が合格レベルと判断した。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、トナー担持体と、このトナー担持体にトナーを供給及び回収する二つの現像剤担持体とを備え、更に、これらと対向する位置に二つの現像剤担持体との間で現像剤を受け渡す搬送部材を配設し、制御部材と対向する現像剤担持体との間隙より、現像剤担持体と搬送部材との間隙を広くしたので、現像剤の搬送性がいっそう安定し、更に、現像剤相互のぶつかりあいによるストレスも低減され、現像履歴、濃度むらや画像かぶりのない現像装置が提供できる。
また、この現像装置を使用することで、長期に亘って現像特性が安定した小型の画像形成装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の現像装置の概要を示す説明図である。
【図２】本発明が適用された画像形成装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図３】実施の形態１に係る現像装置の詳細を示す説明図である。
【図４】本発明が適用された現像装置の実施の形態２を示す説明図である。
【図５】実施例１の結果を示す説明図である。
【図６】実施例１で用いたかぶり評価基準を示す説明図である。
【符号の説明】
１…像担持体，２…トナー担持体，３…供給用現像剤担持体，４…回収用現像剤担持体，５…搬送部材，６…現像バイアス（ＶＢ），７…供給バイアス（ＶＳ），８…回収バイアス（ＶＲ），９…制御部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly to developing a latent electrostatic image on an image carrier using a two-component developer having a toner and a magnetic carrier. And an improvement in an image forming apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a device employing a so-called hybrid developing method is known.
It comprises a donor roll facing an image carrier such as a photoreceptor and carrying toner, and a toner transport roll facing the donor roll and carrying a two-component developer containing toner and magnetic carrier. Further, a large amount of developer is supplied from a toner transport roll by a magnetic brush to form a toner layer on a donor roll (for example, see Patent Document 1).
In this hybrid developing system, the toner is normally charged by stirring the two-component developer, so that it is easy to secure a sufficient charge amount, and the supply of the toner from the toner transport roll to the donor roll is performed by electrostatic force. Therefore, the toner charged to the opposite polarity is not supplied to the donor roll. Therefore, toner does not adhere to the non-image area of the image carrier, and the occurrence of fog is prevented. Further, since only the toner is supplied to the donor roll, there is an advantage that the adhesion of the magnetic carrier to the image carrier is prevented.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-21970 (column of the embodiment of the invention, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-9-251237 (column of the embodiment of the invention, FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP-A-10-319708 (column of the embodiment of the invention, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this type of hybrid developing method, a method of replenishing toner in a toner supply area with respect to a portion where toner is consumed on a donor roll is adopted. The toner is also supplied to the non-consumed portion where the remaining toner remains, so that there is a problem in the development history that the previous toner consumption pattern appears on the developed image.
[0005]
Also, when the supply and scraping of the toner are repeated on the donor roll, the difference in physical adhesion between the toner having a large particle diameter and the toner having a small particle diameter (the toner having a large particle diameter is physically attached to the donor roll). (Because the adhesive force is small, it can be easily scraped off by the scraping force received in the nip area, but toner with a small particle diameter is hardly scraped off.) It will become.
This change in the particle size on the donor roll causes a change in the development characteristics and transfer characteristics, and the toner remains on the donor roll without being developed, and the area where new toner is supplied and the new toner is developed. There is a difference in toner density between the supplied area and the toner density, which may result in an image defect (development history).
[0006]
Therefore, a method is known in which all the toner is temporarily removed from the donor roll that has passed through the developing area, and then the toner is again carried on the donor roll at a portion (toner supply area) between the donor roll and the toner supply roll. .
For example, there is a method using a scraper as a toner removing unit. In this case, however, there is a problem that the toner is fused to each other at a contact portion between the scraper and the donor roll.
Therefore, a method has been disclosed in which a toner collecting roll is newly added in addition to the toner supply roll, and the toner on the donor roll is scraped by the toner collecting roll (for example, see Patent Document 2).
[0007]
However, in the method of adding a new toner collecting roll, if the amount of developer supplied to the toner supplying roll and the toner collecting roll is unstable, the amount of toner on the donor roll becomes unstable. In addition, uneven density occurs in the image.
In particular, when the developer is easily stressed between the toner supply roll and the toner collection roll and the fluidity of the developer is reduced, the problem becomes more remarkable.
[0008]
For this reason, a method has been proposed in which a toner supply roll and a toner collection roll are rotated in the same direction, and are further brought close to each other to stabilize the amount of developer transported (for example, see Patent Document 3).
However, in this case, a problem of bias leak between the two rolls is likely to occur, particularly when the toner concentration is low and the operating environment is in a high humidity state.
Further, there is a problem that the developer that has entered between the two rolls is stressed, the developer is liable to be deteriorated, image fogging occurs, and stable developing characteristics cannot be obtained over a long period of time. .
[0009]
Therefore, the present inventors first added a transport member for separately transferring the developer between the toner supply roll and the toner collection roll in order to ensure the developer transport stability. A developing device configured to stabilize the developer conveyance amount has been proposed (see Japanese Patent Application No. 2003-157592).
However, in such a type, the gap between the toner supply roll or the toner recovery roll and the transport member is too narrow or too wide as compared with the gap between the trimmer that adjusts the developer supply amount and the toner supply roll. In such a case, there is a possibility that the developer may be stressed, or the developer may be transported poorly. In this case, it is expected that image fogging or clouding due to the deterioration of the developer may occur, or problems such as uneven density due to uneven developer amount may be caused.
The present invention has been made in order to solve the above technical problem, and a developing device in which a supply amount of a developer is stable, density unevenness can be prevented, and a developing characteristic which is stable for a long time, and An image forming apparatus is provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the present invention, as shown in FIG. 1, a toner carrier 2 which carries toner on the surface thereof is opposed to an image carrier 1 which carries an electrostatic latent image, and a predetermined interval is provided between the toner carrier 2 and the toner carrier 2. And a supply developer carrier 3 that carries and transports a two-component developer containing a toner and a magnetic carrier and supplies the toner to the toner carrier 2. A collecting developer carrier 4 for carrying and transporting the two-component developer and collecting the toner from the toner carrier 2; A transporting member 5 disposed opposite to the toner carrier 2 and delivering the two-component developer between the two developer carriers 3 and 4; This is provided at a position facing the developer carrier positioned upstream of the developer flow. A control member 9 for regulating the thickness of the developer layer on the outer periphery of the developer carrier, and at least one of two gaps D1 and D2 formed by the two developer carriers 3 and 4 and the transport member 5 Is set to be wider than the gap C formed between the control member 9 and the developer carrier facing the control member 9.
[0011]
In such technical means, from the viewpoint of stabilizing the flow of the developer, the gap between the two developer carrying members 3 and 4 and the conveying member 5 is made smaller than the gap between the control member 9 and the facing developer carrying member. It is preferable that the width is widened, so that the developer is not compressed at a portion where the two developer carriers 3 and 4 and the transport member 5 are opposed to each other, so that stress on the transported developer can be suppressed. Further, in this portion, the spike direction is inclined from the center axis direction between the developer carrier and the transport member 5 due to the influence of the magnetic pole, so that the gap is set to be slightly smaller (for example, the control member 9 and the developer carrier are not connected to each other). Even if the gap is set to about the same value, the stress can be reduced, and it is preferable that at least one of the two places is set to be wide because it contributes to stress reduction, and it is more preferable that both of the two places are set to be wide.
The gaps D1 and D2 between the two developer carriers 3 and 4 and the transport member 5 are each 1 to 5 mm wider than the gap C between the control member 9 and the developer carrier facing the control member 9. This is preferable from the viewpoint of suppressing the stress applied to the developer.
Further, since the developing device according to the present application is of a type using a two-component developer, a toner having various color components can be used as the toner, and is applied to an image forming apparatus having a single-color developing device. Needless to say, the present invention can be applied to, for example, a full-color image forming apparatus having a plurality of developing devices.
[0012]
The supply developer carrier 3, the recovery developer carrier 4, and the transport member 5 in the present invention may be appropriately selected as long as they carry and transport the two-component developer. There is an embodiment including a sleeve and a magnet member fixedly disposed in the non-magnetic sleeve and provided with a magnetic field generating means.
Further, the magnetic field generating means may have a plurality of magnetic poles. For example, examples of the magnetic pole configuration include a toner supply magnetic pole for contributing to development and a function of capturing a developer. Examples include a magnetic pole having a pickup magnetic pole, a transport magnetic pole for transporting the developer, and the like. However, the present invention is not limited thereto, and may be appropriately selected.
[0013]
In addition, a predetermined electric field for supplying or collecting toner to or from the toner carrier 2 is formed between the supply developer carrier 3 and the collection developer carrier 4 between the toner carrier 2 and the toner carrier 2. Is desirable. Therefore, the developing bias (VB) 6 for developing the electrostatic latent image on the image carrier 1 is supplied to the toner carrier 2, and the supply developer carrier 3 supplies the toner to the toner carrier 2. A bias (VS) 7 is applied to the collection developer carrier 4, and a collection bias (VR) 8 for collecting toner from the toner carrier 2 is applied to the collection developer carrier 4. The supply bias (VS) 7 and the recovery bias (VR) 8 are usually DC voltages, but may be AC superimposed DC voltages.
[0014]
In the present invention, it is preferable that the direction of rotation of the transport member 5 be the same in the portion facing the supply developer carrier 3 and the collection developer carrier 4 from the viewpoint of reducing the stress of the developer. The developer stress can be reduced even in different directions.
In the present invention, there are two flows of the developer. The direction in which the developer flows from the supply developer carrier 3 to the collection developer carrier 4 via the conveyance member 5 and the direction in which the conveyance member 5 There is a direction in which the toner flows into the supply developer carrier 3 through the supply.
The transfer member 5 transfers the two-component developer between the two developer carriers 3 and 4 means that the developer is transferred between the two developer carriers 3 and 4 on the upstream side. A mode in which the developer is passed directly from the carrier to the downstream side of the developer carrier, but not through the transport member 5 is shown.
Since the flow of the developer is bidirectional, there is a mode in which both of the two developer carriers 3 and 4 are on the upstream side of the flow of the developer.
[0015]
In addition, as long as the position of the transport member 5 is away from the supply developer carrier 3 and the collection developer carrier 4 at a predetermined interval, the carrier member 5 may be in contact with the toner carrier 2. (In this case, the conveying member 5 rotates so as not to hinder the rotation of the toner carrier 2).
[0016]
In the present invention, at least the surface of the toner carrier 2 is preferably an elastic member from the viewpoint of finely developing the toner on the image carrier 1, but may be metal. In the case of an elastic member, it is preferable to dispose the elastic member in contact with the image carrier 1.
Further, the toner in the present invention may be magnetic or non-magnetic as long as it adheres to a magnetic carrier. In particular, from the viewpoint of obtaining a high-quality image, a so-called spherical toner (toner shape factor) having excellent developability and transferability is used. It is preferable to use a toner having a high sphericity of 125 or less.
The present invention is not limited to the above-described developing devices, but also covers an image forming apparatus using these developing devices.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
◎ Embodiment 1
FIG. 2 shows Embodiment 1 of the image forming apparatus including the developing device to which the present invention is applied.
In the figure, reference numeral 21 denotes a photosensitive member that carries an electrostatic latent image made of an organic photosensitive member that rotates in the direction of the arrow. The photosensitive member 21 is charged by a charging device 22 such as a scorotron, and has a laser writing device and an LED. An electrostatic latent image is written by an exposure device 23 having an array. This electrostatic latent image is formed as a potential image due to a decrease in the surface potential of the photoreceptor 21 in a portion irradiated with light and a contrast with a high potential portion not exposed to light.
[0018]
The developing device 30 contains a two-component developer including a toner and a magnetic carrier in a developing housing 31 and carries a toner, a donor roll 32, a toner supply roll 33 for supplying a toner, and a toner recovery toner. A collection roll 34 and a transport roll 35 for transporting the developer are provided.
In the present embodiment, the toner image on the photoreceptor 21 is visualized by a developing device 30 and then transferred onto a recording material 28 by a transfer roll 26, and the transferred recording material 28 is fixed. The fixing device 50 conveys the toner image onto the recording material 28 so that the toner image is fixed. The fixing device 50 has a heating roll 51 and a pressure roll 52 by, for example, a heat roll method, and the recording material 28 is passed between the heating roll 51 and the pressure roll 52 to form a toner image. Is fixed to the recording material 28.
The toner remaining on the photoconductor 21 is removed by, for example, a doctor blade type cleaning device 29.
[0019]
Here, the developing device 30 which is a feature of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
In the figure, a developing device 30 has a developing housing 31 opening toward the photoconductor 21, and a donor roll 32 is provided at a position facing the opening of the developing housing 31 and facing the photoconductor 21 and in contact therewith. It is housed so as to be rotatable in the A direction. A bias power source 37 is connected to the donor roll 32 so that a predetermined developing bias VB is applied.
In the present embodiment, the outer peripheral portion of the donor roll 32 is covered with an elastic member, but may be a metal roll made of, for example, aluminum or stainless steel.
Further, the configuration is such that the donor roll 32 and the photoconductor 21 are in contact with each other, but may be non-contact.
[0020]
A toner supply roll 33 and a toner collection roll 34 are arranged at a rear portion of the donor roll 32 (the side opposite to the photoreceptor 21) at a predetermined interval from the donor roll 32.
Further, bias power supplies 38 and 39 are connected to the toner supply roll 33 and the toner recovery roll 34, respectively, so that a supply bias VS and a recovery bias VR are applied.
Further, at the rear of the toner supply roll 33 and the toner recovery roll 34, a transport roll 35 that carries and transports the developer G is arranged so as to transfer the developer G on the outer peripheral portion of the toner supply roll 33 to the toner recovery roll 34. Is established.
The angle between a straight line connecting the center of the donor roll 32 and the centers of the toner supply roll 33 and the toner recovery roll 34 is set to 90 degrees or less. The toner collection roll 34 is arranged such that the center of the toner collection roll 34 is the lowest in the vertical direction among the toner supply roll 33, the toner collection roll 34, and the transport roll 35.
[0021]
In the present embodiment, the toner supply roll 33, the toner collection roll 34, and the transport roll 35 are rotatably mounted on rotatable rotating sleeves 33a to 35a and a plurality of magnetic poles. And the magnet bodies 33b to 35b having the following.
The magnet body 33b of the toner supply roll 33 has a plurality of magnetic poles (S2, N1, S1, N2, N3) on the outer periphery thereof. The magnetic pole S1 is provided at a position facing the donor roll 32. Almost the middle of N3 is disposed so as to face the transport roll 35, and the magnetic poles N2 and N3 of the same polarity act as repulsive magnetic poles.
Further, the magnet body 34b of the toner collecting roll 34 has a plurality of magnetic poles (S4, N4, S3, N5, N6) on its outer periphery, and a magnetic pole S3 is provided at a position facing the donor roll 32. Are arranged so as to face the transport roll 35, and S5 and S6 of the same polarity act as repulsion magnetic poles.
Further, the magnet body 35b of the transport roll 35 is arranged such that the magnetic pole S5 of the plurality of magnetic poles (S5, N7, S6) faces the toner supply roll 33.
In the present embodiment, the arrangement and number of the magnetic poles are not limited to the present embodiment, but may be appropriately selected.
Further, in the present embodiment, the rotation direction of the toner supply roll 33 and the toner collection roll 34 is the same as that of the donor roll 32 (the direction of arrow A in FIG. 3), and the rotation direction of the transport roll 35 is opposite to these directions. ing.
[0022]
Further, a stirring member 41 is disposed at the rear of the transport roll 35 via a partition plate 40. The stirring member 41 is formed of, for example, a spiral auger, and is configured to supply the developer G to the toner supply roll 33 after stirring and charging the two-component developer (developer) G.
In the present embodiment, two stirrers 41 are provided. However, the number of stirrers 41 is not limited to two, but may be one, or three or more. In addition to the auger, a magnetic or non-magnetic roll may be used.
[0023]
Further, a first guide piece 43 for guiding the developer transport is provided at the rear of the transport roll 35 in a semicircular shape substantially concentric with the transport roll 35 in front of the partition plate 40, and the developer G Is efficiently transported on the outer circumference of the transport roll 35. A second guide piece 44 for suppressing the flow of the developer G is provided at a position facing the toner collection roll 34, and at a position facing the toner supply roll 33 at a predetermined interval, A trimmer 42 for controlling the layer thickness of the developer on the toner supply roll 33 is provided.
In this embodiment, the gap between the trimmer 42 and the toner supply roll 33 is 0.7 to 1 mm, and the gap between the toner supply roll 33 and the toner recovery roll 34 and the transport roll 35 is the trimmer 42 and the toner supply roll 33. Is set to be wider by 2 to 5 mm than the gap between.
[0024]
Here, the developing bias VB, the supply bias VS, and the recovery bias VR will be described.
In the present embodiment, a two-component developer composed of a toner and a magnetic carrier is used. The two components are frictionally contacted with each other, so that the toner is negatively charged and the carrier is positively charged.
Further, the outer peripheral surface of the photoconductor 21 is negatively charged (for example, −600 V), and toner is adhered to a portion (for example, −100 V) where the potential is attenuated by exposure, and development is performed. In this case, the developing bias VB is set at -400V, the supply bias VS is set at -420 to -750V, and the collection bias VR is set at -350 to 0V.
A DC voltage is used as the bias power supplies 37 to 39 for supplying the developing bias VB, the supply bias VS, and the recovery bias VR. However, for example, an AC superimposed DC voltage may be used as the power supply.
[0025]
The two-component developer G used in the present embodiment is a developer including a toner and a magnetic carrier. As the toner, for example, a non-magnetic toner is used. Toner may be used.
Further, the toner is a so-called spherical toner having a shape factor of 125 or less, which is a polymerization toner of a styrene acrylic resin, and uses a ferrite-based carrier having an average particle diameter of 50 μm as a magnetic carrier.
Here, the shape factor (SF) of the toner is quantified by performing image analysis mainly based on a microscope image or an electron microscope image, and is defined by the following equation.
SF = (ML ² / A) × (π / 4) × 100
In the above equation, ML indicates the absolute maximum length of the toner particles, and A indicates the projected area of the toner particles.
[0026]
Next, the operation of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described focusing on the developing device 30.
In FIG. 3, the two-component developer (developer) G is stirred by the stirring member 41 to charge the toner to the negative polarity and the magnetic carrier to the positive polarity, and thereafter, the magnetic pole of the magnet 33 b of the toner supply roll 33. The developer is supplied to the toner supply roll 33 in the developer supply area on the upstream side of the developer flow in S2.
Then, when the developer G reaches the vicinity of the trimmer 42, the developer G forms ears by the magnetic pole S2. Further, the spike of the developer G is controlled by the trimmer 42 so as to be held on the outer periphery of the toner supply roll 33 as a developer layer, and is conveyed in the direction A with the rotation of the rotary sleeve 33a. At this time, the developer G forms a magnetic brush along the lines of magnetic force formed by the magnet 33b.
[0027]
Next, when the developer G enters a region (toner supply region) where the toner supply roll 33 and the donor roll 32 face each other, the developer G forms a magnetic brush by the magnetic attraction of the magnetic pole S1 and develops the magnetic brush. Only the toner in the agent G is electrostatically attracted from the toner supply roll 33 to the donor roll 32 and adheres to the donor roll 32 under the influence of the electric field formed between the toner supply roll 33 and the donor roll 32.
At this time, in this embodiment, since the spherical toner is used as the toner, the toner is easily electrostatically attracted to the donor roll 32 side.
On the other hand, the magnetic carrier that has lost the toner and the developer G that has passed through the toner supply area are attracted by the magnet body 33b of the toner supply roll 33 and the magnet body 35b of the transport roll 35 so that the toner supply roll 33 and the transport roll 35 are attracted. Are transferred to the transport roll 35 in an area where
[0028]
The developer G transferred to the transport roll 35 is held on the transport roll 35 by the attracting magnetic field of the magnet 35b, and is transported on the outer circumference thereof. Then, the magnet G of the transport roll 35 and the magnet of the toner collection roll 34 are moved. The toner is transferred to the toner collecting roll 34 in a region where the conveying roll 35 and the toner collecting roll 34 face each other by the attraction magnetic field with the body 34b.
Then, the developer G transported on the outer circumference of the toner recovery roll 34 recovers the toner on the donor roll 32 in the toner recovery area near the magnetic pole S3, and then is transported on the outer circumference of the toner recovery roll 34, and Due to the repelling magnetic field with the magnetic pole N6, the toner is separated from the toner collecting roll 34 and supplied to the stirring member 41 along the second guide piece 44.
[0029]
On the other hand, the toner supplied to the donor roll 32 is transported in the direction A according to the rotation of the donor roll 32, and is used for developing the electrostatic latent image formed on the photoconductor 21 in the developing area. Further, the toner that has passed through the development area without being used for development is sent to the toner collection area.
The toner conveyed to the toner collecting area is affected by an electric field formed between the donor roll 32 and the toner collecting roll 34, and in the toner collecting area, the negatively charged toner is discharged from the donor roll 32. The toner is collected by the high-potential toner collecting roll 34 and is scraped off by the magnetic brush formed on the toner collecting roll 34 to be collected on the toner collecting roll 34 side. At this time, the use of the spherical toner reduces the physical attraction force of the toner to the donor roll 32 and increases the scraping effect of the developer G, so that the toner can be reliably collected. become.
[0030]
In the developing device 30 configured as described above, the toner not used for development in the developing area is collected by the toner collecting roll 34 in the toner collecting area. Further, the toner is uniformly supplied from the toner supply roll 33 to the donor roll 32 from which the toner has been collected.
Therefore, the donor roll 32 that has passed the toner collection area has no toner consumption pattern, and this toner consumption pattern does not appear in a subsequently developed toner image.
Further, when the developer G is transferred from the toner supply roll 33 to the transport roll 35 and from the transport roll 35 to the toner collection roll 34, the moving directions of the opposing roll surfaces are the same (specifically, the toner supply (The moving direction of the surfaces of the rolls 33 and the toner collecting roll 34 is the same at the part where the roll 33 and the conveying roll 35 are opposed to each other). Since the toner is stabilized in the respective roll axis directions, the toner collecting performance in the toner collecting area is stabilized, and the developer supply amount is also stabilized, it is possible to suppress the occurrence of development history and density unevenness.
[0031]
At this time, the gap between the toner supply roll 33 and the toner recovery roll 34 and the transport roll 35 is wider than the gap between the trimmer 42 and the toner supply roll 33 (in the present embodiment, the gap is 2 to 5 mm). Thus, the developer G supplied by the toner supply roll 33 flows smoothly to the transport roll 35 and the toner collection roll 34.
Further, since the gap between the toner supply roll 33 and the toner collection roll 34 and the transport roll 35 is 2 to 5 mm wider than the gap between the trimmer 42 and the toner supply roll 33, the flow of the developer G in this gap region is particularly large. Without being subjected to stress, the deterioration of the developer G is suppressed.
Therefore, stability in the axial direction during the transport of the developer is also ensured, and the occurrence of density unevenness can be suppressed.
[0032]
Further, by disposing the transport roll 35 between the toner supply roll 33 and the toner collection roll 34, the distance between the toner supply roll 33 and the toner collection roll 34 where a bias difference occurs can be equivalently widened. As a result, the developer G can be transported stably, and the direction of flow of the developer G between the rolls can be made unidirectional, so that the stress applied to the developer G can be further reduced. Image fogging, clouding, and the like due to the deterioration of the image can be suppressed, and the suppression of the bias leak can be satisfied at the same time.
[0033]
◎ Embodiment 2
FIG. 4 shows a second embodiment of the developing device used in the image forming apparatus to which the present invention is applied.
In this figure, the present embodiment is configured in substantially the same manner as the developing device 30 in the first embodiment, but the flow of the developer G is different from that in the first embodiment, It is configured to flow to the roll 33.
The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0034]
In the present embodiment, the magnet 33b of the toner supply roll 33 has magnetic poles (N2, S1, N1, S2, S3) on the outer periphery thereof, and the magnetic pole S1 is provided at a position facing the donor roll 32. It is arranged so as to face the transport roll 35 near the magnetic pole N2.
Further, the magnet body 34b of the toner collecting roll 34 has a plurality of magnetic poles (S5, N3, S4, N4, N5) on the outer periphery thereof, and a magnetic pole S4 is provided at a position facing the donor roll 32. And the magnetic pole N <b> 5 are disposed so as to be located substantially in the middle thereof at a position facing the transport roll 35.
Further, the magnet body 35b of the transport roll 35 is arranged such that the magnetic pole S7 of the plurality of magnetic poles (S7, N6, S6) faces the toner collecting roll 34.
[0035]
Further, a stirring member 41 is disposed at the rear of the transport roll 35 via a partition plate 40. The stirring member 41 stirs and charges the two-component developer (developer) G, and then charges the toner collection roll 34. Is configured to supply the developer G to the printer.
Further, a first guide piece 43 for guiding the developer transport is provided in front of the partition plate 40 at a rear portion of the transport roll 35 in a semicircular shape substantially concentric with the transport roll 35, and the developer G is provided. The paper is efficiently transported on the outer circumference of the transport roll 35. A second guide piece 44 for suppressing the flow of the developer G is provided at a position facing the toner supply roll 33, and at a position facing the toner collection roll 34 at a predetermined interval, A trimmer 42 for controlling the layer thickness of the developer G on the toner collecting roll 34 is provided.
Also in this embodiment, the gap between the trimmer 42 and the toner collecting roll 34 is 0.7 to 1 mm, and the gap between the toner collecting roll 34 and the toner supply roll 33 and the transporting roll 35 is the trimmer 42 and the toner collecting roll 34. Is set to be wider by 2 to 5 mm than the gap between.
[0036]
Next, the operation of the developing device according to the present embodiment will be described.
In FIG. 4, the two-component developer (developer) G is agitated by the agitating member 41 to charge the toner to the negative polarity and the magnetic carrier to the positive polarity. The developer is supplied to the toner collecting roll 34 in the developer supply area on the upstream side of the magnetic pole S5.
Then, when the developer G reaches the vicinity of the trimmer 42, the developer G forms ears by the magnetic pole N3. Further, the spikes of the developer G are held on the outer periphery of the toner collection roll 34 as a developer layer by being controlled by the trimmer 42, and are conveyed in the B direction with the rotation of the rotary sleeve 34a. At this time, the developer G forms a magnetic brush along the lines of magnetic force formed by the magnet body 34b.
[0037]
Next, when the developer G enters the toner collection area where the toner collection roll 34 and the donor roll 32 face each other, the developer G forms a magnetic brush by the magnetic attraction of the magnetic pole S4 and scrapes the toner on the donor roll 32. take. At this time, an electrostatic force acts to attract toner from the donor roll 32 to the toner collection roll 34 due to an electric field between the donor roll 32 and the toner collection roll 34, thereby ensuring toner collection from the donor roll 32 to the toner collection roll 34. I have.
[0038]
The developer G from which the toner has been collected is transferred to the transport roll 35 near the area where the toner recovery roll 34 and the transport roll 35 face each other by the attracting magnetic field of the magnet 34b of the toner recovery roll 34 and the magnet 35b of the transport roll 35. Handed over.
The developer G delivered to the transport roll 35 is held on the transport roll 35 by the attractive magnetic field of the magnet 35b, transported on the outer circumference thereof, and the magnet 35b of the transport roll 35 and the magnet 33b of the toner supply roll 33. Is transferred to the toner supply roll 33 in a region where the transport roll 35 and the toner supply roll 33 face each other.
[0039]
The developer G conveyed on the outer periphery of the toner supply roll 33 forms a magnetic brush by the magnetic attraction of the magnetic pole S1 in the toner supply area near the magnetic pole S1, and only the toner in the developer G that has formed the magnetic brush is removed. Under the influence of the electric field formed between the toner supply roll 33 and the donor roll 32, the toner is electrostatically attracted to the donor roll 32 from the toner supply roll 33 and adheres to the donor roll 32.
Thereafter, the developer G conveyed on the outer periphery of the toner supply roll 33 is separated from the toner supply roll 33 by the repulsive magnetic field of the magnetic poles S2 and S3, and is moved to the stirring member 41 along the second guide piece 44. Supplied.
[0040]
In the present embodiment, the gap between the toner collection roll 34 and the toner supply roll 33 and the transport roll 35 is set to be wider than the gap between the trimmer 42 and the toner collection roll 34. The toner recovery performance and the developer supply amount are stabilized, and further, a developing device free from stress of the developer G and free from bias leak can be provided.
Therefore, also in the present embodiment, a small-sized developing device free from development history, density unevenness and image fogging can be realized.
[0041]
【Example】
◎ Example 1
In the present embodiment, the same configuration as that of the first embodiment is used, and the correlation between the trimmer gap (the gap between the trimmer and the toner supply roll: TG) and the gap between the toner supply roll and the toner recovery roll and the transport roll is evaluated. It was confirmed.
The trimmer gap was set to 0.7 mm and 1.0 mm, and the gap between the toner supply roll and the toner recovery roll and the transport roll was set to be wider by 0 to 7 mm than the trimmer gap.
[0042]
The evaluation was performed using a modified DocuColor 1250 manufactured by Fuji Xerox Co., Ltd. under the following conditions.
Surface potential of photoconductor: -650V
Development bias applied to donor roll: -450V
Supply bias applied to the toner supply roll: -575 V
Recovery bias applied to toner recovery roll: -250V
Photoconductor peripheral speed: 220 mm / s
Donor roll peripheral speed: 280 mm / s
Circumferential speed of toner supply roll: 450 mm / s
Circumferential speed of toner recovery roll: 450 mm / s
Conveyance roll peripheral speed: 450 mm / s
Gap between donor roll and toner supply roll: 0.5 mm
Note that a rectangular alternating current electric field having a frequency of 9 kHz and a maximum amplitude of 500 V was superimposed on the supply bias.
[0043]
The evaluation was performed by outputting a halftone image covering 30% of the entire surface of the paper and visually determining the density unevenness.
As shown in FIG. 5, the evaluation results showed that the gap between the toner supply roll and the toner recovery roll and the transport roll (gap between the rolls) was larger than the TG, regardless of the trimmer gap (TG) of 0.7 mm and 1.0 mm. It was confirmed that if the width was 1 to 5 mm, there was no problem with fogging and density unevenness.
FIG. 6 shows a criterion used for fogging evaluation in the present embodiment, which is a criterion based on the number of toners per reference area. G1 and G2 were judged to be acceptable levels.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a toner carrier and two developer carriers that supply and collect toner to and from the toner carrier are provided. A transport member for transferring the developer between the developer carrier and the developer carrier is provided, and the gap between the developer carrier and the transport member is wider than the gap between the control member and the opposite developer carrier. Is more stable, the stress due to the collision of the developers is reduced, and a developing device free from development history, uneven density and image fogging can be provided.
Further, by using this developing device, it is possible to provide a small-sized image forming apparatus having stable developing characteristics for a long period of time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an outline of a developing device of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating Embodiment 1 of the image forming apparatus to which the present invention has been applied.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating details of a developing device according to the first embodiment;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a developing device according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the results of Example 1.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing fog evaluation criteria used in Example 1.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image carrier, 2 ... Toner carrier, 3 ... Supply developer carrier, 4 ... Recovery developer carrier, 5 ... Conveying member, 6 ... Development bias (VB), 7 ... Supply bias (VS) , 8 ... Recovery bias (VR), 9 ... Control member

Claims

A toner carrier that bears toner on the surface opposite to the image carrier that carries the electrostatic latent image;
A supply developer carrier, which is disposed at a position facing the toner carrier at a predetermined distance, carries and transports a two-component developer including a toner and a magnetic carrier, and supplies toner to the toner carrier; ,
A collection developer carrier that is disposed at a position facing the toner carrier at a predetermined interval, carries and transports the two-component developer, and collects toner from the toner carrier;
A transport member that is disposed to face the two developer carriers and the toner carrier, and that transfers a two-component developer between the two developer carriers;
Of the two developer carriers, a control member that is provided at a position facing the developer carrier located on the upstream side of the developer flow and regulates the thickness of the developer layer on the outer periphery of the developer carrier is provided. Prepare,
At least one of the two gaps formed by the two developer carriers and the transport member is set to be wider than the gap formed by the developer carrier facing the control member. Developing device.

The developing device according to claim 1,
At least one of the two gaps formed by the two developer carriers and the transport member is 1 to 5 mm wider than the gap formed by the control member and the opposed developer carrier. Developing device.

The developing device according to claim 1,
The gap between the two portions formed by the two developer carriers and the conveying member is set to be wider than the gap formed by the control member and the opposite developer carrier. Developing device.

The developing device according to claim 1,
A predetermined electric field is formed between the supply developer carrier and the toner carrier and between the recovery developer carrier and the toner carrier to supply or collect toner to and from the toner carrier. A developing device.

The developing device according to claim 1,
The developing device is characterized in that the conveying member rotates in the same direction at a portion facing the two developer carriers.

The developing device according to claim 1,
A developing device using a toner having a shape factor of 125 or less.

An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1.