JP2006139075A - Developer carrier, and developing device, process cartridge and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に用いられる現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に係り、詳しくは、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体、現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developer carrier, a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus used in a copying machine, a facsimile machine, a printer, and the like. More specifically, the present invention relates to a latent image formed on an image carrier. The present invention relates to a developer carrying member for developing an image, a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus.
従来、現像剤担持体としての現像スリーブ等の表面は、低速機の場合を除き、サンドブラスト加工または溝加工等の荒らし加工を施している。これは高速で回転する現像スリーブ上で現像剤がスリップして停滞することによる画像濃度の低下の発生を防止するためである。 Conventionally, the surface of a developing sleeve or the like as a developer carrier has been subjected to roughening processing such as sandblasting or groove processing, except in the case of a low speed machine. This is to prevent the image density from decreasing due to the developer slipping and stagnating on the developing sleeve rotating at high speed.
サンドブラスト加工では、現像スリーブ材質として、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂の使用が可能であるが、コスト及び精度を考慮するとアルミニウムが一般的である。アルミニウム製の現像スリーブにサンドブラスト加工を行う場合、例えば、高温でスリーブ状に押し出されたアルミ管に冷間で砥粒を吹き付けて表面に凹凸を作る。表面粗さは、Rz5.0〜15[μm]程度が多く使用される。このようにサンドブラスト加工を施した現像スリーブでは、高速で回転しても、現像剤は凹凸に引っかかりスリップの発生が防止可能となる。
ところが、サンドブラスト加工を施した現像スリーブでは、経時で表面の凹凸が摩耗し、現像剤搬送能力が低下するという耐久性の問題がある。現像スリーブ材質を高硬度のステンレスにしたり、表面の硬化処理を施したりすることで改善されるが、コストアップになってしまう。
In sandblasting, aluminum, brass, stainless steel, or conductive resin can be used as the developing sleeve material, but aluminum is generally used in consideration of cost and accuracy. When sandblasting an aluminum developing sleeve, for example, abrasive grains are sprayed cold on an aluminum tube extruded in a sleeve shape at a high temperature to create irregularities on the surface. A surface roughness of about Rz 5.0 to 15 [μm] is often used. In the developing sleeve subjected to sandblasting in this way, even when the developing sleeve is rotated at a high speed, the developer is caught by the unevenness and the occurrence of slip can be prevented.
However, the development sleeve subjected to the sandblasting has a problem in durability that the unevenness of the surface is worn over time and the developer conveying ability is lowered. This can be improved by making the developing sleeve material stainless steel or by subjecting the surface to a hardening treatment, but this increases the cost.
また、溝加工では、現像スリーブ材質として、アルミニウム、真鍮、ステンレス、導電性樹脂の使用が可能であるが、コスト及び精度を考慮すると、サンドブラスト加工の場合と同様にアルミニウムが一般的である。アルミニウム製の現像スリーブに溝加工を行う場合、例えば、高温でスリーブ状に押し出されたアルミ管を冷間で引き抜き、ダイスにより溝を形成する。溝の形状としては方形型、V字型、U字型等が一般的である。また、溝の深さは現像スリーブ表面から0.2[mm]程度、溝の数は例えば外径φ25の現像スリーブで50本程度が一般的である。このように溝加工を施した現像スリーブでは、高速で回転しても、現像剤は溝部に引っかかりスリップの発生が防止可能となる。また、サンドブラスト加工を施した現像スリーブに比べ長期間の使用でも摩耗が少なく、安定した現像剤の搬送が可能という利点もある。
このような、溝部加工を施した現像剤担持体として本出願には特許文献1等を提案している。
In the groove processing, aluminum, brass, stainless steel, or conductive resin can be used as the developing sleeve material. However, in consideration of cost and accuracy, aluminum is generally used as in the case of sandblasting. When groove processing is performed on an aluminum developing sleeve, for example, an aluminum tube extruded into a sleeve shape at a high temperature is pulled out cold, and a groove is formed by a die. The shape of the groove is generally rectangular, V-shaped, U-shaped, or the like. The depth of the groove is generally about 0.2 [mm] from the surface of the developing sleeve, and the number of grooves is generally about 50 for a developing sleeve having an outer diameter of φ25, for example. In the developing sleeve subjected to the groove processing as described above, even when the developing sleeve is rotated at a high speed, the developer is caught in the groove portion and the occurrence of slip can be prevented. In addition, there is an advantage that the developer can be stably transported with less wear even when used for a long period of time as compared with a developing sleeve subjected to sandblasting.
しかしながら、溝部加工を施した現像剤担持体を使用すると経時の早い段階で、画像濃度が低下する現象が生じた。この画像濃度の低下について、本発明者らが鋭意研究を行った結果、画像濃度の低下が溝部の形状に起因することが判明した。 However, the use of a developer bearing member that has been subjected to groove processing causes a phenomenon in which the image density decreases at an early stage of time. As a result of intensive studies by the present inventors on the decrease in image density, it has been found that the decrease in image density is caused by the shape of the groove.
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、溝部加工を施した現像剤担持体の溝部の形状を最適な形状に設定することで、溝部の形状に起因する画像濃度低下を抑制し、現像剤担持体を使用する初期段階から安定した画像形成を行うことができる現像剤担持体、及びこの現像担持体有する現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to set the groove shape of the developer carrier subjected to the groove processing to an optimum shape, thereby causing the shape of the groove portion. The present invention provides a developer carrier capable of suppressing a decrease in image density and performing stable image formation from the initial stage of using the developer carrier, and a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus having the developer carrier. That is.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体において、該現像剤担持体の表面に長手方向に延びる断面形状が略V字型の複数の溝部を有し、該溝部の略V字型の底部は半径r1の円弧状の形状で、該現像剤の粒子の半径をd1とすると、該半径r1が、r1>d1を満たすことを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像剤担持体において、上記現像剤はトナーと磁性粒子からなる2成分現像剤であり、上記半径d1は該磁性粒子の半径であることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1の現像剤担持体において、上記現像剤はトナーと磁性粒子からなる2成分現像剤であり、上記半径d1は該磁性粒子の半径に該トナーの直径を加えた大きさであることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3の現像剤担持体において、上記現像剤の粒子の半径d1は、該現像剤のうち最大の粒子半径であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体において、該現像剤担持体の表面に長手方向に延びる複数の溝部を有し、該現像剤担持体の表面部と該溝部との境界に半径r2の丸み部を設け、該現像剤の粒子の半径をd2とすると、r2>d2であることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の現像剤担持体において、上記溝部の一つと、該現像剤担持体の表面部との2つの上記境界部のうち、該現像剤担持体の表面移動方向上流側の該境界部にのみ上記丸み部設けることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項5または6の現像剤担持体において、上記現像剤はトナーと磁性粒子からなる2成分現像剤であり、上記半径d2は該磁性粒子の半径であることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、現像剤を収容する現像剤収容部と、像担持体に形成された潜像を該現像剤により現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、該現像剤担持体として請求項1、2、3、4、5、6または7の現像剤担持体を用いることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、少なくとも、像担持体と該像担持体上の潜像を現像する現像手段とが一体的に支持され、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたプロセスカートリッジにおいて、該現像手段として、請求項8に記載の現像装置を用いることを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、像担持体表面を帯電させるための帯電手段と、該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、その表面に現像剤を担持する現像剤担持体を用いて、該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、該現像剤担持体として請求項1、2、3、4、5、6または7に記載の現像剤担持体を用いることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a developer carrying member for carrying a developer on a surface and developing a latent image formed on the image carrying member. The cross-sectional shape extending in the direction has a plurality of grooves having a substantially V shape, the bottom of the groove having a substantially V shape has an arc shape with a radius r1, and the radius of the developer particles is d1. The radius r1 satisfies r1> d1.
According to a second aspect of the present invention, in the developer carrying member of the first aspect, the developer is a two-component developer composed of toner and magnetic particles, and the radius d1 is a radius of the magnetic particles. It is what.
According to a third aspect of the present invention, in the developer carrying member of the first aspect, the developer is a two-component developer composed of toner and magnetic particles, and the radius d1 is the radius of the magnetic particles and the diameter of the toner. It is the size which added.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developer carrying member according to the first to third aspects, the radius d1 of the developer particles is a maximum particle radius of the developer. .
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a developer carrier for carrying a developer on a surface and developing a latent image formed on the image carrier, wherein a plurality of grooves extending in the longitudinal direction on the surface of the developer carrier. Wherein a round portion having a radius r2 is provided at the boundary between the surface portion of the developer carrying member and the groove portion, and the radius of the developer particles is d2, r2> d2. It is.
According to a sixth aspect of the present invention, in the developer carrying member according to the fifth aspect, the surface of the developer carrying member is one of the two boundary portions between one of the grooves and the surface portion of the developer carrying member. The rounded portion is provided only at the boundary portion on the upstream side in the moving direction.
The invention according to
The invention of
The invention according to
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a charging means for charging the surface of the image carrier, a latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and a developer carried on the surface. And developing means for developing the electrostatic latent image into a toner image by using the developer carrying member, wherein the developer carrying member is defined as
溝部の形状がV字型であると、溝部の壁面が斜めになっているため、溝部と現像剤担持体の表面部との境目から、溝部中央部に行くほど溝が徐々に深くなる。溝部が徐々に深くなる形状であると、像担持体と現像剤担持体との間の現像電界の大きさが緩やかに変化し、方形型やU字型の溝部に比べて画像上のピッチムラが目立ちにくくなる。しかし、溝部がV字型で、かつ現像剤と溝部の内壁とが二点以上で接触する構造であると、現像剤が溝部の内壁面に接触した状態で安定し易い。これにより、現像剤が溝部で滞留し、溝部で詰まってしまう結果、現像剤の搬送性が低下し、画像濃度の低下が発生してしまう。
上記請求項1乃至4の現像剤担持体においては、溝部の断面形状が略V字型であることにより、画像上のピッチムラを目立ちにくくすることができる。さらに、現像剤の粒子の半径をd1としたときに、溝部の略V字型の底部がr1>d1を満たす、半径r1の円弧状の形状であるため、現像剤の球面と溝部の内壁とが一点のみで接触する。現像剤の球面と溝部の内壁とが一点のみで接触する形状であると、現像剤が溝部の内壁面と接触した状態であっても現像剤は不安定な状態となり、移動しやすい状態となる。これにより、現像剤が溝部で滞留することを抑制し、溝部で現像剤が詰まってしまうことに起因する、現像剤担持体の現像剤搬送能力の低下が発生することを防止することができる。よって、現像剤担持体の溝部の形状が現像剤の球面と2点以上で接触可能な形状であることに起因する画像濃度の低下を抑制することができる。
If the shape of the groove portion is V-shaped, the wall surface of the groove portion is slanted, so that the groove gradually becomes deeper from the boundary between the groove portion and the surface portion of the developer carrier to the center portion of the groove portion. When the groove portion is gradually deepened, the magnitude of the developing electric field between the image carrier and the developer carrier gradually changes, and the pitch unevenness on the image is less than that of the rectangular or U-shaped groove portion. Less noticeable. However, when the groove portion is V-shaped and the developer and the inner wall of the groove portion are in contact with each other at two or more points, the developer is easily stabilized in a state where the developer is in contact with the inner wall surface of the groove portion. As a result, the developer stays in the groove portion and becomes clogged in the groove portion. As a result, the developer transportability is lowered, and the image density is lowered.
In the developer carrying member according to the first to fourth aspects, since the cross-sectional shape of the groove is substantially V-shaped, it is possible to make the pitch unevenness on the image less noticeable. Furthermore, when the radius of the developer particles is d1, the substantially V-shaped bottom of the groove has an arcuate shape with a radius r1 that satisfies r1> d1, and therefore the spherical surface of the developer, the inner wall of the groove, Touch at only one point. When the spherical surface of the developer and the inner wall of the groove are in contact with each other at only one point, the developer becomes unstable and easily moves even when the developer is in contact with the inner wall of the groove. . As a result, it is possible to prevent the developer from staying in the groove and to prevent the developer carrying capacity of the developer carrier from being lowered due to the developer being clogged in the groove. Therefore, it is possible to suppress a decrease in image density due to the shape of the groove portion of the developer carrying member being a shape that can contact the spherical surface of the developer at two or more points.
また、現像剤担持体の表面と溝部との境界(以下、溝エッジ部と呼ぶ)が角状になっていると、現像剤担持体の使用開始初期段階から溝エッジ部の角が現像剤との摺擦により磨耗し、現像剤担持体の使い始めから現像剤搬送能力が低下しつづけ、それにあわせて画像濃度も低下しつづける。そして、溝エッジ部が現像剤の粒子の半径と略同じ半径を有する丸みとなると現像剤搬送能力の低下が止まり、画像濃度も安定した。ある程度画像形成を行うと画像濃度は安定するが、使用開始直後とは現像剤の搬送能力が異なるため、磨耗後の搬送能力に合わせた濃度調節が必要であった。
上記請求項5乃至7の現像剤担持体においては、現像剤の粒子の半径をd2としたときに、現像剤担持体の表面部と溝部との境界である溝エッジ部に、r2>d2を満たす、半径r2の丸み部を設けている。使用初期から生じる溝エッジ部の磨耗分だけあらかじめ丸みを持たせることにより、溝エッジ部の形状が変化することによる現像剤担持体の現像剤搬送能力の低下が発生することを防止することができる。よって、現像剤担持体の溝部の形状が、溝エッジ部が現像剤との摺擦により磨耗してしまう形状であることに起因する画像濃度の低下を抑制することができる。そして、溝エッジ部に丸みを有する形状で所望の画像濃度を得られるように、画像形成条件を設定することにより、現像剤担持体の使用し始めの初期段階から安定した画像濃度をえることができる。
上記請求項8の現像装置においては、現像剤担持体として請求項1乃至7に記載の現像剤担持体を有することにより、現像剤担持体の溝部の形状に起因する画像濃度の低下を抑制することができる。
上記請求項9のプロセスカートリッジにおいては、現像剤担持体として請求項1乃至7に記載の現像剤担持体を有することにより、現像剤担持体の溝部の形状に起因する画像濃度の低下を抑制することができる。
上記請求項10の画像形成装置においては、現像剤担持体として請求項1乃至7に記載の現像剤担持体を有することにより、現像剤担持体の溝部の形状に起因する画像濃度の低下を抑制することができる。
Further, when the boundary between the surface of the developer carrying member and the groove portion (hereinafter referred to as the groove edge portion) is square, the corner of the groove edge portion is changed from the developer at the initial stage of use of the developer carrying member. As a result of this rubbing, the developer carrying ability continues to decline from the beginning of use of the developer carrying member, and the image density continues to decline accordingly. Then, when the groove edge portion was rounded having a radius substantially the same as the radius of the developer particles, the decrease in the developer conveying ability stopped and the image density was stabilized. When image formation is performed to some extent, the image density becomes stable. However, since the developer carrying ability is different from that immediately after the start of use, it is necessary to adjust the density according to the carrying ability after wear.
In the developer carrying member according to any one of
In the developing device according to the eighth aspect, by having the developer carrying member according to any one of
The process cartridge according to
In the image forming apparatus according to the tenth aspect, by having the developer carrying member according to any one of
請求項1乃至10の発明によれば、現像剤担持体の溝部の形状に起因する画像濃度の低下を抑制することができるので、現像剤担持体を使用する初期段階から安定した画像形成を行うことができるという優れた効果がある。 According to the first to tenth aspects of the present invention, it is possible to suppress a decrease in image density due to the shape of the groove of the developer carrying member, so that stable image formation is performed from the initial stage of using the developer carrying member. There is an excellent effect of being able to.
[実施形態1]
以下、本発明を画像形成装置であるプリンタ100に適用した実施形態1について説明する。図1は実施形態1に係るプリンタ100の要部概略構成図である。
潜像担持体である感光体ドラム1の周囲には、帯電ローラ等で感光体ドラム1の表面を帯電する帯電装置2、レーザ光線等で感光体ドラム1の一様帯電処理面に潜像を形成する露光装置3が配設されている。また、感光体ドラム1上において潜像に対し帯電したトナーを付着させることでトナー像を形成させる現像装置4が配設されている。また、転写ベルトまたは転写ローラ、チャージャー等で感光体ドラム1上に形成されたトナー像を記録紙6に転写する転写装置5、転写後に感光体ドラム1上に残ったトナーを除去するクリーニング装置7が配設されている。さらに、感光体ドラム1上の残留電位を除去する除電手段である除電ランプ8を有する除電装置が順に配設されている。
[Embodiment 1]
A first embodiment in which the present invention is applied to a
Around the
プリンタ100において、帯電装置2の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体ドラム1は、露光装置3によって静電潜像を形成され、現像装置4によってトナー像を形成される。現像条件としては−700Vに帯電された感光体ドラム1を露光して画像部は−150Vに減衰させる。この静電潜像に−550Vの現像バイアスが印加されて現像を行っている。
そして、感光体ドラム1の表面上のトナー像は転写装置5によって感光体ドラム1表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙6へ転写される。その後記録紙上のトナー像は不図示の定着装置によって記録紙に定着される。一方、転写されずに感光体ドラム1上に残ったトナーはクリーニング装置7によって回収される。残留トナーを除去された感光体ドラム1は除電ランプ8で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
In the
Then, the toner image on the surface of the
プリンタ100では、環境変動や経時変動による画質変動を抑えるために、プロセスコントロールを行なっている。具体的には、まず現像装置4における現像能力を検出する。例えば、あるトナーパターンの画像を現像バイアス電圧を一定にした条件下で感光体ドラム1上に形成し、その画像濃度を光センサ9で検出し、濃度変化から現像能力を把握する。そして、この現像能力が所定の目標現像能力になるように、トナー濃度の目標値を変更することで、画質を一定に保つことができる。例えば、光センサ9で検出したトナーパターンの画像濃度が、目標現像濃度よりも薄い場合には、トナー濃度を高くするように、CPU10がモータ駆動回路12を制御する。一方、光センサ9で検出したトナーパターンの画像濃度が、目標現像濃度よりも薄い場合には、トナー濃度を低くするように、CPU10がモータ駆動回路12を制御する。ここで、上記トナー濃度はトナー濃度センサ48(図2参照)で検知される。なお、感光体ドラム1上に形成されるトナーパターンの画像濃度は、現像スリーブ43による前記画像濃度周期ムラの影響で多少変動することがある。
In the
次に、現像装置4の構成を図2に基づき説明する。現像装置4は、現像容器4Aとトナー補給部4Bとで構成されている。そのうち現像容器4A内には現像剤担持体としての現像スリーブ43を有する現像ローラ41が、潜像担持体としての感光体ドラム1に近接するようにして配置されており、両者の対向部分に現像領域Dが形成されるようになっている。
Next, the configuration of the developing device 4 will be described with reference to FIG. The developing device 4 includes a developing
現像ローラ41には、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を円筒状に形成してなる現像スリーブ43が備えられている。この現像スリーブ43は、図示を省略した回転駆動機構によって矢印方向すなわち反時計回り方向に回転する。現像スリーブ43内には現像スリーブ43の表面上に現像剤を穂立ちさせるように磁界を形成する磁石ローラ体44が固定状態で備えられている。このとき現像剤を構成するキャリアは、磁石ローラ体44から発せられる磁力線に沿うようにして現像スリーブ43上にチェーン状に穂立ちされる。そして、このチェーン状に穂立ちされたキャリアに対して帯電トナーが付着されて磁気ブラシが形成されるようになっている。形成された磁気ブラシは、現像スリーブ43の回転移送にともなって現像スリーブ43と同方向、すなわち反時計回り方向に移送されることとなる。現像剤の搬送方向すなわち反時計回り方向における現像領域Dの上流側部分には、現像剤チェーン穂の穂高さすなわち現像剤の量を規制するドクターブレード45が設置されている。
The developing roller 41 is provided with a developing
さらに現像ローラ41の後方領域には、撹拌ローラ46およびパドルホイール47が設けられており、撹拌ローラ46により撹拌混合されて現像剤がパドルホイール47によって汲み上げられるようになっている。現像ローラ41、パドルホイール47、撹拌ローラ46を包み込むように現像剤収納部材としての現像剤ケース51が下側に配置されている。
Further, a stirring
また、トナー補給部4Bは、例えば感光体ドラム1に供給されるトナーの濃度が低下したことをトナー濃度センサ48が検知すると、トナー補給ローラ4B1の回転によりトナーTを撹拌ローラ46に向け繰り出すようになっている。そして、前述したドクターブレード45の近傍には、延長方向一端をドクターブレード45の近傍に位置させ、延長方向他端を撹拌ローラ46の上に位置させたセパレータ49が配置されている。また、このセパレータ49における延長方向他端には、回転可能な搬送スクリュー50が配置されている。
For example, when the
現像容器4Aにおいては、パドルホイール47の回転によって現像剤が汲み上げられ、現像ローラ41に向け放出され、磁石ローラ体44の磁力により現像ローラ41の表面に担持される。そして、現像ローラ41に担持された現像剤は、現像スリーブ43の回転に伴って表面を移動し、ドクターブレード45によって層厚を規制された上で、現像ローラ41と感光体ドラム1とが対向する現像領域Dを通過する。その後、現像剤ケース51との間隙を通過し、磁石ローラ体44の磁力が作用しなくなる位置で現像ケース51の底部に落下し、再度、パドルホイール47により撹拌される。また、ドクターブレード45によって掻き取られた余剰の現像剤は、セパレータ49上に配置された複数の傾斜するフィン49aによってプリンタ100奥側に順次搬送される。セパレータ49の最奥端には現像剤案内路が配置され、その延長方向他端に位置する搬送スクリュー50に向け案内される。この搬送スクリュー50により前述とは反対にプリンタ100の手前側に搬送され、最手前端に配置された撹拌ローラ46と対向する図示しないスリットを通して落下する。この前後それぞれの現像剤の搬送により、プリンタ100前後方向においてトナー濃度が均一になるよう撹拌されると同時に前後それぞれの現像剤の搬送量を等しく設定することにより現像剤の水準を一定に維持可能である。
In the developing container 4 </ b> A, the developer is pumped up by the rotation of the
次に、現像スリーブ43について説明する。
図3は、現像スリーブ43を軸方向からみた部分断面の拡大図である。現像スリーブ43の表面には長手方向に延びる複数の溝部43dが等間隔に形成されている。一般に溝部43dが深いほど現像剤搬送性能は向上するが、図4に示すような1[mm]周期程度のピッチムラが発生しやすくなる。一方、溝部43dが浅いほどピッチムラは発生しにくくなるが現像剤搬送性能が低下する。特に近年では、小粒径トナーやキャリアの画像形成技術の進歩、及び、近接現像の画像形成技術の進歩等により画像再現性が向上しているため、ピッチムラが発生しやすくなっている。そこで、現像スリーブ43では、溝部43dの深さを従来よりも浅めに設定して、現像剤搬送性能とピッチムラ防止との両立を図っている。具体的には、現像スリーブ43の溝深さを0.05〜0.15[mm]の範囲で設定している。
Next, the developing
FIG. 3 is an enlarged view of a partial cross section of the developing
ここで装置の具体的な条件は、以下の通りである。
メカ条件は以下の通りである。
感光体ドラム1線速 360mm/sec(100〜500mm/secで設定可能)
現像スリーブ43と感光体ドラム1との間のギャップ 0.3〜0.6[mm]
現像スリーブ43とドクターブレード45との間のギャップ 0.3〜0.6[mm]
現像スリーブ43の外径 φ25[mm](φ16〜φ40で設定可能)
感光体線速に対する現像スリーブ43の線速比 2(1.5〜3で設定可能)
現像スリーブ43の溝部43dの本数 100本
現像スリーブ43の抵抗値 100Ω以下
磁石ローラ体44の磁力の強さ 60〜140mT
また、現像剤条件は以下の通りである。
キャリア(マグネタイト、鉄又はフェライト) 30〜80[μm]
トナー 磁性体量 15〜50wt%
シリカ量 0.1〜1.0wt%
体積平均粒径 5〜9.5[μm]
キャリアに対するトナー被覆率 50〜120%
トナー帯電量(Q/M) 15〜50μc/g
Here, the specific conditions of the apparatus are as follows.
The mechanical conditions are as follows.
Gap between developing
Gap between developing
Ratio of the developing
Number of
The developer conditions are as follows.
Carrier (magnetite, iron or ferrite) 30-80 [μm]
Toner Magnetic amount 15-50wt%
Silica amount 0.1-1.0wt%
Volume
Toner coverage on carrier 50-120%
Toner charge amount (Q / M) 15-50 μc / g
図5は、溝部43dの深さに対するピッチムラと現像剤搬送性能との実験結果を示すグラフである。図5からわかるように、溝深さが0.15[mm]よりも深いと現像剤搬送性能は向上するが、ピッチムラが発生してしまう。このピッチムラの発生原因としては、次のことが考えられる。現像スリーブ43の溝部43dの深さが0.15[mm]よりも深いと、感光体ドラム1と現像ローラ41との現像領域Dにおいて、感光体ドラム1と現像スリーブ43の溝部43dとが対向したときに、感光体ドラム1と溝部43dとの間の現像電界が弱くなる。この結果、現像能力が低下し、溝部43dに対向した部分の感光体ドラム1上で現像濃度が薄くなってしまうためと考えられる。一方、溝深さが0.05[mm]よりも浅いとピッチムラは発生しないが、現像剤搬送性能が低下してしまう。この現像剤搬送性能が低下する原因としては、現像スリーブ43の溝部43dの深さが0.05[mm]よりも浅いと、現像スリーブ43上で現像剤がスリップしたり、溝部43dによる現像剤の搬送量が低下したりするためと考えられる。そこで、プリンタ100の現像スリーブ43では、溝部43dの深さを0.05[mm]以上、0.15[mm]以下の範囲内として、従来構成よりも浅めに設定し、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図っている。
FIG. 5 is a graph showing experimental results of pitch unevenness and developer conveyance performance with respect to the depth of the
また、例えばサンドブラスト加工で現像スリーブ表面に形成した凹凸に比べ、凹部としての溝の深さが深い。よって、サンドブラスト加工で形成した凹凸に比べ溝は摩耗しにくく、経時においても現像剤の搬送性を維持し、安定した画像濃度を維持することができる。また、高速で使用した場合でも、現像剤搬送性能を維持することができる。さらに、プロセスコントロール時に感光体ドラム1上に形成されるトナーパターンの画像濃度が安定するため、より適切なプロセスコントロールが行なえる。
Further, for example, the depth of the groove as the recess is deeper than the unevenness formed on the surface of the developing sleeve by sandblasting. Therefore, the grooves are less likely to be worn compared to the unevenness formed by sandblasting, and the developer transportability can be maintained over time and a stable image density can be maintained. Further, even when used at a high speed, the developer conveying performance can be maintained. Furthermore, since the image density of the toner pattern formed on the
上述のように、現像スリーブ43の溝部43dの深さを0.05[mm]以上、0.15[mm]以下の範囲内とすることで、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図ることができた。
ところが、上述の現像スリーブ43を用いて画像形成を行なったところ、図6に示すように、記録紙6に30〜50[mm]の比較的長い周期の画像濃度周期ムラが発生してしまった。ここで、現像スリーブ43は外径がφ25[mm]であるため、外周長は78.5[mm]となる。感光体ドラム1に対する線速比が2なので、画像上では約39[mm]が現像スリーブ43の1周に相当する。よって、記録紙6上で生じた画像濃度ムラの周期は、現像スリーブ43の1回転の周期に略相当する。このような画像濃度周期ムラは現像スリーブの偏心で生じることが多いため、現像スリーブ43の偏心量を測定したが、現像スリーブ43の偏心量は画像濃度周期ムラを生じるほど大きくはなかった。
As described above, by setting the depth of the
However, when image formation was performed using the above-described developing
そこで、本発明者は、現像スリーブ43に形成した複数の溝部43dの深さをレーザ測定器で測定したところ、図7のグラフに示すように、溝部43dの深さにスリーブ周方向のムラが見られた。この結果、溝部43dが浅い所では汲み上げ量が少なくて画像濃度が低く、溝の深いところでは反対に汲み上げ量が多くて画像濃度が高くなっていることがわかった。図8は、溝部43dの深さのばらつきを模式的に示した側面図である。現像スリーブ43に形成した溝部43dの深さにバラツキが生じる原因としては、次のことが考えられる。現像スリーブの溝部43dはダイスで加工するが、本実施形態のように、従来に比べて浅い溝部を形成するときに、従来の深い溝部の場合と同程度の加工精度で加工すると、溝部43dの深さのバラツキが相対的に大きくなってしまうためと考えられる。
ここで、溝部43dの溝深さのばらつき[%]を次の数1で表すことができる。
(数1)
ばらつき=±{(最大溝深さ−最小溝深さ)/2}/溝深さ平均
Therefore, the present inventor measured the depth of the plurality of
Here, the variation [%] in the groove depth of the
(Equation 1)
Variation = ± {(maximum groove depth-minimum groove depth) / 2} / average groove depth
図7のグラフから、最大溝深さが0.15[mm]、最小溝深さが0.05[mm]、溝深さ平均が0.1[mm]を得た。これらの数値を数1に代入して計算すると、ばらつき=±{(0.15−0.05)/2}/0.1=±50[%]となる。ばらつきが±50[%]では、図6に示すような画像濃度周期ムラが生じてしまう。
From the graph of FIG. 7, the maximum groove depth was 0.15 [mm], the minimum groove depth was 0.05 [mm], and the average groove depth was 0.1 [mm]. When these numerical values are substituted into
そこで本発明者は、溝部43dの深さのばらつきを、±20%、±30%、±40%とした3本の現像スリーブを製作し、同様の条件の下で画像形成を行い画像濃度周期ムラの評価実験を行なった。その結果、溝部43dの深さのばらつきが±20%の現像スリーブ43では、現像剤の汲み上げ量が安定し、画像濃度周期ムラの全く目立たない良好な画像が得られた。また、溝部43dの深さのばらつきが±30%の現像スリーブ43では、現像剤の汲み上げ量のばらつきが抑えられ、画像濃度周期ムラは目立ち難く許容できるレベルであった。これに対して、溝部43dの深さのばらつきが±40%の現像スリーブ43では、現像剤の汲み上げ量がばらついて、画像濃度周期ムラが目立つ画像であった。従って、溝部43dの深さのばらつきは±30%以下がよく、より好ましくは±20%以下であることがわかった。
Therefore, the present inventor manufactured three developing sleeves having a variation in the depth of the
また、現像スリーブ43に形成する溝部43dの形状としては、図9に示すようなV字型がピッチムラの防止に有効である。図10の実験結果のグラフに示すように、溝部43dの形状がV字型の場合、方形型やU字型に比べてピッチムラが目立たなかった。この理由としては、次のようなことが考えられる。方形型やU字型の溝では、現像スリーブ43の表面と溝部43dとの境界である溝エッジ部43eに段差があるため溝が急に深くなるが、V字型の溝部43dは溝部の壁面が斜めになっているため、溝エッジ部43eから溝の底部にかけて溝が徐々に深くなる。よって、現像領域Dにおいて、感光体ドラム1に対して現像スリーブ43の溝部43dが対向したときに、現像電界の大きさが緩やかに変化し、現像濃度差が目立ち難くなるためと考えられる。
Further, as the shape of the
また、溝部43dのV字の開き角度は60°以上、120°以下の範囲内であることが、現像剤搬送性能とピッチムラの防止とに有効である。これは、図11の実験結果のグラフに示すように、V字の開き角度が60°よりも小さいと現像剤搬送性能が低下してしまう。これは、V字の開き角度が60°よりも小さいと、現像スリーブ43上で現像剤がスリップしたり、溝部43dによる現像剤の搬送量が低下したりするためと考えられる。一方、V字の開き角度が120°よりも大きいとピッチムラが目立ち始めてしまう。この理由としては次のようなことが考えられる。現像領域Dにおいて、感光体ドラム1と現像スリーブ43の溝部43dとが対向したときに、感光体ドラム1と溝部43dとの間の現像電界が弱くなって現像能力が低下する。このとき、V字の開き角度が120°よりも大きいと溝部43dの幅が広くなるため、現像濃度が薄くなる部分が広がって、ピッチムラが目立ちやすくなるものと考えられる。
よって、現像スリーブ43では、溝部43dの形状をV字型とし、その開き角度を60°以上、120°以下の範囲内となるようにして、現像剤搬送性能とピッチムラ防止との両立を図っている。
Further, the V-shaped opening angle of the
Therefore, in the developing
また、実験によれば、現像スリーブ43の溝部43dによる空間周波数は、1.5[cycle/mm]以上がピッチムラの防止に有効であることがわかった。この場合、感光体ドラム1から記録紙6に転写された画像上でのピッチは0.66[mm]以下に相当する。一般に肉眼では1[mm]程度のピッチに最も強い感度を持つと言われ、それより高い空間周波数のピッチムラは目立ちづらくなる。図12は空間周波数とピッチムラとの関係の実験結果を示すグラフである。
ここで、感光体ドラム1上の画像は、略そのままの形で記録紙に転写される。よって、空間周波数fは、感光体ドラム表面の表面移動方向で1[mm]あたりに現像スリーブの溝が通過する回数となり、次の数2により算出することができる。
(数2)
f=現像スリーブの対感光体線速比×溝本数/(現像スリーブ外径×π)
Further, according to experiments, it has been found that a spatial frequency of 1.5 [cycle / mm] or more by the
Here, the image on the
(Equation 2)
f = Linear speed ratio of developing sleeve to photoreceptor × number of grooves / (developing sleeve outer diameter × π)
プリンタ100の現像スリーブ43では、空間周波数を1.5[cycle/mm]以上として、ピッチムラを防いでいる。より具体的には、現像スリーブ43の現像スリーブ径をφ25[mm]、現像スリーブの対感光体線速比を2倍、溝数を100本に設定している。これらの数値を数2に代入して空間周波数を算出すると、f=2.5[cycle/mm]が得られ、ピッチムラの発生が有効に抑えられる。
In the developing
また、一般的に体積平均粒径が8.5[μm]以下のトナーを使用して画像形成を行なうと、図13のグラフに示すように、画像の再現性が格段に向上するためピッチムラも目立ちやすくなる。プリンタ100では、現像スリーブ43を用いることで、体積平均粒径が8.5[μm]以下のトナーを使用した場合であっても、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。なお、体積平均粒径が4[μm]よりも小さいと、感光体ドラム1上に残ったトナーのクリーニング性が低下するので、トナーの体積平均粒径は4[μm]以上が望ましい。
In general, when an image is formed using a toner having a volume average particle size of 8.5 [μm] or less, the reproducibility of the image is remarkably improved as shown in the graph of FIG. It becomes easy to stand out. In the
更に、プリンタ100に用いる現像剤はその構成成分である磁性粒子(以下、キャリアと呼ぶ)に粒径が60[μm]以下のものを使用している。従来の二成分現像剤には一般的に粒径70[μm]程度のキャリアが使用されることがあったが、本実施形態においては、粒径が60[μm]以下のものを使用することによって、画像の高画質化に有効である。明度70〜90領域のハーフトーンドット画像において、キャリアの粒径が60[μm]以上の場合には粒状度0.3程度であっても、粒径を40[μm]程度まで下げると粒状度が0.1と3倍近くもドット再現性が向上する。
図14は、キャリアの粒径を40[μm],60[μm],80[μm]の3種類に変化させて形成した画像の粒状性を比較したグラフである。この粒状性は0〜5までのランクで示したもので、ランクが大きいほど画像上でのドット再現性が良く、ランクが小さいほどドット再現性が悪いことを示している。この図から、a(粒径80[μm])がランク2、b(粒径60[μm])がランク3、c(粒径40[μm])がランク4となり、粒径が小さいほどドット再現性が良好であることが分かる。
このことから、キャリアに粒径が60[μm]以下のものを使用することは、高画質化に有効である。
Further, the developer used in the
FIG. 14 is a graph comparing the graininess of images formed by changing the carrier particle size into three types of 40 [μm], 60 [μm], and 80 [μm]. This graininess is shown by ranks from 0 to 5, and the higher the rank, the better the dot reproducibility on the image, and the lower the rank, the worse the dot reproducibility. From this figure, a (particle size 80 [μm]) is
For this reason, the use of a carrier having a particle size of 60 [μm] or less is effective for improving the image quality.
なお、現像装置4と感光体ドラム1と一体としたプロセスカートリッジとして、プリンタ100本体から着脱可能な構成としても良い。感光体ドラム1と現像装置4とを一体としたプロセスカートリッジとしてプリンタ100本体に対して着脱可能とすることで、プロセスカートリッジ内で感光体ドラム1と現像スリーブ43の位置が決まる。よって、感光体ドラム1と現像スリーブ43との間に微少なギャップを容易に形成することができる。また、現像装置4を感光体ドラム1と同時に交換すれば、装着の度にギャップの調整を行う必要はないのでユーザでも交換が容易である。また、感光体ドラム1と現像装置4とを一体としたプロセスカートリッジについて説明したが、これに限るものではなく、感光体クリーニング装置7、帯電装置2等も一体としてプロセスカートリッジ化することもできる。
The process cartridge integrated with the developing device 4 and the
プリンタ100では、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体としての現像スリーブ43において、その表面に長手方向に延びる複数の溝部43dを有し、溝部43dの深さのばらつきが、±30%以下である。よって、この現像スリーブを用いて、画像濃度周期ムラが目立ち難い良好な画像を形成することが可能となる。
また、現像スリーブ43において、溝部43dの深さが現像スリーブ43の表面から0.05[mm]以上、0.15[mm]以下である。よって、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図ることができる。図5を用いて説明したように、実験によれば現像剤担持体である現像スリーブ43の溝部43dの深さが0.15[mm]よりも深いと現像剤搬送性能は向上するが、ピッチムラが発生してしまう。このピッチムラの発生原因としては、次のことが考えられる。溝部43dの深さが0.15[mm]よりも深いと、感光体ドラム1との現像領域で、感光体ドラム1と現像スリーブ43の溝部43dとが対向したときに、感光体ドラム1と溝部43dとの間の現像電界が弱くなる。この結果、現像能力が低下し、溝部43dに対向した部分の感光体ドラム1上で現像濃度が薄くなってしまうためと考えられる。一方、現像スリーブ43の溝部43dの深さが0.05[mm]よりも浅いとピッチムラは発生しないが、現像剤搬送性能が低下してしまう。この現像剤搬送性能が低下する原因としては、溝部43dの深さが0.05[mm]よりも浅いと、現像スリーブ43の表面上で現像剤がスリップしたり、溝部43dによる現像剤の搬送量が低下したりするためと考えられる。
また、現像剤担持体としての現像スリーブ43において、溝部43dの断面形状がV字型であることによって、溝の断面形状が方形型やU字型に比べてピッチムラをより有効に防ぐことができる。これは、方形型やU字型の溝では溝エッジ部に段差があるため溝が急に深くなるが、V字型の溝は内壁面斜めになっているためエッジ部から底部にかけて溝が徐々に深くなる。よって、現像領域において、感光体ドラムに対して現像スリーブの溝が対向したときに、現像電界の大きさが緩やかに変化し、現像濃度差が目立ち難くなるためと考えられる。
また、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体としての現像スリーブ43を備えた現像装置4において、現像スリーブ43の表面に長手方向に延びる複数の溝部43dを有し、溝部43dの深さのばらつきが、±30%以下である。よって、現像スリーブ43を備えた現像装置4を用いて、画像濃度周期ムラが目立ち難い良好な画像を形成することが可能となる。
また、現像装置4では、溝に43dの深さが現像剤担持体としての現像スリーブ43の表面から0.05[mm]以上、0.15[mm]以下である。よって、上述したように、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図ることができる。
また、現像装置4では、体積平均粒径が8.5[μm]以下のトナーを用いる。これにより、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。一般的に体積平均粒径が8.5[μm]以下のトナーを使用して画像形成を行なうと、画像の再現性が格段に向上するためピッチムラも目立ちやすくなる。しかし、現像スリーブ43を用いることで、ピッチムラの防止を図ることができる。
また、現像装置4では、現像剤がトナーとキャリアとからなる二成分現像剤であり、キャリアの体積平均粒径を60[μm]以下とした。図14を用いて上述したように、実験によれば、画像上のドット再現性がよくなるため、粒径がそれより大きいものを用いた場合に比してより良好な画像を形成することができた。
また、像担持体としての感光体ドラム1の表面を帯電させるための帯電手段としての帯電装置2と、感光体ドラム1上に静電潜像を形成するための潜像形成手段としての露光装置3と、静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段としての現像装置4を有する画像形成装置であるプリンタ100において、表面に現像剤を担持し、感光体ドラム1に形成された潜像を現像する現像剤担持体として現像スリーブ43を用いて、現像装置4を構成し、現像スリーブ43は表面に長手方向に延びる複数の溝を有し、該複数の溝の深さのばらつきが、±30%以下である。よって、現像スリーブ43を用いて、画像濃度周期ムラが目立ち難い良好な画像を形成することができる。
また、画像形成装置としてのプリンタ100において、溝部43dの深さが現像剤担持体としての現像スリーブ43の表面から0.05[mm]以上、0.15[mm]以下である。よって、上述したように、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図ることができる。
また、画像形成装置としてのプリンタ100において、現像剤担持体としての現像スリーブ43の溝部43dによる空間周波数が、1.5[cycle/mm]以上である。よって、ピッチムラを目立ち難くすることができる。一般に肉眼では1[mm]程度のピッチに最も強い感度を持つと言われている。図12を用いて上述したように、実験によれば、現像スリーブ43の溝部43dによる空間周波数は、1.5[cycle/mm]以上がピッチムラの防止に有効であることがわかった。この場合、感光体ドラム1から記録紙に転写された画像上でのピッチムラのピッチは0.66[mm]以下に相当する。ここで、感光体ドラム1上の画像は、略そのままの形で記録紙に転写される。よって、空間周波数は、感光体ドラム1表面の表面移動方向で1[mm]あたりに現像スリーブ43の溝部43dが通過する回数である。
また、画像形成装置であるプリンタ100において、現像剤として体積平均粒径が8.5[μm]以下のトナーを用いる。よって、上述したように、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。
また、画像形成装置としてのプリンタ100において、現像剤がトナーとキャリアとからなる二成分現像剤であり、キャリアの体積平均粒径を60[μm]以下とした。よって、画像上のドット再現性がよくなるため、粒径がそれより大きいものを用いた場合に比してより良好な画像を形成することができる。
The
In the developing
Further, in the developing
Further, in the developing device 4 having a developing
Further, in the developing device 4, the depth of 43d in the groove is 0.05 [mm] or more and 0.15 [mm] or less from the surface of the developing
In the developing device 4, a toner having a volume average particle size of 8.5 [μm] or less is used. Thereby, it is possible to form a high-quality image with good reproducibility while preventing pitch unevenness. In general, when an image is formed using a toner having a volume average particle size of 8.5 [μm] or less, the reproducibility of the image is remarkably improved, so that the pitch unevenness becomes conspicuous. However, the use of the developing
In the developing device 4, the developer is a two-component developer composed of a toner and a carrier, and the volume average particle diameter of the carrier is 60 [μm] or less. As described above with reference to FIG. 14, according to the experiment, the dot reproducibility on the image is improved, so that a better image can be formed as compared with the case of using a larger particle size. It was.
Further, a
Further, in the
In the
In the
In the
プリンタ100においては、表面に現像剤を担持し、像担持体に形成された潜像を現像する現像剤担持体としての現像スリーブ43において、その表面に長手方向に延びる複数の溝部43dを有し、溝部43dの深さのばらつきが、±30%以下である。よって、この現像スリーブを用いて、画像濃度周期ムラが目立ち難い良好な画像を形成することが可能となる。
また、現像スリーブ43において、溝部43dの深さが現像スリーブ43の表面から0.05[mm]以上、0.15[mm]以下である。よって、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図ることができる。図5を用いて説明したように、実験によれば現像剤担持体である現像スリーブ43の溝部43dの深さが0.15[mm]よりも深いと現像剤搬送性能は向上するが、ピッチムラが発生してしまう。このピッチムラの発生原因としては、次のことが考えられる。溝部43dの深さが0.15[mm]よりも深いと、感光体ドラム1との現像領域で、感光体ドラム1と現像スリーブ43の溝部43dとが対向したときに、感光体ドラム1と溝部43dとの間の現像電界が弱くなる。この結果、現像能力が低下し、溝部43dに対向した部分の感光体ドラム1上で現像濃度が薄くなってしまうためと考えられる。一方、現像スリーブ43の溝部43dの深さが0.05[mm]よりも浅いとピッチムラは発生しないが、現像剤搬送性能が低下してしまう。この現像剤搬送性能が低下する原因としては、溝部43dの深さが0.05[mm]よりも浅いと、現像スリーブ43の表面上で現像剤がスリップしたり、溝部43dによる現像剤の搬送量が低下したりするためと考えられる。
また、現像剤担持体としての現像スリーブ43において、溝部43dの断面形状が略V字型であることによって、溝の断面形状が方形型やU字型に比べてピッチムラをより有効に防ぐことができる。これは、方形型やU字型の溝では溝エッジ部に段差があるため溝が急に深くなるが、略V字型の溝は内壁面が斜めになっているためエッジ部から底部にかけて溝が徐々に深くなる。よって、現像領域において、感光体ドラムに対して現像スリーブの溝が対向したときに、現像電界の大きさが緩やかに変化し、現像濃度差が目立ち難くなるためと考えられる。
また、表面に現像剤を担持し、像担持体である感光体ドラム1上に形成された潜像を現像する現像剤担持体としての現像スリーブ43を備えた現像装置4において、現像スリーブ43の表面に長手方向に延びる複数の溝部43dを有し、溝部43dの深さのばらつきが、±30%以下である。よって、現像スリーブ43を備えた現像装置4を用いて、画像濃度周期ムラが目立ち難い良好な画像を形成することが可能となる。
また、現像装置4では、溝部43dの深さが現像剤担持体としての現像スリーブ43の表面から0.05[mm]以上、0.15[mm]以下である。よって、上述したように、ピッチムラ防止と現像剤搬送性能との両立を図ることができる。
また、現像装置4では、現像剤として体積平均粒径が8.5[μm]以下のトナーを用いる。これにより、ピッチムラを防ぎつつ再現性のよい高品質な画像を形成することができる。一般的に体積平均粒径が8.5[μm]以下のトナーを使用して画像形成を行なうと、画像の再現性が格段に向上するためピッチムラも目立ちやすくなる。しかし、現像スリーブ43を用いることで、ピッチムラの防止を図ることができる。
また、現像装置4では、現像剤がトナーとキャリアとからなる二成分現像剤であり、キャリアの体積平均粒径を60[μm]以下とした。図14を用いて上述したように、実験によれば、画像上のドット再現性がよくなるため、粒径がそれより大きいものを用いた場合に比してより良好な画像を形成することができた。
The
In the developing
Further, in the developing
Further, in the developing device 4 having a developing
Further, in the developing device 4, the depth of the
Further, in the developing device 4, a toner having a volume average particle size of 8.5 [μm] or less is used as a developer. Thereby, it is possible to form a high-quality image with good reproducibility while preventing pitch unevenness. In general, when an image is formed using a toner having a volume average particle size of 8.5 [μm] or less, the reproducibility of the image is remarkably improved, so that the pitch unevenness becomes conspicuous. However, the use of the developing
In the developing device 4, the developer is a two-component developer composed of a toner and a carrier, and the volume average particle diameter of the carrier is 60 [μm] or less. As described above with reference to FIG. 14, according to the experiment, the dot reproducibility on the image is improved, so that a better image can be formed as compared with the case of using a larger particle size. It was.
図10を用いて説明したように溝部43dの形状をV字型とすることで、方形やU字型の形状とするよりもピッチムラを少なくすることができる。しかし、V字型の複数の溝部43dを有する現像剤担持体である現像スリーブ43を用いて画像形成を行ったところ、経時において画像濃度の低下が生じた。そこで、本発明者らは、画像形成動作を行った後の現像スリーブ43の溝部43dを顕微鏡によって観察したところ、V字型の底部の楔状の先端に現像剤の粒子が挟まることを確認した。そして、現像剤粒子がV字型の溝部43dの楔状の底部に挟まることにより、現像剤の搬送性が低下し、経時において、画像濃度の低下を生じさせることがわかった。
As described with reference to FIG. 10, by making the shape of the
[比較例1]
以下、比較例1として、現像スリーブの溝部43dの形状をV字型とした従来の構成について説明する。
図15は、現像スリーブ43の溝部43dの形状を単なるV字型とした比較例1の溝部拡大説明図である。図15に示すように、V字型の溝部43dではその楔状の底部で現像剤粒子40が2つの溝部側面43sに接触し、挟まれた状態で安定しやすい。楔状の底部に挟まった状態で安定した現像剤粒子40は溝部43dに滞留し、現像剤の搬送性の低下につながる。溝部43dの形状がV字型であるとピッチムラの発生を抑制することには有利な反面、その底部が楔状であるために、現像剤粒子が挟まり易く、経時において画像濃度の低下を生じさせる原因となっていた。なお、実施形態1で用いる現像剤はトナーとキャリアからなる2成分現像剤であり、トナー及びキャリアともに溝部43dの楔状の底部に挟まれることがあるが、粒径が大きく、フェライトや鉄系の硬質の材料からなるキャリアの方が、アルミニウム等からなる軟質の溝に食込んで挟まれやすく、挟まれたときに現像剤の流動性の低下に与える影響は大きい。
[Comparative Example 1]
Hereinafter, as Comparative Example 1, a conventional configuration in which the shape of the
FIG. 15 is an enlarged explanatory view of the groove portion of Comparative Example 1 in which the shape of the
[比較例2]
次に、V字型の溝部43dに現像剤粒子40が詰まることを防止する溝部43dの形状として、溝部43dの形状を略V字型とし、その底部を楔状ではなく現像剤の粒径よりも大きい幅を有する平面状とする形状を採用した比較例2について説明する。図16は、現像剤粒子の粒径をd0としたときに、その幅Wが、
d0<W
を満たす平面底部43bを設けた比較例2の溝部43dの形状を説明する溝部拡大説明図である。なお、図中の現像剤粒子40は2成分現像剤のキャリア粒子である。図16に示すように平面底部43bの幅Wは、現像粒子40の粒径d0よりも大きいため、現像剤粒子40が2つの溝部側面43sのいずれか一方としか接触することはないため、2つの溝部側面43sに挟まれることがない。これにより、溝部43dの楔状の底部で現像粒子40が2つの溝部側面43s挟まれることがないため、図15に示した比較例1に比べて現像剤詰まりの発生を抑制することができた。
[Comparative Example 2]
Next, as the shape of the
d0 <W
It is a groove part expansion explanatory drawing explaining the shape of the
しかしながら、図16を用いて説明した比較例2の形状の溝部43dを有する現像スリーブ43であっても、溝部43dでの現像剤詰まりを抑制し切れなかった。
以下、比較例2の形状の溝部43dに現像剤粒子40が詰まるメカニズムについて説明する。
図17は、比較例2で説明した形状の溝部43dに現像剤粒子40が詰まる1例として、3つの現像剤粒子40が溝部43dの底部に挟まった状態について説明する溝部拡大説明図である。図17(a)は、現像剤粒子40が挟まった状態を溝部43dの開口部方向から見た上面図であり、図17(b)は現像剤粒子40が挟まった状態の溝部43dを現像スリーブ43の回転軸方向から見た側面図である。キャリア径は範囲でのばらつきを有し、図17にあるように大小のキャリアが挟まることは十分に想定される。
However, even with the developing
Hereinafter, a mechanism in which the
FIG. 17 is an enlarged explanatory view of a groove portion illustrating a state in which three
図17(a)に示すように、現像剤粒子A,B,Cはそれぞれ接触点AB,BC及びACで互いに接触している。さらに、接触点As,Bs,及びCsでそれぞれ2つの溝部側面43sに接触している。このように3つの粒子がそれぞれ溝部側面43sに接触し、粒子間で互いに押圧し合い、釣り合った状態であると、平面底部43bに対して平行方向への移動の自由度が小さくなる。さらに、実際はこのような3つの現像剤粒子の組み合わせが溝部43dの長手方向に連続的に発生し、粒子同士が押し合い、溝部43dの長手方向への現像剤粒子の移動の自由度は小さいものとなる。
As shown in FIG. 17A, developer particles A, B, and C are in contact with each other at contact points AB, BC, and AC, respectively. Further, the contact points As, Bs, and Cs are in contact with the two groove side surfaces 43s. As described above, when the three particles are in contact with the
また、図17(b)に示すように、現像剤粒子A,B,Cはそれぞれ接触点Ab(不図示),Bb,Cbで平面底部43bと接触している。このように現像剤粒子が平面底部43bと接触していると、溝部43dの開口部方向(図中上方)への移動には自由度があるが、底方向への移動の自由度はない。そして、開口部方向からさらに現像剤粒子が進入してくると開口部方向への移動の自由度も少なくなり、平面底部43bに対して垂直方向の移動の自由度も小さくなる。そして、平面底部43bと接触し、支えられている状態であるため、開口部方向から加わる力のバランスが変化しても平面底部43bに対して垂直方向に移動しにくい。
Further, as shown in FIG. 17B, the developer particles A, B, and C are in contact with the
このように、現像剤粒子径よりも大きな幅の平面底部43bを設けたとしても、平面底部43bに対して水平方向にも垂直方向にも、移動の自由度が小さくなり、3つの現像剤粒子は図17(a)及び(b)で示した状態で釣り合いが取れて安定してしまい、溝部43dに挟まって動かない状態となる場合がある。
また、溝部43dの一部に現像剤粒子の詰まりが生じるとその周囲も現像剤粒子が詰まりやすくなり、経時における現像剤の流動性の悪化につながる。
As described above, even when the
Further, when developer particles are clogged in a part of the
比較例1の形状の溝部43dでは、1つの現像剤粒子が2つの溝部側面43sと接触可能であるために、現像剤粒子が溝部43d内で釣り合いが取れて安定してしまうことがあり、溝部43dでの現像剤詰まりが生じた。
また、比較例2の形状の溝部43dでは、1つの現像剤粒子が溝部側面43sと平面底部43bの2つの面と接触可能であるために、複数の現像剤粒子が互いに押圧しあう状態で、溝部43d内で釣り合いが取れて安定してしまうことがあり、溝部43dでの現像剤詰まりが生じた。
In the
Further, in the
[実施例1]
次に、V字型の溝部43dに現像剤粒子40が詰まることを防止する溝部43dの形状として、溝部43dの形状を略V字型とし、溝部43dの底部を円弧状とした実施例1について説明する。
図18は現像剤粒子の半径をd1としたときに、半径r1が、
d1<r1
を満たす円弧状底部43cを設けた実施例1の溝部43dの形状を説明する溝部拡大説明図である。なお、図中の現像剤粒子40は2成分現像剤のキャリアである。
図18に示すように円弧状底部43cの半径r1は、現像粒子40の半径d1よりも大きいため、現像剤粒子40が2つの溝部側面43sのいずれか一方としか接触することはないため、比較例1のように2つの溝部側面43sに挟まれることがない。これにより、溝部43dの楔状の底部で現像粒子40が2つの溝部側面43sに挟まれることがないため、図15に示した比較例1に比べて現像剤詰まりの発生を抑制することができる。
[Example 1]
Next, as a shape of the
In FIG. 18, when the radius of the developer particle is d1, the radius r1 is
d1 <r1
It is a groove part expansion explanatory drawing explaining the shape of the
As shown in FIG. 18, since the radius r1 of the arc-shaped
次に、比較例2で説明した複数の現像剤粒子がお互いに押圧しあうことで釣り合ってしまい、現像剤詰まりを生じることについて検討する。
図19は比較例2での現像剤詰まりが生じる場合について説明したものと同様に、実施例1の構成の溝部43dに3つの現像剤粒子が挟まった状態について説明する溝部拡大説明図である。図19(a)は、現像剤粒子が挟まった状態を溝部43dの開口部方向から見た上面図であり、図19(b)は現像剤粒子が挟まった状態の溝部43dを現像スリーブ43の回転軸方向から見た側面図である。
図19(a)に示すように、現像剤粒子A´,B´及びC´はそれぞれ接触点A´B´,B´C´及びA´C´で互いに接触している。さらに、接触点A´s,B´s,及びC´sでそれぞれ2つの溝部側面43sに接触している。このように3つの粒子がそれぞれ溝部側面43sに接触し、粒子間で互いに押圧し合い、釣り合った状態であると、図19(b)で表す平面に対して平行方向への移動の自由度が小さくなる。さらに、実際はこのような3つの現像剤粒子の組み合わせが溝部43dの長手方向に連続的に発生し、粒子同士が押し合い、溝部43dの長手方向への現像剤粒子の移動の自由度は小さいものとなる。
Next, consideration will be given to the fact that the plurality of developer particles described in Comparative Example 2 are balanced against each other and cause developer clogging.
FIG. 19 is an enlarged explanatory view of a groove portion for explaining a state in which three developer particles are sandwiched in the
As shown in FIG. 19A, the developer particles A ′, B ′, and C ′ are in contact with each other at the contact points A′B ′, B′C ′, and A′C ′, respectively. Furthermore, the contact points A ′s, B ′s, and C ′s are in contact with the two groove side surfaces 43s. Thus, when the three particles are in contact with the
一方、図19(b)に示すように、比較例2とは異なり、現像剤粒子A´,B´及びC´は接触点A´s、B´s及びC´s以外の点では溝部43dの内壁とは接触していない。そして、現像剤粒子が複数個集まって押圧し合い釣り合っている状態では、図19(b)に示すように、現像剤粒子は中空に浮いた状態であるので、粒子は不安定であり、その移動の自由度は大きい。つまり、2つの溝部側面43sの間に複数の現像剤粒子が挟まり、粒子間の押圧力の釣り合いが取れた状態となっても、中空となっている底方向に逃げやすい状態となっている、そして、現像スリーブ43が回転する状況下にあっては、回転時の振動や起動・停止のショックで釣り合いが取れた状態となっても、その釣り合いは容易に崩れる。
このように、略V字型の溝部43dの底部を現像剤の半径よりも大きい円弧状とすることで、複数の現像剤が溝部43dに挟まったとしても、そのまま安定することはないので、溝部43dでの現像剤詰まりが生じることをより確実に防止することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 19B, unlike Comparative Example 2, the developer particles A ′, B ′ and C ′ are
In this way, by forming the bottom of the substantially V-shaped
実施例1では、現像剤粒子40を2成分現像剤のキャリアとし、半径d1はキャリアの半径である場合について検討した。2成分現像剤を用いた場合の実際の現像スリーブ43上のキャリアは、その表面がトナー粒子によって被覆された状態である。トナー粒子とキャリア粒子との半径を比較すると、キャリア粒子の半径の方が十分に大きい。さらに、キャリアはマグネタイト、鉄又はフェライト等のように、トナー粒子よりも硬い材料からできている。
トナー粒子はキャリア粒子よりも軟らかくて、簡単に変形する。2成分現像剤を用いた場合の現像剤詰まりとしては、アルミニウム等からなる硬度が高い現像スリーブの溝部に、マグネタイト、鉄又はフェライト等からなる硬度が高いキャリア粒子が食込み、取れなくなる状態がほとんどである。よって、実際にはキャリアの周囲はトナーに被覆された状態であるが、実施例1のように、キャリアの半径のみを半径d1とし、d1<r1を満たすことで、現像剤詰まりのほとんどを防止することができる。
In Example 1, the case where the
The toner particles are softer than the carrier particles and easily deform. As for developer clogging when using a two-component developer, carrier particles of high hardness made of magnetite, iron, ferrite, etc. are eroded into the groove portion of the high development sleeve made of aluminum or the like and cannot be removed in most cases. is there. Therefore, the carrier is actually covered with toner. However, as in the first embodiment, only the radius of the carrier is set to the radius d1, and d1 <r1 is satisfied to prevent most of the developer clogging. can do.
上述のように、円弧状底部43cの半径r1がキャリア粒子の半径よりも大きければ、現像剤詰まりのほとんどを防止することができる。しかし、キャリア粒子に被覆するトナー粒子がスペントなどにより、キャリア粒子に対して強固に付着することがある。このような場合、円弧状底部43cの半径r1がキャリア粒子の半径よりも大きいだけでは、現像剤粒子40が溝部43dに詰まる恐れがある。そこで、現像剤粒子40の半径d1として、キャリア粒子だけでなく、その表面を被覆するトナー粒子も考慮し、キャリア粒子の半径にトナー粒子の直径を加えた大きさ現像剤粒子40の半径d1とすることで、溝部43dに現像剤粒子40が詰まることをより確実に防止することができる。
As described above, if the radius r1 of the arc-shaped
現像剤としては、実施例1のような2成分現像剤に限るものではなく、1成分現像剤を用いた場合でも適用可能である。1成分現像剤を用いた場合の現像剤粒子40の半径d1はトナー粒子の半径である。
また、現像剤粒子40は、キャリア粒子のみの場合、キャリア粒子をトナー粒子が被覆している場合、または1成分現像剤を用いるトナー粒子のみの場合、何れの場合においてもその大きさは一定ではなくばらつきがある。よって、円弧状底部43cの半径r1は現像剤粒子40のうち最大の半径d1よりも大きいことが好ましい。円弧状底部43cの半径r1が現像剤粒子40の半径d1の平均値よりも大きいことでほとんどの現像剤粒子40が溝部43dに詰まることを防止することができる。
しかし、現像剤粒子の半径のばらつきが大きいときに、円弧状底部43cの半径r1が現像剤粒子40の半径d1の平均値よりも大きい場合でも、その半径が平均値よりもかなり大きな現像剤粒子40が含まれていることが考えられる。そして、円弧状底部43cの半径r1よりもその半径d1が大きな現像剤粒子40が存在すると、溝部43dの2つの溝部側面43sの両方に接触して挟まれ、現像剤詰まりとなる恐れがある。よって、円弧状底部43cの半径r1は現像剤内の現像剤粒子40のうち最大の半径d1よりも大きいことで、溝部43dに現像剤粒子40が詰まることをより確実に防止することができる。
The developer is not limited to the two-component developer as in Example 1, and can be applied even when a one-component developer is used. When the one-component developer is used, the radius d1 of the
In addition, the
However, when the variation of the radius of the developer particles is large, even when the radius r1 of the
なお、キャリア粒子は略球形であり、トナー粒子についても高画質化を図るために球形度が高い重合トナーを用いることが多く、その形状は略球形である。現像剤粒子40の形状が球形であればその半径d1よりも円弧状底部43cの半径r1を大きくすることで、溝部43dに現像剤粒子40が詰まることを防止することができる。
次に、粉砕トナー等のように、現像剤の粒子は表面に凹凸があり、測る位置によって外径が異なるような、球形ではない現像剤を用いる場合について説明する。現像剤粒子が球形ではない場合は、凹凸のある表面の凸部も考慮して外径の最も長い径を直径とする球形、つまり現像剤粒子の外接球について考える。球形ではない現像剤粒子の外接球の半径をd1とし、溝部43dの円弧状底部43cの半径r1が、r1>d1を満たすことで、球形ではない現像剤粒子でも溝部43dに詰まることを防止することができる。
The carrier particles are substantially spherical, and the toner particles are often polymerized toner having a high sphericity in order to improve the image quality, and the shape thereof is substantially spherical. If the shape of the
Next, a description will be given of the case of using a non-spherical developer such as pulverized toner, in which the developer particles have irregularities on the surface and the outer diameter varies depending on the position to be measured. In the case where the developer particles are not spherical, a spherical shape having the longest outer diameter as a diameter, that is, a circumscribed sphere of developer particles, is considered in consideration of the convex portions on the uneven surface. The radius of the circumscribed sphere of developer particles that are not spherical is d1, and the radius r1 of the arc-shaped
以上、実施形態1によれば、現像剤担持体としての現像スリーブ43の表面に長手方向に伸びる断面形状が略V字型の溝部43dを有している。溝部43dの断面形状が略V字型であることにより、画像上のピッチムラを目立ちにくくすることができる。さらに、溝部43dの略V字型の底部は半径r1の円弧上の形状となっており、現像剤粒子40の半径をd1とすると、円弧状の底部の半径r1は、r1>d1を満たす。つまり、略V字型の溝部43dの底部は現像剤粒子40の半径よりも大きい半径を有する円弧状となっている。これは、溝部43dの内壁と現像剤粒子40の球面とが一点のみで接触するような形状の溝部43dとなる。現像剤粒子40の球面が一点のみでしか接触しないため、現像剤粒子40が溝部43dの内壁面である溝部側面43sや円弧状底部43cに接触した状態であっても不安定な状態となり、移動しやすい状態となる。これにより、現像剤粒子40が溝部43dで滞留することを抑制し、溝部43dで現像剤粒子40が詰まってしまうことに起因する、現像剤担持体である現像スリーブ43の現像剤搬送能力の低下が発生することを防止することができる。よって、現像スリーブ43の溝部43dの形状が現像剤の球面と2点以上で接触可能な形状であることに起因する画像濃度の低下を抑制することができる。
また、現像剤としてトナーとキャリアからなる2成分現像剤を用いており、現像剤粒子40の半径d1はキャリア粒子の半径としている。キャリア粒子はトナー粒子に比べて、その半径は十分大きく、またその硬度は十分に高いため、キャリア粒子が溝部43dに詰まることを防止することにより、現像剤詰まりのほとんどを防止することができる。
また、現像剤粒子40の半径d1をキャリア粒子の半径にトナー粒子の直径を加えた大きさとしても良い。実際に現像スリーブに担持されるキャリア粒子は、その表面上をトナー粒子が被覆している。そして、使用し続けると、キャリア粒子に被覆するトナー粒子がスペントなどにより、キャリア粒子に対して強固に付着することがある。このような場合でも、現像剤粒子40の半径d1を、キャリア粒子の半径にトナー粒子の直径を加えたものとし、円弧状底部の半径r1が、d1<r1を満たすことで、現像剤詰まりの発生をより確実に防止することができる。
また、r1>d1を満たす、d1の大きさが現像剤中に含まれる現像剤粒子40の中で最も大きな現像剤粒子40の半径の大きさであることが好ましい。円弧状底部43cの半径が現像剤粒子40の中で最も大きい半径よりも、大きな半径であることにより、溝部43dに現像剤粒子40が詰まることをより確実に防止することができる。
また、低部が円弧状底部43cとなった溝部43dを備えた現像剤担持体としての現像スリーブ43を有するプリンタ100は、現像剤担持体の溝部の形状に起因する画像濃度の低下を抑制することができる。
画像濃度の低下を防止することができるため、現像スリーブ43を使用する初期段階から安定した画像形成を行うことができる。
As described above, according to the first embodiment, the surface of the developing
Further, a two-component developer composed of toner and carrier is used as the developer, and the radius d1 of the
Further, the radius d1 of the
Further, it is preferable that the size of d1 that satisfies r1> d1 is the size of the radius of the
Further, the
Since a decrease in image density can be prevented, stable image formation can be performed from the initial stage in which the developing
[実施形態2]
次に、従来の現像剤担持体の径時における現像剤搬送能力の低下、及び画像濃度の低下を生じる他の原因と、それを解決する実施形態2について説明する。
現像スリーブ43の溝部43dの形状以外については実施形態1と共通するので説明を省略する。
[Embodiment 2]
Next, a description will be given of another cause that causes a decrease in developer conveyance capability and a decrease in image density when the diameter of the conventional developer carrier is present, and
Other than the shape of the
従来の現像剤担持体を用いた場合、使用し始めた初期段階から画像濃度が低下する現象が生じた。以下、この使用初期から生じる画像濃度の低下の原因について検討する。
図20は、従来の現像剤担持体として、特開平15−255692で提案された複数の溝を有する現像剤担持体を用いて画像形成を行った時の、通紙枚数と画像濃度IDの変化を示すグラフである。図20からわかるように、従来の現像剤担持体を用いると、使用し始めた初期の段階から画像濃度の低下が生じ始め、A4用紙を1000枚通紙後、画像濃度は使用し始めた初期段階よりも低い濃度で安定した。また、この画像濃度が安定した濃度は図中破線で示した狙いの濃度も下回るものとなった。この時の、現像剤担持体上の現像剤の量(以下、汲み上げ量と呼ぶ)の変化を図21に示す。図21のグラフは図20のグラフと同じ形のグラフとなっているため、画像濃度の低下は汲み上げ量の低下に起因することがわかる。
When a conventional developer carrier is used, a phenomenon occurs in which the image density decreases from the initial stage when the developer is used. Hereinafter, the cause of the decrease in image density that occurs from the initial stage of use will be examined.
FIG. 20 shows changes in the number of sheets to be passed and the image density ID when an image is formed by using a developer carrier having a plurality of grooves proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 15-255692 as a conventional developer carrier. It is a graph which shows. As can be seen from FIG. 20, when the conventional developer carrier is used, the image density starts to decrease from the initial stage when it is used, and after 1000 sheets of A4 paper is passed, the image density is the initial stage when it is used. Stable at a lower concentration than the step. Further, the density at which the image density is stable is lower than the target density indicated by the broken line in the figure. FIG. 21 shows changes in the amount of developer (hereinafter referred to as “pumping amount”) on the developer carrying member at this time. Since the graph of FIG. 21 has the same shape as the graph of FIG. 20, it can be seen that the decrease in the image density is caused by the decrease in the pumping amount.
この時の現像剤担持体上の溝部を顕微鏡により観察したところ、現像剤担持体の表面と溝部との境界である溝エッジ部に磨耗の進行が見られた。図22はこの磨耗の進行の様子を説明する溝部拡大説明図である。図22は(a)使用し始めの初期段階での溝部43dの状態、図22(b)はA4用紙を5000枚通紙後の溝部43dの状態、図22(c)はA4用紙を10000枚以上通紙後の溝部43dの状態を説明する溝部拡大説明図である。図22(a)に示すように、使用し始めの初期段階での溝部43dの溝部側面43sと現像スリーブ表面43fとの2つの境界である溝エッジ部43eは、角状になっている。A4用紙を5000枚通紙すると、図22(b)に示すように使用初期では角状であった溝エッジ部43eが丸みを持った形状となることが確認された。さらに、A4用紙を10000枚通紙すると、図22(c)に示すように5000枚通紙した時よりもさらに緩やかな丸みを持った状態となり、溝エッジ部43eの丸みの半径はRとなった。そして、A4用紙をさらに通紙し、10000枚以上通紙しても溝エッジ部43eの丸みの半径はRのまま変化しなくなった。
When the groove portion on the developer carrying member at this time was observed with a microscope, the progress of wear was observed at the groove edge portion which is the boundary between the surface of the developer carrying member and the groove portion. FIG. 22 is an enlarged explanatory view of the groove for explaining the progress of the wear. 22A shows the state of the
次に、現像剤粒子の半径と溝エッジ部43eの磨耗後の丸みの半径Rとの関係を検討すべく、数種類の現像剤を用いて通紙枚数10000枚以上の画像形成を行った場合の半径Rを測定した。なお、現像剤の種類としては粒径が異なるものだけでなく、1成分の現像剤を用いるものと、2成分の現像剤を用いるものについても検討した。表1に検証した現像剤のトナー半径及びキャリア半径を示す。
Next, in order to examine the relationship between the radius of the developer particles and the radius R of the rounded edge after wear of the
次に、現像剤の半径と半径Rの大きさとの関係を図23に示す。図23での現像剤の半径は1成分現像剤であればトナーの半径、2成分現像剤であれば磁性粒子であるキャリアの半径である。表1及び図23より、現像剤の半径と磨耗後の溝エッジ部43eの丸みの半径Rとが略等しいことがわかる。
Next, the relationship between the radius of the developer and the size of the radius R is shown in FIG. In FIG. 23, the radius of the developer is the radius of the toner if it is a one-component developer, and the radius of a carrier that is a magnetic particle if it is a two-component developer. From Table 1 and FIG. 23, it can be seen that the radius of the developer and the radius R of the rounded
[実施例2]
次に、溝エッジ部43eが磨耗することにより、現像剤担持体の現像剤搬送能力の低下、及び画像濃度の低下を防止する溝部43dの形状について説明する。図24は実施例2に係る現像剤担持体である現像スリーブ43の表面の溝部43dの形状を説明する溝部拡大説明図である。
図24では、現像剤粒子の半径をd2としたときに、溝エッジ部43eの丸みの半径r2が、
d2<r1
を満たす溝部43dの形状を説明する溝部拡大説明図である。
溝エッジ部43eの丸みが現像剤粒子の半径d2よりも大きな半径r2となっているので、使用し始めの初期段階から磨耗が生じることがなく、安定した現像剤搬送が可能となる。これにより、溝エッジ部43eが磨耗することに起因する、現像剤担持体の現像剤搬送能力の低下、及び画像濃度の低下を防止することができる。
溝エッジ部43eが丸みを有するため、溝エッジ部43eが角状であるものに比べて現像スリーブ43上で担持することがきる現像剤の量は少なくなる。よって、丸み有する状態で所望の画像濃度を得られるように出荷前に調節することにより、使用し始めの初期段階から安定した画像濃度を得ることができる。
なお、トナーとキャリア、さらには添加剤等からなる2成分以上の現像剤を使用する場合は、最大粒径のもの(通常はキャリア)の半径を上述のd2とする。
また、溝エッジ部43eに半径r2の丸みをつける方法は、従来技術の述べたように、高温でスリーブ上に押し出されたアルミ管を冷間で引き抜き、ダイスにより溝を形成する時に丸みをつける方法がある。また、押し出し時に、押し出しと同時に溝と丸みを形成する方法も可能である。
[Example 2]
Next, the shape of the
In FIG. 24, when the radius of the developer particle is d2, the radius r2 of the roundness of the
d2 <r1
It is a groove part expansion explanatory drawing explaining the shape of the
Since the roundness of the
Since the
In the case of using a developer of two or more components comprising toner and carrier, and further additives, the radius of the largest particle size (usually carrier) is defined as d2.
Further, as described in the prior art, the method of rounding the
以上、実施形態2によれば、現像剤粒子の半径をd2としたときに現像剤担持体である現像スリーブ43の現像スリーブ表面43fと溝部43dとの境界である溝エッジ部43eにd2<r2を満たす、半径r2の丸み部を設けている。つまり、従来の溝部43dの形状であれば使用初期から生じていた溝エッジ部43eの磨耗分だけ、あらかじめ丸みを持たせている。これにより、溝エッジ部43eの形状が変化するとによる現像スリーブ43の現像剤搬送能力の低下が発生することを防止でき、現像スリーブ43の溝部43dの形状が、溝エッジ部43eが現像剤との摺擦により磨耗してしまう形状であることに起因する画像濃度の低下を抑制することができる。そして、溝エッジ部43eが丸みを有する形状に適した画像形成条件を設定することにより、現像スリーブ43を使用する初期段階から安定した画像形成を行うことができる。
As described above, according to the second embodiment, d2 <r2 at the
[変形例1]
図22に示すように、溝エッジ部43eが角状である場合、一つの溝部43dについて、図中矢印αで示す現像スリーブ43の表面移動方向上流側の溝エッジ部43eの磨耗が顕著であった。以下、現像スリーブ43の表面移動方向上流側の溝エッジ部43eのみに半径r2の丸みを持たせた変形例1について説明する。なお、半径r2は実施例3と同様に、現像剤粒子の半径がd2であるときに、d2<r2を満たすものである。
図25は変形例1に係る現像スリーブ43の溝部43dの拡大説明図である。図24を用いて説明した実施例3とは、現像スリーブ43の表面移動方向上流側の溝エッジ部43eのみに丸みを持たせた点で異なる。これにより、丸みを持たせる加工を行う箇所を少なくでき、2つの溝エッジ部43eの両方に丸みを持たせるものに比べて、高精度に管理すべき箇所を少なくすることができ、作成が容易になる。そして、作成が容易になることでコスト削減につながる。
[Modification 1]
As shown in FIG. 22, when the
FIG. 25 is an enlarged explanatory view of the
上述の実施例3及び変形例1では、断面形状がV字型の溝部43dの溝エッジ部43eに丸みを持たせる構成について説明したが、溝部の断面形状としてはこれに限るものではない。例えば、図26(a)〜(f)に示す断面形状を有する溝部にも適用してもよい。
さらに、実施形態1で説明した、断面形状が略V字型で、且つその略V字型の底部が円弧形状である溝部43dの溝エッジ部にも適用可能することで、現像剤詰まりに起因する画像濃度の低下と、溝エッジ部の磨耗に起因する画像濃度の低下とを防止することができ、さらに安定した画像形成を行うことが可能となる。
In the third embodiment and the first modification described above, the configuration in which the
Furthermore, it can be applied to the groove edge portion of the
1 感光体ドラム
2 帯電装置
3 露光装置
4 現像装置
5 転写装置
6 記録紙
7 クリーニング装置
8 除電ランプ
9 光センサ
10 CPU
41 現像ローラ
43 現像スリーブ
43b 平面底部
43c 円弧状底部
43d 溝部
43e 溝エッジ部
43f 現像スリーブ表面
43s 溝部側面
44 磁石ローラ体
45 ドクターブレード
DESCRIPTION OF
41 developing
Claims (10)
該現像剤担持体の表面に長手方向に延びる断面形状が略V字型の複数の溝部を有し、
該溝部の略V字型の底部は半径r1の円弧状の形状で、
該現像剤の粒子の半径をd1とすると、
該半径r1が、
r1>d1を満たすことを特徴とする現像剤担持体。 In the developer carrying member for carrying the developer on the surface and developing the latent image formed on the image carrying member,
A plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section extending in the longitudinal direction on the surface of the developer carrying member;
The substantially V-shaped bottom of the groove has an arc shape with a radius r1,
When the radius of the developer particles is d1,
The radius r1 is
A developer carrier characterized by satisfying r1> d1.
上記現像剤はトナーと磁性粒子からなる2成分現像剤であり、
上記半径d1は該磁性粒子の半径であることを特徴とする現像剤担持体。 The developer carrier of claim 1,
The developer is a two-component developer composed of toner and magnetic particles,
The developer carrying member, wherein the radius d1 is a radius of the magnetic particles.
上記現像剤はトナーと磁性粒子からなる2成分現像剤であり、
上記半径d1は該磁性粒子の半径に該トナーの直径を加えた大きさであることを特徴とする現像剤担持体。 The developer carrier of claim 1,
The developer is a two-component developer composed of toner and magnetic particles,
The developer carrying member according to claim 1, wherein the radius d1 is a size obtained by adding the diameter of the toner to the radius of the magnetic particles.
上記現像剤の粒子の半径d1は、該現像剤のうち最大の粒子半径であることを特徴とする現像剤担持体。 The developer carrying member according to any one of claims 1 to 3,
The developer carrier according to claim 1, wherein a radius d1 of the developer particles is a maximum particle radius of the developer.
該現像剤担持体の表面に長手方向に延びる複数の溝部を有し、
該現像剤担持体の表面部と該溝部との境界に半径r2の丸み部を設け、
該現像剤の粒子の半径をd2とすると、
r2>d2であることを特徴とする現像剤担持体。 In the developer carrying member for carrying the developer on the surface and developing the latent image formed on the image carrying member,
A plurality of grooves extending in the longitudinal direction on the surface of the developer carrying member;
A rounded portion with a radius r2 is provided at the boundary between the surface portion of the developer carrying member and the groove portion,
When the radius of the developer particles is d2,
A developer carrying member, wherein r2> d2.
上記溝部の一つと、該現像剤担持体の表面部との2つの上記境界部のうち、
該現像剤担持体の表面移動方向上流側の該境界部にのみ上記丸み部設けることを特徴とする現像剤担持体。 In the developer carrier of claim 5,
Of the two boundary portions between one of the groove portions and the surface portion of the developer carrying member,
A developer carrier, wherein the rounded portion is provided only at the boundary portion on the upstream side in the surface movement direction of the developer carrier.
上記現像剤はトナーと磁性粒子からなる2成分現像剤であり、
上記半径d2は該磁性粒子の半径であることを特徴とする現像剤担持体。 The developer carrying member according to claim 5 or 6,
The developer is a two-component developer composed of toner and magnetic particles,
The developer carrying member, wherein the radius d2 is a radius of the magnetic particles.
像担持体に形成された潜像を該現像剤により現像する現像剤担持体とを有する現像装置において、
該現像剤担持体として請求項1、2、3、4、5、6または7の現像剤担持体を用いることを特徴とする現像装置。 A developer accommodating portion for accommodating the developer;
In a developing device having a developer carrier for developing a latent image formed on an image carrier with the developer,
A developing device using the developer carrying member according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7 as the developer carrying member.
該現像手段として、請求項8に記載の現像装置を用いることを特徴とするプロセスカートリッジ。 At least a process cartridge in which an image carrier and a developing unit for developing a latent image on the image carrier are integrally supported and configured to be detachable from the image forming apparatus main body.
9. A process cartridge using the developing device according to claim 8 as the developing means.
該像担持体上に静電潜像を形成するための潜像形成手段と、
その表面に現像剤を担持する現像剤担持体を用いて、該静電潜像を現像してトナー像化するための現像手段とを有する画像形成装置において、
該現像剤担持体として請求項1、2、3、4、5、6または7に記載の現像剤担持体を用いることを特徴とする画像形成装置。 Charging means for charging the surface of the image carrier;
Latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the image carrier;
In an image forming apparatus having a developing means for developing the electrostatic latent image into a toner image using a developer carrying member carrying a developer on its surface,
An image forming apparatus using the developer carrying member according to claim 1, as the developer carrying member.
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