JP2006163098A - Developing roller, developing device, process cartridge and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置される現像ローラと、それを備えた現像装置及びプロセスカートリッジとに関し、特に、トナーとキャリアとからなる2成分現像剤を用いた現像ローラ、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ものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic method such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine thereof, a developing roller installed therein, a developing device and a process cartridge provided with the developing roller. In particular, the present invention relates to a developing roller, a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus using a two-component developer composed of a toner and a carrier.
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、非磁性トナーと磁性キャリアとからなる2成分現像剤(外添剤等を添加する場合も含むものとする。)を収容した現像装置が多く用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
このような2成分現像方式の現像装置においては、マグネットとスリーブとを備えた現像ローラを像担持体(感光体ドラム)に対向させて、現像ローラ上に現像剤を担持して像担持体上に形成された潜像を現像する。
Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a developing device containing a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier (including a case where an external additive or the like is added) is often used. (For example, refer to Patent Document 1).
In such a two-component developing type developing apparatus, a developing roller having a magnet and a sleeve is opposed to an image carrier (photosensitive drum), and a developer is carried on the developing roller to form an image on the image carrier. The latent image formed in step 1 is developed.
このように画像形成プロセスにおいて重要な機能を担う現像ローラは、現像剤に対する搬送性や汲み上げ性等を向上するために、そのスリーブの表面に凹凸面を形成するのが一般的になっている。具体的には、現像ローラのスリーブ表面をサンドブラスト等で粗面加工してスリーブ表面に比較的不規則で微細な凹凸面を形成する技術や、引抜き加工等によってスリーブ表面の円周方向に複数の溝を設けてスリーブ表面に規則的な凹凸面を形成する技術が知られている。 As described above, the developing roller having an important function in the image forming process is generally formed with an uneven surface on the surface of the sleeve in order to improve the transportability and pumping performance with respect to the developer. Specifically, the sleeve surface of the developing roller is roughened by sandblasting or the like to form a relatively irregular and fine irregular surface on the sleeve surface, and a plurality of circumferential directions on the sleeve surface by drawing or the like. A technique is known in which a groove is provided to form a regular uneven surface on the sleeve surface.
一方、特許文献1等には、粗面加工したスリーブ表面(凹凸面)にトナーが固着するのを防止することを目的として、導電性樹脂皮膜や金属処理層等を設けたスリーブ表面に多角形の稜線突出部を複数形成してその周囲に微細な凹凸を形成する技術が開示されている。
また、特許文献2等には、ブラスト処理したスリーブ表面に重合トナー中のワックス成分が固着するのを防止することを目的として、スリーブ表面の表面粗さRzを4〜20μmとして、凹凸の平均間隔Smを30〜80μmとする技術が開示されている。
On the other hand, in Patent Document 1 and the like, a polygon is formed on a sleeve surface provided with a conductive resin film, a metal treatment layer, or the like for the purpose of preventing toner from sticking to the roughened sleeve surface (uneven surface). A technique for forming a plurality of ridge line protrusions and forming fine irregularities therearound is disclosed.
Further, in
従来の現像ローラは、ピッチムラや濃度ムラ等の出力画像上の不具合やスリーブ表面へのトナー固着を充分に防止できなかったり、経時において現像剤を安定的に汲み上げることができなかったりする問題があった。 The conventional developing roller has problems such as problems in the output image such as pitch unevenness and density unevenness, and cannot sufficiently prevent the toner from adhering to the sleeve surface, or the developer cannot be pumped stably over time. It was.
現像ローラのスリーブ表面(スリーブの外周面)の形状は、出力画像の画質や、現像剤の搬送性・汲み上げ性や、スリーブ表面へのトナー固着等、に対して大きく寄与する。
現像ローラのスリーブ表面に複数の溝を引抜き加工等によって設けた場合には、スリーブ上への現像剤の汲み上げ性は経時においても低下しにくい。その反面、溝と溝とのピッチが比較的大きい場合には、出力画像上に溝ピッチのムラ(ピッチムラ)が生じてしまうことがあった。また、溝ピッチの偏差によって、現像ローラの回転周期に一致するムラが生じてしまうことがあった。
まとめると、溝加工が施された現像ローラは、汲み上げ量の経時変動が少ないものの、ピッチムラに対する余裕度が低かった。
The shape of the sleeve surface of the developing roller (the outer peripheral surface of the sleeve) greatly contributes to the image quality of the output image, developer transportability / pumping property, toner adhesion to the sleeve surface, and the like.
When a plurality of grooves are provided on the surface of the sleeve of the developing roller by drawing or the like, the ability to draw the developer onto the sleeve is unlikely to deteriorate over time. On the other hand, when the pitch between the grooves is relatively large, groove pitch unevenness (pitch unevenness) may occur on the output image. Further, unevenness that coincides with the rotation period of the developing roller may occur due to the deviation of the groove pitch.
In summary, the developing roller subjected to the groove processing has a small margin with respect to pitch unevenness although the variation with time of the pumping amount is small.
これに対して、現像ローラのスリーブ表面をサンドブラスト等で粗面加工した場合には、ピッチムラの発生がなく初期的な画質も優れるものの、経時において汲み上げ性が低下してしまうという不具合があった。
これは、粗面加工したスリーブ表面が現像剤との摩擦によって経時で磨耗して、凹凸の高低差が小さくなったスリーブ表面上を現像剤がすべってしまうためである。また、経時においては、キャリアの表面にトナーが融着して帯電能力が低下するとともに摩擦係数が小さくなることによって、汲み上げ性の低下が助長される。
さらに、粗面加工によるものは溝加工によるものよりもその凹凸が微細であることから、経時において凹部にトナーが固着しやすかった。これにより、初期における画質が良好であっても、経時において画質が劣化することが多かった。
まとめると、粗面加工が施された現像ローラは、ピッチムラは生じないものの、汲み上げ量の経時変動があり、トナー固着に対する余裕度も小さかった。
On the other hand, when the surface of the sleeve of the developing roller is roughened by sandblasting or the like, there is a problem that the pumping property is deteriorated with time although the pitch unevenness is not generated and the initial image quality is excellent.
This is because the surface of the sleeve that has been roughened is worn over time due to friction with the developer, and the developer slides on the sleeve surface in which the level difference of the unevenness is reduced. In addition, over time, the toner is fused to the surface of the carrier, the charging ability is reduced, and the friction coefficient is reduced, so that the pumping performance is reduced.
Further, since the unevenness is finer in the rough surface processing than in the groove processing, it is easy for the toner to adhere to the concave portion over time. As a result, even when the initial image quality is good, the image quality often deteriorates over time.
In summary, although the development roller subjected to the rough surface processing does not cause pitch unevenness, the pumping amount varies with time and the margin for toner fixation is small.
一方、特許文献1等の技術は、導電性樹脂皮膜や金属処理層等を設けた多層構造のスリーブ表面に多角形の稜線突出部を複数形成してその周囲に微細な凹凸を形成するものであって、その製造工程が複雑であった。また、このような複雑な工程を経て形成されたスリーブ表面の凹凸面は極めて微細なものであって、経時における凹部へのトナー固着を抑止する充分な効果が期待できない。 On the other hand, the technique disclosed in Patent Document 1 is to form a plurality of polygonal ridge line protrusions on the surface of a multilayer sleeve provided with a conductive resin film, a metal treatment layer, etc., and to form fine irregularities around it. And the manufacturing process was complicated. Further, the uneven surface of the sleeve surface formed through such a complicated process is extremely fine, and a sufficient effect of suppressing toner sticking to the recess over time cannot be expected.
また、特許文献2等の技術は、スリーブ表面に比較的滑らかな凹凸面を形成するために、スリーブ表面の表面粗さRzを4〜20μmとして、凹凸の平均間隔Smを30〜80μmとしている。しかし、表面粗さRzと平均間隔Smとを規定するだけでは、トナー固着を抑止するのに必要な滑らかな凹凸面を得ることができないために、経時における凹部へのトナー固着を抑止する充分な効果が期待できない。
Further, in the technique of
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ピッチムラや濃度ムラ等の出力画像上の不具合やスリーブ表面へのトナー固着が確実に抑止できて、経時においても現像剤を安定的に汲み上げることができる、現像ローラ、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reliably prevent problems on the output image such as pitch unevenness and density unevenness and toner sticking to the sleeve surface. It is an object of the present invention to provide a developing roller, a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that can stably draw up.
本願発明者は、上述した課題を解決するために研究を重ねた結果、次の事項を知るに至った。
すなわち、ピッチムラの発生を抑止するためには、粗面加工によってスリーブの外周面に不規則な凹凸面を形成する必要がある。そして、不規則な凹凸面を滑らかに形成することで、スリーブ表面へのトナー固着が抑止される。さらには、不規則な凹凸面を滑らかに形成することで、スリーブ表面自体の磨耗が軽減されるとともに、スリーブ表面にて搬送される現像剤のダメージ(表面磨耗)も軽減されて、経時においても現像剤を安定的に汲み上げることができる。
この不規則で滑らかな最適な凹凸面の形状は、粗さプロファイルにおける、表面粗さRz(十点平均粗さ)と、深さが1μm以上の凹部の単位長さ当たりの数と、を規定することで具現化することができる。
The inventor of the present application has made researches to solve the above-described problems, and as a result, has come to know the following matters.
That is, in order to suppress the occurrence of pitch unevenness, it is necessary to form irregular irregular surfaces on the outer peripheral surface of the sleeve by roughening. By forming irregular irregular surfaces smoothly, toner adhesion to the sleeve surface is suppressed. Furthermore, by forming irregular irregular surfaces smoothly, wear on the sleeve surface itself is reduced, and damage to the developer conveyed on the sleeve surface (surface wear) is also reduced. The developer can be pumped up stably.
This irregular and smooth optimal irregular surface shape defines the surface roughness Rz (ten-point average roughness) and the number per unit length of recesses having a depth of 1 μm or more in the roughness profile. By doing so, it can be realized.
この発明は以上述べた事項に基づくものであり、すなわち、この発明の請求項1記載の発明にかかる現像ローラは、像担持体に対向して当該像担持体上に形成される潜像を現像する現像ローラであって、複数の固定磁極を有するマグネットと、前記マグネットを内設するとともに、トナーとキャリアとからなる現像剤を担持して前記マグネットの周りを相対的に回転するスリーブと、を備え、前記スリーブは、その外周面が不規則な凹凸面となるように形成されて、前記外周面は、粗さプロファイルにおける表面粗さRzが5〜20μmの範囲になって、深さが1μm以上の凹部の数が0.2mmの測定長さ当たりに1〜5個の範囲になるように形成されたものである。 The present invention is based on the above-described matters. That is, the developing roller according to the first aspect of the present invention develops a latent image formed on the image carrier facing the image carrier. A developing roller that has a plurality of fixed magnetic poles, and a sleeve that includes the magnet and carries a developer composed of toner and a carrier and relatively rotates around the magnet. The sleeve is formed such that an outer peripheral surface thereof is an irregular uneven surface, and the outer peripheral surface has a surface roughness Rz in a roughness profile in a range of 5 to 20 μm and a depth of 1 μm. The number of the concave portions is formed so as to be in the range of 1 to 5 per measurement length of 0.2 mm.
また、請求項2記載の発明にかかる現像ローラは、前記請求項1に記載の発明において、前記外周面における前記深さが1μm以上の凹部は、円錐状又は多角錐状であってその頂角が90度以上になるように形成されたものである。 The developing roller according to a second aspect of the present invention is the developing roller according to the first aspect, wherein the concave portion having a depth of 1 μm or more on the outer peripheral surface is conical or polygonal and has an apex angle. Is formed to be 90 degrees or more.
また、請求項3記載の発明にかかる現像ローラは、前記請求項1又は請求項2に記載の発明において、前記外周面は、前記深さが1μm以上の凹部の隣接するもの同士のピッチをPとしてそれらのピッチの平均値をP0として、前記キャリアの平均粒径をDとしたときに、
P0/3<D<P/0.7
なる関係が成立するように形成されたものである。
The developing roller according to a third aspect of the present invention is the developing roller according to the first or second aspect, wherein the outer peripheral surface has a pitch between adjacent ones of the recesses having a depth of 1 μm or more. Assuming that the average value of the pitch is P 0 and the average particle diameter of the carrier is D,
P 0 /3<D<P/0.7
It is formed so that the following relationship is established.
また、請求項4記載の発明にかかる現像ローラは、前記請求項1〜請求項3のいずれかに記載の発明において、前記像担持体とのギャップが0.1〜0.4mmの範囲になるように設置されるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the developing roller according to any one of the first to third aspects, wherein the gap with the image carrier is in the range of 0.1 to 0.4 mm. Is to be installed.
また、請求項5記載の発明にかかる現像ローラは、前記請求項1〜請求項4のいずれかに記載の発明において、前記スリーブは、非磁性材料で形成されたものである。 A developing roller according to a fifth aspect of the present invention is the developing roller according to any one of the first to fourth aspects, wherein the sleeve is formed of a nonmagnetic material.
また、請求項6記載の発明にかかる現像ローラは、前記請求項1〜請求項5のいずれかに記載の発明において、前記キャリアは、平均粒径が20〜50μmの範囲になるように形成されたものである。 A developing roller according to a sixth aspect of the present invention is the developing roller according to any one of the first to fifth aspects, wherein the carrier is formed so that an average particle diameter is in a range of 20 to 50 μm. It is a thing.
また、請求項7記載の発明にかかる現像ローラは、前記請求項1〜請求項6のいずれかに記載の発明において、前記キャリアは、磁性を有する芯材上に樹脂コート膜を形成したものであって、前記樹脂コート膜は、熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させたものである。 A developing roller according to a seventh aspect of the present invention is the developing roller according to any one of the first to sixth aspects, wherein the carrier is a resin-coated film formed on a magnetic core material. The resin coat film is obtained by adding a charge adjusting agent to a resin component obtained by crosslinking a thermoplastic resin and a melamine resin.
また、請求項8記載の発明にかかる現像ローラは、前記請求項1〜請求項7のいずれかに記載の発明において、前記トナーは、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子とともに分散して、そのトナー組成物を重付加反応させて形成したものである。 The developing roller according to an eighth aspect of the present invention is the toner composition according to any one of the first to seventh aspects, wherein the toner comprises at least a prepolymer, a colorant, and a release agent. The toner composition is dispersed together with resin fine particles in an aqueous medium, and the toner composition is subjected to a polyaddition reaction.
また、この発明の請求項9記載の発明にかかる現像装置は、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の現像ローラを備え、前記現像剤が収容されるものである。 A developing device according to a ninth aspect of the present invention includes the developing roller according to any one of the first to eighth aspects, and accommodates the developer.
また、この発明の請求項10記載の発明にかかるプロセスカートリッジは、画像形成装置の装置本体に対して着脱自在に設置されるプロセスカートリッジであって、請求項9に記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたものである。 A process cartridge according to a tenth aspect of the present invention is a process cartridge that is detachably installed on a main body of an image forming apparatus, and the developing device according to the ninth aspect and the image carrier It is an integrated body.
また、この発明の請求項11記載の発明にかかる画像形成装置は、請求項9に記載の現像装置と前記像担持体とを備えたものである。 An image forming apparatus according to an eleventh aspect of the present invention includes the developing device according to the ninth aspect and the image carrier.
なお、本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電部と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像装置(現像部)と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたユニットと定義する。 In the present application, the “process cartridge” refers to a charging unit that charges the image carrier, a developing device (developing unit) that develops a latent image formed on the image carrier, and a cleaning on the image carrier. It is defined as a unit in which at least one of the cleaning units and the image carrier are integrated and configured to be detachable from the image forming apparatus main body.
本発明は、現像ローラにおけるスリーブの外周面に形成される凹凸面の形状を最適化しているために、ピッチムラや濃度ムラ等の出力画像上の不具合やスリーブ表面へのトナー固着が確実に抑止されて、経時においても現像剤が安定的に汲み上げられる、現像ローラ、現像装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。 Since the present invention optimizes the shape of the uneven surface formed on the outer peripheral surface of the sleeve in the developing roller, problems on the output image such as pitch unevenness and density unevenness and toner sticking to the sleeve surface are surely suppressed. Thus, it is possible to provide a developing roller, a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus in which the developer can be pumped up stably over time.
実施の形態.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
Embodiment.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
まず、図1にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、2は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、20Y、20M、20C、20BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ、21は各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにそれぞれ収容された像担持体としての感光体ドラム、22は感光体ドラム21上を帯電する帯電部、23Y、23M、23C、23BKは感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像する現像装置(現像部)、24は感光体ドラム21上に形成されたトナー像を中間転写ベルト27に転写する転写バイアスローラ、25は感光体ドラム21上の未転写トナーを回収するクリーニング部を示す。
First, the configuration and operation of the entire image forming apparatus will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, 1 is an apparatus main body of a color copying machine as an image forming apparatus, 2 is a writing section (exposure section) that emits laser light based on input image information, and 20Y, 20M, 20C, and 20BK are colors (yellow, magenta). , Cyan, and black), 21 is a photosensitive drum as an image carrier accommodated in each of the
また、27は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、28は中間転写ベルト27上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する第2転写バイアスローラ、29は中間転写ベルト27上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、30は4色カラーのトナー像が転写された記録媒体Pを搬送する搬送ベルト、32Y、32M、32C、32BKは各現像装置23Y、23M、23C、23BKに各色のトナーを補給するトナー補給部、51は原稿Dを原稿読込部55に搬送する原稿搬送部、55は原稿Dの画像情報を読み込む原稿読込部(スキャナ)、61は転写紙等の記録媒体Pが収納される給紙部、66は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着部を示す。
In addition, 27 is an intermediate transfer belt on which toner images of a plurality of colors are transferred in an overlapping manner, 28 is a second transfer bias roller for transferring the toner image formed on the
ここで、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング部25が、一体化されたものである。そして、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKは、装置本体1に対して所定の交換サイクルにて交換される。同様に、各現像装置23Y、23M、23C、23BKも、装置内に収容された現像剤の寿命等に基いて、装置本体1に対して所定の交換サイクルにて交換される。
各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKにおける感光体ドラム21上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)の画像形成がおこなわれる。
Here, each of the
Image formation of each color (yellow, magenta, cyan, black) is performed on the
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Dは、原稿搬送部51の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部55のコンタクトガラス53上に載置される。そして、原稿読込部55で、コンタクトガラス53上に載置された原稿Dの画像情報が光学的に読み取られる。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document D is transported from the document table in the direction of the arrow in the drawing by the transport roller of the
詳しくは、原稿読込部55は、コンタクトガラス53上の原稿Dの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Dにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Dのカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部(不図示である。)で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Specifically, the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部2に送信される。そして、書込み部2からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKの感光体ドラム21上に向けて発せられる。
Then, the image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム21は、それぞれ、図1の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム21の表面は、帯電部22との対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム21上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム21表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部2において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー3に入射して反射した後に、レンズ4、5を透過する。レンズ4、5を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー6〜8で反射された後に、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ20Yの感光体ドラム21表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー3により、感光体ドラム21の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電部22にて帯電された後の感光体ドラム21上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
The laser beam corresponding to the yellow component is reflected by the
同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー9〜11で反射された後に、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ20Mの感光体ドラム21表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー12〜14で反射された後に、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ20Cの感光体ドラム12表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー15で反射された後に、紙面左から4番目のプロセスカートリッジ20BKの感光体ドラム21表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the laser beam corresponding to the magenta component is reflected by the
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム21表面は、それぞれ、現像装置23Y、23M、23C、23BKとの対向位置に達する。そして、各現像装置23Y、23M、23C、23BKから感光体ドラム21上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム21上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、フォトセンサ41(図2を参照できる。)との対向位置を通過した後に、中間転写ベルト27との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト27の内周面に当接するように転写バイアスローラ24が設置されている。そして、転写バイアスローラ24の位置で、中間転写ベルト27上に、感光体ドラム21上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写される(第1転写工程である。)。
Thereafter, the surface of the
Thereafter, the surface of the
そして、第1転写工程後の感光体ドラム21表面は、それぞれ、クリーニング部25との対向位置に達する。そして、クリーニング部25で、感光体ドラム21上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム21表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム21における一連の作像プロセスが終了する。
Then, the surface of the
Thereafter, the surface of the
他方、感光体ドラム21上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト27表面は、図中の矢印方向に走行して、第2転写バイアスローラ28の位置に達する。そして、第2転写バイアスローラ28の位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト27上のフルカラーの画像が2次転写される(第2転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト27表面は、中間転写ベルトクリーニング部29の位置に達する。そして、中間転写ベルト27上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部29に回収されて、中間転写ベルト27上の一連の転写プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the
Thereafter, the surface of the
ここで、第2転写バイアスローラ28位置の記録媒体Pは、給紙部61から搬送ガイド63、レジストローラ64等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部61から、給紙ローラ62により給送された転写紙Pが、搬送ガイド63を通過した後に、レジストローラ64に導かれる。レジストローラ64に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト27上のトナー像とタイミングを合わせて、第2転写バイアスローラ28の位置に向けて搬送される。
Here, the recording medium P at the position of the second transfer bias roller 28 is transported from the
Specifically, the transfer paper P fed by the
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、搬送ベルト30により、定着部66に導かれる。定着部66では、加熱ローラ67と加圧ローラ68とのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ69によって、装置本体1外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
Then, the recording medium P after the fixing process is discharged as an output image by the
次に、図2及び図3にて、画像形成装置の作像部について詳述する。図2は作像部を示す断面図であり、図3はその現像装置を示す長手方向(図2の紙面垂直方向である。)の断面図である。
なお、装置本体1に設置される4つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーTの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像装置及びトナー補給部における符号のアルファベット(Y、M、C、BK)を省略して図示する。
Next, the image forming unit of the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the image forming unit, and FIG. 3 is a cross-sectional view in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 2) showing the developing device.
The four image forming units installed in the apparatus main body 1 have substantially the same structure except that the color of the toner T used in the image forming process is different. (Y, M, C, BK) is omitted for illustration.
図2に示すように、プロセスカートリッジ20には、主として、像担持体としての感光体ドラム21と、帯電部22と、クリーニング部25とが、ケース26に一体的に収納されている。クリーニング部25には、感光体ドラム21に当接するクリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bが設置されている。
As shown in FIG. 2, the
現像装置23は、主として、感光体ドラム21に対向する現像ローラ23aと、現像ローラ23aに対向する第1搬送スクリュ23bと、仕切部材23eを介して第1搬送スクリュ23bに対向する第2搬送スクリュ23cと、現像ローラ23aに対向するドクターブレード23dと、で構成される。図3を参照して、現像ローラ23aは、内部に固設されて複数の磁極を有するマグネット23a1、マグネット23a1の周りを回転するスリーブ23a2、それらを支持するフランジ、等で構成される。現像装置23内には、キャリアCとトナーTとからなる2成分現像剤Gが収容されている。なお、スリーブ23a2と現像剤Gとについては、後で詳しく説明する。
The developing
先に述べた作像プロセスを、現像工程を中心にしてさらに詳しく説明する。
現像ローラ23aは、図2中の矢印方向に回転している。現像装置23内の現像剤Gは、図3に示すように、間に仕切部材23eを介在するように配設された第1搬送スクリュ23b及び第2搬送スクリュ23cの矢印方向の回転によって、トナー補給部32からトナー補給口23fを介して補給されたトナーTとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図3中の破線矢印方向の循環である。)。
The above-described image forming process will be described in more detail with a focus on the developing process.
The developing
そして、摩擦帯電してキャリアCに吸着したトナーTは、キャリアCとともに現像ローラ23a上(スリーブ23a2の外周面上)に担持される。現像ローラ23a上に担持された現像剤Gは、その後にドクターブレード23dの位置に達する。そして、現像ローラ23a上の現像剤Gは、ドクターブレード23dの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム21との対向位置(現像領域である。)に達する。
The toner T that is frictionally charged and adsorbed on the carrier C is carried on the developing
その後、現像領域において、現像剤G中のトナーTが、感光体ドラム21表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Lが照射された画像部の潜像電位(露光電位)と、現像ローラ23aに印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界によって、トナーTが潜像に付着する。
なお、本実施の形態においては、高画質化を達成するために、現像ローラ23a(スリーブ23a2)と感光体ドラム21とのギャップ(現像ギャップ)が0.1〜0.4mmの範囲になるように設定されている。
Thereafter, in the development area, the toner T in the developer G adheres to the electrostatic latent image formed on the surface of the
In the present embodiment, in order to achieve high image quality, the gap (development gap) between the developing
その後、現像工程にて感光体ドラム21に付着したトナーTは、そのほとんどが中間転写ベルト27上に転写される。そして、感光体ドラム21上に残存した未転写のトナーTが、クリーニングブレード25a及びクリーニングローラ25bによってクリーニング部25内に回収される。
Thereafter, most of the toner T adhering to the
ここで、装置本体1に設けられたトナー補給部32は、交換自在に構成されたトナーボトル33と、トナーボトル33を保持・回転駆動するとともに現像装置にフレッシュトナーTを補給するトナーホッパ部34と、で構成されている。また、トナーボトル33内には、トナーT(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。)が収容されている。また、トナーボトル33の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。
Here, a
なお、トナーボトル33内のトナーTは、装置内のトナーTの消費にともない、トナー補給口23fから装置内に適宜に補給されるものである。装置内のトナーTの消費は、感光体ドラム21に対向する反射型フォトセンサ41と、現像装置23の第2搬送スクリュ23cの下方に設置された磁気センサ40(トナー濃度検知手段)と、によって間接的又は直接的に検知される。また、トナー補給口23fは、第2搬送スクリュ23cの長手方向(図3の左右方向である。)の一端であって、第2搬送スクリュ23cの上方に設けられている。
The toner T in the
以下、本実施の形態で特徴的な、現像ローラ23aのスリーブ23a2について詳述する。
現像ローラ23aのスリーブ23a2は、非磁性材料からなる円筒体であって、その外周面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成するマグネット23a1を内設している。スリーブ23a2は、出力画像上に回転周期の濃度ムラが生じるのを抑止するために、その振れが所定範囲内になるように形成されている。
Hereinafter, the sleeve 23a2 of the developing
The sleeve 23a2 of the developing
また、スリーブ23a2は、その外周面が不規則な凹凸面となるように形成されている。この外周面(不規則な凹凸面)は、比較的滑らかな凹凸面であって、粗さプロファイルをおこなったときに、その表面粗さRz(十点平均粗さ)が5〜20μmの範囲になって、深さが1μm以上の凹部の数が0.2mmの測定長さ当たりに1〜5個の範囲(5個以内)となるように形成されたものである。
このように、表面粗さRzと深さが1μm以上の凹部の単位長さ当たりの数とで所定形状に規定された滑らかな凹凸面を、スリーブ23a2表面に形成することで、ピッチムラの発生を抑止して、スリーブ表面へのトナー固着を抑止して、経時においても現像剤を安定的に汲み上げることができる。
The sleeve 23a2 is formed so that the outer peripheral surface thereof is an irregular uneven surface. This outer peripheral surface (irregular uneven surface) is a relatively smooth uneven surface, and when the roughness profile is performed, the surface roughness Rz (ten-point average roughness) is in the range of 5 to 20 μm. Thus, the number of recesses having a depth of 1 μm or more is formed in a range of 1 to 5 (within 5) per measurement length of 0.2 mm.
In this way, by forming a smooth uneven surface defined in a predetermined shape on the surface of the sleeve 23a2 by the surface roughness Rz and the number of recesses having a depth of 1 μm or more per unit length, occurrence of pitch unevenness can be achieved. The toner can be prevented from sticking to the surface of the sleeve, and the developer can be stably pumped over time.
図4(A)及び図4(B)は、いずれも、上述のように規定されたスリーブ23a2(本実施の形態のものである。)の外周面における粗さプロファイルを示す図である。また、図4(C)は、従来のスリーブ23a2の外周面における粗さプロファイルを示す図である。図4(A)及び図4(B)と図4(C)とを比較して、本実施の形態におけるスリーブ23a2の外周面は、全体的に緩やかな変化(凹凸)が不規則に存在することがわかる。この場合、微小な粗さは測定誤差レベルとなっている。
このようなスリーブ23a2表面を有する現像ローラ23aが現像装置23に搭載された場合、現像剤の搬送力を得るための現像剤との摩擦状態は必要かつ十分なものであって、微細な粗さが小さいためにトナーやトナー中の成分がスリーブ表面に固着する不具合も防止され、初期から経時にいたるまで良好な画質を維持することができる。
FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams showing roughness profiles on the outer peripheral surface of the sleeve 23a2 (this embodiment) defined as described above. FIG. 4C is a view showing a roughness profile on the outer peripheral surface of the conventional sleeve 23a2. Comparing FIGS. 4A and 4B and FIG. 4C, the outer peripheral surface of the sleeve 23a2 according to the present embodiment has a gradual change (unevenness) on the whole irregularly. I understand that. In this case, the minute roughness is a measurement error level.
When the developing
このような粗さプロファイルを特性値として具現化する場合、JIS等で定められている既存の規格のみであらわすことは難しい。本実施の形態では、既存の表面粗さRzに加えて、深さが1μm以上の凹部の単位長さ当たりの数を用いて、所望の凹凸面の形状を具現化している。
なお、図5を参照して、JIS等では山ピッチを表す特性値として凹凸の平均間隔Smが用いられるが、Smは粗さプロファイルの平均線Nに対する山の間隔をあらわすものであるために、上述のように不規則な粗さの曲線形状を具現化するのは難しい。
When such a roughness profile is embodied as a characteristic value, it is difficult to express only the existing standard defined by JIS or the like. In the present embodiment, in addition to the existing surface roughness Rz, the number of recesses having a depth of 1 μm or more per unit length is used to embody the desired uneven surface shape.
Referring to FIG. 5, in JIS and the like, the average interval Sm of unevenness is used as a characteristic value representing the peak pitch, but Sm represents the interval of the peaks with respect to the average line N of the roughness profile. As described above, it is difficult to realize an irregular roughness curve shape.
ここで、単位長さ辺り(測定長さ0.2mm当たり)の凹部の数とは、その長さの中にいくつの凹凸が存在するのかをあらわすものであって、本実施の形態における効果に対する寄与の大きさを考慮して極めて微小な凹部はカウントしないで1μm以上の凹部に限ってカウントしている。 Here, the number of recesses per unit length (per measurement length of 0.2 mm) represents how many recesses are present in the length, and is effective for the effect of the present embodiment. Considering the size of the contribution, extremely minute recesses are not counted, but only recesses of 1 μm or more are counted.
具体的に、図6(A)〜(C)を参照して、説明する。
図6(A)〜(C)は、いずれも、凹部43が形成されたスリーブ23a2の外周面上にキャリアCが担持された状態を示す模式図である。図6(A)は深さが1μm以上の凹部43の数が適量である場合のものであり、図6(B)は深さが1μm以上の凹部43の数が多い場合のものであり、図6(C)は深さが1μm以上の凹部43の数が少ない場合のものである。
Specifically, description will be made with reference to FIGS.
6A to 6C are schematic views showing a state in which the carrier C is carried on the outer peripheral surface of the sleeve 23a2 in which the
図6(B)を参照して、深さが1μm以上の凹部43の数が多い場合(微細な凹凸形状である場合)、1つの凸部の断面積が小さくなるために、経時において現像剤との摩擦等によって凸部の先端部が磨耗してしまう。このような場合には、現像ローラ23aにおける現像剤の搬送性が低下するとともに、キャリア表面(コート層)が磨耗してキャリアが劣化してしまう。
これに対して、図6(C)を参照して、深さが1μm以上の凹部43の数が少ない場合(粗大な凹凸形状である場合)、スリーブ表面と現像剤との摩擦が小さくなるために、スリーブ表面と現像剤との間で滑りが生じてしまう。このような場合にも、キャリア表面(コート層)が磨耗してキャリアが劣化してしまう。
Referring to FIG. 6B, when the number of the
On the other hand, referring to FIG. 6C, when the number of the
したがって、キャリアとスリーブ表面との間で必要かつ十分な摩擦が得られる条件は、スリーブ表面にある程度一様に凹部43が形成されていて、その凹部43間のピッチ(P)がキャリアとの摩擦が得やすいようにある程度の大きさに形成されているというものになる(図6(A)の状態である。)。
Therefore, the condition for obtaining necessary and sufficient friction between the carrier and the sleeve surface is that the
本願発明者が研究を重ねた結果、上述の条件でスリーブ23a2に形成される凹部について、さらなる最適条件として次の2つのものを導くことができた。
第1に、深さが1μm以上の凹部は、略円錐状又は略多角錐状に形成されて、その頂角(図6(A)のαである。)が90度以上になるように形成されることが好ましい。これによって、キャリアCが凹部43の位置にあるときに、キャリアCと凹部43との隙間が少なくなって、外周面上にトナー(又はトナー成分)が固着しにくくなる。
As a result of repeated studies by the inventors of the present application, the following two conditions can be derived as further optimum conditions for the recesses formed in the sleeve 23a2 under the above-described conditions.
First, the recess having a depth of 1 μm or more is formed in a substantially conical shape or a substantially polygonal pyramid shape so that the apex angle (α in FIG. 6A) is 90 degrees or more. It is preferred that As a result, when the carrier C is at the position of the
第2に、深さが1μm以上の凹部は、隣接するもの同士のピッチをPとして、それらのピッチPの平均値をP0として、キャリアCの平均粒径(重量平均粒径)をDとしたときに、
P0/3<D<P/0.7
なる関係が成立するように形成されることが好ましい。
凹部間の最小ピッチはキャリアとスリーブ表面とが線接触になるための条件であって、キャリアの平均粒径Dの0.7倍以上(P>0.7D)であることが好ましい。また、スリーブ表面において現像剤に対する搬送力を確保するためには、平均ピッチP0が大き過ぎずに、キャリアの平均粒径の3倍以下(P0<3D)であることが好ましい。
Secondly, in the recess having a depth of 1 μm or more, the pitch between adjacent ones is P, the average value of the pitch P is P 0 , and the average particle size (weight average particle size) of the carrier C is D. When
P 0 /3<D<P/0.7
It is preferable that the relationship is established.
The minimum pitch between the recesses is a condition for the line contact between the carrier and the sleeve surface, and is preferably 0.7 times or more (P> 0.7D) of the average particle diameter D of the carrier. Further, in order to ensure the conveyance force for the developer on the sleeve surface, it is preferable that the average pitch P 0 is not too large and is not more than three times the average particle diameter of the carrier (P 0 <3D).
なお、凹部間のピッチPやその平均値P0は、図7のように、粗さプロファイルをピッチ換算用に変換したものを用いて求めることができる。詳しくは、粗さ計で取得したプロファイルから、凹部の頂点と凸部の頂点とを直線で結んで、隣接する凹部のピッチを読み出して凹部間のピッチPやその平均値P0を算出する。
また、キャリアの平均粒径は、例えば、「コールターカウンターTA−II」(コールター社製)や「コールターマルチサイザーII」(コールター社製)を用いて測定することができる。
Note that the pitch P between the recesses and the average value P 0 thereof can be obtained by using a roughness profile converted for pitch conversion as shown in FIG. Specifically, from the profile acquired by the roughness meter, the vertex of the concave portion and the vertex of the convex portion are connected by a straight line, the pitch of the adjacent concave portions is read, and the pitch P between the concave portions and the average value P 0 are calculated.
The average particle size of the carrier can be measured using, for example, “Coulter Counter TA-II” (manufactured by Coulter) or “Coulter Multisizer II” (manufactured by Coulter).
なお、このような粗さプロファイルのスリーブ表面を形成する加工方法としては、スリーブ表面にメディアを衝突させるブラスト工法を用いることができる。その際、メディアとして比較的形状の大きいカットワイヤ(金属ワイヤを短尺状に切断したものである。)を用いることが好ましい。 As a processing method for forming the sleeve surface having such a roughness profile, a blasting method in which a medium collides with the sleeve surface can be used. At that time, it is preferable to use a cut wire having a relatively large shape (a metal wire cut into a short shape) as a medium.
以上説明したように、本実施の形態では、現像ローラ23aにおけるスリーブ23a2の外周面に形成される凹凸面の形状を最適化しているために、ピッチムラや濃度ムラ等の出力画像上の不具合やスリーブ表面へのトナー固着が確実に抑止されて、経時においても現像剤がスリーブ上に安定的に汲み上げられる。
As described above, in the present embodiment, since the shape of the uneven surface formed on the outer peripheral surface of the sleeve 23a2 in the developing
なお、本実施の形態では、上述したように現像ギャップ(感光体ドラム21と現像ローラ23aとのギャップである。)が、0.1〜0.4mmの範囲内になるように設定されている。さらに、キャリアCは、その平均粒径が20〜50μmの範囲内になるように形成されている。これにより、出力画像の高画質化が達成される。
In the present embodiment, as described above, the development gap (the gap between the
現像ギャップが0.1mmよりも小さいときには、現像領域に形成される電界が強くなりすぎて、感光体ドラム21上にキャリアが付着する不具合が生じる。これに対して、現像ギャップが0.4mmよりも大きいときには、現像領域に形成される電界が小さくなるために、現像効率が低下するとともに、画像部のエッジにおいて電界のエッジ効果が大きくなって画像が不均一になってしまう。
また、キャリアCの平均粒径が20μmよりも小さいときには、1つのキャリアが磁化する大きさが小さくなってしまうために、現像ローラ23aから受ける磁気的拘束力が弱まってキャリア付着が生じてしまう。これに対して、キャリアCの平均粒径が50μmよりも大きいときには、キャリアと感光体ドラム21上の潜像との間の電界が疎になってしまうために、均一な画像が得られなくなってしまう。
When the development gap is smaller than 0.1 mm, the electric field formed in the development area becomes too strong, causing a problem that the carrier adheres on the
Further, when the average particle diameter of the carrier C is smaller than 20 μm, the magnitude of magnetization of one carrier becomes small, so that the magnetic binding force received from the developing
また、本実施の形態では、図8を参照して、キャリアCとして、磁性を有する芯材46(フェライト等の磁性体である。)に樹脂コート膜47を被覆したものを用いている。樹脂コート膜47は、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤48(大粒子)としてのアルミナ(大粒子)を含有させたものである。
このように形成された樹脂コート膜47は、弾力性を有して接着力が強いために、キャリアに対する衝撃を吸収してキャリアの膜削れを抑止するとともに、アルミナ48を強い力で保持する。また、大粒子のアルミナ48は、樹脂コート膜47に対する直接的な衝撃を阻止して、スペント物をクリーニングする。
このように構成されたキャリアを用いることで、キャリアの膜削れやスペント化が軽減されて現像剤が長寿命化されるとともに、現像剤の汲み上げ性が安定化する。
In the present embodiment, referring to FIG. 8, a carrier C in which a magnetic core material 46 (which is a magnetic body such as ferrite) is coated with a
Since the
By using the carrier configured as described above, the carrier film shaving and spent can be reduced, the life of the developer can be extended, and the pumping property of the developer can be stabilized.
また、本実施の形態では、トナーTとして、少なくとも、プレポリマー、着色剤、離型剤からなるトナー組成物を、水系媒体中で樹脂微粒子とともに分散して、そのトナー組成物を重付加反応させて形成したものを用いている。このように構成されたトナーTを用いることで、出力画像の高画質化が達成される。
なお、このトナーTを用いて従来のスリーブ表面を有する現像ローラを搭載した画像形成装置によって画像形成をおこなった場合、初期の画質は優れるものの、経時においてトナーからの抽出物や添加剤がキャリア上やスリーブ上に堆積して汲み上げ量が大きく低下して画質劣化が生じてしまう。これに対して、本実施の形態のスリーブ表面を有する現像ローラ23aを用いた場合には、経時での汲み上げ量の低下は低減されて、長期間にわたって良好な画質を維持することができる。
In this embodiment, as the toner T, at least a toner composition composed of a prepolymer, a colorant, and a release agent is dispersed together with resin fine particles in an aqueous medium, and the toner composition is subjected to a polyaddition reaction. Is used. By using the toner T configured as described above, high image quality of the output image is achieved.
When an image is formed by an image forming apparatus equipped with a conventional developing roller having a sleeve surface using the toner T, the initial image quality is excellent, but the extract from the toner and the additive over time on the carrier. In other words, the amount of pumping up by accumulating on the sleeve greatly decreases and the image quality deteriorates. On the other hand, when the developing
以下、図9及び図10にて、本実施の形態における効果を確認するための実験について説明する。
図9及び図10は、いずれも、効果確認実験の条件及び結果を示す表図である。
Hereinafter, an experiment for confirming the effect of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
9 and 10 are table diagrams showing the conditions and results of the effect confirmation experiment.
図9における効果確認実験は、スリーブ表面(スリーブ23a2の外周面)の表面性が異なる3つの現像ローラ23a(実施例1、比較例1、比較例2)を用意して、それぞれ、ランニング試験をおこなったものである。
3つの現像ローラ23aは、図9を参照して、表面粗さRz(十点平均粗さ)、深さが1μm以上の凹部の数、凹部間のピッチ(P、P0)が異なる。なお、3つの現像ローラ23aは、いずれも、そのスリーブ径が18mmのものを用いている。また、キャリアCは、その平均粒径が35μmのものを用いている。
In the effect confirmation experiment in FIG. 9, three developing
Referring to FIG. 9, the three developing
ランニング試験は、6万枚の通紙(画像形成)をおこなった後の、現像ローラ23a上における汲み上げ量の低下の度合いを評価した。
図9中の、「○」は汲み上げ量の低下率が5%以下となる結果を示し、「△」は汲み上げ量の低下率が5〜10%となる結果を示し、「×」は汲み上げ量の低下率が10%以上となる結果を示す。
In the running test, the degree of decrease in the pumping amount on the developing
In FIG. 9, “◯” indicates the result that the reduction rate of the pumping amount is 5% or less, “△” indicates the result that the reduction rate of the pumping amount is 5 to 10%, and “×” indicates the pumping amount. The result that the rate of decrease is 10% or more is shown.
比較例1に示すように、凹部間のピッチP(最小ピッチ)がキャリアの平均粒径Dの70%以下(D>P/0.7)であるときには、キャリアが凹部に点接触してしまい、経時において汲み上げ量が大きく低下するのがわかる。また、比較例2に示すように、凹部間の平均ピッチP0がキャリアの平均粒径Dの3倍以上(P0/3>D)であるときには、キャリアに対する搬送力が不足してしまい、経時において汲み上げ量が低下するのがわかる。
実施例1に示すように、P0/3<D<P/0.7なる関係が成立することによって、経時における汲み上げ量の低下を軽減することができる。
As shown in Comparative Example 1, when the pitch P (minimum pitch) between the recesses is 70% or less (D> P / 0.7) of the average particle diameter D of the carrier, the carrier is in point contact with the recesses. It can be seen that the pumping amount greatly decreases with time. Further, as shown in Comparative Example 2, when the average pitch P 0 between the recesses is three times or more the average particle diameter D of the carrier (P 0/3 > D), the conveyance force with respect to the carrier is insufficient, It can be seen that the pumping amount decreases with time.
As shown in the first embodiment, when the relationship of P 0 /3<D<P/0.7 is established, it is possible to reduce the decrease in the pumping amount with time.
一方、図10における効果確認実験は、スリーブ表面の表面性が異なる2種類の現像ローラ23a(実施例2〜4、比較例3〜4)を用意して、それぞれ、キャリアの平均粒径D(キャリア径)と現像ギャップとの水準を振って、ランニング試験をおこなったものである。
実施例2〜4の現像ローラ23aは、深さが1μm以上の凹部の数が1〜4となっている。比較例3〜4の現像ローラ23aは、深さが1μm以上の凹部の数が4〜9となっている。キャリアの平均粒径Dは、35μm、55μmの2水準振っている。現像ギャップは、0.3mm、0.5mmの2水準振っている。
On the other hand, in the effect confirmation experiment in FIG. 10, two types of developing
In the developing
ランニング試験は、10万枚の通紙(画像形成)をおこなった前後の、出力画像の画質を評価(官能評価である。)した。
図10中の、「◎」は画質が非常に良好である状態を示し、「○」は画質が良好である状態を示し、「△」は画質が劣化している状態を示し、「×」は画質が大きく劣化している状態を示す。
In the running test, the image quality of the output image before and after 100,000 sheets were passed (image formation) was evaluated (sensory evaluation).
In FIG. 10, “は” indicates a state where the image quality is very good, “◯” indicates a state where the image quality is good, “Δ” indicates a state where the image quality is degraded, and “×” Indicates a state in which the image quality is greatly deteriorated.
図10の実験結果から、現像ローラのスリーブ表面が、滑らかで不規則な凹凸面となっていて、キャリア径Dと現像ギャップとがそれぞれ最適化されたときに、初期から経時にかけて非常に良好な画質を維持できることがわかる。 From the experimental results shown in FIG. 10, the sleeve surface of the developing roller is a smooth and irregular surface, and when the carrier diameter D and the development gap are optimized, it is very good from the beginning to the time. It can be seen that the image quality can be maintained.
なお、本実施の形態では、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKを、それぞれ、感光体ドラム21、帯電部22、クリーニング部25を一体化して構成した。また、各現像装置23Y、23M、23C、23BKを、単体のユニットとして構成した。これに対して、各現像装置23Y、23M、23C、23BKを、各プロセスカートリッジ20Y、20M、20C、20BKと一体化することもできる。すなわち、プロセスカートリッジ20を、感光体ドラム21、帯電部22、現像装置23、クリーニング部25で構成することもできる。この場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することになる。さらには、作像部のメンテナンス性が向上する。
In the present embodiment, the
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the present embodiment, and it is obvious that the present embodiment can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the present embodiment. is there. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the present embodiment, and the number, position, shape, and the like suitable for implementing the present invention can be achieved.
1 画像形成装置本体(装置本体)、
20、20Y、20M、20C、20BK プロセスカートリッジ、
21 感光体ドラム(像担持体)、 22 帯電部、
23、23Y、23M、23C、23BK 現像装置(現像部)、
23a 現像ローラ(現像剤担持体)、
23a1 マグネット、 23a2 スリーブ、
23b 第1搬送スクリュ、 23c 第2搬送スクリュ、
23e 仕切部材、 23f トナー補給口、 25 クリーニング部、
32、32Y、32M、32C、32BK トナー補給部、
43 凹部、 46 芯材、 47 樹脂コート膜、 48 アルミナ、
G 2成分現像剤(現像剤)、 T トナー、 C キャリア。
1 image forming apparatus body (apparatus body),
20, 20Y, 20M, 20C, 20BK Process cartridge,
21 photosensitive drum (image carrier), 22 charging unit,
23, 23Y, 23M, 23C, 23BK Developing device (developing unit),
23a Development roller (developer carrier),
23a1 magnet, 23a2 sleeve,
23b 1st conveyance screw, 23c 2nd conveyance screw,
23e partition member, 23f toner supply port, 25 cleaning section,
32, 32Y, 32M, 32C, 32BK toner supply unit,
43 concave portion, 46 core material, 47 resin coat film, 48 alumina,
G Two-component developer (developer), T toner, C carrier.
Claims (11)
複数の固定磁極を有するマグネットと、
前記マグネットを内設するとともに、トナーとキャリアとからなる現像剤を担持して前記マグネットの周りを相対的に回転するスリーブと、を備え、
前記スリーブは、その外周面が不規則な凹凸面となるように形成されて、
前記外周面は、粗さプロファイルにおける表面粗さRzが5〜20μmの範囲になって、深さが1μm以上の凹部の数が0.2mmの測定長さ当たりに1〜5個の範囲になるように形成されたことを特徴とする現像ローラ。 A developing roller for developing a latent image formed on the image carrier facing the image carrier,
A magnet having a plurality of fixed magnetic poles;
A sleeve that is provided inside the magnet and carries a developer composed of toner and a carrier and relatively rotates around the magnet;
The sleeve is formed such that its outer peripheral surface is an irregular uneven surface,
The outer peripheral surface has a surface roughness Rz in the roughness profile in the range of 5 to 20 μm, and the number of recesses having a depth of 1 μm or more is in the range of 1 to 5 per measurement length of 0.2 mm. A developing roller formed as described above.
P0/3<D<P/0.7
なる関係が成立するように形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の現像ローラ。 The outer peripheral surface, when the pitch between adjacent ones of the recesses having a depth of 1 μm or more is P, the average value of the pitch is P 0 , and the average particle diameter of the carrier is D,
P 0 /3<D<P/0.7
The developing roller according to claim 1, wherein the developing roller is formed so as to satisfy the following relationship.
前記樹脂コート膜は、熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させたものであることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の現像ローラ。 The carrier is obtained by forming a resin coat film on a magnetic core material,
7. The developing roller according to claim 1, wherein the resin coat film is a resin component obtained by crosslinking a thermoplastic resin and a melamine resin, and a charge adjusting agent is contained therein. 8. .
請求項9に記載の現像装置と前記像担持体とが一体化されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge that is detachably installed on the main body of the image forming apparatus,
10. A process cartridge, wherein the developing device according to claim 9 and the image carrier are integrated.
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 9 and the image carrier.
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