JP2007086694A - Developing device, image forming process unit, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、現像装置、画像形成プロセスユニット及び画像形成装置に関し、特に、表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持し該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材とを有する現像装置、該現像装置を備えた画像形成プロセスユニット及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device, an image forming process unit, and an image forming device, and in particular, includes a toner carrier that carries toner on its surface and conveys it to a development region opposite to a latent image carrier, and toner and magnetic particles. A developing device having a toner supply member that carries a component developer, conveys the toner to a toner supply region facing the toner carrier, and supplies only the toner from the two-component developer to the toner carrier; The present invention relates to an image forming process unit and an image forming apparatus.
従来では、画像形成装置に用いる現像装置として、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する二成分現像装置と、トナーを一成分現像剤として用いて潜像担持体上の静電潜像を現像する一成分現像装置が知られている。これらの現像装置のうち、後者の一成分現像装置は、構成が簡易で小型化できるというメリットを有している。また、磁性粒子を用いないため、二成分現像剤の磁気ブラシが潜像担持体へ当たる状態によって静電潜像に多少現像ムラが発生してしまう現象、いわゆる磁気ブラシマークが発生しない。さらに、前者の二成分現像装置に比して現像剤層が薄く、いわゆるエッジ効果と呼ばれる現象も少ない。このため、一成分現像装置は、高精細な画像の再現性に優れている。なかでも、非磁性一成分現像剤を用いる現像装置は、カラー化への対応が優れているため、高繊細なカラー画像を得る現像装置として適している。 Conventionally, as a developing device used in an image forming apparatus, a two-component developing device that develops an electrostatic latent image on a latent image carrier using a two-component developer containing toner and magnetic particles, and one-component development of toner A one-component developing device that develops an electrostatic latent image on a latent image carrier using an agent is known. Among these developing devices, the latter one-component developing device has an advantage that the configuration is simple and the size can be reduced. Further, since magnetic particles are not used, a phenomenon in which development unevenness occurs somewhat in the electrostatic latent image due to the state in which the magnetic brush of the two-component developer hits the latent image carrier, so-called magnetic brush marks do not occur. Furthermore, the developer layer is thinner than the former two-component developing device, and there is less phenomenon called the edge effect. For this reason, the one-component developing device is excellent in reproducibility of high-definition images. Among them, a developing device using a non-magnetic one-component developer is suitable as a developing device that obtains a high-definition color image because it is excellent in colorization.
しかしながら、通常の一成分現像装置では、トナー担持体上のトナーの帯電制御はトナー担持体に接触するブレードやトナー供給ローラ等の接触部材による摩擦帯電で行われるため、トナーの帯電制御性の高速化および高耐久化への対応が難しいという問題があった。 However, in a normal one-component developing device, toner charge control on the toner carrying member is performed by frictional charging with a contact member such as a blade or a toner supply roller that contacts the toner carrying member. There is a problem that it is difficult to cope with the increase in durability and durability.
また、上記接触部材の加圧でトナー担持体上のトナーにストレスがかかってトナーフィルミングが起ったり、トナー内に外添剤が入り込んだりすることにより、画質の劣化を招くおそれがあった。さらに、トナー担持体と上記接触部材との摩擦により両者が摩耗して現像特性が経時的に変化するおそれもあった。 In addition, the toner on the toner carrying member is stressed by the pressurization of the contact member, causing toner filming, or external additives entering the toner, which may cause deterioration in image quality. . In addition, the friction between the toner carrying member and the contact member may cause both to wear and change the development characteristics over time.
これらの問題を解決するために、上述したブレードやトナー供給ローラ等の接触部材による摩擦帯電を用いないで、所定極性に帯電したトナーをトナー担持体上に供給して担持させることが好ましいと考えられる。 In order to solve these problems, it is considered preferable to supply and carry toner charged to a predetermined polarity on a toner carrier without using frictional charging by a contact member such as the blade or toner supply roller described above. It is done.
このため、例えば特許文献1及び2では、上記接触部材による摩擦帯電を用いないで所定極性に帯電したトナーをトナー担持体上に供給して担持させることができる現像装置として、二成分現像剤からなる磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を用い、該トナー供給部材上の磁気ブラシよりトナーのみがトナー担持体に供給される現像装置が提案されている。
For this reason, for example, in
これらの現像装置では、トナー供給部材(磁石ローラ、磁気ブラシ形成体)上に二成分現像剤を担持して磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシ中のトナーは磁性粒子との摩擦により所定極性に帯電される。そして、このトナー供給部材上の磁気ブラシから所定極性に帯電されたトナーのみが、トナー担持体(現像ローラ、トナー層保持体)上に移動して担持される。 In these developing devices, a two-component developer is carried on a toner supply member (magnet roller, magnetic brush forming body) to form a magnetic brush. The toner in the magnetic brush is charged to a predetermined polarity by friction with the magnetic particles. Only the toner charged to a predetermined polarity from the magnetic brush on the toner supply member is moved and carried on the toner carrier (developing roller, toner layer holder).
また、例えば特許文献3では、現像装置について、キャリアの径がトナー径よりも小さいことに限定するという方法も提案されている。
しかしながら、上記特許文献1または2の方法では、トナー担持体は、磁気ブラシによって摺擦され機械寿命ほどには耐久性がないという問題があった。
However, the method of
また、特許文献3の方法では、キャリア径がトナー径よりも小さいことに限定しているが、トナー飛散及びキャリア付着の防止を主眼としており、耐久性に関しては言及していない。
Further, in the method of
また、このときに残像を発生させないためにトナー供給部材とトナー担持体の回転方向を逆にし、さらにトナー供給部材とトナー担持体の線速比(トナー供給部材速度/トナー担持体速度)を2より高くする必要がある。このようにトナー供給部材の速度が大きいことにより、現像ローラに磁気ブラシが接触する頻度が大きくなる。 At this time, in order not to generate an afterimage, the rotation direction of the toner supply member and the toner carrier is reversed, and the linear speed ratio (toner supply member speed / toner carrier speed) of the toner supply member and the toner carrier is set to 2. Need to be higher. Since the speed of the toner supply member is thus large, the frequency with which the magnetic brush contacts the developing roller is increased.
そこで、本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、二成分現像剤よりトナーのみを分離してトナー担持体に供給する場合、このトナー担持体に二成分現像剤を摺擦させる磁気ブラシの摺擦条件を限定制御し、トナー担持体の摩耗を低下させ耐久性を強化することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances. When only the toner is separated from the two-component developer and supplied to the toner carrier, the two-component developer is rubbed against the toner carrier. An object of the present invention is to limit the rubbing conditions of the magnetic brush and reduce the wear of the toner carrying member to enhance the durability.
上記の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、現像装置において、表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に前記トナーを搬送するトナー担持体と、前記トナーと磁性粒子のキャリアとを含む二成分現像剤を担持して前記トナー担持体に対向するトナー供給領域に前記二成分現像剤を搬送し、前記二成分現像剤から前記トナーのみを前記トナー担持体に供給するように前記二成分現像剤を穂立ちさせるための磁界発生手段を有するトナー供給部材とを備え、前記二成分現像剤は前記トナーの粒径よりも前記キャリアの粒径が大きく、前記二成分現像剤を穂立ちさせる磁極の磁束密度が前記トナー供給部材表面で50mT以上120mT以下であり、前記キャリアの飽和磁化が35emu/g以上130emu/g以下であることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載の現像装置において、前記トナー担持体と前記二成分現像剤が接触するニップ幅を0.5mm以上3mm以下としたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the developing device according to the first aspect, a nip width at which the toner carrier and the two-component developer are in contact with each other is 0.5 mm or more and 3 mm or less.
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の現像装置において、前記穂立ちした現像剤のトナー供給部材表面からの高さが、前記トナー供給部材と前記トナー担持体の対向面との間の距離の2倍以下であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect, the height of the raised developer from the surface of the toner supply member is such that the toner supply member and the toner carrier are opposed to each other. It is characterized by being not more than twice the distance to the surface.
また、請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の現像装置において、前記現像剤が穂立ちして前記トナー担持体と接触すると、前記キャリアと前記トナー担持体との間に前記トナーが介在することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to third aspects, the carrier and the toner carrier when the developer spikes and contacts the toner carrier. The toner is interposed between the two.
また、請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の現像装置において、前記トナー担持体と前記トナー供給部材との距離が、磁性粒子の平均粒径の5倍以上20倍以下であることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to fourth aspects, the distance between the toner carrier and the toner supply member is five times the average particle diameter of the magnetic particles. It is characterized by being 20 times or less.
また、請求項6記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の現像装置において、前記現像装置は感光体を有し、前記感光体の非画像部電位をVDとし、露光部電位をVLとし、現像バイアス電圧をVBとした場合に、0<|VD|−|VB|<|VD−VL|<250Vを満たすことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to fifth aspects, the developing device includes a photosensitive member, and the non-image portion potential of the photosensitive member is set to VD and exposure is performed. When the partial potential is VL and the developing bias voltage is VB, 0 <| VD | − | VB | <| VD−VL | <250V is satisfied.
また、請求項7記載の発明は、画像形成プロセスユニットにおいて、潜像担持体の表面を一様帯電する帯電装置及び前記潜像担持体表面のクリーニング装置から選ばれる1つ以上の装置と、前記潜像担持体と、前記潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを、画像形成装置に対して着脱可能に一体構造物として構成した画像形成プロセスユニットであって、前記現像装置として、請求項1から6のいずれか1項に記載の現像装置を用いることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming process unit, one or more devices selected from a charging device for uniformly charging the surface of the latent image carrier and a cleaning device for the surface of the latent image carrier; An image forming process unit in which a latent image carrier and a developing device for developing a latent image on the latent image carrier are configured to be detachable from the image forming apparatus as an integral structure, A developing device according to any one of
また、請求項8記載の発明は、画像形成装置において、潜像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、前記潜像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する1次転写装置と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する2次転写装置と、請求項7に記載の画像形成プロセスユニットとを備えることを特徴とする。 In the image forming apparatus, the toner image on the latent image carrier is transferred to the intermediate transfer member, and the toner image on the latent image carrier is transferred to the intermediate transfer member. A secondary transfer device, a secondary transfer device that transfers a toner image on the intermediate transfer member onto a transfer material, and an image forming process unit according to claim 7.
本発明によれば、現像剤と現像ローラの摺擦力を低減し、現像剤の摺擦による現像ローラ(トナー担持体)の劣化を防止することが可能となる。また、キャリアが直接現像ローラ(トナー担持体)に接触するのをトナーの介在によって防止し、現像ローラ(トナー担持体)の耐久性を向上させることによって画像形成装置の耐久性を向上し、感光体の耐久性を向上させ画像形成装置の耐久性を向上させる。 According to the present invention, it is possible to reduce the rubbing force between the developer and the developing roller, and to prevent the developing roller (toner carrier) from being deteriorated due to rubbing of the developer. Further, the carrier is prevented from coming into direct contact with the developing roller (toner carrier) by the presence of toner, and the durability of the developing roller (toner carrier) is improved, thereby improving the durability of the image forming apparatus and The durability of the body is improved and the durability of the image forming apparatus is improved.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における現像装置等について説明する。 Hereinafter, a developing device and the like according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施形態1>
まず、本発明の実施形態の現像装置について説明する。
<
First, a developing device according to an embodiment of the present invention will be described.
図1に示すように、現像装置4のケーシング401の内部には、感光体1側から、トナー担持体としての現像ローラ(トナー担持体)402、トナー供給部材としての磁気ブラシローラ403、攪拌・搬送部材404,405が配設されている。ケーシング401内のトナー10と磁性粒子11とを含む二成分現像剤(以下、単に「現像剤」という。)12は、攪拌・搬送部材404,405で攪拌され、その一部が、磁気ブラシローラ403上に担持される。磁気ブラシローラ403上の現像剤12は、現像剤規制部材としての規制ブレード406で層厚が規制された後、トナー供給領域A2で現像ローラ(トナー担持体)402に接触する。このトナー供給領域A2で磁気ブラシローラ403上の現像剤12よりトナー10のみに分離されて現像ローラ(トナー担持体)402に供給される。
As shown in FIG. 1, a developing roller (toner carrier) 402 as a toner carrier, a
本実施形態の現像装置では、アルミ素管をベースとした剛体のドラム状の感光体1 を用いているので、現像ローラ(トナー担持体)402はゴム材料が好適である。そして、その硬度は10〜70°(JIS−A)の範囲が適しており、また、その直径は10〜30mmの範囲が好適である。そして、本実施形態では、この現像ローラ402の直径が16mmのものを用いた。現像ローラ402の表面は適宜荒らしてあり、その粗さRz(十点平均粗さ)を1〜4μmとした。この表面粗さRzの範囲は、トナー10の体積平均粒径に対して13〜80%程度となり、現像ローラ(トナー担持体)402の表面に埋没することなくトナー10が搬送される範囲である。ここで、現像ローラ(トナー担持体)402のゴム材料としては、シリコン、ブタジエンゴム、NBR、ヒドリンゴム、EPDM等のゴムまたはエラストマーを挙げることができる。また、いわゆるベルト感光体を使用した場合には現像ローラ402の硬度は低くする必要がないので、金属ローラ等も使用可能である。
In the developing device of this embodiment, since the rigid drum-shaped
また、上記現像ローラ(トナー担持体)402の表面には、経時品質を安定化させるために適宜コ−ト材料を被覆することが有好である。また、本実施形態における現像ローラ(トナー担持体)402はトナーを担持するためであり、従来の一成分現像装置のようにトナー10と現像ローラ402との摩擦帯電によるトナー10への帯電電荷付与の必要がないために、現像ローラ402は電気抵抗、表面性、硬度と寸法精度を満たせば良く、材料の選択幅は格段に増えることとなる。
The surface of the developing roller (toner carrier) 402 is preferably coated with a coating material as appropriate in order to stabilize the quality with time. Further, the developing roller (toner carrier) 402 in this embodiment is for carrying toner, and as in the conventional one-component developing device, charging charge is applied to the
上記現像ローラ402の表層コート材料は、帯電がトナー10と逆極性でも良いし、トナーを所望の極性に摩擦帯電する機能を持たせない場合は同極性でも良い。前者の表層コート材料としては、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また、後者の表層コート材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるフッ素樹脂(テフロン(登録商標))系の材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時的にもトナーフィルミングが極めて発生しにくい。また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PVF)等を挙げることができる。これらの樹脂材料に、導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。さらに、均一に現像ローラ402にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関しては、コート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、103〜108Ω・cmの範囲に設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施形態で使用するベース層の体積抵抗率は103〜105Ω・cmの範囲なので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
The surface layer coating material of the developing
キャリアとして使用する磁性粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性体金属、マグネタイト等の金属酸化物、フェライト等の磁性材料、若しくは、樹脂をコアとするフェライト等の磁性材料を含有した粒子を使用することができる。この粒子の粒径は、20〜60μmの範囲が好適である。 Magnetic particles used as carriers include ferromagnetic metals such as iron, cobalt and nickel, metal oxides such as magnetite, magnetic materials such as ferrite, or magnetic materials such as ferrite having a resin core. Can be used. The particle size is preferably in the range of 20 to 60 μm.
このようなキャリアとしては、例えば、樹脂中にマグネタイトなどの微粉末磁性体を分散させたバインダ型粒子(1〜10μm,2〜3×1013Ω・cm以上、20〜50emu/g)をキャリア芯材とし、表面に金属皮膜を設けた系のものを用いることができる。このバインダ型粒子からなるキャリア芯材には、低磁力である、比重が小さい、電気抵抗が高い、小粒径である等の多くの特徴がある。また、材料の選択、構成比の調整により幅広い特性が得られるので、高画質用キャリアに適しているといえる。 As such a carrier, for example, binder type particles (1 to 10 μm, 2 to 3 × 10 13 Ω · cm or more, 20 to 50 emu / g) in which a fine powder magnetic material such as magnetite is dispersed in a resin are used as carriers. A core material having a metal film on the surface can be used. The carrier core material composed of the binder-type particles has many characteristics such as low magnetic force, small specific gravity, high electric resistance, and small particle size. In addition, since a wide range of characteristics can be obtained by selecting materials and adjusting the composition ratio, it can be said that it is suitable for high-quality carriers.
フェライト系キャリア(1〜10μm,4.5〜5.5×106〜1015Ω・cm、40〜70emu/g)としては、銅、ニッケル、亜鉛、コバルト、マンガン、マグネシウム等のフェライト粉末が用いられる。このフェライト系キャリアは、組成、製造条件により磁力、電気抵抗等の物性の調整が容易であり、球形で流動性が良く、化学的に安定である等の特徴を有しており、高画質化、長寿命化に適しているといえる。 Ferrite powders (1 to 10 μm, 4.5 to 5.5 × 10 6 to 10 15 Ω · cm, 40 to 70 emu / g) include ferrite powders such as copper, nickel, zinc, cobalt, manganese, and magnesium. Used. This ferrite-based carrier is easy to adjust the physical properties such as magnetic force and electrical resistance depending on the composition and manufacturing conditions, and has the characteristics that it is spherical, has good fluidity, and is chemically stable. It can be said that it is suitable for extending the service life.
鉄粉系キャリア(1〜10μm,7〜8×109Ω・cm以下、70〜250emu/g)は、製造方法により還元鉄粉、アトマイズ鉄粉、窒化鉄粉等に分けられる。還元鉄粉、窒化鉄粉は不定型であるため球形化処理されることがある。なお、鉄粉キャリアには、あらかじめ酸化処理が施されている。 Iron powder carriers (1 to 10 μm, 7 to 8 × 10 9 Ω · cm or less, 70 to 250 emu / g) are classified into reduced iron powder, atomized iron powder, iron nitride powder, and the like depending on the production method. Since reduced iron powder and iron nitride powder are indefinite, they may be spheroidized. The iron powder carrier has been previously oxidized.
本実施形態の現像装置では、感光体を有し、該感光体の非画像部電位をVDとし、露光部電位をVLとし、現像バイアス電圧をVBとした場合に、次の式(1)を満たすことを特徴としている。
0<|VD|−|VB|<|VD−VL|<250V ・・・ (1)
これは、感光体1の通電電荷量が少なくなり、感光体1に対する帯電・露光の繰り返しによる感光体の疲労を低減させ、感光体1の長寿命化を図るために、このような条件を課すものである。
The developing device of the present embodiment has a photoconductor, and when the non-image portion potential of the photoconductor is VD, the exposure portion potential is VL, and the development bias voltage is VB, the following equation (1) is obtained. It is characterized by satisfying.
0 <| VD | − | VB | <| VD−VL | <250 V (1)
This imposes such conditions in order to reduce the amount of energized charge of the
本実施形態では、非画像部電位(帯電手段により帯電した感光体の部位の電位)VD、潜像部電位(帯電手段により帯電した感光体の部位に光書き込みにより書き込まれた部位(露光部)の電位)VL、現像バイアスの電位VBを、それぞれ−350[V]、−50[V]、−250[V]、すなわち、現像ポテンシャル200[V](VL−VB=200)として現像工程を行っている。しかし、この現像条件では、VDとVBとの差が小さいため地肌部にトナーが付着し易く、地汚れなどの画像欠陥が生じやすい。そこで、この現像条件を用いた場合、上述のように、単位時間あたりに開口部を通過する逆帯電トナー量を200[g・mm/min]以下にすることで、トナー飛散に起因するカブリ画像を有効に抑えることができる。 In this embodiment, the non-image portion potential (potential of the portion of the photoconductor charged by the charging means) VD, the latent image portion potential (portion of the photoconductor charged by the charging portion (light exposure portion) written by optical writing). Potential) VL and development bias potential VB are set to -350 [V], -50 [V], -250 [V], that is, development potential 200 [V] (VL-VB = 200), respectively. Is going. However, under this development condition, the difference between VD and VB is small, so that the toner tends to adhere to the background, and image defects such as background stains are likely to occur. Therefore, when this development condition is used, as described above, the amount of reversely charged toner that passes through the opening per unit time is set to 200 [g · mm / min] or less, so that the fog image caused by toner scattering is obtained. Can be effectively suppressed.
また、感光体1の非画像部電位をVD、潜像部電位(露光部)電位をVL、感光体1に印加される現像バイアス電圧をVBとすると、上記の式(1)を満たし、かつ、画像飽和濃度を得ることのできる最少付着量Xとすると、感光体上の最大付着量を1.5×X以下にする。ここで、最少付着量Xはトナー粒径による厚さ相当のスペースにトナーが少なくとも60%存在する付着量としてX=粒径×真比重/転写率×0.6で表される。このような条件にすることで、感光体1の通電電荷量が少なくなり、感光体1に対する帯電・露光の繰り返しによる感光体の疲労を低減させ、感光体1の長寿命化を図ることができる。
Further, when the non-image portion potential of the
以下、本発明の実施形態をさらに実施例により、詳細に具体的に説明する。ただし、実施例で説明する数値あるいは構成例等は、例示であり、本発明は、これら具体的な数値あるいは構成例に限定されて解釈されるべきではなく、本発明は、明細書の記載および図面に開示された全体で解釈される。 Hereinafter, the embodiment of the present invention will be described in detail by way of examples. However, numerical values or configuration examples described in the embodiments are exemplifications, and the present invention should not be construed as being limited to these specific numerical values or configuration examples. It will be construed in its entirety disclosed in the drawings.
図2は、本実施形態の現像装置における、穂立ちさせる磁極の磁束密度と磁性粒子の飽和磁化の関係を示したものである。 FIG. 2 shows the relationship between the magnetic flux density of the magnetic pole to be raised and the saturation magnetization of the magnetic particles in the developing device of this embodiment.
補立ちさせる磁束密度が120mTを超えると、磁気ブラシの硬度があがり、現像ローラにダメージを与える。また、穂立ちさせる磁束密度が50mT未満になるとキャリアの保持力が弱くなり、キャリア付着が多発し、現像剤が供給ニップを通過しなくなるなどの不具合が生じる。 If the magnetic flux density to be supported exceeds 120 mT, the hardness of the magnetic brush is increased and the developing roller is damaged. Further, when the magnetic flux density to be spiked is less than 50 mT, the carrier holding force becomes weak, the carrier adheres frequently, and the developer does not pass through the supply nip.
磁性粒子の飽和磁化も同様に、35emu/g以下ではキャリア付着が多発し、現像剤が供給ニップを通過しなくなる等の不具合が生じ、一方、130emu/gを超えると硬度が上がり、現像ローラにダメージを与え、供給部にブラシの穂跡が発生する等の不具合が生じる。このため、図2に示すような範囲が、穂立ちさせる磁石の磁束密度と磁性粒子の飽和磁化の範囲として適切である。 Similarly, when the saturation magnetization of the magnetic particles is 35 emu / g or less, carrier adhesion occurs frequently, causing problems such as the developer no longer passing through the supply nip. On the other hand, if it exceeds 130 emu / g, the hardness increases and Damage is caused, causing problems such as brush marks on the supply section. For this reason, the range as shown in FIG. 2 is appropriate as the range of the magnetic flux density of the magnet to be raised and the saturation magnetization of the magnetic particles.
供給ニップ部において、穂立ちした磁気ブラシの高さが、トナー担持体とトナー供給部材の距離(供給ギャップ)の2倍を超えると、供給ニップ部を通過しきれない現像剤が発生し、ニップ部の手前で現像剤が溜まってしまうことがある。そのため、穂立ちの高さは供給ギャップの2倍以下が好適である。また、穂立ちの高さを押さえるためには、穂立ちさせる磁極の磁束密度を120mT以下にすることによって達成できる。 When the height of the raised magnetic brush in the supply nip exceeds twice the distance (supply gap) between the toner carrier and the toner supply member, a developer that cannot pass through the supply nip is generated. The developer may accumulate in front of the part. For this reason, the height of the heading is preferably not more than twice the supply gap. Moreover, in order to suppress the height of the spike, it can be achieved by setting the magnetic flux density of the magnetic pole to be raised to 120 mT or less.
現像ローラにキャリアが直接触れるようになると、硬度の高いキャリア表面が現像ローラにダメージを与え、現像ローラの耐久性が低下する。そのため、キャリア表面には柔らかい樹脂であるトナーが常に存在する必要があり、キャリアが現像ローラに直接触れないためには、キャリアのトナー被覆率が50%以上である必要がある。 When the carrier comes into direct contact with the developing roller, the carrier surface having high hardness damages the developing roller, and the durability of the developing roller is lowered. Therefore, it is necessary that toner that is a soft resin always exists on the surface of the carrier. In order for the carrier not to directly touch the developing roller, the toner coverage of the carrier needs to be 50% or more.
図3は、本実施形態の現像装置と従来の現像装置との耐久性を調べたものである。 FIG. 3 shows the durability of the developing device of this embodiment and the conventional developing device.
実験装置としては、imagio Color−5100の改造機に、本実施形態の現像装置を装備し、フェライトキャリア(飽和磁化60emu/g、径50μm)とトナー(マイナス帯電トナー、平均粒径6.8μm)の現像剤を使用し、また、印加バイアスは、供給ローラバイアス−150V、現像ローラバイアス−75Vで現像ローラ上のトナー付着量を指標として耐久性を調べた。トナー付着量は0.45mg/cm2以上が好適であり、それ以下になると画像濃度が低下する。
As an experimental device, a modified machine of imgio Color-5100 is equipped with the developing device of this embodiment, and a ferrite carrier (
<比較例1>
これに対し、比較例1は、鉄粉キャリア(飽和磁化150emu/g、径50μm)、トナー(マイナス帯電トナー、平均粒径6.8μm)を用いている。また、比較例1の飽和磁化の大きなキャリアを使用したものは、ベタ現像時に磁気ブラシの穂跡によるスジも発生している。
<Comparative Example 1>
On the other hand, Comparative Example 1 uses an iron powder carrier (
図4は、ニップ幅を変えたときの耐久性を示している。耐久性は前記実施と同様な付着量で評価した。 FIG. 4 shows the durability when the nip width is changed. Durability was evaluated by the same amount of adhesion as in the previous embodiment.
ニップ幅が広いと現像ローラに当たる現像剤が増加するため、磁気ブラシが現像ローラにあたる時間が増加する。ニップ幅が3mm以上で耐久性が落ち始め、逆に1mm以下で上がり始める。しかしニップ幅が0.5mm以下になるとトナーの供給能力が減少し、現像ローラ上に十分なトナーが確保できないため、ベタ現像時のトナー現像量が確保できない。キャリアが現像ローラに対して及ぼす力は、磁気ブラシの穂の長さを短くすることによって低減することができる。 When the nip width is wide, the developer hitting the developing roller increases, so the time for the magnetic brush to hit the developing roller increases. The durability starts to drop when the nip width is 3 mm or more, and conversely starts to rise when the nip width is 1 mm or less. However, when the nip width is 0.5 mm or less, the toner supply capability is reduced, and sufficient toner cannot be secured on the developing roller, so that the toner development amount during solid development cannot be secured. The force exerted on the developing roller by the carrier can be reduced by shortening the length of the magnetic brush head.
現像ローラとトナー供給部材の距離(供給ギャップ)が狭く、磁性粒子の平均粒径の5倍以下であると、キャリアが強く摺擦されるため、現像ローラの耐久性が悪くなり、一方、20倍以上であると、十分な量のトナーが供給できなくなる。 If the distance (supply gap) between the developing roller and the toner supply member is narrow and not more than 5 times the average particle size of the magnetic particles, the carrier is rubbed strongly, so that the durability of the developing roller is deteriorated. If it is twice or more, a sufficient amount of toner cannot be supplied.
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態の画像形成装置について説明する。
<
Next, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
図5は、本実施形態の画像形成装置の概略構成を示した図である。感光体1、帯電手段2、除電手段3、現像手段4、転写ローラ、定着手段6及びクリーニング手段7から構成される。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of the image forming apparatus of the present embodiment. The
現像手段4は、上記の実施形態1の現像装置を用いる。当該現像装置は、その耐久性が向上することによって、メンテナンスによる交換を少なくすることができ、省資源化をすることができる。さらに、現像手段4に接触現像して、感光体1に印加する電位を下げることが可能になる。これによって感光体1が長寿命になり、メンテナンスコストを下げることも可能になる。
The developing unit 4 uses the developing device of the first embodiment. Since the developing device has improved durability, replacement by maintenance can be reduced and resource saving can be achieved. Further, the potential applied to the
<実施形態3>
次に、本発明の実施形態の画像形成プロセスユニットについて説明する。
<
Next, the image forming process unit according to the embodiment of the present invention will be described.
図6は、本実施形態の画像形成プロセスユニットの概略構成を示した図である。画像形成プロセスユニット8は、感光体1、帯電手段2、現像手段4及びクリーニング手段7を有する。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the image forming process unit of the present embodiment. The image forming process unit 8 includes a
現像手段4は、上記の実施形態1の現像装置を用いる。図6に示すように実施形態1の現像装置と感光体等を一つの交換可能なユニットにすることによって、画像形成装置のメンテナンス性を向上させることができる。 The developing unit 4 uses the developing device of the first embodiment. As shown in FIG. 6, the maintainability of the image forming apparatus can be improved by making the developing device of the first embodiment, the photoconductor and the like into one replaceable unit.
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。 The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment alone, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. Implementation is possible.
1 感光体
2 帯電手段
3 除電手段
4 現像手段
5 転写ローラ
6 定着手段
7 クリーニング手段
8 画像形成プロセスユニット
10 トナー
11 磁性粒子
12 二成分現像剤
401 ケーシング
402 現像ローラ(トナー担持体)
403 磁気ブラシローラ
404,405 攪拌・搬送部材
406 規制ブレード
DESCRIPTION OF
403
Claims (8)
前記トナーと磁性粒子のキャリアとを含む二成分現像剤を担持して前記トナー担持体に対向するトナー供給領域に前記二成分現像剤を搬送し、前記二成分現像剤から前記トナーのみを前記トナー担持体に供給するように前記二成分現像剤を穂立ちさせるための磁界発生手段を有するトナー供給部材とを備え、
前記二成分現像剤は前記トナーの粒径よりも前記キャリアの粒径が大きく、前記二成分現像剤を穂立ちさせる磁極の磁束密度が前記トナー供給部材表面で50mT以上120mT以下であり、前記キャリアの飽和磁化が35emu/g以上130emu/g以下であることを特徴とする現像装置。 A toner carrier that carries toner on a surface thereof and conveys the toner to a development region facing the latent image carrier;
A two-component developer containing the toner and a carrier of magnetic particles is carried, the two-component developer is transported to a toner supply region facing the toner carrier, and only the toner is transferred from the two-component developer. A toner supply member having a magnetic field generating means for causing the two-component developer to rise so as to be supplied to the carrier,
The two-component developer has a particle size of the carrier larger than the particle size of the toner, and a magnetic flux density of a magnetic pole for causing the two-component developer to rise is 50 mT or more and 120 mT or less on the surface of the toner supply member. And a saturation magnetization of 35 emu / g or more and 130 emu / g or less.
0<|VD|−|VB|<|VD−VL|<250V
を満たすことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の現像装置。 The developing device includes a photosensitive member, and when the non-image portion potential of the photosensitive member is VD, the exposed portion potential is VL, and the developing bias voltage is VB,
0 <| VD | − | VB | <| VD−VL | <250V
The developing device according to claim 1, wherein:
前記潜像担持体と、
前記潜像担持体上の潜像を現像する現像装置とを、画像形成装置に対して着脱可能に一体構造物として構成した画像形成プロセスユニットであって、
前記現像装置として、請求項1から6のいずれか1項に記載の現像装置を用いることを特徴とする画像形成プロセスユニット。 One or more devices selected from a charging device for uniformly charging the surface of the latent image carrier and a cleaning device for the surface of the latent image carrier;
The latent image carrier;
An image forming process unit comprising a developing device that develops a latent image on the latent image carrier as an integral structure that is detachable from the image forming device,
An image forming process unit using the developing device according to claim 1 as the developing device.
前記潜像担持体上のトナー像を前記中間転写体に転写する1次転写装置と、
前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する2次転写装置と、
請求項7に記載の画像形成プロセスユニットとを備える画像形成装置。 An intermediate transfer member onto which the toner image on the latent image carrier is transferred;
A primary transfer device for transferring a toner image on the latent image carrier to the intermediate transfer member;
A secondary transfer device for transferring the toner image on the intermediate transfer member to a transfer material;
An image forming apparatus comprising the image forming process unit according to claim 7.
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