JP2007121531A - Developing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像担持体上に形成された静電潜像に粉状のトナーを付着させることによって可視化する現像装置、及びこの現像装置を用いた電子写真式の画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device that visualizes an electrostatic latent image formed on an image carrier by attaching powdery toner, and an electrophotographic image forming apparatus using the developing device.
像担持体上に形成された静電潜像にトナーを選択的に転移して可視化する現像装置は、使用する現像剤の種別等に応じ、従来より各種タイプが提案されている。その中で磁性一成分現像剤を用いた現像装置としては、例えば、特許文献1に開示されるものがある。
この現像装置は、図11に示すように、磁性トナーを収容するハウジング101と、静電潜像が形成された像担持体100に対向して設けられる現像ロール102(現像剤担持体)と、現像ロール102に圧接され、現像ロール上の現像剤付着量を規制する層形成部材103とを備えている。そして、上記現像ロール102は、周方向に複数の磁極が設けられたマグネットロール102bと、この周囲でマグネットロールとは独立して回転する円筒状のスリーブ102aとで主要部が構成されている。また、層形成部材103は、マグネットロール102と接触する部分にゴム等の弾性部材が一般に用いられる。
Various types of developing devices that selectively transfer toner to an electrostatic latent image formed on an image bearing member for visualization have been proposed according to the type of developer used. Among them, for example, a developing device using a magnetic one-component developer is disclosed in Patent Document 1.
As shown in FIG. 11, the developing device includes a
このような現像装置においては、ハウジング101内に収納された磁性トナーは、マグネットロール102bの磁力でスリーブ102aの表面に保持され、層形成部材103との間を通過する際に現像ロール102の表面に摺擦されてトナーの薄層が形成される。そして、このトナーと現像ロール102の表面との摺擦又はトナーと層形成部材との摺擦によってトナーは摩擦帯電し、電荷が付与される。
In such a developing device, the magnetic toner accommodated in the
層形成部材103によって薄層化されたトナーはスリーブ102aの回転により、像担持体100と現像ロール102とが対向する現像領域へ搬送される。像担持体100と現像ロール102との間には、電源装置104から直流重畳交流電圧又は直流電圧が印加されており、現像領域で生じる電界によって電荷を有するトナーが像担持体100の静電潜像に飛翔して現像が行われる。
The toner thinned by the
上記のような一成分現像装置は小型化が容易であるという利点を生かして、低速の小型複写機やプリンターに用いられることが多いが、中速以上の中型複写機やプリンターにも用いられるようになっており、さらなる性能の向上が求められている。
上記のような従来の現像装置において、改良が望まれている点として、次のような事項がある。
現像ロールに圧接される層形成部材を備えた現像装置では、現像ロール上に形成されるトナー層の状態が不安定になり易い。特に、先の周回で像担持体へトナーが転移しない白部分と対向した領域と、像担持体へトナーが転移される画像部分(黒色トナーのみを用いる装置では黒部分)と対向した領域とで、トナー層の状態に差が生じることがある。つまり、先の周回で白部分と対向した領域ではトナーが消費されておらず、再度同じトナーが層形成部材によって圧接される。このため、この領域ではトナーが高密度で凝集され、飛翔しにくくなる。これに対し、像担持体へトナーが転移される黒部分と対向した領域では現像剤担持体上のトナーが消費され、新たなトナーが供給されているので、トナーの凝集は生じにくい。したがって、先の周回で像担持体の白部分と対向した領域と黒部分と対向した領域とで、トナーの凝集度及び帯電量が異なり、像担持体への飛翔量に差が生じる。このトナーの飛翔量の差は、いわゆるゴーストと呼ばれる画像欠陥が生じる原因となる。したがって、トナーの飛翔量や帯電量を一定にする必要がある。
In the conventional developing apparatus as described above, there are the following items that are desired to be improved.
In a developing device including a layer forming member that is pressed against the developing roll, the state of the toner layer formed on the developing roll tends to become unstable. In particular, a region facing the white portion where the toner does not transfer to the image carrier in the previous round and a region facing the image portion where the toner is transferred to the image carrier (a black portion in an apparatus using only black toner). There may be a difference in the state of the toner layer. That is, the toner is not consumed in the region facing the white portion in the previous round, and the same toner is again pressed by the layer forming member. For this reason, in this region, the toner is aggregated at a high density and is difficult to fly. On the other hand, in the area facing the black portion where the toner is transferred to the image carrier, the toner on the developer carrier is consumed and new toner is supplied, so that toner aggregation hardly occurs. Therefore, the degree of toner aggregation and the charge amount differ between the area facing the white portion and the area facing the black portion of the image carrier in the previous round, and a difference occurs in the flying amount to the image carrier. This difference in the flying amount of toner causes an image defect called a ghost. Therefore, it is necessary to make the toner flying amount and the charging amount constant.
また、トナーが層形成部材の圧接部分を繰り返し通過すると、現像ロールの表面に複数回にわたって摺擦され、トナーが機械的なストレスを受ける。これによりトナーの劣化が促進される。このようなトナーの劣化が生じるとトナーの帯電量が低下することとなり、現像不良やかぶりが発生し易くなる。特に、低温で定着可能なトナーは劣化が顕著となる。したがって、トナーの劣化を防止するために層形成部材と現像ロールとの間に作用する圧接力を小さくすることが望まれている。 Further, when the toner repeatedly passes through the pressure contact portion of the layer forming member, it is rubbed against the surface of the developing roll a plurality of times, and the toner is subjected to mechanical stress. This promotes toner deterioration. When the toner is deteriorated, the charge amount of the toner is reduced, so that development failure and fog are likely to occur. In particular, toner that can be fixed at a low temperature is significantly deteriorated. Therefore, it is desired to reduce the pressure contact force acting between the layer forming member and the developing roll in order to prevent toner deterioration.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、現像剤担持体上のトナーの凝集を防止するとともに、十分な帯電量を確保して良好な現像性能を得ることである。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to prevent toner aggregation on the developer carrying member and to secure a sufficient charge amount to obtain good development performance. That is.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の現像装置は、 表面に静電電位の差による潜像が形成された像担持体と対向するように配設され、無端状の周面が周回移動する現像剤担持体と、 前記現像剤担持体の周面に圧接され、トナーの薄層を形成する層形成部材と、 前記現像剤担持体と前記像担持体との間に現像バイアス電圧を印加する電源装置とを備えた現像装置であって、 前記現像剤担持体は、前記周面に沿って複数の磁極が設けられ、該磁極によって磁性トナーを周面上に吸着するものであり、 前記層形成部材は、前記現像剤担持体との圧接面に沿って形成された導電性層を有し、 該導電性層と前記現像剤担持体との間に交流電圧が印加されるものであることを特徴とする現像装置を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the developing device according to claim 1 is disposed so as to face an image carrier on which a latent image due to a difference in electrostatic potential is formed, and has an endless peripheral surface. A developer carrier that moves around, a layer forming member that is pressed against the peripheral surface of the developer carrier to form a thin layer of toner, and a development bias voltage between the developer carrier and the image carrier A developer device including a plurality of magnetic poles along the circumferential surface, and the magnetic toner is adsorbed on the circumferential surface by the magnetic poles. The layer forming member has a conductive layer formed along a pressure contact surface with the developer carrier, and an AC voltage is applied between the conductive layer and the developer carrier. A developing device is provided.
この現像装置では、現像剤担持体の周面に沿って磁極が設けられており、この磁力によって磁性トナーが現像剤担持体の表面に保持され、搬送される。層形成部材が現像剤担持体に圧接されている位置に搬送されたトナーは、層形成部材又は現像剤担持体に摺擦されて帯電するとともに、トナー量が規制されて薄層化される。そして、層形成部材が現像剤担持体に圧接されている位置の下流側では、導電性層を有する層形成部材と現像剤担持体との間に交流電圧が印加されているので、現像剤担持体上のトナーは交番電界の影響を受け、双方間で往復運動すなわち振動する。これにより、現像剤担持体の周面上に付着しているトナーがほぐされ、凝集するのが防止される。特に、現像剤担持体の先の周回で白部分と対向した領域ではトナーが消費されず、再度層形成部材に圧接されているが、トナーが層形成部材と現像剤担持体との間で往復運動することにより、凝集がほぐされる。また、トナーが層形成部材と現像剤担持体の間を往復運動することによって層形成部材又は現像剤担持体に繰り返し接触し、十分に摩擦帯電する。これにより、帯電量の差が解消される。
したがって、先の周回でトナーが消費された領域と消費されなかった領域とでトナーの飛翔量に差が生じることが抑制され、ゴースト等の画像欠陥を防止することができる。
In this developing device, magnetic poles are provided along the peripheral surface of the developer carrying member, and the magnetic toner is held on the surface of the developer carrying member by this magnetic force and conveyed. The toner conveyed to the position where the layer forming member is pressed against the developer carrying member is charged by being rubbed against the layer forming member or the developer carrying member, and the toner amount is regulated to make the layer thin. Further, on the downstream side of the position where the layer forming member is pressed against the developer carrying member, an AC voltage is applied between the layer forming member having the conductive layer and the developer carrying member. The toner on the body is affected by an alternating electric field, and reciprocates between the two. Thereby, the toner adhering to the peripheral surface of the developer carrying member is loosened and prevented from aggregating. In particular, the toner is not consumed in the region facing the white portion in the previous round of the developer carrying member, and is pressed against the layer forming member again, but the toner reciprocates between the layer forming member and the developer carrying member. By moving, the agglomeration is loosened. Further, the toner reciprocates between the layer forming member and the developer carrying member, thereby repeatedly contacting the layer forming member or the developer carrying member and being sufficiently frictionally charged. Thereby, the difference in charge amount is eliminated.
Therefore, a difference in the amount of toner flying between the area where the toner is consumed and the area where the toner is not consumed in the previous round is suppressed, and image defects such as ghosts can be prevented.
また、層形成部材の現像剤担持体に対する圧接力を小さく設定しても、トナーは往復運動による層形成部材又は現像剤担持体への接触によって十分に帯電する。したがって、層形成部材の現像剤担持体に対する圧接力を小さく設定してトナーの劣化を防止することができる。 Further, even if the pressing force of the layer forming member to the developer carrying member is set small, the toner is sufficiently charged by contact with the layer forming member or the developer carrying member by reciprocating motion. Therefore, the pressure contact force of the layer forming member to the developer carrying member can be set small to prevent toner deterioration.
請求項2に記載の現像装置は、 請求項1に記載の現像装置において、 前記現像剤担持体は、磁極の位置が不動に支持されたマグネットロールと、該マグネットロールの外側で回転する円筒状のスリーブとを有し、 前記層形成部材が前記現像剤担持体の周面に圧接される部分の下流側近傍に、前記マグネットロールの磁極の一つが設けられているものとする。
The developing device according to
この現像装置では、マグネットロールに設けられた磁極によってスリーブ上にトナーが吸着され、このスリーブの回転によってトナーが像担持体との対向位置に搬送される。そして、層形成部材が現像剤担持体と接触する位置の下流付近に、マグネットロールの磁極が設けられているので、この位置ではスリーブ上のトナー粒子が穂状になって吸着され、いわゆる穂立ちが生じる。この穂状となったトナーが層形成部材と現像剤担持体間に形成された交番電界により層形成部材と現像剤担持体間で往復運動する。したがって、穂立ちしたトナーの下層部分に存在するトナーも移動が拘束され難く、有効にほぐされて凝集が解消されるとともに十分に帯電される。 In this developing device, the toner is attracted onto the sleeve by the magnetic pole provided on the magnet roll, and the toner is conveyed to a position facing the image carrier by the rotation of the sleeve. Since the magnetic pole of the magnet roll is provided in the vicinity of the position where the layer forming member comes into contact with the developer carrier, the toner particles on the sleeve are adsorbed in the form of spikes at this position, and so-called spikes are formed. Arise. The spiked toner reciprocates between the layer forming member and the developer carrying member by an alternating electric field formed between the layer forming member and the developer carrying member. Therefore, the movement of the toner existing in the lower layer portion of the spiked toner is not easily restricted, and is effectively loosened to eliminate aggregation and be sufficiently charged.
請求項3に記載の現像装置は、請求項1に記載の現像装置において、 前記現像剤担持体は、磁極の位置が不動に支持されたマグネットロールと、該マグネットロールの外側で回転する円筒状のスリーブとを有し、 前記層形成部材が前記現像剤担持体の周面に圧接される部分の下流側近傍に、前記マグネットロールの二つの同極性の磁極が隣り合って設けられているものとする。
The developing device according to
この現像装置では、層形成部材と現像剤担持体とが圧接される部分の下流側に、マグネットロールの二つの同極性の磁極が隣り合って設けられており、この同磁極間では反発磁界が生じている。これにより、スリーブ上で搬送されるトナーは磁極上で穂状に立ち上げられた後、磁極間を通過するときに磁界による拘束力が弱くなり、スリーブ上の穂立ちが崩れながら通過する。したがって、電界の作用による往復運動が効率よく生じ、トナー層が有効にほぐされるとともに、十分な帯電が行われる。 In this developing device, two magnetic poles having the same polarity of the magnet roll are provided adjacent to each other on the downstream side of the portion where the layer forming member and the developer carrier are pressed against each other, and a repulsive magnetic field is generated between the magnetic poles. Has occurred. As a result, the toner transported on the sleeve is raised in a spike shape on the magnetic pole, and then the binding force due to the magnetic field is weakened when passing between the magnetic poles, and the spike on the sleeve passes while breaking. Therefore, the reciprocating motion by the action of the electric field is efficiently generated, the toner layer is effectively loosened, and sufficient charging is performed.
請求項4に記載の現像装置は、請求項1、請求項2又は請求項3に記載の現像装置において、 前記層形成部材は、前記導電性層に積層して絶縁性材料又は摺擦されたトナーを帯電させる程度の高抵抗材料の表面層を有し、該表面層が前記現像剤担持体に接触するものとする。
The developing device according to
この層形成部材では、現像剤担持体と接触する表面には、導電性層に積層して絶縁性材料又は高抵抗材料による表面層が形成されているので、トナーが摺擦されたとき、及び電界の作用によって往復運動するトナーが接触したときに、トナーを効率よく帯電させる。これにより、層形成部材の圧接力を軽減してもトナーを十分に帯電させることができる。 In this layer forming member, a surface layer made of an insulating material or a high resistance material is formed on the conductive layer on the surface in contact with the developer carrier, so that when the toner is rubbed, and When toner reciprocating due to the action of an electric field comes into contact, the toner is efficiently charged. Thus, the toner can be sufficiently charged even if the pressure contact force of the layer forming member is reduced.
請求項5に記載の画像形成装置は、無端状の周面に静電電位の差による潜像が形成される像担持体と、 前記像担持体上の潜像にトナーを付着させることによりトナー像を形成する現像装置と、 形成されたトナー像を転写材に転写する転写装置と、 前記トナー像が転写された転写材を加熱された部材に圧接し、該トナー像を加熱・加圧して定着する定着装置と、を有し、 前記現像装置は、請求項1から請求項4までのいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置を提供する。 The image forming apparatus according to claim 5, wherein an image carrier on which a latent image due to a difference in electrostatic potential is formed on an endless peripheral surface; and a toner is attached to the latent image on the image carrier. A developing device that forms an image, a transfer device that transfers the formed toner image to a transfer material, and a transfer material onto which the toner image has been transferred is pressed against a heated member, and the toner image is heated and pressurized An image forming apparatus is provided, wherein the developing device is a developing device according to any one of claims 1 to 4.
この画像形成装置では、導電性層を有する層形成部材と現像剤担持体との間には交流電圧が印加されているので、層形成部材と現像剤担持体との間でトナーが往復運動する。これにより、トナーの凝集を防止することができるとともにトナーが層形成部材及び現像剤担持体に繰り返し摺擦され、トナーに十分な帯電量を付与することができる。したがって、トナーの凝集や現像剤担持体上の位置によって帯電量の差が生じることによる画像欠陥を防止することができる。 In this image forming apparatus, since an AC voltage is applied between the layer forming member having the conductive layer and the developer carrying member, the toner reciprocates between the layer forming member and the developer carrying member. . Thereby, aggregation of the toner can be prevented and the toner is repeatedly rubbed against the layer forming member and the developer carrying member, so that a sufficient charge amount can be imparted to the toner. Therefore, it is possible to prevent image defects caused by the difference in the charge amount depending on the toner aggregation and the position on the developer carrying member.
以上説明したように、本願発明に係る現像装置及び画像形成装置では、層形成部材と現像剤担持体間に交流電圧を印加し、この層形成部材と現像剤担持体とが圧接される部分の下流側で、トナー層をほぐして凝集を防止するとともに十分に帯電させることができる。また、固定支持されたマグネットロールには、この位置と対応して磁極を設け、トナーを穂状にして上記印加電圧による交番電界内でトナーを有効に運動させることができる。これにより、先の周回で像担持体の白部分と対向してトナーが消費されていない領域と、黒部分と対向してトナーが消費された領域とで、トナーの凝集度及び帯電量の差を解消することができる。したがって、ゴーストやトナーの帯電不良による画像欠陥を低減し、良好な現像が可能となる。
また、層形成部材の圧接力を小さくしてもトナーの帯電量は十分なものとなるので、トナーの劣化を抑制でき、長期にわたって画像濃度の低下などの画像欠陥が生じにくい良好な現像性能を得ることができる。
As described above, in the developing device and the image forming apparatus according to the present invention, an AC voltage is applied between the layer forming member and the developer carrying member, and the layer forming member and the developer carrying member are pressed against each other. On the downstream side, the toner layer can be loosened to prevent aggregation and to be sufficiently charged. Further, the magnet roll fixedly supported is provided with a magnetic pole corresponding to this position so that the toner can be moved in the alternating electric field by the applied voltage by making the toner spike. As a result, the difference in toner aggregation and charge amount between the area where the toner is not consumed opposite to the white part of the image carrier and the area where the toner is consumed opposite to the black part in the previous round. Can be eliminated. Therefore, it is possible to reduce image defects due to ghost or toner charging failure, and to perform good development.
Even if the pressure of the layer forming member is reduced, the charge amount of the toner will be sufficient, so that the deterioration of the toner can be suppressed, and good development performance that does not cause image defects such as a decrease in image density over a long period of time can be obtained. Obtainable.
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、本願発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置は、原稿から画像情報を読み取る画像読み取り装置1と、パーソナルコンピュータ等の外部機器と通信回線によって接続され、画像情報を受信する受信部2と、上記受信部2又は画像読み取り装置1からの画像情報をデジタル画像信号に変換し、画像処理等を行う画像記録制御部3と、画像記録制御部3から出力される情報に基づいて画像を形成する画像形成部4とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
This image forming apparatus includes an image reading apparatus 1 that reads image information from a document, a receiving
画像形成部4は、一様帯電後に像光が照射されて表面に静電電位の差による潜像が形成される円筒状の感光体ドラム11(像担持体)を備えており、この感光体ドラム11の周囲に、感光体ドラム11の表面を一様に帯電させる帯電装置12と、感光体ドラム11に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置13と、感光体ドラム11上の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置14と、感光体ドラム11上に形成されたトナー像を記録シートに転写する転写装置15と、トナー像を転写した後の感光体ドラム11に残留するトナーを除去するクリーニング装置16と、感光体ドラム11を除電して電位を初期化する除電露光装置17と、を備えている。
The
また、転写装置15の下流側には、記録シート上のトナー像を加熱及び加圧して記録シートに圧着する定着装置18が設けられている。そして、定着装置18の下流側には記録シートを装置内から送り出す排紙ローラ(図示せず)が設けられており、この排紙ローラが記録シートを排紙トレイへ排出するものとなっている。
Further, on the downstream side of the
上記感光体ドラム11は、表面に負帯電系の有機感光体からなる表面層を有しており、帯電装置12により一様に帯電された後、露光装置13から像光が照射されることにより光照射部の電位が減衰し、静電電位の差による潜像を形成することができるものである。静電潜像が形成されたときの表面電位は例えば画像部(露光部)で−100V、背景部(非露光部)で−500Vとすることができる。
The
上記帯電装置12は、ステンレススチール、アルミニウム等の導電性を有する金属のロールに高抵抗材料のコーティングを施したものであり、感光体ドラム11に当接され、従動回転するようになっている。そして、所定の電圧が印加されることにより、該ロールと感光体ドラム11との接触部近傍における微小間隙内で継続的な放電が生じ、感光体ドラム4の表面をほぼ一様に帯電するものである。
The charging
上記露光装置13は、画像記録制御部3から出力される画像信号に基づいて画素毎に点滅するレーザー発生装置を備えるものであり、ポリゴンミラーによって感光体ドラム11の周面を露光走査するものである。これにより感光体ドラム11の周面上で露光部の電位が減衰し、静電電位の差による潜像が形成される。
The
上記現像装置14は、感光体ドラム11と近接・対向する位置に生じている電界内で、上記露光部に負極性に帯電したトナーを転移して可視像を形成するものである。この現像装置の構成については後に詳述する。
The developing
上記転写装置15は、感光体ドラム11と対向するように配置され、感光体ドラム11との間に電界を形成するものであり、感光体ドラム11と当接して搬送される記録シートに感光体ドラム上に形成されたトナー像を静電的に転移させるものである。
The
上記定着装置18は、中心軸回りに回転が可能に支持された加熱ロール18aと、この加熱ロール18aと平行に圧接されて回転する加圧ロール18bとを備えており、加熱ロール18aには加熱源としてハロゲンランプ18cが内蔵されている。そして、回転駆動される加熱ロール18aと加圧ロール18bとの圧接部に未定着のトナー像を担持した記録シートが送り込まれると、加熱ロール18aからの熱移動によってトナー像を加熱するとともに加圧して記録シート上に圧着するものとなっている。
The fixing
次に、上記現像装置14について説明する。
この現像装置14は、図2に示すように、感光体ドラム11と対向する位置に設けられており、ハウジング21内にトナーを収容するとともに、このハウジング21内に、感光体ドラム11と近接対向し表面に磁性トナーを付着して搬送する現像剤担持体22(現像ロール)と、この現像剤担持体22上のトナーを規制してトナー層を形成する層形成部材23と、ハウジング21内のトナーを撹拌するともに現像剤担持体22の表面にトナーを供給する撹拌部材24と、感光体ドラム11と現像剤担持体22との間に現像バイアス電圧を印加する直流電源25及び交流電源26とを備えている。
Next, the developing
As shown in FIG. 2, the developing
この現像剤担持体22は、軸線回りに回転駆動される円筒状のスリーブ22aと、このスリーブ22aの内側で回転しないように固定して支持され、複数の磁極が周面に沿って配列されたマグネットロール22bとで主要部が構成されている。そして、上記スリーブ22aの周面が上記感光体ドラム11と近接して対向するように設けられ、回転することによって表面に付着したトナーを感光体ドラム11との対向領域に搬送するものとなっている。このスリーブ22aと感光体ドラム11との対向位置A(現像領域)での間隙は200μmから350μm程度となるように設定されている。
The
上記マグネットロール22bの複数の磁極は、S極とN極とが周面に沿って配列された磁気パターンを形成しており、この磁気パターンに従って、磁性トナーをスリーブ22aの表面上に吸着することができるようになっている。上記磁極の一つは、図4に示すように、層形成部材23がスリーブ22aに圧接された位置の下流側で、層形成部材23がスリーブ22aの表面と間隙をおいて対向する部分に設けられている。したがって、スリーブ22a上に吸着された磁性トナーはこの部分を通過するときに穂状に立ち上げられるようになっている。
The magnetic poles of the
上記スリーブ22aは、フェノールなどの樹脂スリーブやアルミニウムやステンレススチールなどの金属スリーブ、あるいは表面に酸化アルミニウム層や金属メッキなど、又はアクリル、エポキシ、ポリエステルなど樹脂系被覆膜をもつ金属スリーブなどが使用される。そして、このスリーブ22aには、直流電源25と交流電源26とから現像バイアス電圧として直流重畳交流電圧が印加され、スリーブ22aと感光体ドラム11とが近接する現像領域Aで、感光体ドラム11との間に交番電界が生じるようになっている。この現像バイアス電圧は、例えば交流成分の周波数が2.2KHz、ピークツーピーク電圧を1800V、直流成分を−350Vとすることができる。
As the
上記層形成部材23は、図3(b)に示すように、導電性層として機能するステンレスの板バネ23aに、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)又はPE(ポリエチレン)からなる絶縁性のテープ23bを圧接部材として貼り付けたものである。そして、図3(a)に示すように板バネ23aの一端付近がハウジング21に固定支持され、先端をスリーブ22aの回転方向における上流側へ向けた状態でスリーブ22aに圧接されている。この層形成部材23の圧接力はスリーブ22aの軸線方向における単位長さ当たりに0.59N/cm程度以下(60gf/cm以下)とするのが望ましく、均一な層形成が可能な範囲で小さく設定するのが良い。
As shown in FIG. 3B, the
また、上記層形成部材23の板バネ23aとスリーブ22aとの間には、図2に示すように、現像バイアス電圧を印加するための交流電源26から交流電圧が印加されており、層形成部材23とスリーブ22aとが対向する間隙内に交番電界を生じるものとなっている。
Further, as shown in FIG. 2, an AC voltage is applied between the
上記現像装置14で用いられる磁性トナーは、結着樹脂、磁性粉及び着色剤を含むものであり、その平均粒子径が3〜10μmの範囲にあるものが望ましい。また、適宜帯電調整剤等の外添剤が添加されたものを用いることができる。
The magnetic toner used in the developing
次に、上記現像装置14の動作について説明する。
ハウジング21内に収容されている磁性トナーが撹拌部材24によって撹拌され、スリーブ22aの表面に供給される。そして、マグネットロール22bに設けられた磁極によってスリーブ22aの表面に吸着されたトナーは、スリーブ22aの回転によって層形成部材23の圧接位置に搬送される。層形成部材23が圧接されている位置では、トナーが層形成部材23及びスリーブ22aの表面に摺擦され、これによりトナーが帯電されるとともに薄層化される。薄層化されたトナーは、図4に示すように、層形成部材23とスリーブ22aとが間隙をおいて対向する領域で、これらの間に印加された交流電圧による電界内で往復運動をする。
Next, the operation of the developing
The magnetic toner accommodated in the
また、図5(a)に示すように、層形成部材23と現像剤担持体22との間で交番電界が形成される位置に対応して、マグネットロール22bに磁極が設けられているので、この位置でトナーTは穂立ちを形成する。穂状に立ち上げられたトナーは、移動に対する拘束力が小さくなっており、層形成部材23と現像剤担持体22との間に形成された交番電界の影響を受けやすく、有効に往復運動が生じる。つまり、図5(b)に示すように、交番電界が生じる位置がマグネットロール32bの磁極間に対応していると磁力線に沿って鎖状に連なったトナーTはスリーブ32aの周面上で積層され、対向する層形成部材に向かって移動しようとするのが拘束される。これに対し、図5(a)に示すように、交番電界が形成される位置に磁極を設け、トナーの穂立ちを形成することによって有効にトナーの往復運動が生じることになる。
Further, as shown in FIG. 5A, magnetic poles are provided on the
上記のようにトナー粒子が層形成部材23と現像剤担持体22とが圧接される位置の下流側で往復運動することにより、圧接位置を通過したトナー層がほぐされる。したがって、回転するスリーブ22aの先の周回で感光体ドラム上の像のない白部分と対向した位置ではトナーが消費されず、再度層形成部材23との圧接部を通過しているが、加圧による凝集がほぐされ、感光体ドラム11に転移しやすい状態となる。また、往復運動によって繰り返し層形成部材23及びスリーブ22aの表面に接触し、十分に帯電される。したがって、先の周回で像のない白部分に対向してトナーが消費されなかった領域でも、トナーが現像によって消費され新たなトナーが供給された領域と同様に、トナーが感光体ドラム11に転移しやすい状態となる。また、十分に帯電が行われるので、トナーが消費されずに繰り返し層形成部材23との圧接部を通過した領域と新たにトナーが供給された領域とでトナーの帯電量の差が生じることも少ない。
As described above, the toner particles reciprocate on the downstream side of the position where the
上記のように形成されたトナー層は、スリーブ22aの回転によって現像領域Aに搬送され、現像剤担持体22と感光体ドラム11との間隙に生じている交番電界内で電荷を有するトナーがスリーブ22aの表面から離れ、往復運動をする。また、この往復運動によってトナーの粒子同士が衝突し、全体がクラウド状となる。このトナーのクラウドは、バイアス電圧の直流成分によって感光体ドラム11上の潜像部分(露光部)に引き寄せられ、この静電潜像を可視化する。このとき、スリーブ22a上のトナー層は均一に形成されており、上記現像は均一に行われ、ゴースト等の画像欠陥を有効に抑制することができる。また、トナーは十分に帯電されており、良好な画像が形成される。
The toner layer formed as described above is conveyed to the development area A by the rotation of the
さらに、トナーは層形成部材23の下流側で十分に帯電されるので、層形成部材23の圧接力を大きくして強くトナーを擦りつける必要がなく、圧接力を小さく設定してトナーの劣化を抑制することもできる。
Further, since the toner is sufficiently charged on the downstream side of the
上記現像装置14における層形成部材23は、図3に示されるものに代えて、図6又は図7に示されるような構成を備えるものを用いることもできる。
図6に示す層形成部材41は、PET、PEN又はPE等の樹脂フィルム41aを用い、この樹脂フィルム41aの一端を現像装置のハウジング21に固定するとともに、先端付近を現像スリーブ22aに圧接するものである。この樹脂フイルム41aの背面側には、図6(b)に示すように、アルミニウム等の金属層41bを蒸着等によって形成しておき、この金属層41b(導電性層)とスリーブ22aとの間に交流電圧を印加するものである。このような層形成部材41では、樹脂フィルム41aが柔軟に変形するものとなり、層形成部材41のスリーブ22aに対する接触圧を小さく設定することができる。
また、図7に示す層形成部材42は、ゴムや発泡樹脂等の弾性板42cと、PET、PEN又はPE等の樹脂フィルム42aに蒸着等によって金属の薄層42bが形成された積層体とからなり、金属の薄層42bが樹脂フィルム42aと弾性板42cとの間に挟み込まれるように貼り合わせたものである。そして、樹脂フィルム42aを圧接部材として現像スリーブ22aに当接し、上記金属の薄層42bを導電性層として交流電圧を印加する。この構成とすることにより、層形成部材42が柔軟に変形可能となり、圧接力を小さく設定することができるとともに、圧接部における弾性板42cの変形によりスリーブ22aとの圧接幅を大きくすることができる。
As the
The
7 includes an
一方、上記現像装置14のマグネットロール22bに設けられた磁極は、図8に示すように、交番電界が形成される領域と対応する位置に同極性の磁極を並設することができる。
このように磁極が配置されていると、図9に示すように、それぞれの磁極と対応する位置でトナーが穂状となって起立し、これらの磁極間には反発磁界によって磁気的な拘束力がほとんど生じない領域が生じる。したがって、磁極と対応する位置で穂状となった後、一旦穂立ちが崩されて磁極間を飛び越え、再び下流側の磁極と対応する位置で穂立ちが形成される。この間に交番磁界が作用することによって帯電したトナーは活発に往復運動を行い、凝集したトナー層をほぐす効果及びトナーを帯電させる効果はより顕著となる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the magnetic poles provided on the
When the magnetic poles are arranged in this way, as shown in FIG. 9, the toner stands up like a spike at the position corresponding to each magnetic pole, and a magnetic restraining force is generated between these magnetic poles by the repulsive magnetic field. An area that hardly occurs is generated. Accordingly, after the spikes are formed at the positions corresponding to the magnetic poles, the spikes are once broken to jump between the magnetic poles, and the spikes are formed again at the positions corresponding to the magnetic poles on the downstream side. During this time, the charged toner is actively reciprocated by the action of an alternating magnetic field, and the effect of loosening the agglomerated toner layer and the effect of charging the toner become more prominent.
次に、本願に係る発明の効果を確認するための実験について説明する。
表1は、層形成部材23と現像剤担持体22の間隙に形成する交番電界の有無及び層形成部材23の現像剤担持体22への接触圧の変化により、現像状態がどのような影響を受けるかについて調査を行った実験の結果を示すものである。
表1に示すように、層形成部材23と現像剤担持体22の間隙に交番電界を形成した場合は、層形成部材23の接触圧を0.39N/cm(40gf/cm)と弱くしても、帯電不良を原因とするかぶりは発生しないことが分かる。また、接触圧が0.78N/cm(80gf/cm)以下であれば、ゴーストも生じない。ただし、接触圧を0.98N/cm(100gf/cm)と大きくするとゴーストが発生する。これは、接触圧が強すぎてトナーを現像剤担持体13へ押し付ける力が大きくなり、トナーの凝集が生じるからと推測できる。
一方、交番電界を形成しない場合は、層形成部材23の接触圧が0.59N/cm(60gf/cm)以下であれば、トナーに帯電不良が生じ、かぶりが発生することがわかる。また、層形成部材23の接触圧を0.39N/cm(40gf/cm)と小さくしてもゴーストは生じる。
したがって、層形成部材23と現像剤担持体22との間隙に交番電界を形成することによってゴーストを抑制する顕著な効果が認められ、さらに層形成部材23の接触圧を小さくした場合にもかぶりを防止することが可能となることが分かる。
Table 1 shows how the development state affects the presence or absence of an alternating electric field formed in the gap between the
As shown in Table 1, when an alternating electric field is formed in the gap between the
On the other hand, in the case where no alternating electric field is formed, it can be seen that if the contact pressure of the
Accordingly, a remarkable effect of suppressing the ghost is recognized by forming an alternating electric field in the gap between the
図10は層形成部材23の接触圧とトナーライフとの関係を評価確認した実験結果を示すものである。
この実験では、層形成部材23の接触圧の設定は、板バネ23aの材料の厚さを変更することで行い、接触圧が0.39N/cm(40gf/cm)から1.18N/cm(120gf/cm)となるように設定した。そして、標準画像である画像面積率約5%の画像をトナー劣化に伴う画像欠陥(画像ムラなど)が生じるまで出力し、この時点までの出力枚数を測定することによりトナーライフを評価確認した。
図10が示すように、接触圧を小さく設定することによってトナーのライフを長くすることができる。従来から一般的に使用されている現像装置における層形成部材の接触圧は0.78N/cm(80gf/cm)程度であるので13000枚程度の現像を行うとトナーの交換が必要となる。これに対し、本願発明に係る現像装置では、接触圧を0.59N/cm(60gf/cm)以下にすることができ、トナーの交換を行うことなく20000枚以上の現像が可能となる。したがって、20000枚以上の出力を得るには、線圧を60gf/cm以下にすればよいことが確認された。
FIG. 10 shows experimental results obtained by evaluating and confirming the relationship between the contact pressure of the
In this experiment, the contact pressure of the
As shown in FIG. 10, the toner life can be lengthened by setting the contact pressure small. Since the contact pressure of a layer forming member in a developing device generally used in the past is about 0.78 N / cm (80 gf / cm), the toner needs to be replaced when developing about 13,000 sheets. In contrast, in the developing device according to the present invention, the contact pressure can be reduced to 0.59 N / cm (60 gf / cm) or less, and development of 20000 sheets or more can be performed without replacing the toner. Therefore, it was confirmed that the linear pressure should be 60 gf / cm or less in order to obtain an output of 20000 sheets or more.
1:画像読み取り装置、 2:受信部、 3:画像記録制御部、 4:画像形成部、 11:感光体ドラム、 12:帯電装置、 13:露光装置、 14:現像装置、 15:転写装置、 16:クリーニング装置、 17:除電露光装置、 18:定着装置、
21:現像装置のハウジング、 22:現像剤担持体、 22a:スリーブ、 22b:マグネットロール、 23:層形成部材、 23a:板バネ(導電性層)、 23b:絶縁性のテープ(圧接部材)、 24:撹拌部材、 25:直流電源、 26:交流電源、
32:現像剤担持体、
41:層形成部材、 41a:樹脂フィルム(圧接部材)、 41b:金属層(導電性層)、 42:層形成部材、 42a:樹脂フィルム(圧接部材)、 42b:金属の薄層(導電性層)、 42c:弾性板、
1: image reading device, 2: receiving unit, 3: image recording control unit, 4: image forming unit, 11: photosensitive drum, 12: charging device, 13: exposure device, 14: developing device, 15: transfer device, 16: Cleaning device, 17: Static elimination exposure device, 18: Fixing device,
21: Housing of developing device, 22: Developer carrier, 22a: Sleeve, 22b: Magnet roll, 23: Layer forming member, 23a: Leaf spring (conductive layer), 23b: Insulating tape (pressure contact member), 24: Stirring member, 25: DC power supply, 26: AC power supply,
32: developer carrier
41: Layer forming member, 41a: Resin film (pressure contact member), 41b: Metal layer (conductive layer), 42: Layer formation member, 42a: Resin film (pressure contact member), 42b: Thin metal layer (conductive layer) 42c: elastic plate,
Claims (5)
前記現像剤担持体の周面に圧接され、トナーの薄層を形成する層形成部材と、
前記現像剤担持体と前記像担持体との間に現像バイアス電圧を印加する電源装置とを備えた現像装置であって、
前記現像剤担持体は、前記周面に沿って複数の磁極が設けられ、該磁極によって磁性トナーを周面上に吸着するものであり、
前記層形成部材は、前記現像剤担持体との圧接面に沿って形成された導電性層を有し、
該導電性層と前記現像剤担持体との間に交流電圧が印加されるものであることを特徴とする現像装置。 A developer carrier disposed on the surface so as to face an image carrier on which a latent image due to a difference in electrostatic potential is formed, and an endless circumferential surface is moved around;
A layer forming member that is pressed against the peripheral surface of the developer carrying member to form a thin layer of toner;
A developing device comprising a power supply device for applying a developing bias voltage between the developer carrier and the image carrier;
The developer carrying member is provided with a plurality of magnetic poles along the peripheral surface, and adsorbs magnetic toner on the peripheral surface by the magnetic poles,
The layer forming member has a conductive layer formed along a pressure contact surface with the developer carrier.
A developing device, wherein an AC voltage is applied between the conductive layer and the developer carrying member.
前記層形成部材が前記現像剤担持体の周面に圧接される部分の下流側近傍に、前記マグネットロールの磁極の一つが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 The developer carrier has a magnet roll in which the position of the magnetic pole is supported immovably, and a cylindrical sleeve that rotates outside the magnet roll,
The developing device according to claim 1, wherein one of the magnetic poles of the magnet roll is provided in the vicinity of the downstream side of the portion where the layer forming member is pressed against the peripheral surface of the developer carrying member.
前記層形成部材が前記現像剤担持体の周面に圧接される部分の下流側近傍に、前記マグネットロールの二つの同極性の磁極が隣り合って設けられていることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 The developer carrier has a magnet roll in which the position of the magnetic pole is supported immovably, and a cylindrical sleeve that rotates outside the magnet roll,
2. The two magnetic poles having the same polarity of the magnet roll are provided adjacent to each other in the vicinity of the downstream side of the portion where the layer forming member is pressed against the peripheral surface of the developer carrying member. The developing device according to 1.
前記像担持体上の潜像にトナーを付着させることによりトナー像を形成する現像装置と、
形成されたトナー像を転写材に転写する転写装置と、
前記トナー像が転写された転写材を加熱された部材に圧接し、該トナー像を加熱・加圧して定着する定着装置と、を有し、
前記現像装置は、請求項1から請求項4までのいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。
An image carrier on which a latent image is formed by an electrostatic potential difference on an endless peripheral surface;
A developing device for forming a toner image by attaching toner to a latent image on the image carrier;
A transfer device for transferring the formed toner image to a transfer material;
A fixing device that presses the transfer material onto which the toner image has been transferred to a heated member and fixes the toner image by heating and pressurizing; and
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing device is a developing device according to claim 1.
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