JP2008015277A - Developing device and image forming apparatus using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、トナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いた現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。 The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly to a developing device using a two-component developer containing toner and a magnetic carrier and an improvement of an image forming apparatus using the developing device.
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像方式としてトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式では、現像後の現像ロール上の残留現像剤を現像ロールからピックオフするために、異極性の磁極を用いるタイプでは剥離部材を用いて強制的に剥離させるようにすると現像剤の劣化を招く虞があることから、現像ロールの反発磁極を利用したタイプのものが多く知られている。このような反発磁極を用いると、現像剤が反発磁界に達すればピックオフをほぼ確実に達成できる利点があるが、その反面、反発磁極のうち現像剤搬送方向の上流側に位置する磁極近傍では、現像剤に対し反発磁界内に侵入することを阻止する力が作用する。これは、磁極近傍では接線方向の磁力が作用して現像剤の進行が妨げられることによるもので、結果的に上流側磁極近傍に現像剤のよどみが発生し易くなる。 In general, in a two-component developing method using a two-component developer containing toner and a magnetic carrier as a developing method used in an image forming apparatus such as an electrophotographic method, the developer remaining on the developing roll after development is picked off from the developing roll. For this reason, for types using magnetic poles of different polarity, there is a risk that the developer may be deteriorated if it is forced to peel using a peeling member. It has been. When such a repulsive magnetic pole is used, there is an advantage that pickoff can be achieved almost certainly if the developer reaches the repulsive magnetic field, but on the other hand, in the vicinity of the magnetic pole located upstream of the repelling magnetic pole in the developer conveying direction, A force that prevents the developer from entering the repulsive magnetic field acts on the developer. This is because the magnetic force in the tangential direction acts on the vicinity of the magnetic pole to prevent the developer from proceeding, and as a result, the stagnation of the developer tends to occur near the upstream magnetic pole.
図14は、従来の現像装置の一例を示すもので、感光体101に対向して開口する現像ハウジング102の開口部には、感光体101と対向する位置に現像ロール103が配設されている。現像ロール103は、表面に回転可能な現像スリーブ104と内部に固定配置された磁石ロール105で構成され、磁石ロール105内に固定配置された複数の磁極のうち、反発磁界を形成する2個の反発磁極105a,105b(本例では例えばS極)が設けられている。尚、図中符号106は現像ロール103上の現像剤層の層厚規制を行うトリマであり、符号107(107a,107b)は現像剤を撹拌搬送して現像剤に所定の帯電量を付与すると共に現像剤を現像ロール103に供給するオーガーである。
FIG. 14 shows an example of a conventional developing device, and a developing
このような構成の現像装置にあっては、オーガー107から現像ロール103上に供給された現像剤はトリマ106によって層厚規制された後、現像ロール103と感光体101との対向部位にて現像が行われる。現像を終えた残留現像剤はそのまま現像ロール103の回転に伴って現像ロール103上を搬送され、磁極105aの近傍に達する。ここで、この磁極105aの接線方向の磁力によって現像剤の進行が妨げられ、この部位に現像剤のよどみ(図中符号αで示す領域)を生じるようになる。
そのため、このよどみ部分で現像剤と現像ロール103間でのスリップが生じ易くなり、現像ロール103表面が摩耗されて変形したり、現像剤が劣化を促進されるようになる。
In the developing device having such a configuration, the developer supplied from the
Therefore, slippage between the developer and the developing
このような現象は、特に、現像ロール表面との摩擦力が小さくなる、例えば球形度の高いキャリアや樹脂分散キャリアなどを使用する場合に多く発生するようになる。通常、球形度の高いキャリアや樹脂分散キャリアを使用すると、フェライト等の通常の磁性体キャリアを用いる場合に比べ、キャリア表面が滑らかなことによるトナーへのストレスが小さくなり現像剤が長寿命化するという本来もたらされるべき利点があるが、現像剤と現像ロールとの摩擦力が小さくなる結果、上述した現像剤のよどみを発生し易くなり、その分スリップが大きくなって、却ってフェライト等の磁性体キャリアを使用する場合に比べ現像ロールや現像剤の寿命が短くなる。 Such a phenomenon occurs particularly when a friction force with the surface of the developing roll is small, for example, when a carrier having a high sphericity or a resin dispersion carrier is used. In general, when a carrier with a high sphericity or a resin-dispersed carrier is used, the stress on the toner due to the smooth carrier surface is reduced and the life of the developer is extended compared to the case of using a normal magnetic carrier such as ferrite. However, as a result of the reduced frictional force between the developer and the developing roll, the stagnation of the developer described above is likely to occur, and as a result, the slip increases, and on the contrary, a magnetic material such as ferrite. The life of the developing roll and the developer is shortened compared to the case of using a carrier.
したがって、このような対応策として、現像ロールからの現像剤のピックオフを反発磁極を用いることなく行うようにする方式が想定される。特許文献1には、反発磁極を用いずにロール体の遠心力を利用してロール体表面の現像剤を飛散させる方式が提示されている。しかしながら、このロール体は現像ロールではなく、単に現像剤を搬送する搬送ロール(特許文献中1では剥離ロール)であり、更に、この搬送ロール内部の磁極配置は一方に偏って配置され、磁極の設けられていない箇所から現像剤を飛散させるようにしている。そのため、このような磁極配置を現像ロールで行うようにすると、現像ロールとしての現像剤の搬送性が損なわれると共に、現像ロール自体の回転数も必要になることから、実際の現像ロールでの対応は更に困難となる。
Therefore, as such a countermeasure, a method is assumed in which the developer is picked off from the developing roll without using a repulsive magnetic pole. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 proposes a method of scattering the developer on the surface of the roll body using the centrifugal force of the roll body without using a repulsive magnetic pole. However, this roll body is not a development roll, but a conveyance roll that simply conveys the developer (in the
本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであり、二成分現像剤が現像剤担持体上から良好にピックオフされ、更に、現像剤担持体及び現像剤の劣化が抑制された現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve such technical problems, and the two-component developer is favorably picked off from the developer carrier, and further, the deterioration of the developer carrier and the developer is suppressed. The developing device and an image forming apparatus using the same are provided.
すなわち、本発明は、図1に示すように、静電潜像が担持される像担持体1に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤(現像剤)Dを収容可能な現像ハウジング2と、現像ハウジング2の開口に面して配設され且つ現像剤Dを担持搬送可能な現像剤担持体3とを備える現像装置において、現像剤担持体3は、回転可能な現像スリーブ3aと、現像スリーブ3aの内部に異極性の磁極が交互に固定配列された磁石体3bとを具備し、この磁石体3bは、隣接する異極性の磁極間に磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が共に減衰する磁力分布を有し、かつ、現像スリーブ3a上の現像剤Dが重力G及び遠心力CFの作用で前記磁力分布による保持力に打ち勝って剥離可能なピックオフ部Pを有することを特徴とするものである。
That is, as shown in FIG. 1, the present invention can accommodate a two-component developer (developer) D that opens opposite to an
このような技術的手段において、現像剤担持体3としては現像剤Dを担持しうるものであればよく、内部に複数の磁極が固定配置された磁石体3bを有し、外部に回転可能な現像スリーブ3aを備える。また、現像剤担持体3(具体的には現像スリーブ3a)と像担持体1の互いの回転方向は、対向部位で同方向(With方向)でもよいし、反対方向(Against方向)であっても差し支えない。
In such technical means, the
そして、本発明では、現像剤担持体3からの現像剤Dのピックオフ部Pを現像剤担持体3の隣接する異極性の磁極m1,m2間に設け、更に、現像剤Dが重力G及び遠心力CFの作用で剥離可能にすることで、反発磁極を用いた場合のように上流側に位置する磁極近傍に現像剤Dのよどみが発生することを防ぎ、現像剤Dと現像スリーブ3aとのスリップを抑えることができるようになる。そのため、現像剤D並びに現像スリーブ3aの長寿命化を図ることができるようになる。尚、「重力G及び遠心力CFの作用で磁力分布による保持力に打ち勝って剥離可能」とは、磁石体3bの隣接する異極性の磁極m1,m2間で、その磁力分布が、現像スリーブ3aからの現像剤Dのピックオフが確実になされる程度の小さい磁力作用となっていることを意味する。
In the present invention, the pick-up part P of the developer D from the
更に、このピックオフ部Pが設定される具体的な位置としては、前記隣接する異極性の磁極m1,m2の夫々に対応する現像スリーブ3a表面と現像スリーブ3aの回転中心とを結ぶ直線同士がなす角度θが100度以上であり、磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が20mT以下の部位に設定されることが好ましい。
Further, as a specific position where the pick-off portion P is set, straight lines connecting the surface of the developing
ここで、従来の反発磁極を用いた場合のピックオフ部への現像剤の進入を妨げる力が働く様子について説明する。図2は、現像剤担持体の反発磁極(この例ではS極同士)が近傍に位置する場合を示しており、現像剤担持体上の現像剤は、現像剤担持体の回転方向に沿って矢印Aで示すように反発磁界(反発磁極によって構成される磁界)に向かって搬送される。
反発磁界によって形成される磁力線(図中点線で示す)が示すように、反発磁極間では磁力線がない(ほぼゼロになる)領域βが存在する。現像剤は磁力線に沿って並ぼうとするため、領域βに近づいた現像剤には領域βから磁力線のある領域に向かって移動する方向に力が作用する。そのため、現像剤担持体上を搬送された現像剤は領域βの手前で留まろうとする。しかしながら、この留まろうとした現像剤は後方から搬送されてくる現像剤のために、現像剤担持体の法線方向、すなわち、矢印Bの方向に移動するようになる。そのため、上流側に位置する磁極近傍では、現像剤が法線方向に延びた壁を形成するようになる。更に、この壁は成長するが、現像剤担持体から遠くなるにつれ矢印C方向に倒れるようになる(現像剤の逆流が発生する)。このような現像剤の動きによって上流側の磁極近傍では現像剤のよどみ(図中αで示す)が発生するようになる。
尚、更に後方から搬送されてくる現像剤によって、よどみが増加してくると、堰を切って一部の現像剤が下流側の磁極方向へ移動し(矢印D方向)、現像剤担持体から離れる方向に移動するようになる(矢印E方向)。
Here, a state in which a force that hinders the entry of the developer into the pick-off portion when a conventional repulsive magnetic pole is used will be described. FIG. 2 shows a case where the repelling magnetic poles (S poles in this example) of the developer carrier are located in the vicinity, and the developer on the developer carrier is along the rotation direction of the developer carrier. As shown by the arrow A, it is conveyed toward a repulsive magnetic field (a magnetic field constituted by a repelling magnetic pole).
As indicated by the lines of magnetic force formed by the repulsive magnetic field (shown by dotted lines in the figure), there is a region β where there is no magnetic field line (becomes almost zero) between the repelling magnetic poles. Since the developer tends to line up along the lines of magnetic force, a force acts on the developer approaching the region β in the direction of moving from the region β toward the region having the lines of magnetic force. For this reason, the developer conveyed on the developer carrier tends to stay before the region β. However, the developer trying to stay is moved in the normal direction of the developer carrier, that is, in the direction of the arrow B because of the developer conveyed from behind. Therefore, in the vicinity of the magnetic pole located on the upstream side, the developer forms a wall extending in the normal direction. Further, this wall grows, but as it moves away from the developer carrying member, it falls down in the direction of arrow C (development of the developer occurs). Due to such movement of the developer, stagnation of the developer (indicated by α in the figure) occurs in the vicinity of the magnetic pole on the upstream side.
When stagnation is further increased by the developer conveyed from the rear, a part of the developer moves in the direction of the magnetic pole on the downstream side by cutting the weir (in the direction of arrow D), and from the developer carrier. It moves in the direction away (arrow E direction).
このような作用に比較して、本発明では、ピックオフ部Pを異極性の磁極間に設けるようにしたので、現像剤Dのよどみの発生を抑えることができるようになる。
また、本発明は、反発磁極を備えた態様においても構成することが可能であり、この場合、図1に示すように、静電潜像が担持される像担持体1に対向して開口し且つトナー及び磁性キャリアを含む二成分現像剤(現像剤)Dを収容可能な現像ハウジング2と、現像ハウジング2の開口に面して配設され且つ現像剤Dを担持搬送可能な現像剤担持体3とを備える現像装置において、現像剤担持体3は、回転可能な現像スリーブ3aと、現像スリーブ3aの内部に一組の隣接する同極性の磁極を含む複数の磁極が固定配列された磁石体3bとを具備し、この磁石体3bは、前記同極性の磁極間に現像スリーブ3a上の現像剤Dを剥離可能なピックオフ部Pを有し、かつ、前記同極性の磁極のうち上流側に位置する上流側磁極近傍にはピックオフ部Pに向かう現像剤Dに対して逆流を抑える方向に作用する搬送許容磁界を有するようにすればよい。
Compared to such an action, in the present invention, since the pick-off portion P is provided between the magnetic poles of different polarities, the occurrence of stagnation of the developer D can be suppressed.
Further, the present invention can also be configured in an aspect provided with a repulsive magnetic pole. In this case, as shown in FIG. 1, the opening is opposed to the
このように、搬送許容磁界によって逆流が抑えられることで、上流側磁極近傍での現像剤のよどみの発生を低減することができるようになり、現像剤Dは容易にピックオフ部Pへ向かうようになる。また、このような搬送許容磁界を形成するには、反発磁極の磁極同士を大きく離間させたり、あるいは磁力調整を付加することで成されるようになる。 As described above, the backflow is suppressed by the conveyance allowable magnetic field, so that it is possible to reduce the occurrence of stagnation of the developer in the vicinity of the upstream magnetic pole, and the developer D easily moves toward the pick-off portion P. Become. In addition, such a transfer allowable magnetic field is formed by greatly separating the repulsive magnetic poles or adding magnetic force adjustment.
更に、この搬送許容磁界としては、図3(a)に示すように、上流側磁極m3による磁束密度の法線方向成分のピーク位置と現像スリーブ3aの回転中心とを結ぶ直線を基準ラインと定義すると、ピックオフ部Pに向かう現像剤Dが一部逆流しながら搬送される挙動に繋がる逆流領域に対し、前記基準ラインを現像剤搬送方向下流側に偏倚させるように設定することが好ましい。
Further, as the transport allowable magnetic field, as shown in FIG. 3A, a straight line connecting the peak position of the normal direction component of the magnetic flux density by the upstream magnetic pole m3 and the rotation center of the developing
ここで、この作用について詳細に説明する。
図3(a)は、本発明における反発磁極m3,m4を用いた場合の磁界作用を模式的に示したものであり、実線は磁束密度の法線方向成分を示し、点線は磁束密度の接線方向成分を示している。本発明では、反発磁極m3,m4同士を大きく離間させたり、あるいは磁極m3,m4の磁力調整を行うことで、基準ライン(一点鎖線で示す)が逆流領域(境界を二点鎖線で示す)より下流側になるように設定されている。そのため、上流側磁極m3近傍では現像剤Dはピックオフ部Pへ向かって搬送され易くなり、よどみの発生が抑えられるようになる。このことは、反発磁極m3,m4をこのように配置することで、反発磁極m3,m4による磁力線が互いの方向に向かって拡がり易くなり、上流側磁極m3の下流側にも磁束密度の接線方向成分が大きく現れるようになることにもよる。
一方、図3(b)に示すように、例えば反発磁極m3,m4を近接して配置した場合には、基準ラインが逆流領域の上流側に位置するようになり、上流側磁極m3近傍で現像剤Dの逆流が発生し易くなる。そのため、現像剤Dのよどみ発生し易くなる。このことは、反発磁極m3,m4間の磁界作用により、上流側磁極m3の下流側では磁束密度の接線方向成分も大きくならないことにもよる。
Here, this operation will be described in detail.
FIG. 3A schematically shows the magnetic field effect when the repulsive magnetic poles m3 and m4 are used in the present invention, the solid line indicates the normal direction component of the magnetic flux density, and the dotted line indicates the tangent of the magnetic flux density. The direction component is shown. In the present invention, the repulsive magnetic poles m3 and m4 are greatly separated from each other, or the magnetic force of the magnetic poles m3 and m4 is adjusted so that the reference line (indicated by the alternate long and short dash line) is from the backflow region (the boundary is indicated by the alternate long and two short dashed line). It is set to be on the downstream side. Therefore, in the vicinity of the upstream magnetic pole m3, the developer D is easily transported toward the pick-off part P, and the occurrence of stagnation is suppressed. This is because by arranging the repulsive magnetic poles m3 and m4 in this way, the magnetic lines of force due to the repulsive magnetic poles m3 and m4 are likely to spread toward each other, and the tangential direction of the magnetic flux density is also downstream of the upstream magnetic pole m3. It depends on the fact that the ingredients appear greatly.
On the other hand, as shown in FIG. 3B, for example, when the repulsive magnetic poles m3 and m4 are arranged close to each other, the reference line is positioned on the upstream side of the backflow region, and development is performed in the vicinity of the upstream magnetic pole m3. The backflow of the agent D is likely to occur. Therefore, stagnation of developer D is likely to occur. This is due to the fact that the tangential component of the magnetic flux density does not increase on the downstream side of the upstream magnetic pole m3 due to the magnetic field effect between the repulsive magnetic poles m3 and m4.
更に、このように反発磁極m3,m4を用いる態様では、上流側磁極m3の上下流側近傍には、更に、この磁極m3と極性が異なり且つ磁束密度が小さい補助磁極を設けることが好ましく、これによれば、上流側磁極m3近傍での現像剤Dのよどみの発生を積極的に防ぐことができるようになる。 Further, in the aspect using the repulsive magnetic poles m3 and m4, it is preferable to provide an auxiliary magnetic pole having a polarity different from that of the magnetic pole m3 and having a low magnetic flux density in the vicinity of the upstream and downstream sides of the upstream magnetic pole m3. Accordingly, it is possible to positively prevent the stagnation of the developer D in the vicinity of the upstream magnetic pole m3.
そして、図1に示すように、本発明のピックオフ部Pは、現像ハウジング2内に収容された現像剤Dより上方に離間した位置に設けられることが好ましく、これによれば、ピックオフ部Pでの現像剤Dに重力G及び遠心力CFの作用を効果的に働かせることができ、より一層効果的なピックオフが行われるようになる。
As shown in FIG. 1, the pick-off portion P of the present invention is preferably provided at a position spaced above the developer D accommodated in the developing
また、本発明は、使用する現像剤Dの磁性キャリアとして、フェライト等の磁性体表面に樹脂コートを施したような従来型の磁性キャリアではなく、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものを使用する場合に一層顕著な効果をもたらすことができる。ここで、「磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成」とは、従来のような単に磁性体表面に樹脂コートがなされたものではなく、例えば磁性体と樹脂とを分散混合し粉砕分級したもの、重合法によって作製したもの、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させて作製したもの等が挙げられる。 In the present invention, the magnetic carrier of the developer D to be used is not a conventional magnetic carrier in which a resin coating is applied to the surface of a magnetic material such as ferrite, but a magnetic material and a binder resin are dispersedly mixed. When using what has a structure, a more remarkable effect can be brought about. Here, “the structure in which the magnetic substance and the binder resin are dispersed and mixed” is not simply a resin coating on the surface of the magnetic substance as in the past. For example, the magnetic substance and the resin are dispersed and mixed and pulverized. Examples include classified materials, those prepared by a polymerization method, and materials prepared by impregnating a porous magnetic material with a resin.
そして、本発明における磁性キャリアとしては、重合法によって作製され且つ形状係数(SF−2)が115以下のものであることが好ましく、このように形状が球形状で、磁化も小さい磁性キャリアを使用するようにしても、現像剤Dのピックオフ部Pの上流側での現像剤Dのよどみの発生を抑えることができるようになる。そのため、球形度の高いキャリアを使用することによるトナーへの低ストレス付与性を活かしながら、現像剤D並びに現像スリーブ3aの長寿命化を図ることができるようになる。尚、形状係数(SF−2)は、キャリア粒子の投影像の周囲長をLとし、キャリア粒子の投影面積をSとしたときに、次の(1)式によって算出される。
形状係数(SF−2)=(L2/S)×{100/(4π)}・・・(1)
The magnetic carrier in the present invention is preferably prepared by a polymerization method and has a shape factor (SF-2) of 115 or less. Thus, a magnetic carrier having a spherical shape and a small magnetization is used. Even if it does, it becomes possible to suppress the occurrence of stagnation of the developer D on the upstream side of the pick-off portion P of the developer D. Therefore, it is possible to extend the life of the developer D and the developing
Shape factor (SF-2) = (L 2 / S) × {100 / (4π)} (1)
更に、本発明の現像スリーブ3aとしては、その外周面に現像剤Dの搬送性を維持する処理が施されていることが好ましく、現像剤Dの搬送性を良好にする具体的な処理としては、現像スリーブ3aに対し十点平均粗さRzが10μm以上になるようにブラスト処理をした後にTa−C(Tetrahedral Amorphous Carbon)のような硬質コート処理を行ったもの、十点平均粗さRzが20μm以上の凹凸面を有するようにブラスト処理したもの、使用するキャリア径以上の深さの溝加工(V溝等)が施されたもの等が挙げられる。
Furthermore, as the developing
そして、本発明は、上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を用いた画像形成装置をも対象とするものである。 The present invention is not limited to the above-described developing device, but is also intended for an image forming apparatus using these developing devices.
本発明の現像装置によれば、現像剤担持体は、回転可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に異極性の磁極が交互に固定配列された磁石体と、磁石体内の隣接する異極性の磁極間に設定され、現像スリーブ上の現像剤が重力及び遠心力の作用で剥離可能になるように磁石体による磁束密度の法線方向成分並びに接線方向成分が共に減衰する磁力作用の小さいピックオフ部とを具備するようにしたので、現像剤と現像スリーブとのピックオフ部上流側での現像剤のスリップを抑え、現像スリーブ及び現像剤の長寿命化を図ることができる。また、このような構成を採ったので、球形度が高い樹脂分散キャリアを良好に使用することができ、その分トナーへのストレス低下をすることができ、現像剤の一層の長寿命化ができる。そのため、長期に亘って安定した現像特性を維持することができる。
更に、本発明の他の態様の現像装置によれば、現像剤担持体は、回転可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に一組の隣接する同極性の磁極を含む複数の磁極が固定配列された磁石体と、磁石体内の前記同極性の磁極間に設定され、現像スリーブ上の現像剤が重力及び遠心力の作用で剥離可能になるように磁石体による磁束密度の法線方向成分並びに接線方向成分が共に減衰する磁力作用の小さいピックオフ部とを具備し、同極性の磁極のうち現像剤搬送方向上流側に位置する上流側磁極にはピックオフ部に向かう現像剤に対して逆流を抑える方向に作用する搬送許容磁界を有するようにしたので、現像スリーブ及び現像剤の長寿命化を図ることができる。そのため、長期に亘って安定した現像特性を維持することができる。
更にまた、上述の現像装置を用いることで、長期に亘って安定した現像特性を有する画像形成装置を実現することができるようになる。
According to the developing device of the present invention, the developer carrying member includes a rotatable developing sleeve, a magnet body in which magnetic poles of different polarities are alternately fixed and arranged inside the developing sleeve, and adjacent different polarities of the magnetic body. Pickoff part with small magnetic action that is set between the magnetic poles and attenuates both the normal direction component and the tangential direction component of the magnetic flux density by the magnet body so that the developer on the developing sleeve can be peeled off by the action of gravity and centrifugal force Therefore, it is possible to suppress the developer slip on the upstream side of the pick-off portion between the developer and the developing sleeve, and to extend the life of the developing sleeve and the developer. Further, since such a configuration is adopted, a resin-dispersed carrier having a high sphericity can be used favorably, the stress on the toner can be reduced correspondingly, and the life of the developer can be further extended. . Therefore, stable development characteristics can be maintained over a long period of time.
Furthermore, according to the developing device of another aspect of the present invention, the developer carrying member includes a rotatable developing sleeve and a plurality of magnetic poles including a pair of adjacent magnetic poles of the same polarity fixed inside the developing sleeve. And a normal direction component of magnetic flux density by the magnet body so that the developer on the developing sleeve can be peeled off by the action of gravity and centrifugal force. A pick-off portion having a small magnetic force action in which both tangential components are attenuated, and the upstream magnetic pole located upstream of the developer conveying direction among the same polarity magnetic poles suppresses the backflow with respect to the developer toward the pick-off portion. Since the conveyance allowable magnetic field acting in the direction is provided, the life of the developing sleeve and the developer can be extended. Therefore, stable development characteristics can be maintained over a long period of time.
Furthermore, an image forming apparatus having stable development characteristics over a long period can be realized by using the above-described developing device.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図4は、本発明が適用された現像装置の実施の形態1を含む画像形成装置の概要を示すものであり、同図において、符号21は、矢印方向に回転し、表面に有機光導電層等からなる感光層を含む像担持体としての感光体であり、この感光体21は帯電ロール等の帯電器22によって帯電され、レーザ書込装置等の露光器23によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、感光体21の光の当たった部分の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 4 shows an outline of an image forming apparatus including the first embodiment of the developing device to which the present invention is applied. In FIG. 4,
また、感光体21に対向して配置される現像装置30は、現像ハウジング31内に着色粒子であるトナーとトナーを担持して搬送する磁性キャリアを含む二成分現像剤(現像剤)が収容され、現像剤担持体としての現像ロール32に現像剤を担持させ、この現像ロール32に図示外のバイアス電源からの現像バイアスを印加することで、現像ロール32側を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、感光体21上の静電潜像の画像部を現像剤中の帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
In addition, the developing
更に、感光体21の周囲には転写器24が設けられ、この転写器24は、例えば感光体21に圧接配置される転写ロールにて構成され、図示外のバイアス電源によって感光体21上のトナー像を記録材26側に引き付ける方向の転写バイアスを印加することで、感光体21上で現像されたトナー像を記録材26に転写させるようにしたものである。更にまた、転写後に感光体21上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーナー25によって除去される。
また、本実施の形態では、感光体21上のトナー像が転写された記録材26は、定着器50に搬送され、この定着器50により記録材26上のトナー像が定着される。定着器50としては、例えばヒートロール方式が採用され、加熱ロール51と加圧ロール52とを有し、この加熱ロール51と加圧ロール52との間に記録材26を通過させることによりトナー像を記録材26に定着するようになる。
Further, a
In this embodiment, the
本実施の形態における現像装置30は、図5に示すように、感光体21に向かって開口する現像ハウジング31を有し、この現像ハウジング31の開口に面して現像ロール32を配設し、現像ロール32の下方で現像ロール32と近接する位置に現像ロール32上の現像剤の層厚規制を行う層厚規制部材(トリマ)33を設けたものとなっている。
また、現像ハウジング31内の現像ロール32の背後には、現像剤を撹拌搬送しながら、現像剤の帯電を行うと共に現像ロール32側に現像剤を供給する撹拌部材としてのオーガー34(34a,34b)が設けられている。本実施の形態のオーガー34は、現像ロール32側に主として現像ロール32への現像剤供給を行うサプライオーガー34aを配設し、このサプライオーガー34aの背後には、現像ハウジング31の一部で構成される仕切壁31aを介して主として現像剤の混合撹拌を行うアドミクスオーガー34bを配設したものとなっている。
As shown in FIG. 5, the developing
Further, behind the developing
そして、本実施の形態の現像ロール32は、表面が所定の粗さになるようにブラスト処理された非磁性の現像スリーブ32aを回転可能に設け、この現像スリーブ32aの内部に4個の磁極を固定配置した磁石体としてのマグネットロール32bを設けている。また、マグネットロール32b内の磁極は、感光体21と対向する位置に現像磁極としてのS1磁極を設け、S1磁極より下流側で略現像ロール32の最上部近傍には搬送磁極としてのN1磁極、N1磁極より下流側で斜め下方にはピックアップ磁極としてのS2磁極、トリマ33と略対向する位置にはトリマ磁極としてのN2磁極が配置されている。そして、本実施の形態では、N1磁極とS2磁極とは現像ロール32の中心から夫々の磁極(N1磁極及びS2磁極)に引いた直線のなす角度が約132°になるようになっている。
The developing
また、本実施の形態におけるトリマ33は、現像ハウジング31に非磁性支持体33aを固定し、この非磁性支持体33aの現像剤搬送方向上流側の面には、現像ロール32の法線方向に沿って磁性薄板33bが取り付けられており、この磁性薄板33bとトリマ磁極のN2磁極との間で現像剤の穂立ちを有効に行い、現像剤の層厚規制が行われ、現像ロール32上には所定量の現像剤層が形成されるようになっている。
更に、本実施の形態では、現像ハウジング31内の現像剤は、現像ロール32の最下端が現像剤の収容領域に接触する程度の現像剤量が収容されており、現像ロール32の隣接するN1磁極とS2磁極の間は、この現像剤の収容領域より上方に位置するようになっている。
Further, the
Furthermore, in the present embodiment, the developer in the developing
特に、本実施の形態における現像剤としては、磁性体と樹脂の分散型のキャリア(重合キャリア)からなる例えば形状係数SF−2が105の球形キャリアと、トナーを含む二成分現像剤が用いられる。 In particular, as the developer in the present embodiment, a two-component developer including a spherical carrier having a shape factor SF-2 of 105, which is made of a dispersion carrier (polymerization carrier) of a magnetic material and a resin, and toner is used. .
次に、このような現像装置30における作動について説明する。図5において、オーガー34によって帯電された現像剤は、サプライオーガー34aの作用と現像ロール32のピックアップ磁極(S2磁極)の作用によって現像ロール32上に供給される。現像ロール32に供給された現像剤は現像ロール32の回転に伴って移動し、トリマ33によって所定の層厚に規制される。この所定の層厚に規制された現像剤は、現像ロール32と感光体21との対向領域である現像領域にて、図示外の現像バイアスによって所定の現像がなされ、現像剤中のトナーの飛翔によって感光体21上の静電潜像が顕像化される。現像を終えてトナーが少なくなった現像剤は、そのまま現像ロール32の回転に伴って現像ロール32上を移動し、磁極N1を超えて磁極S2の方へ搬送される。
Next, the operation of the developing
このとき、磁極N1と磁極S2とは大きく離された位置に設けられていることから、両者の中間付近では、現像ロール32上(具体的には現像スリーブ32a上)の磁束密度が現像ロール32の法線方向並びに接線方向で共に小さくなっている。図6は、一例としての現像ロール32の磁束密度分布を示すものであり、実線は磁束密度の法線方向成分、点線は磁束密度の接線方向成分を示している。また、同心円は、間隔を20mTで示している。この図からも分かるように、磁極N1と磁極S2の間では、法線方向成分及び接線方向成分が共に小さい領域(具体的には20mT以下になっている領域)が現像剤のピックオフ位置となる。
そのため、図5に示すように、この近傍での現像剤は、現像ロール32側への磁気吸引力が弱く、また、同時に現像ロール32の回転による遠心力や現像剤自体の重力の作用も加わるため、現像ロール32表面から図中矢印の方向に向かって現像剤が容易に離れていくようになる(ピックオフされる)。特に、本実施の形態では、現像ハウジング31内のこの部位には現像剤が収容されていないことから、ピックオフが一層有効になされるようになる。
そして、現像ロール32からピックオフされた現像剤は、現像ハウジング31内の現像剤が収容された部分に落下した後、再度、オーガー34によって撹拌搬送されることで、現像剤の混合分散が行われ、現像剤中のトナー濃度の均一化並びに所定の帯電付与がなされるようになる。
更に、従来スリップによって発生していた駆動トルクの消費分も減少させることができ、現像装置での必要なトルクを低減できるという副次的効果も得られるようになる。
At this time, since the magnetic pole N1 and the magnetic pole S2 are provided at positions that are largely separated from each other, the magnetic flux density on the developing roll 32 (specifically, on the developing
Therefore, as shown in FIG. 5, the developer in this vicinity has a weak magnetic attractive force toward the developing
Then, the developer picked off from the developing
Further, it is possible to reduce the consumption of the driving torque that has conventionally been generated by the slip, and it is possible to obtain a secondary effect that the required torque in the developing device can be reduced.
また、本実施の形態では、ピックオフ位置の前後の磁極として磁極N1と磁極S2を用いているため、例えば反発磁極を用いる場合のようにピックオフ位置への現像剤の進入を妨げる力(磁気力)は働かない。したがって、現像剤のよどみの発生が抑えられ、現像剤と現像ロール32間のスリップが発生し難くなり、現像ロール32表面の形状(具体的には現像スリーブ32a表面)を長期に亘って安定に維持することができるようになる。また、現像剤自体の寿命も長く保つことができるようになる。そのため、長期に亘って現像特性の安定化を図ることができるようになる。尚、本実施の形態では、図14に示す従来装置で発生するような現像剤のよどみを発生することがない。
In this embodiment, since the magnetic pole N1 and the magnetic pole S2 are used as the magnetic poles before and after the pick-off position, for example, a force (magnetic force) that prevents the developer from entering the pick-off position as in the case of using a repulsive magnetic pole. Does not work. Therefore, the occurrence of stagnation of the developer is suppressed, the slip between the developer and the developing
本実施の形態では、現像ロール32の磁極配置を図5に示すようにしたが、磁極配置はこれに限定されるものではなく、適宜選定するようにしてよい。また、ピックオフ位置に隣接する磁極(本例では磁極N1及び磁極S2)のなす角度を132度としたが、更に検討したところ、この角度は100度以上あればピックオフ位置での良好なピックオフが可能であることが判明した。
In the present embodiment, the magnetic pole arrangement of the developing
次に、図7は、本実施の形態の現像装置30の変形例を示すものであり、現像ロール32がサプライオーガー34aとアドミクスオーガー34bの略中央上方に配置され、現像ロール32の上方に感光体21を設ける構成となっている。更に、現像ロール32の磁極配置は図4に示す磁極配置をそのまま回転させた構成となっている。そして、磁極N1と磁極S2の間は、現像ハウジング31内の現像剤の収容領域より上方に設定されている。
このような構成であっても、上述した実施の形態同様、現像ロール32の磁極N1と磁極S2の間のピックオフ位置にて現像剤のピックオフが良好になされるようになる。そのため、上述した実施の形態と同様の効果を奏することは云うまでもない。
Next, FIG. 7 shows a modified example of the developing
Even with such a configuration, the developer is favorably picked off at the pick-off position between the magnetic pole N1 and the magnetic pole S2 of the developing
また、本実施の形態では、現像装置30を1個としたモノクロ用画像形成装置に適用する例を示したが、これに限られず、例えば複数の現像装置30を備えるカラー用画像形成装置に適用することも可能であることは云うまでもない。
In the present embodiment, an example in which the present invention is applied to a monochrome image forming apparatus having one developing
◎実施の形態2
図8は、本発明が適用された現像装置30の実施の形態2を示す。同図において、本実施の形態の現像装置30は、実施の形態1の現像装置30(図5参照)と略同様に構成されるが、現像ロール32の磁極配置が実施の形態1と異なる。すなわち、本実施の形態では、大きく離間させた反発磁極(具体的には磁極N1と磁極N2とで構成される)を備え、現像ロール32からの現像剤のピックオフを反発磁極間の磁力の弱い部分で、更に、遠心力と重力を作用させて行うようにしている。尚、実施の形態1と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
FIG. 8 shows a second embodiment of the developing
本実施の形態における現像装置30は、現像ロール32内のマグネットロール32bの磁極配置が、実施の形態1の磁極配置(図5参照)のうち、ピックアップ磁極(磁極S2)がない構成となっている。そのため、現像ハウジング31内の現像剤は、サプライオーガー34aからトリマ磁極N2の磁気吸引力によって現像ロール32へ供給されるようになる。そして、現像ロール32に供給された現像剤は、トリマ33によって層厚規制され、現像領域で現像された後、磁極N1を経て下方に向かうようになる。
The developing
図9は、一例としての現像ロール32の磁束密度分布を示すものであり、図6同様、実線は磁束密度の法線方向成分、点線は磁束密度の接線方向成分を示している。このように反発磁極(磁極N1と磁極N2で構成)を用いる場合、磁極間では磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が共に小さい領域が存在する。
そして、例えば磁極N1と磁極N2を大きく離間させることで、磁極N1の法線方向成分のピーク位置と中心(具体的には現像スリーブの回転中心)とを結ぶ基準ラインが、逆流領域より下流側になるように設定される。そのため、磁極N1近傍での現像剤の逆流が抑えられ、現像剤は容易にピックオフ位置へ搬送されるようになる。
このことは、接線方向成分についても同様に、磁極N1の下流側には接線方向成分が大きく現れるようになり、この点が反発磁極を大きく離間させないような場合(図3(b)参照)と異なる。この点も、磁極N1近傍での現像剤の搬送性を良好にするようになる。
FIG. 9 shows the magnetic flux density distribution of the developing
For example, by separating the magnetic pole N1 and the magnetic pole N2 from each other, the reference line connecting the peak position and the center (specifically, the rotation center of the developing sleeve) of the normal component of the magnetic pole N1 is downstream of the backflow region. Is set to be Therefore, the reverse flow of the developer near the magnetic pole N1 is suppressed, and the developer is easily transported to the pickoff position.
Similarly, the tangential component also appears largely downstream of the magnetic pole N1 in the tangential component, and this point does not greatly separate the repulsive magnetic pole (see FIG. 3B). Different. This also improves the developer transportability in the vicinity of the magnetic pole N1.
本実施の形態では、このような磁束密度の分布を持っていることから、磁極N1近傍に達した現像剤はそのままその下流側に搬送されるようになり、磁極N1近傍での現像剤のよどみの発生が抑えられるようになる。そして、磁極N1を越えた現像剤は、法線方向成分、接線方向成分が共に小さく、遠心力及び重力の作用が効果的なピックオフ位置で現像剤が現像ロール32からピックオフされるようになる。そのため、このように反発磁極を用いて、例えば互いの磁極を大きく離間させるようにすれば、現像剤のスリップが抑制され、実施の形態1と同様の効果を奏するようになる。
In the present embodiment, since the magnetic flux density is distributed as described above, the developer that has reached the vicinity of the magnetic pole N1 is transported downstream as it is, and the stagnation of the developer in the vicinity of the magnetic pole N1. Occurrence of occurrence will be suppressed. The developer beyond the magnetic pole N1 has both a normal component and a tangential component small, and the developer is picked off from the developing
ここで、比較のために反発磁極を用いたタイプの従来の現像装置(図14参照)の磁束密度分布について説明する。図15は、図14に示す現像装置の磁石ロール105による磁束密度分布の例を示したものであり、図中実線が法線方向成分、点線が接線方向成分を示している。図からも分かるように、反発磁極間での接線方向成分は小さいものの、上流側に位置する反発磁極の上流側には、大きな接線方向成分が存在し、一方、下流側には殆ど接線方向成分がないようになる。そして、上流側磁極の磁極Sによる基準ラインが逆流領域より上流側に位置するようになっている。そのため、この部位では、現像剤の進行方向に対し上流側に位置する反発磁極の法線方向成分の影響で現像ロール103の法線方向に並ぼうとした現像剤が上流側の磁極N方向に引っ張られるようになり、この部分で現像剤のよどみが発生し易くなる。一方、本実施の形態ではこのようなよどみの発生が抑えられることが理解される。
Here, for comparison, the magnetic flux density distribution of a conventional developing device of the type using a repulsive magnetic pole (see FIG. 14) will be described. FIG. 15 shows an example of the magnetic flux density distribution by the
◎実施の形態3
図10は、本発明が適用された現像装置30の実施の形態3を示す。同図において、本実施の形態の現像装置30は、実施の形態1の現像装置30と略同様に構成されるが、現像剤のピックオフを反発磁極によって行い、更に、一部に補助磁極を設けた点が実施の形態1の現像装置30と異なる。尚、実施の形態1と同様の構成要素には同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
FIG. 10 shows a third embodiment of a developing
本実施の形態における現像装置30は、現像ロール32内のマグネットロール32bの磁極配置に特徴がある。本実施の形態の磁極配置は、実施の形態1の磁極配置(図5参照)のうち、磁極N1を磁極S3とし、この磁極S3の両側近傍には、現像ロール32の中心からの角度が夫々30°以内であり、磁束密度の大きさも磁極S3の半分以下の2個の補助磁極N3,N4を備えている。
The developing
本実施の形態では、このような磁極配置を設けたことで、現像ロール32上の現像剤は、トリマ33による層厚規制が行われ、現像領域で現像された後、上流側の補助磁極N3及び搬送磁極としての磁極S3、下流側の補助磁極N4の作用によってこれらの磁極位置を搬送されるようになる。尚、補助磁極N3,N4では磁極近傍のみでの磁気吸引力が作用することから、現像ロール32上の現像剤は現像ロール32の回転に伴って容易に搬送されるようになる。
更に、磁極S3と磁極S2とで反発磁極を構成しているが、本実施の形態では、磁極S3の下流側に補助磁極N4を設けたことから、現像ロール32上の現像剤は容易に補助磁極N4側に搬送され、反発磁極としての磁極S3の近傍での現像剤のよどみの発生を抑えることができるようになる。そのため、磁極S3と磁極S2の反発磁極相互の作用による反発磁界内に現像剤を容易に搬送することができるようになり、反発磁界、遠心力、重力の作用が相俟ってピックオフ位置で容易に現像剤が現像ロール32から剥離されるようになる。
In this embodiment, by providing such a magnetic pole arrangement, the developer on the developing
Further, the magnetic pole S3 and the magnetic pole S2 constitute a repulsive magnetic pole. However, in this embodiment, since the auxiliary magnetic pole N4 is provided on the downstream side of the magnetic pole S3, the developer on the developing
そのため、本実施の形態にあっても、実施の形態1と同様の効果を奏するようになる。尚、このとき、反発磁極S3,S2を互いに接近して配置するようにすると、補助磁極N3,N4の作用を十分に活かすことができなくなり、上流側の反発磁極(本例では磁極S3)の近傍で現像剤のよどみの発生をもたらすようになる。
また、本実施の形態の補助磁極N3,N4としては、磁極S3の磁界作用を妨げないような磁界強度を有するようにすればよく、磁束密度及び配置は適宜選定するようにすればよい。
Therefore, even in the present embodiment, the same effect as in the first embodiment is obtained. At this time, if the repulsive magnetic poles S3 and S2 are arranged close to each other, the effects of the auxiliary magnetic poles N3 and N4 cannot be fully utilized, and the upstream repulsive magnetic pole (the magnetic pole S3 in this example) In the vicinity, the stagnation of the developer is caused.
Further, the auxiliary magnetic poles N3 and N4 of the present embodiment may have a magnetic field intensity that does not hinder the magnetic field action of the magnetic pole S3, and the magnetic flux density and arrangement may be appropriately selected.
◎実施例1
本実施例は、実施の形態1の構成の現像装置にて現像ロール(特に現像スリーブ)の表面形状の摩耗状態が、使用するキャリアによってどう変化するかを評価確認したものである。尚、比較として、従来の現像装置(図14参照)での評価も同時に行った。
使用した現像スリーブは、アルミニウム表面の初期の表面粗さの十点平均粗さRzが23μmのものとした。
使用したキャリアは、重合法によって作製された樹脂分散キャリア(形状係数SF−2=105)と従来のフェライトキャリアの2種とした。
評価は、用紙を100kpv出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔRz(十点平均粗さの変化分)を測定した。尚、通常、スリップによって現像スリーブ表面が摩耗し、表面粗さが小さくなるため、ΔRzはマイナス値となる。
Example 1
In this example, it was evaluated and confirmed how the wear state of the surface shape of the developing roll (particularly the developing sleeve) changes depending on the carrier used in the developing device having the configuration of the first embodiment. For comparison, an evaluation with a conventional developing device (see FIG. 14) was also performed.
The developing sleeve used had a 10-point average roughness Rz of the initial surface roughness of the aluminum surface of 23 μm.
Two types of carriers were used: a resin-dispersed carrier (shape factor SF-2 = 105) prepared by a polymerization method and a conventional ferrite carrier.
Evaluation was made by comparing the surface roughness of the developing sleeve after outputting 100 kpv of the paper with the initial surface roughness, and measuring ΔRz (change in 10-point average roughness) as sleeve wear. Usually, the surface of the developing sleeve is worn due to slip and the surface roughness becomes small, so ΔRz becomes a negative value.
結果は、図11に示すように、樹脂分散キャリアを使用した場合には、現像装置の種類によってΔRzが大きく異なり、本発明によればΔRzが3μmであったものが、従来の現像装置ではΔRzが15μmと大きな摩耗が生じていることが確認された。一方、通常のフェライトキャリアを用いた場合には、現像装置の差異は殆ど確認されず、ΔRzが7〜8μmとなった。
このことは、現像装置によって現像剤のよどみの発生状態が大きく異なるものの、使用するキャリアによっては、よどみによるスリップ現象の影響の程度が異なることが理解された。また、特に、本発明は、樹脂分散キャリアを使用する場合に有効であることが改めて確認された。
As shown in FIG. 11, when a resin dispersion carrier is used, ΔRz varies greatly depending on the type of developing device. According to the present invention, ΔRz was 3 μm, but in the conventional developing device, ΔRz It was confirmed that a large wear of 15 μm occurred. On the other hand, when a normal ferrite carrier was used, almost no difference in the developing device was confirmed, and ΔRz was 7 to 8 μm.
This indicates that although the state of occurrence of developer stagnation varies greatly depending on the developing device, the degree of the effect of the slip phenomenon due to stagnation varies depending on the carrier used. In particular, the present invention was reconfirmed to be effective when using a resin-dispersed carrier.
ここで、更に磁性キャリアの形状係数を変化させたもので、上述と同様の評価を行い、形状係数が115以下であれば同様に良好な結果が得られることが確認された。また、磁性キャリアとして、ポーラスな磁性体(フェライト系、マグネタイト系等)に樹脂を含浸させ、形状係数を揃えたキャリアを同様に評価したが、このような磁性キャリアであっても、形状係数が115以下であれば同様な効果が得られることが確認された。また、フェライトの微粉を球状に固めたのち樹脂コートして、形状係数を揃えたキャリアを同様に評価したが、形状係数が115以下であれば同様な効果が得られることが確認された。 Here, by further changing the shape factor of the magnetic carrier, the same evaluation as described above was performed, and it was confirmed that a good result was obtained if the shape factor was 115 or less. In addition, as a magnetic carrier, a porous magnetic material (ferrite type, magnetite type, etc.) was impregnated with a resin, and a carrier with a uniform shape factor was evaluated in the same manner. It has been confirmed that the same effect can be obtained if it is 115 or less. Further, the ferrite fine powder was hardened into a spherical shape and then coated with a resin, and a carrier having a uniform shape factor was evaluated in the same manner. However, it was confirmed that the same effect can be obtained if the shape factor is 115 or less.
◎実施例2
本実施例は、実施例1と略同様の方法で、現像剤の劣化状態を確認するために行ったものである。
評価は、現像剤が持っている電荷量(トナー濃度×トナー帯電量で評価)が現像を繰り返すことでどう低下するかを確認し、その差分をΔTPとして測定した。
使用した現像装置とキャリアは実施例1と同様にした。また、テストは、100kpvの用紙を出力することで行った。
Example 2
The present embodiment is performed in order to confirm the deterioration state of the developer by a method substantially similar to that of the first embodiment.
In the evaluation, it was confirmed how the charge amount (evaluated by toner density × toner charge amount) possessed by the developer was lowered by repeated development, and the difference was measured as ΔTP.
The developing device and carrier used were the same as in Example 1. The test was performed by outputting 100 kpv paper.
結果は、図12に示すように、樹脂分散キャリアを使用することで、通常のフェライトキャリアを使用するのに比べ、トナーの劣化が小さいことが確認された。特に、本発明の現像装置を使用することで、他の組合せより大幅な改善効果が確認されΔTPが10(a.u.)であったのに対し、樹脂分散キャリアを用いて従来の現像装置を使用した場合にはΔTPが60、フェライトキャリアを使用するとΔTPが75〜80になることが確認された。
このことは、樹脂分散キャリアを使用することで、トナーへのストレスが低下すると共に、現像剤のよどみをなくすことで、現像剤の劣化が大幅に改善されることが理解された。
As a result, as shown in FIG. 12, it was confirmed that the use of the resin-dispersed carrier caused less toner deterioration than the case of using a normal ferrite carrier. In particular, by using the developing device of the present invention, a significant improvement effect was confirmed over other combinations, and ΔTP was 10 (au), whereas a conventional developing device using a resin-dispersed carrier was used. It was confirmed that ΔTP was 60 when using, and ΔTP was 75-80 when using a ferrite carrier.
This indicates that the use of a resin-dispersed carrier reduces the stress on the toner and eliminates the stagnation of the developer, thereby significantly improving the deterioration of the developer.
◎実施例3
本実施例は、実施の形態1の構成の現像装置にて、樹脂分散キャリアを使用したときに、現像ロールの現像スリーブの表面性がどう影響するかを評価確認するために行ったものである。尚、比較のために従来の現像装置(図14参照)での評価も加えた。
Example 3
This example was carried out in order to evaluate and confirm how the surface property of the developing sleeve of the developing roll affects when the resin dispersion carrier is used in the developing device having the configuration of the first embodiment. . For comparison, evaluation with a conventional developing device (see FIG. 14) was also added.
使用した現像スリーブは、アルミニウム表面のRzを23μmのものと10μmのものを未処理品として使用した。
また、未処理品の表面にFCVA技術(Filtered Cathodic Vacuum Arc Technology:NTI社)によってTa−C薄膜(テトラヘドラルアモルファスカーボン薄膜)をコーティングしたものをTa−Cコート品とした。
そして、重合法によって作製された樹脂分散キャリア(形状係数SF−2=105)を使用して評価を行った。
評価は、実施例1同様、用紙を100kpv出力させた後の現像スリーブの表面粗さと初期の表面粗さとの比較を行い、スリーブ摩耗としてΔRzを測定した。
The developing sleeve used was one having an Rz of 23 μm and 10 μm on the aluminum surface as an untreated product.
Further, a Ta-C coated product was obtained by coating the surface of an untreated product with a Ta-C thin film (tetrahedral amorphous carbon thin film) by FCVA technology (Filtered Cathodic Vacuum Arc Technology: NTI).
And it evaluated using the resin dispersion | distribution carrier (shape factor SF-2 = 105) produced by the polymerization method.
Evaluation was made in the same manner as in Example 1 by comparing the surface roughness of the developing sleeve after the paper was output at 100 kpv with the initial surface roughness and measuring ΔRz as sleeve wear.
結果は、図13に示すように、現像スリーブ表面が未処理の場合には、Rzが23μmと10μmとでΔRzが大きく異なり、23μm品のΔRzが3μmであるのに対し、10μm品ではΔRzが7μmとなり、表面粗さが小さいと現像剤のスリップが発生し易く、摩耗が進行することが判明した。
また、10μm品にTa−Cコートを施すと、この硬質コート膜によって現像剤のスリップが多少発生しても、Ta−Cコートによって摩耗が進行せずにΔRzを小さくできることが判明した。しかしながら、このような硬質コート膜を使用しても、従来の現像装置と組み合わせると、硬質コート処理の利点を生かすことができず、表面の摩耗が進行することが判明した。このことは、従来の現像装置のように、樹脂分散キャリアを用いて現像剤のよどみが発生すると、現像スリーブの摩耗に繋がり、安定した現像特性を確保することが困難となることが理解された。
したがって、本件の有効性が改めて確認された。
As shown in FIG. 13, when the surface of the developing sleeve is not yet processed, ΔRz is greatly different between 23 μm and 10 μm, and ΔRz of the 23 μm product is 3 μm, whereas ΔRz is 10 μm. It became clear that when the surface roughness was 7 μm and the surface roughness was small, developer slip was likely to occur and the wear progressed.
It was also found that when Ta-C coating is applied to a 10 μm product, ΔRz can be reduced without causing wear by Ta-C coating, even if some developer slip occurs due to this hard coating film. However, it has been found that even when such a hard coat film is used, when it is combined with a conventional developing device, the advantage of the hard coat treatment cannot be utilized and the surface wear proceeds. It was understood that, as in the conventional developing device, when the stagnation of the developer occurs using the resin dispersion carrier, it leads to wear of the developing sleeve and it is difficult to ensure stable development characteristics. .
Therefore, the effectiveness of this case was confirmed again.
1…像担持体,2…現像ハウジング,3…現像剤担持体,3a…現像スリーブ,3b…磁石体,P…ピックオフ部,D…現像剤,G…重力,CF…遠心力
DESCRIPTION OF
Claims (11)
現像剤担持体は、回転可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に異極性の磁極が交互に固定配列された磁石体とを具備し、
この磁石体は、隣接する異極性の磁極間に磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が共に減衰する磁力分布を有し、かつ、現像スリーブ上の現像剤が重力及び遠心力の作用で前記磁力分布による保持力に打ち勝って剥離可能なピックオフ部を有することを特徴とする現像装置。 A developing housing that opens opposite to the image bearing member on which the electrostatic latent image is carried and can store a two-component developer containing toner and a magnetic carrier, and is disposed facing the opening of the developing housing and is a developer In a developing device comprising a developer carrying member capable of carrying and conveying
The developer carrier includes a rotatable developing sleeve and a magnet body in which magnetic poles of different polarities are alternately fixed and arranged inside the developing sleeve,
This magnet body has a magnetic force distribution in which both the normal direction component and the tangential direction component of the magnetic flux density are attenuated between adjacent magnetic poles of different polarities, and the developer on the developing sleeve is subjected to the action of gravity and centrifugal force. A developing device having a pick-off portion that can be peeled off by overcoming the holding force by the magnetic force distribution.
ピックオフ部が設定される位置は、前記隣接する磁極の夫々に対応する現像スリーブ表面と現像スリーブの回転中心とを結ぶ直線同士がなす角度が100度以上であり、磁束密度の法線方向成分及び接線方向成分が20mT以下の部位に設定されることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The position where the pick-off part is set is that the angle formed by the straight lines connecting the developing sleeve surface corresponding to each of the adjacent magnetic poles and the rotation center of the developing sleeve is 100 degrees or more, and the normal direction component of the magnetic flux density and A developing device characterized in that a tangential component is set at a site of 20 mT or less.
現像剤担持体は、回転可能な現像スリーブと、現像スリーブの内部に一組の隣接する同極性の磁極を含む複数の磁極が固定配列された磁石体とを具備し、
この磁石体は、前記同極性の磁極間に現像スリーブ上の現像剤を剥離可能なピックオフ部を有し、かつ、前記同極性の磁極のうち上流側に位置する上流側磁極近傍にはピックオフ部に向かう現像剤に対して逆流を抑える方向に作用する搬送許容磁界を有することを特徴とする現像装置。 A developing housing that opens opposite to the image bearing member on which the electrostatic latent image is carried and can store a two-component developer containing toner and a magnetic carrier, and is disposed facing the opening of the developing housing and is a developer In a developing device comprising a developer carrying member capable of carrying and conveying
The developer carrier includes a rotatable developing sleeve and a magnet body in which a plurality of magnetic poles including a pair of adjacent magnetic poles of the same polarity are fixedly arranged inside the developing sleeve,
The magnet body has a pick-off portion that can peel off the developer on the developing sleeve between the magnetic poles of the same polarity, and a pick-off portion in the vicinity of the upstream magnetic pole located upstream of the magnetic poles of the same polarity. A developing device having a conveyance allowable magnetic field that acts in a direction to suppress a back flow with respect to the developer toward
前記搬送許容磁界は、前記上流側磁極による磁束密度の法線方向成分のピーク位置と現像スリーブの回転中心とを結ぶ直線を基準ラインと定義すると、ピックオフ部に向かう現像剤が一部逆流しながら搬送される挙動に繋がる逆流領域に対し、前記基準ラインを現像剤搬送方向下流側に偏倚させるように設定したことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 3.
If the straight line connecting the peak position of the normal direction component of the magnetic flux density due to the upstream magnetic pole and the rotation center of the developing sleeve is defined as the reference line, the transport allowable magnetic field is partially reversed by the developer toward the pick-off portion. A developing device, wherein the reference line is set to be deviated toward the downstream side in the developer conveyance direction with respect to a reverse flow region that leads to the behavior of conveyance.
前記上流側磁極の上下流側近傍には、更に、この磁極と極性が異なり且つ磁束密度が小さい補助磁極を設けることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 3.
A developing device characterized in that an auxiliary magnetic pole having a polarity different from that of the magnetic pole and a low magnetic flux density is further provided in the vicinity of the upstream and downstream sides of the upstream magnetic pole.
前記ピックオフ部は、現像ハウジング内に収容された現像剤より上方に離間した位置に設けられることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 3,
The developing device according to claim 1, wherein the pick-off portion is provided at a position spaced above the developer contained in the developing housing.
磁性キャリアは、磁性体と結着樹脂とが分散混合された構成を有するものであることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 3,
The developing device according to claim 1, wherein the magnetic carrier has a configuration in which a magnetic material and a binder resin are dispersed and mixed.
磁性キャリアは、重合法によって作製され且つ形状係数が115以下のものであることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 7.
A developing device, wherein the magnetic carrier is produced by a polymerization method and has a shape factor of 115 or less.
磁性キャリアは、ポーラスな磁性体に樹脂を含浸させたものであり且つ形状係数が115以下のものであることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 7.
A developing apparatus, wherein the magnetic carrier is a porous magnetic material impregnated with a resin and has a shape factor of 115 or less.
現像スリーブは、その外周面に現像剤の搬送性を維持する処理が施されていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 3,
The developing device, wherein the developing sleeve is subjected to a process for maintaining developer transportability on an outer peripheral surface thereof.
請求項1乃至10のいずれかに記載の現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which an electrostatic latent image is carried;
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1.
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