JP2008310294A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式、静電記録方式を用いる複写機、レーザビームプリンタ等の画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる現像装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer using an electrophotographic system or an electrostatic recording system, and more particularly to a developing device provided in these apparatuses.
従来、電子写真方式や静電記録方式を用いた画像形成装置においては、一様に帯電された像担持体としての感光体の表面に静電潜像を形成し、静電潜像を現像剤としてのトナーを用いて現像することでトナー像を形成する。そして、トナー像を記録材上に転写・定着して画像を得る。 Conventionally, in an image forming apparatus using an electrophotographic system or an electrostatic recording system, an electrostatic latent image is formed on the surface of a photoconductor as a uniformly charged image carrier, and the electrostatic latent image is developed as a developer. A toner image is formed by developing using the toner. Then, the toner image is transferred and fixed on a recording material to obtain an image.
現像方法としては、一般に、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分現像法と、トナーのみからなる一成分現像剤を用いた一成分現像法がある。これらのうちで、一成分現像法は、二成分現像法に比べ現像装置の構成が簡易であるため、小型化、低コスト化、メンテナンスの容易さ等の点で有利である。このことから、近年、一成分現像法を用いた現像装置が多数提案されている。また、特にカラー画像形成装置を中心に、磁性トナーを用いない非磁性一成分現像法を用いた現像装置が多数提案され、実用化されている。 As development methods, there are generally a two-component development method using a two-component developer composed of a toner and a carrier, and a one-component development method using a one-component developer composed only of a toner. Among these, the one-component development method is advantageous in terms of downsizing, cost reduction, ease of maintenance, and the like because the configuration of the developing device is simpler than the two-component development method. For this reason, in recent years, a large number of developing devices using the one-component developing method have been proposed. A number of developing devices using a non-magnetic one-component developing method that does not use magnetic toner have been proposed and put to practical use, particularly in color image forming apparatuses.
非磁性一成分現像法を用いた現像装置の構成としては、例えば、像担持体としての感光体ドラムと、現像剤担持体としての現像ローラと、層厚規制部材としての規制ブレードと、現像剤供給部材としての供給ローラとを備えたものが知られている。ここで、現像ローラは、感光体ドラムと接触、または一定の空隙を保った非接触の状態で配置される。また、規制ブレードは、現像ローラと接触して配置される。また、供給ローラは、現像ローラと接触して配置される。 The configuration of the developing device using the non-magnetic one-component developing method includes, for example, a photosensitive drum as an image carrier, a developing roller as a developer carrier, a regulating blade as a layer thickness regulating member, and a developer. One having a supply roller as a supply member is known. Here, the developing roller is disposed in contact with the photosensitive drum or in a non-contact state with a certain gap. The regulating blade is disposed in contact with the developing roller. The supply roller is disposed in contact with the developing roller.
このような構成において、非磁性一成分現像剤としてのトナーは、供給ローラにより現像ローラ表面に供給され、現像ローラにより担持・搬送される。そして、規制ブレードとの当接位置で摩擦帯電するとともに層厚規制される。層厚規制されたトナーは現像ローラにより搬送され、感光体ドラムとの対向位置において、感光体ドラム表面に形成された静電潜像を現像する。 In such a configuration, the toner as the nonmagnetic one-component developer is supplied to the surface of the developing roller by the supply roller, and is carried and conveyed by the developing roller. Then, frictional charging is performed at the contact position with the regulating blade and the layer thickness is regulated. The toner whose layer thickness is regulated is conveyed by a developing roller and develops an electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum at a position facing the photosensitive drum.
ところで、いずれの現像方法においても、画像形成装置を長期間使用した後の画質の低下が問題となっている。 By the way, in any developing method, there is a problem that the image quality is deteriorated after the image forming apparatus is used for a long time.
例えば、トナー像を記録材上へ転写する際の転写効率の低下を始めとする転写不良が挙げられる。これは、長期間にわたり画像形成を繰り返すことで、現像剤が劣化し、現像剤の摩擦帯電特性や付着力が変化することが原因である。特に、非磁性一成分現像法を用いた現像装置では、前記各部材による摺擦の影響が大きく、非磁性一成分現像剤としてのトナーの劣化が著しい。 For example, transfer defects such as a decrease in transfer efficiency when transferring a toner image onto a recording material can be mentioned. This is because the developer deteriorates due to repeated image formation over a long period of time, and the triboelectric charging characteristics and adhesion of the developer change. In particular, in a developing device using a non-magnetic one-component developing method, the influence of rubbing by the respective members is large, and toner as a non-magnetic one-component developer is significantly deteriorated.
そこで、新しいトナーを補給する機構を備えた(以下、トナー補給方式と呼ぶ)現像装置が提案されている。このような現像装置では、常に劣化していない状態のトナーを補給することで、長期間にわたって安定した画質が得られる。 Therefore, a developing device having a mechanism for supplying new toner (hereinafter referred to as a toner supply method) has been proposed. In such a developing device, a stable image quality can be obtained over a long period of time by replenishing toner that is not always deteriorated.
図6は、従来のトナー補給方式の非磁性一成分現像法を用いた現像装置の一例である。 FIG. 6 shows an example of a developing device using a conventional toner replenishment type non-magnetic one-component developing method.
図において、現像装置40は、現像室41と、現像室41の上方に配置され、非磁性一
成分現像剤としてのトナーTpを収容する現像剤収容室としてのトナー収容室42とを備えている。
In the figure, the developing
ここで、トナー収容室42は現像室41と着脱自在であり、離脱時にはトナー収容室42側の開口部43にある開閉自在のシャッターが閉じ、トナーTpが漏れないようになっている。一方、装着時においては、シャッターが開き、現像室41とトナー収容室42は開口部43を介してつながっている。トナー収容室42は、回転自在な現像剤収容室撹拌部材としてのトナー収容室撹拌部材44を備え、トナー収容室撹拌部材44により撹拌されたトナーTpは、開口部43を通して現像室41に補給される。
Here, the
この構成によると、現像室41の上方に配置されたトナー収容室42からの落とし込みにより、現像室41のトナーTpの消費量に応じて、トナーTpが随時少量補給される。
According to this configuration, a small amount of toner Tp is replenished at any time according to the amount of toner Tp consumed in the developing
現像室41は、現像ローラ41aと、規制ブレード41bと、供給ローラ41cと、現像室撹拌部材45と、供給体46とを備えている。ここで、現像ローラ41aは、回転自在な現像剤担持体を構成している。また、規制ブレード41bは、現像ローラ41aと接触して配置された弾性を有する層厚規制部材を構成している。また、供給ローラ41cは、現像ローラ41aと接触して配置された回転自在な第一の現像剤供給部材を構成している。また、現像室撹拌部材45は、供給ローラ41cと開口部43の間に配置された回転自在な第一の現像室撹拌部材を構成している。また、供給体46は、供給ローラ41cと開口部43の間に配置された回転自在な第二の現像室撹拌部材及び現像剤供給部材を構成している。
The developing
現像室41において、トナーTpは現像室撹拌部材45により撹拌され、供給ローラ41cに供給される。
In the developing
ここで、供給体46は、供給ローラ41c近傍においてトナーTpが凝集するのを抑制し、供給ローラ41cへ効率良くトナーTpを供給可能にする役割を持っている。そして、供給ローラ41cは、現像ローラ41aと同じ方向に所定の周速度で回転しながら、現像ローラ41aにトナーTpを供給する。供給された現像ローラ41a上のトナーTpは、現像ローラ41aの回転に伴い規制ブレード41bとの当接位置まで搬送され、該当接位置で摩擦帯電するとともに層厚規制される。そして、帯電・層厚規制されたトナーTpは、現像ローラ41aの回転に伴って、回転自在な感光体ドラム47との対向位置まで搬送され、感光体ドラム47表面に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。また、現像に寄与しなかったトナーTpは、現像ローラ41aの回転に伴って搬送され、供給ローラ41cにより現像ローラ41a上から剥ぎ取られる。
Here, the
トナー補給方式の中でも、図6に示すような、トナーの補給タイミングの検知手段や補給制御手段によらず、画像形成に使用したトナー量だけ随時補給を行う方法(以下、少量補給方式と呼ぶ)は、簡易な構成でトナーの補給を行えるという利点を持つ。 Among the toner replenishing methods, as shown in FIG. 6, a method of replenishing as many times as the amount of toner used for image formation does not depend on the toner replenishment timing detection means or the replenishment control means (hereinafter referred to as a small amount replenishing system). Has an advantage that toner can be replenished with a simple configuration.
しかしながら、トナー補給方式の現像装置においては、未帯電トナーや正規帯電極性と逆極性に帯電したトナー(以下、反転トナーと呼ぶ)が非画像部に付着する、所謂かぶりと呼ばれる画像不良が、トナー補給時に増加するという問題がある。以下、図6に示す現像装置を例に説明する。 However, in a toner replenishment type developing device, an image defect called so-called fogging, in which uncharged toner or toner charged to a polarity opposite to the normal charge polarity (hereinafter referred to as reversal toner) adheres to a non-image portion, There is a problem that it increases at the time of replenishment. Hereinafter, the developing device shown in FIG. 6 will be described as an example.
トナー補給時には、現像室41において、トナー収容室42から補給されたトナー(以下、補給トナーと呼ぶ)と長期間使用したトナーが混在状態になる。このとき、長期間使用したトナーは劣化した状態にあり、補給トナーの摩擦帯電特性との間に差を有することが多い。そのため、補給トナーと長期間使用して劣化したトナーが混在したトナーは、現
像ローラ41aと規制ブレード41bとの当接位置で均一に摩擦帯電し難く、未帯電トナーや反転トナーが発生しやすい。よって、かぶりが増加すると考えられている。
When toner is replenished, in the developing
それに対し、トナー補給後に、長期間使用して劣化したトナーを画像形成装置から排出することでかぶりを抑制する方法(特許文献1参照)が提案されている。 On the other hand, there has been proposed a method for suppressing fogging by discharging toner that has deteriorated after being used for a long time from the image forming apparatus after replenishing the toner (see Patent Document 1).
ただし、この方法では、トナー排出のためのシーケンス制御が必要となることや、トナーを強制排出し消費することから、制御の複雑化やランニングコストの上昇を招く可能性があった。 However, this method requires sequence control for toner discharge, and forcibly discharges and consumes toner, which may lead to complicated control and increased running costs.
そこで、導電性の層厚規制部材に所定の電圧を印加して、トナー担持体と層厚規制部材との間に所定の電位差を持たせることでかぶりを抑制する方法(特許文献2参照)が提案されている。この方法では、トナー担持体と層厚規制部材との当接領域及びその近傍に形成される電界の作用により、補給トナーと長期間使用して劣化したトナーが混在したトナーであっても、均一帯電が可能になる。
しかしながら、従来の層厚規制部材に電圧を印加する方法では、トナー補給時のかぶりの増加を抑制できない場合があることがわかった。例えば、補給トナーの摩擦帯電特性によっては、トナー担持体と層厚規制部材との当接領域及びその近傍に形成される電界の作用が効果的に働かず、トナー補給時にかぶりが増加した。 However, it has been found that the conventional method of applying a voltage to the layer thickness regulating member may not be able to suppress the increase in fog during toner replenishment. For example, depending on the triboelectric charging characteristics of the replenished toner, the effect of the electric field formed in the contact area between the toner carrier and the layer thickness regulating member and in the vicinity thereof does not work effectively, and the fog increases during toner replenishment.
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、非磁性一成分現像剤補給時のかぶりの増加を抑制し、使用開始時から使用終了時まで、高品質な画像を安定して出力できる現像装置、及び該現像装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, suppresses an increase in fog at the time of replenishment of non-magnetic one-component developer, and stably stabilizes a high-quality image from the start of use to the end of use. It is an object of the present invention to provide a developing device capable of outputting, and an image forming apparatus including the developing device.
上記目的を達成するために本発明にあっては、
非磁性一成分現像剤を収容する現像剤収容室と、
前記現像剤収容室から開口部を介して現像剤が補給される現像室と、
現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する第一の電圧印加手段と、
前記層厚規制部材に電圧を印加する第二の電圧印加手段と、
を備えた現像装置において、
前記層厚規制部材が導電性であり、
前記第二の電圧印加手段により前記層厚規制部材に印加される電圧が、前記第一の電圧印加手段により前記現像剤担持体に印加される電圧よりも、現像剤の正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧であり、
前記所定の電圧差分が50[V]以上300[V]以下であり、
前記現像室に補給される現像剤の飽和摩擦帯電量の絶対値が40[mC/kg]以上100[mC/kg]以下である
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A developer storage chamber for storing a non-magnetic one-component developer;
A developing chamber in which the developer is replenished through the opening from the developer containing chamber;
A developer carrier for carrying and conveying the developer;
A layer thickness regulating member for regulating the layer thickness of the developer carried on the developer carrying body;
First voltage applying means for applying a voltage to the developer carrying member;
A second voltage applying means for applying a voltage to the layer thickness regulating member;
In a developing device comprising:
The layer thickness regulating member is conductive;
The voltage applied to the layer thickness regulating member by the second voltage applying means is more in the direction of the normal charging polarity of the developer than the voltage applied to the developer carrier by the first voltage applying means. A voltage that is large by a predetermined voltage difference,
The predetermined voltage difference is 50 [V] or more and 300 [V] or less;
The absolute value of the saturated triboelectric charge amount of the developer supplied to the developing chamber is 40 [mC / kg] or more and 100 [mC / kg] or less.
本発明によれば、非磁性一成分現像剤補給時のかぶりの増加を抑制し、使用開始時から使用終了時まで、高品質な画像を安定して出力できる現像装置、及び該現像装置を備えた
画像形成装置を提供することが可能となる。
According to the present invention, there is provided a developing device that suppresses an increase in fog at the time of replenishing a non-magnetic one-component developer and can stably output a high-quality image from the start of use to the end of use, and the developing device. An image forming apparatus can be provided.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments.
まず、本発明の実施例1に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
First, the configuration and operation of the image forming apparatus according to
図1は、本実施例に係る画像形成装置の一例として画像形成装置100の概略構成を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an
図において、画像形成装置100は、像担持体としての回転自在なドラム型の電子写真感光体である感光体ドラム1を備えている。そして、感光体ドラム1の周囲には、次のような構成部材が配置されている。すなわち、帯電手段としての帯電装置2と、非磁性一成分現像剤としての非磁性トナーT(以下、トナーTと呼ぶ)を備えた現像手段としての現像装置3と、転写手段としての転写装置4と、クリーニング手段としてのクリーニング装置5等が配置されている。
In the figure, an
本実施例においては、感光体ドラム1と、帯電装置2と、現像装置3と、クリーニング装置5とは、一体的にカートリッジ化されており、画像形成装置本体(図示せず)に対して着脱自在なプロセスカートリッジを構成している。ここで、プロセスカートリッジとは、感光体と、感光体に作用するプロセス手段としての帯電手段、現像手段及びクリーニング手段のうちの少なくともひとつとが、一体的にカートリッジ化されており、画像形成装置本体に対して着脱可能とされたものである。
In this embodiment, the
また、プロセスカートリッジの外側には、露光手段としての露光装置6が配置されている。さらに、感光体ドラム1と転写装置4との間に形成される転写位置Nに対して、記録材Pの搬送方向下流側には、定着手段としての定着装置7が配置されている。
Further, an
感光体ドラム1は、所定の周速度で図1に示す矢印方向(時計回り方向)に回転駆動される。このときの感光体ドラム1の周速は、50mm/s以上600mm/s以下であることが好ましい。
The
本実施例では、感光体ドラム1は、直径30mmの負帯電性の有機感光体であり、アルミニウム製のドラム基体上に感光体層を有している。画像形成時には、感光体ドラム1は駆動手段(図示せず)により、図1に示す矢印方向に周速200mm/sで回転駆動される。
In this embodiment, the
そして、感光体ドラム1の表面は、帯電装置2により一様に帯電される。一様に帯電した感光体ドラム1表面は、露光装置6により画像情報に応じたレーザ光Lで露光される。これによって、感光体ドラム1の表面には画像情報に応じた静電潜像が形成される。
The surface of the
次に、感光体ドラム1表面に形成された静電潜像は、現像装置3の現像作用により、トナー像として可視像化される。ここで、本実施例においては、感光体ドラム1の帯電極性(本実施例においては負極性)と同極性に正規帯電されたトナーTが、現像ローラ31aから感光体ドラム1表面の露光された部分に転移・付着してトナー像を形成する、所謂反転現像系を採用している。
Next, the electrostatic latent image formed on the surface of the
感光体ドラム1表面に形成されたトナー像が転写位置Nに到達するのに合わせて、記録材Pが記録材収納部としてのカセット等(図示せず)から転写位置Nに搬送されてくる。そして、転写位置Nにおいて、感光体ドラム1表面のトナー像が記録材P上に転写される。
As the toner image formed on the surface of the
トナー像が転写された記録材Pは、定着装置7に搬送される。そして、定着装置7において加熱・加圧され、トナー像が記録材P上に定着される。その後、記録材Pは排出トレイ上(図示せず)に排出される。
The recording material P to which the toner image has been transferred is conveyed to the
一方、トナー像の転写工程において、記録材P上に転写されず感光体ドラム1表面に残留した転写残トナーは、クリーニング装置5により除去される。転写残トナーを除去された感光体ドラム1の表面は、再び帯電装置2により帯電され、前記の工程を繰り返す。
On the other hand, in the toner image transfer step, the transfer residual toner that is not transferred onto the recording material P and remains on the surface of the
次に、本実施例に係る現像装置の構成及び動作について説明する。 Next, the configuration and operation of the developing device according to the present embodiment will be described.
図2は、本実施例に係る現像装置3の概略構成を示す模式的断面図である。本実施例の現像装置3では、簡易な構成でトナー補給可能な少量補給方式の非磁性一成分現像法を採用している。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the developing
図において、現像装置3は、現像室31と、現像室31と開口部33を介してつながっている現像剤収容室としてのトナー収容室32とを備えている。
In the figure, the developing
現像室31は、回転自在な現像剤担持体としての現像ローラ31aと、弾性を有する層厚規制部材としての規制ブレード31bと、回転自在な現像剤供給部材としての供給ローラ31cとを備える。ここで、現像ローラ31aは、トナーを担持搬送するものであって、感光体ドラム1と接触した状態で対向配置されている。また、規制ブレード31bは、現像ローラ31aに接触して配置されている。また、供給ローラ31cは、現像ローラ31aに接触した状態で対向配置されている。
The developing
一方、トナー収容室32は、使用状態の姿勢で現像室31の上方に配置され、回転自在な現像剤撹拌部材としての撹拌体32aを備えるとともに、トナーTを収容している。
On the other hand, the
トナー収容室32は現像室31と着脱自在であり、トナー補給(交換)時には、トナー収容室32を現像室31から離脱させ、新しい状態のトナーが収容されたトナー収容室と交換する。ここで、離脱時にはトナー収容室32側の開口部33にある開閉自在のシャッターが閉じ、トナーTが漏れないようになっている。装着時においては、シャッターが開き、現像室31とトナー収容室32は開口部33を介して常につながった状態となる。
The
トナー収容室32において、トナーTは、撹拌体32aにより撹拌される。これは、トナーTが凝集して、現像室31への搬送不良が発生するのを抑制するためである。そして、撹拌されたトナーTは、開口部33を通して現像室31に補給される。現像装置3のような構成によると、現像室31のトナーTの消費量に応じて、現像室31の上方に配置されたトナー収容室32からの落とし込みにより、随時、トナーTが少量補給される。
In the
現像室31において、供給ローラ31cは、現像ローラ31aと当接した状態で回転している。そして、その回転に伴って、周囲のトナーTが掻き取られ、現像ローラ31aに供給される。現像ローラ31a表面に供給されたトナーTは、現像ローラ31aの回転に伴い、回転方向下流側に位置する規制ブレード31bとの当接位置まで搬送される。そして、該当接位置において摩擦帯電するとともに層厚規制され、現像ローラ31a表面にト
ナー薄層を形成する。
In the developing
ここで、開口部33は、撹拌体32a、現像ローラ31a、供給ローラ31cや感光体ドラム1の回転軸方向を長手方向とする長穴形状に設けられている。
Here, the
帯電・層厚規制されたトナーTは、現像ローラ31aの回転に伴い、回転方向下流側に位置する感光体ドラム1との当接位置まで搬送される。そして、感光体ドラム1表面に形成された静電潜像を現像し、トナー像を形成する。また、現像ローラ31a表面の現像に寄与しなかったトナーTは、現像ローラ31aの回転に伴って搬送され、供給ローラ31cにより現像ローラ31a表面から剥ぎ取られる。
The toner T whose charging / layer thickness is regulated is conveyed to a contact position with the
以下では、前記各構成部材について詳細に説明する。 Below, each said structural member is demonstrated in detail.
現像ローラ31aには、例えば、芯金上に、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム等のゴム材料により形成された弾性層を有する単層ローラが使用可能である。また、芯金上に、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ヒドリンゴム等のゴム材料により形成された弾性層表面に、さらに、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂等を塗工して表層を形成した複数層構成のローラが使用可能である。
As the developing
現像ローラ31aの表面粗さは、使用するトナーの粒径にも依るが、算術平均粗さRa[JIS中心線平均粗さ(JIS B 0601:2001)]が5.0μm以下であることが好ましい。これにより、現像ローラ31aと規制ブレード31bとの当接位置において、トナーTを十分に摩擦帯電させることができる。現像ローラ31aの体積抵抗値としては、1.0×103Ω以上4.0×107Ω以下であることが好ましい。尚、現像ローラ31aの体積抵抗値は次のようにして測定される。
The surface roughness of the developing
直径30mmの鏡面金属製円筒部材と現像ローラとを当接荷重500gf(4.9N)で現像ローラ長手方向全域にわたって当接させた状態で、鏡面金属製円筒部材を1.0rpsの周速度で回転させる。そして、現像ローラの芯金と鏡面金属製円筒部材の間に−50Vの直流電圧を印加して、接地側に接続した10kΩの抵抗の両端電圧を測定し、測定した電圧値から電流値及び現像ローラの抵抗値を算出する。 The mirror metal cylindrical member is rotated at a peripheral speed of 1.0 rps with the mirror metal cylindrical member having a diameter of 30 mm and the developing roller in contact with each other over the entire length of the developing roller with a contact load of 500 gf (4.9 N). Let Then, a DC voltage of −50 V is applied between the core of the developing roller and the cylindrical metal cylindrical member, the voltage across the 10 kΩ resistor connected to the ground side is measured, and the current value and development are determined from the measured voltage value. Calculate the resistance value of the roller.
現像ローラ31aは、感光体ドラム1と所定の当接幅を持って接触しており、感光体ドラム1の周速度よりも速い周速度で回転駆動される。
The developing
また、現像ローラ31aの芯金には、第一の電圧印加手段としての現像バイアス電源8が接続されており、現像ローラ31aの芯金に所定の電圧を印加することで、現像ローラ31aと感光体ドラム1の間に電界を形成する。現像ローラ31a表面の帯電・層厚規制されたトナーTは、前記現像ローラ31aと感光体ドラム1の間に形成される電界により、感光体ドラム1表面に供給され静電潜像を現像する。
Further, a developing bias power source 8 as a first voltage applying unit is connected to the core of the developing
本実施例では、直径8mmの芯金上に層厚4mmのシリコーンゴムから成る弾性層を持ち、その表面にアクリル・ウレタン系樹脂を塗工して表層とした、直径16mmの現像ローラ31aを使用している。現像ローラ31aの表面粗さは、後述の通りで、体積抵抗値は5.0×104Ωである。
In this embodiment, a developing
また、現像ローラ31aは、周速300mm/sで、現像ローラ31a表面の移動方向と感光体ドラム1表面の移動方向が当接位置において同方向となる方向(図2に示す矢印方向)に、回転駆動される。現像バイアス電源8は、現像ローラ31aの芯金に負極性の所定電圧を印加する。
Further, the developing
規制ブレード31bは、弾性及び導電性を有しており、ステンレス鋼やリン青銅等の金属薄板から構成されることが好ましい。また、シリコーンゴム、ウレタンゴム等のゴム材料や、ステンレス鋼、リン青銅等の金属薄板を基体とし、現像ローラ31aとの接触面側に導電性ゴム材料等を塗工して構成されたものでもよい。
The
規制ブレード31bの自由端側の先端近傍は、現像ローラ31aの外周面に面接触するように配置されている。そして、規制ブレード31bには、第二の電圧印加手段としての規制バイアス電源9が接続されており、規制ブレード31bに所定の電圧を印加することで、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に電界を形成する。
The vicinity of the free end side of the
ここで、規制ブレード31bに印加する電圧をVbl、現像ローラ31aの芯金に印加する電圧をVdevとして、
ΔVbl=Vbl−Vdev
と定義する。
Here, the voltage applied to the
ΔVbl = Vbl−Vdev
It is defined as
すると、ΔVblがトナーTの正規帯電極性と同極性となるように、規制バイアス電源9から規制ブレード31bに所定の電圧が印加される。このとき、規制ブレード31bと現像ローラ31aとの当接領域及びその近傍において、正規帯電極性に帯電したトナーTを現像ローラ31a側に引き付ける電界が形成される。
Then, a predetermined voltage is applied from the regulating bias power source 9 to the
本実施例では、厚さ0.1mmのリン青銅薄板で構成された規制ブレード31bを使用している。規制ブレード31bの現像ローラ31aに対する当接方向は、規制ブレード31bの自由端側の先端が、規制ブレード31bと現像ローラ31aとの当接位置に対して現像ローラ31aの回転方向上流側に位置する、所謂カウンタ方向である。そして、規制バイアス電源9は、規制ブレード31bにトナーTの正規帯電極性である負極性の所定電圧を印加する。
In this embodiment, a
供給ローラ31cとしては、現像ローラ31aへのトナーTの供給性能及び現像ローラ31aからのトナーTの剥ぎ取り性能の点から、次のような構造を有するものが好ましい。すなわち、芯金上に、発泡ウレタンゴム、発泡EPDMゴム、発泡シリコーンゴム等の材料で構成された発泡骨格状スポンジ構造を持つものが好ましい。また、供給ローラ31cの体積抵抗値としては、1.0×104Ω以上1.0×108Ω以下であることが好ましい。
The
供給ローラ31cは、現像ローラ31aと所定の当接幅を持って接触した状態で回転駆動される。ここで、供給ローラ31cの周速度と現像ローラ31aの周速度との間には、周速差を持たせる方が好ましい。また、供給ローラ31cの芯金には、第三の電圧印加手段としての供給バイアス電源10が接続されており、供給ローラ31cの芯金に所定の電圧を印加することで、供給ローラ31cと現像ローラ31aの間に電界を形成する。
The
ここで、供給ローラ31cに印加する電圧をVrsとして、
ΔVrs=Vrs−Vdev
と定義する。すると、ΔVrsがトナーTの正規帯電極性と同極性となるように、供給バイアス電源10から供給ローラ31cの芯金に所定の電圧が印加される。
Here, the voltage applied to the
ΔVrs = Vrs−Vdev
It is defined as Then, a predetermined voltage is applied from the supply
このとき、供給ローラ31cと現像ローラ31aとの当接領域及びその近傍において、正規帯電極性に帯電したトナーTを現像ローラ31a側に引き付ける電界が形成される。撹拌等において、トナーTはわずかながら摩擦帯電するため、該電界の作用により、現像ローラ31aへのトナーT供給量が増加する。その結果、供給ローラ31cから現像ロー
ラ31aに十分な量のトナーTを供給することができ、画像先端から画像後端まで画像濃度が均一な全面黒画像が得られる。
At this time, an electric field that attracts the toner T charged to the normal charging polarity toward the developing
ΔVrsの絶対値としては、0V以上1000V以下であることが好ましく、トナーTがわずかながらも摩擦帯電することを考慮すると、50V以上1000V以下であることがより好ましい。 The absolute value of ΔVrs is preferably 0 V or more and 1000 V or less, and more preferably 50 V or more and 1000 V or less considering that the toner T is slightly frictionally charged.
これは、ΔVrsの絶対値が0V未満では、現像ローラ31aにトナーTを十分供給できなくなり、1000Vを超えると、供給ローラ31cと現像ローラ31aの間に放電が発生し、帯電・層厚規制後のトナーT層にムラを生じさせる原因となるためである。尚、ΔVrsの絶対値が同じであっても、供給ローラ31c及び現像ローラ31aの体積抵抗値等で、供給ローラ31cと現像ローラ31aの間に形成される電界は変化する。そのため、全面黒画像を出力した場合においても、画像先端から画像後端まで画像濃度が均一になるように、ΔVrsの絶対値を0V以上1000V以下の範囲で調整する必要がある。
This is because if the absolute value of ΔVrs is less than 0V, the toner T cannot be sufficiently supplied to the developing
本実施例では、直径5mmの芯金上にポリウレタンフォーム(ポリウレタンからなるスポンジ)を設けた直径16mmの供給ローラ31cを使用している。供給ローラ31cの体積抵抗値は1.0×107Ω程度である。また、供給ローラ31cは、周速200mm/sで、供給ローラ31c表面の移動方向と現像ローラ31a表面の移動方向が当接位置において逆方向となる方向(図2に示す矢印方向)に、回転駆動される。供給バイアス電源10は、供給ローラ31cの芯金にトナーTの正規帯電極性である負極性の所定電圧を印加する。そのときのΔVrsの値は、表3に示す通りである。
In this embodiment, a
撹拌体32aとしては、トナーTの撹拌性能及び駆動時にかかるトルクの点から、所定の樹脂または金属からなる棒状体で構成されたものや、所定の樹脂または金属からなる薄板に複数の穴を空けたものを撹拌羽根とした構成が好ましい。
The
撹拌体32aは、開口部33の長手方向に対して略平行に配置されている。そして、駆動手段(図示せず)により、所定の周速度で回転駆動される。ここで、撹拌体32aは、回転に伴ってトナーTを撹拌できるものであればよいので、撹拌体32aの回転方向は供給ローラ31cの回転方向と同方向でも、逆方向でもよい。
The
本実施例では、二本の金属製棒状体の両端をそれぞれ連結し、その連結部の中央部分に回転軸を設けた撹拌体32aを使用している。そして、撹拌体32aにおいては、金属製棒状体の中央部分も連結させている。これは、撹拌時にトナーTから受ける圧力によって、撹拌体32aが撓むのを防止するためである。尚、本実施例では金属製棒状体の中央部分の一箇所に連結部を有しているが、複数箇所に連結部を有してもよい。また、撹拌体32aは、撹拌体32aの金属製棒状体の移動方向と供給ローラ31c表面の移動方向が最近接位置において逆方向となる方向(図2に示す矢印方向)に、回転駆動される。
In the present embodiment, a
次に、本実施例のトナーTについて説明する。 Next, the toner T of this embodiment will be described.
本実施例では、常圧下または加圧下での懸濁重合方法を用い、モノマーとしてスチレンとn−ブチルアクリレート、荷電制御剤としてサリチル酸金属化合物、極性レジンとして飽和ポリエステル、さらにワックスと着色剤を加えて製造したトナーTを使用している。トナーTの体積平均粒径は6.5μmであり、平均円形度は0.980である。 In this example, a suspension polymerization method under normal pressure or under pressure is used, and styrene and n-butyl acrylate as monomers, a salicylic acid metal compound as a charge control agent, a saturated polyester as a polar resin, and a wax and a colorant are added. The manufactured toner T is used. The volume average particle diameter of the toner T is 6.5 μm, and the average circularity is 0.980.
トナーTの体積平均粒径は、例えばコールターカウンターTA−II型、又はコールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター株式会社製)等を用いて、これらに個数分布、体積分布を出力するインターフェース(日科機バイオス株式会社製)及びパーソナ
ルコンピュータを接続した測定装置で測定できる。該測定では電解液が用いられるが、該電解液には、例えば1級塩化ナトリウムを用いて調製された1%NaCl水溶液や、ISOTON R−II(コールターサイエンティフィックジャパン株式会社製)が使用できる。
The volume average particle diameter of the toner T is, for example, a Coulter Counter TA-II type or Coulter Multisizer II (manufactured by Beckman Coulter, Inc.), etc. Bios) and a measuring device connected to a personal computer. In the measurement, an electrolytic solution is used. For the electrolytic solution, for example, a 1% NaCl aqueous solution prepared using primary sodium chloride or ISOTON R-II (manufactured by Coulter Scientific Japan Co., Ltd.) can be used. .
測定法としては、前記電解水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5.0ml加え、さらに測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で約1分間分散処理を行い、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、前記コールターカウンターTA−II型により2μm以上のトナーTの体積を測定して体積分布を算出する。それから、本実施例の体積分布から求めた体積平均粒径を得る。 As a measurement method, 0.1 to 5.0 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the electrolytic aqueous solution, and 2 to 20 mg of a measurement sample is further added. The electrolyte in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 minute, and the volume of the toner T of 2 μm or more is measured by the Coulter counter TA-II type using an aperture of 100 μm as the aperture. Calculate the distribution. Then, the volume average particle diameter obtained from the volume distribution of this example is obtained.
本実施例のトナーTの円形度とは、トナー粒子の形状を定量的に表現する簡便な方法として用いたものである。 The circularity of the toner T in this embodiment is used as a simple method for quantitatively expressing the shape of the toner particles.
本実施例では、フロー式粒子像測定装置FPIA−1000型(東亜医用電子(現シスメックス)株式会社製)を用いて測定を行い、下式を用いて算出した。尚、測定条件としては、測定時のトナー粒子濃度が5000〜15000個/μlとなるように調整し、トナー粒子を1000個以上計測することで行った。
円形度=(粒子投影面積と同じ面積の円の周囲長)/(粒子投影像の周囲長)
ここで、「粒子投影面積」とは二値化されたトナー粒子像の面積であり、「粒子投影像の周囲長」とは該トナー粒子像のエッジ点を結んで得られる輪郭線の長さと定義する。
In the present Example, it measured using the flow type particle image measuring device FPIA-1000 type | mold (Toa Medical Electronics (made by Sysmex) Corporation), and computed using the following Formula. The measurement conditions were such that the toner particle concentration during measurement was adjusted to 5000 to 15000 particles / μl, and 1000 or more toner particles were measured.
Circularity = (perimeter of a circle having the same area as the particle projection area) / (perimeter of the particle projection image)
Here, the “particle projected area” is the area of the binarized toner particle image, and the “peripheral length of the particle projected image” is the length of the contour line obtained by connecting the edge points of the toner particle image. Define.
測定用の分散液としては、次に示すようなものを用いる。それは、容器中に予め不純固形物等を除去したイオン交換水10mlを用意し、その中に分散剤として界面活性剤、好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩を加えた後、さらに測定試料約0.02gを加えて5分間分散処理を行い、均一に分散させたものである。分散させる手段としては、超音波分散器UH−50型(株式会社エスエムテー製)に振動子としてφ5mmのチタン合金チップを装着したものを用いる。 The following dispersion is used as the measurement dispersion. It is prepared by preparing 10 ml of ion-exchanged water from which impure solids and the like have been removed in advance in a container, adding a surfactant, preferably an alkylbenzene sulfonate as a dispersant, and further adding about 0.02 g of a measurement sample. In addition, the dispersion process was performed for 5 minutes and dispersed uniformly. As a means to disperse, an ultrasonic disperser UH-50 type (manufactured by SMT Co., Ltd.) having a φ5 mm titanium alloy chip as a vibrator is used.
尚、本実施例では、懸濁重合方法を用いて製造したトナーTを使用したが、これに限定されるものではなく、例えば、粉砕方法や、乳化重合方法等の他の重合方法を用いて製造したトナーTでもよい。また、本実施例では、トナーTの体積平均粒径が6.5μm、平均円形度が0.980であったが、これに限定されるものではない。ただし、トナーTの体積平均粒径は4〜10μmであることが好ましい。これは、トナーTの体積平均粒径が4μm未満である場合には、トナー粒子の流動性が悪化することにより、規制ブレード31bと現像ローラ31aとの当接位置において、均一な摩擦帯電が行われなくなる場合があるからである。このような場合、例えば、高湿環境下においてかぶりが発生しやすくなることが懸念される。一方、トナーTの体積平均粒径が10μmを超える場合には、高精細な画像形成が困難となり、要求される画質を満足できなくなることが懸念される。
In this example, the toner T produced using the suspension polymerization method was used, but the present invention is not limited to this. For example, other polymerization methods such as a pulverization method and an emulsion polymerization method are used. The manufactured toner T may be used. In this embodiment, the toner T has a volume average particle diameter of 6.5 μm and an average circularity of 0.980. However, the present invention is not limited to this. However, the volume average particle diameter of the toner T is preferably 4 to 10 μm. This is because, when the volume average particle diameter of the toner T is less than 4 μm, the fluidity of the toner particles deteriorates, so that uniform frictional charging is performed at the contact position between the regulating
本実施例及び比較例のトナーTを表1に示す。尚、本実施例では、表1に記載の外添処方としたが、これに限定されるものではない。 Table 1 shows toners T of this example and the comparative example. In the present example, the external additive formulation shown in Table 1 was used, but the present invention is not limited to this.
表1における外添処方は、トナー母体粒子100質量部に対する外添剤の質量部数を示す。また、表1において、シリカAの平均一次粒径は10nm、シリカBの平均一次粒径は50nm、酸化チタンの平均一次粒径は10nm、ハイドロタルサイトの平均一次粒径は200nmである。 The external additive formulation in Table 1 indicates the number of parts by mass of the external additive with respect to 100 parts by mass of the toner base particles. In Table 1, the average primary particle size of silica A is 10 nm, the average primary particle size of silica B is 50 nm, the average primary particle size of titanium oxide is 10 nm, and the average primary particle size of hydrotalcite is 200 nm.
本実施例では、走査型電子顕微鏡を用いて外添剤微粒子の平均一次粒径を測定する。具
体的には、走査型電子顕微鏡により拡大撮影したトナーTの写真において、トナー表面に付着あるいは遊離して存在している外添剤微粒子の一次粒子を100個以上測定し、個数平均粒径を求める。このとき、走査型電子顕微鏡に付属されたXMA等の元素分析手段によって、外添剤微粒子の含有する元素でマッピングされたトナーTの写真を対照しながら測定する。
In this example, the average primary particle diameter of the external additive fine particles is measured using a scanning electron microscope. Specifically, in a photograph of toner T magnified by a scanning electron microscope, 100 or more primary particles of external additive fine particles that are attached to or separated from the toner surface are measured, and the number average particle diameter is determined. Ask. At this time, measurement is performed by contrasting a photograph of the toner T mapped with the elements contained in the external additive fine particles by an elemental analysis means such as XMA attached to the scanning electron microscope.
外添方法としては、トナー母体粒子100質量部に対し、表1に記載の外添剤を加えて、ヘンシェルミキサーで乾式混合した。 As an external addition method, the external additives shown in Table 1 were added to 100 parts by mass of toner base particles, and dry-mixed with a Henschel mixer.
表1に示されるように、本実施例及び比較例のトナーTの正規帯電極性は負極性である。 As shown in Table 1, the regular charging polarity of the toner T of this example and the comparative example is negative.
表1の飽和摩擦帯電量の測定方法は、以下の通りである。 The measuring method of the saturated triboelectric charge amount in Table 1 is as follows.
図3は飽和摩擦帯電量測定装置の概略構成図である。本実施例では、飽和摩擦帯電量測定用のキャリアとして、F813−2535(パウダーテック株式会社製)を用いる。また、測定は23℃、50%RH環境下で行っている。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a saturated triboelectric charge measuring device. In this embodiment, F813-3535 (manufactured by Powder Tech Co., Ltd.) is used as a carrier for measuring the saturated triboelectric charge amount. The measurement is performed in an environment of 23 ° C. and 50% RH.
測定方法としては、まずキャリア9.5gにトナー0.5gを加えた混合物を50ml容量のポリエチレン製の瓶に入れ、手振りで200回震盪する。次に、500メッシュ(目開き25μm)のスクリーン13が底にある金属製の測定容器12に、該混合物1.0gを入れ、金属製のフタ14をする。そして、このときの測定容器12全体の質量を測定し、その測定値をW1[g]とする。
As a measuring method, first, a mixture obtained by adding 0.5 g of toner to 9.5 g of a carrier is placed in a 50 ml polyethylene bottle and shaken 200 times by hand. Next, 1.0 g of the mixture is placed in a
次に、吸引機11(測定容器12と接する部分は少なくとも絶縁体)において、吸引口17から吸引を行い、風量調節弁16を調節して真空計15の圧力を250mmAqとする。この状態で1分間吸引を行い、トナーを吸引除去する。そして、このときの電位計19の測定電位をV[V]とする。ここで、18は容量C[μF]のコンデンサである。次に、吸引後の測定容器12全体の質量を測定し、その測定値をW2[g]とする。
Next, suction is performed from the
以上の測定結果を用いて、トナーの飽和摩擦帯電量[mC/kg]は、下式により算出される。
飽和摩擦帯電量[mC/kg]=CV/(W1−W2)
Using the above measurement results, the saturated triboelectric charge amount [mC / kg] of the toner is calculated by the following equation.
Saturated triboelectric charge [mC / kg] = CV / (W1-W2)
また、表1の凝集度の測定方法は、以下の通りである。 Moreover, the measuring method of the aggregation degree of Table 1 is as follows.
本実施例では、凝集度は、従来公知のパウダーテスター(ホソカワミクロン株式会社製PT−E型)により、以下の方法をとって測定した。また、測定は23℃、50%RH環境下で行っている。
(1)トナー5.0gを計り取る。
(2)振動台に、上から100メッシュ(目開き150μm)、200メッシュ(目開き75μm)、400メッシュ(目開き38μm)のふるいを重ねて配置する。
(3)精秤した5.0gのトナーを一番上のふるい(100メッシュ)上にのせ、振動系に18Vの電圧を印加して15秒間振動させる。
(4)各ふるいの上に残ったトナーの質量を精秤する。
In this example, the degree of aggregation was measured using a conventionally known powder tester (PT-E type manufactured by Hosokawa Micron Corporation) by the following method. The measurement is performed in an environment of 23 ° C. and 50% RH.
(1) Weigh out 5.0 g of toner.
(2) A screen of 100 mesh (aperture 150 μm), 200 mesh (aperture 75 μm), and 400 mesh (aperture 38 μm) is stacked on the shaking table.
(3) Place precisely weighed 5.0 g of toner on the top sieve (100 mesh) and apply a voltage of 18V to the vibration system and vibrate for 15 seconds.
(4) The mass of the toner remaining on each sieve is precisely weighed.
以上の測定結果を用いて、トナーの凝集度[%]は、下式により算出される。
凝集度[%]=x+y+z
x=100×((100メッシュ上に残ったトナーの質量[g])/5)
y=100×((200メッシュ上に残ったトナーの質量[g])/5)×3/5
z=100×((400メッシュ上に残ったトナーの質量[g])/5)×1/5
Using the above measurement results, the toner aggregation degree [%] is calculated by the following equation.
Aggregation degree [%] = x + y + z
x = 100 × ((mass of toner remaining on 100 mesh [g]) / 5)
y = 100 × ((mass of toner remaining on 200 mesh [g]) / 5) × 3/5
z = 100 × ((mass of toner remaining on 400 mesh [g]) / 5) × 1/5
次に、本実施例に係る現像装置におけるトナーの少量補給の特徴について詳細に説明する。 Next, the feature of supplying a small amount of toner in the developing device according to the present embodiment will be described in detail.
図4は、本実施例に係る現像装置の要部の概略断面図であり、トナーの少量補給の特徴について説明するための図である。図4(a)はトナー収容室32内の撹拌体32aと開口部33との関係、及び、現像室31内の供給ローラ31cと開口部33との関係を説明するための図であり、同図(b)は撹拌体32aと開口部33との関係を説明するための図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a main part of the developing device according to the present embodiment, and is a diagram for explaining the feature of supplying a small amount of toner. 4A is a diagram for explaining the relationship between the stirring
前記したように、現像装置3では、現像室31のトナーTの消費量に応じて、現像室31の上方に配置されたトナー収容室32からの落とし込みにより、随時、トナーTが少量補給される。
As described above, in the developing
このような現像装置では、トナーTの流動性が、その搬送量に大きく影響する。 In such a developing device, the fluidity of the toner T greatly affects the transport amount.
例えば、トナーTの重量による圧力等でトナーTが凝集すると、トナー収容室32から現像室31へのトナーTの補給や、供給ローラ31cによる現像ローラ31aへのトナーTの供給が、効率良く行えなくなる。また、現像室31内の長期間使用して劣化したトナーがトナー収容室32に戻り、トナー収容室32内において、新しい状態のトナーと混在した場合、それらの摩擦帯電特性の差が大きいと、静電凝集してトナーTの流動性を低下させる。このため、トナー収容室32から現像室31へのトナーTの補給が、効率良く行えなくなる。よって、安定した画像濃度が得られなくなる。
For example, when the toner T aggregates due to the pressure due to the weight of the toner T, the toner T can be replenished from the
そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、本実施例の現像装置3のように、現像室31内に供給ローラ31c以外のトナー撹拌部材を備えない簡易な構成でも、安定した少量補給が行えることがわかった。
Therefore, as a result of intensive studies by the present inventors, a stable and small amount of replenishment can be performed even with a simple configuration in which the toner stirring member other than the
すなわち、撹拌体32aの回転半径をr1、撹拌体32aの回転中心から開口部33までの距離をr2とすると、撹拌体32aが開口部33に対して近接した位置において、(r2−r1)は0mm以上5mm以下であることが好ましい。(図4(a),(b)参照)
That is, assuming that the rotation radius of the stirring
(r2−r1)が0mm未満の場合には、撹拌体32aの先端が開口部33を介して現像室31内に侵入するため、現像室31内のトナーがトナー収容室32に戻る。その結果、トナー収容室32内で静電凝集が発生して、トナーTの流動性を低下させる場合がある。一方、(r2−r1)が5mmを超える場合には、トナー収容室32において、開口部33付近の凝集したトナーを撹拌することができなくなる。よって、どちらの場合にも、トナー収容室32から現像室31に効率良くトナーTを補給することができなくなる。
When (r2-r1) is less than 0 mm, the tip of the
また、供給ローラ31cの回転半径をr3、供給ローラ31cの回転中心から開口部33までの距離をr4とする。このような場合、供給ローラ31cが開口部33に対して近接した位置において、(r4−r3)は5mm以上15mm以下であることが好ましい(図4(a)参照)。
Further, the rotation radius of the
(r4−r3)が5mm未満の場合には、供給ローラ31cの回転の影響で、開口部33を通って現像室31内のトナーがトナー収容室32に戻る。その結果、トナー収容室32内で静電凝集が発生して、トナーTの流動性が低下すると、トナー収容室32から現像室31に効率良くトナーTを補給することができなくなる。一方、(r4−r3)が15mmを超える場合には、現像室31において、開口部33と供給ローラ31c表面との間にあるトナーTの不動層の厚みが大きくなる。その結果、供給ローラ31c周囲のトナーTの凝集が強くなり、供給ローラ31cにより掻き取られ難くなるため、現像ローラ31aへトナーTを十分供給できなくなる。
When (r4-r3) is less than 5 mm, the toner in the developing
さらに、トナー収容室32から現像室31へ、より良好な少量補給を行うためには、開口部33の短手方向(開口部33において長手方向に直交する方向)の幅r5は5mm以上20mm以下であることが好ましい(図4(b)参照)。
Furthermore, in order to perform better small amount replenishment from the
これは、開口部33の短手方向の幅r5が5mm未満の場合には、開口部33が狭すぎて、トナー収容室32から現像室31に効率良くトナーTを補給することができなくなるためである。また、開口部33の短手方向の幅r5が20mmを超える場合には、逆に開口部33が広すぎて、撹拌体32aの回転の影響で、現像室31内のトナーがトナー収容室32に戻る。その結果、トナー収容室32内で静電凝集が発生して、トナーTの流動性が低下すると、トナー収容室32から現像室31に効率良くトナーTを補給することができなくなる。
This is because when the width r5 in the short direction of the
以上のように、本実施例によれば、トナー収容室32内及び現像室31内で、トナーTが凝集するのを抑制できる。また、現像室31の開口部33付近に、適度な厚みを持つトナーTの不動層を設けることで、開口部33を通って現像室31内のトナーがトナー収容室32に戻り、トナー収容室32内で静電凝集が発生するのを防止できる。したがって、安定した少量補給が可能になり、画像濃度を安定にすることができる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to suppress the aggregation of the toner T in the
本実施例では、撹拌体32aが開口部33に対して近接した位置において、(r2−r1)は約1mmとした。また、供給ローラ31cが開口部33に対して近接した位置において、(r4−r3)は約6mmとした。さらに、開口部33の短手方向の幅r5は13mmとした。
In this example, (r2-r1) was set to about 1 mm at a position where the stirring
次に、本実施例の特徴である現像装置におけるトナー補給時のかぶりの抑制について詳細に説明する。 Next, suppression of fog at the time of toner replenishment in the developing device, which is a feature of this embodiment, will be described in detail.
現像装置3のトナー収容室32から現像室31へトナーTが補給された際には、現像室31において、新しい状態のトナーと長期間使用して劣化したトナーが混在する。前記したように、新しい状態のトナーは摩擦帯電特性が良好であるため、十分に摩擦帯電するが、相対的に、長期間使用して劣化したトナーは、摩擦帯電量が低くなったり、正規帯電極性と逆極性に帯電したりする。その結果、静電凝集して大きなトナー固まりとなり、さらに均一に摩擦帯電しにくくなる。よって、新しい状態のトナーと劣化したトナーが混在すると、未帯電トナーや反転トナーが増加し、かぶりが増加しやすい。
When the toner T is replenished from the
特に、新しい状態での摩擦帯電特性が高いトナーは、長期間使用して劣化したトナーと
特性差が大きくなる傾向があり、静電凝集しやすい。表2に、その一例を示す。
In particular, a toner having high frictional charging characteristics in a new state tends to have a large difference in characteristics from a toner deteriorated after long-term use, and is likely to electrostatically aggregate. Table 2 shows an example.
初期の飽和摩擦帯電量が高いトナー4は、初期と長期使用後との飽和摩擦帯電量の差が大きい。そして、初期と長期使用後との混合トナーの凝集度が、長期使用後のトナーよりも大きいことから、より凝集している状態であると考えられる。一方、初期の飽和摩擦帯電量がトナー4に比べて低いトナー6は、初期と長期使用後の飽和摩擦帯電量がほぼ同程度である。また、混合トナーの凝集度の増加が、トナー4に比べて小さい。このような場合、トナー4の方が、トナー補給時のかぶりの増加は著しくなる。
The toner 4 having a high initial saturated triboelectric charge amount has a large difference in the saturated triboelectric charge amount between the initial stage and after long-term use. Further, since the degree of aggregation of the mixed toner at the initial stage and after long-term use is larger than that of the toner after long-term use, it is considered that the toner is more aggregated. On the other hand, the
しかしながら、本発明者らが鋭意検討した結果、導電性の規制ブレード31bに所定の電圧を印加して、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に電界を形成すると、電界の作用により静電凝集をくずし、均一に摩擦帯電させられることが分かった。この理由は、十分明らかになっていないが、概ね以下のように考えられる。
However, as a result of intensive studies by the present inventors, when an electric field is formed between the regulating
導電性の規制ブレードに所定の電圧を印加して、規制ブレード31bと現像ローラ31aとの当接領域及びその近傍において、正規帯電したトナーを現像ローラ31a側に引き付ける電界を形成する。
A predetermined voltage is applied to the conductive regulating blade to form an electric field that attracts the normally charged toner to the developing
すると、電界の作用により、正規帯電しているトナー(主に新しい状態のトナー)は現像ローラ31a側に、反転トナー(主に長期間使用して劣化したトナー)は規制ブレード31b側に引き付けられる方向に力を受ける。そして、この電界から受ける力と摺擦の力とが合わさって、静電凝集が分離される。
Then, due to the action of the electric field, the normally charged toner (mainly in a new state) is attracted to the developing
また、電界の作用により、反転トナーは、正規帯電極性に帯電するまで、規制ブレード31bと現像ローラ31aとの当接領域に滞留させられる。そのため、正規帯電したトナーのみが、規制ブレード31bと現像ローラ31aとの当接領域を出て、静電潜像を現像する領域に搬送されることになる。
Further, the reverse toner is retained in the contact area between the regulating
以上のように、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に所定の電界を形成することで、摩擦帯電が促進されて均一な帯電が可能になり、トナー補給時のかぶりの増加が抑制されると考えられる。
As described above, by forming a predetermined electric field between the regulating
さらに、新しい状態での摩擦帯電特性が良好なトナー、即ち静電凝集しやすいトナーの方が、電界によるトナー補給時のかぶりの抑制効果が大きいことが分かった。これは、新しい状態のトナーと長期間使用して劣化したトナーとの摩擦帯電特性の差が大きい方が、それぞれのトナーが電界から受ける力が強く、規制ブレード31b及び現像ローラ31aの方向により引き付けられるためであると考えられる。
Furthermore, it has been found that a toner having good frictional charging characteristics in a new state, that is, a toner that is more likely to be electrostatically aggregated, has a greater effect of suppressing fog during toner replenishment by an electric field. This is because when the difference in frictional charging characteristics between the new state toner and the toner deteriorated after long-term use is larger, each toner receives a stronger force from the electric field, and is attracted by the direction of the
次に、本実施例の効果を評価した結果について説明する。 Next, the results of evaluating the effects of this example will be described.
表3に、本実施例及び比較例の画像形成条件を示す。本実施例及び比較例において、基本的な現像装置の構成等は本実施例に係る現像装置に準ずるが、それぞれ表3に示す条件
で画像形成される。
Table 3 shows the image forming conditions of the present example and the comparative example. In this embodiment and the comparative example, the basic configuration of the developing device is the same as that of the developing device according to this embodiment, but images are formed under the conditions shown in Table 3, respectively.
さらに、本実施例及び比較例において、現像ローラ31aの芯金に印加した電圧Vdevは、−300Vであった。また、規制ブレード31bに印加した電圧Vblは、−300V、−350V、−400V、−500V、−600V、−700Vの6種類であった。したがって、ΔVblで表記すると、それぞれ0V、−50V、−100V、−200V、−300V、−400Vとなる。
Further, in this example and the comparative example, the voltage Vdev applied to the core of the developing
評価方法は、以下の通りである。尚、本実施例及び比較例では、耐久試験及びかぶりの評価を、23℃、50%RH環境下で行った。 The evaluation method is as follows. In the examples and comparative examples, the durability test and the fogging evaluation were performed in an environment of 23 ° C. and 50% RH.
まず、長期間使用して劣化したトナーを作成するため、現像装置3の現像室31に、トナー25g(印字比率5.0%のA4サイズの画像1000枚相当)を充填し、文字パターン画像を出力して、耐久試験を行った。耐久条件としては、より厳しい条件である低印字比率の画像出力が多い場合を想定し、出力画像を印字比率1.0%のA4サイズの文字パターン画像とした。そして、画像出力モードを、2枚の画像を出力するごとに5秒間停止する間欠モードとして、2000枚出力した。それから、全面白画像を出力して、耐久試験後のかぶりの評価を行った。
First, in order to create a deteriorated toner after long-term use, the developing
次に、新しい状態のトナーをトナー収容室32に入れて、トナー収容室32から現像室31へ5gのトナー補給を行い、現像装置3を1分間回転駆動した。そして、全面白画像を出力して、トナー補給時のかぶりの評価を行った。
Next, toner in a new state was put into the
かぶりの測定方法は、以下の通りである。 The method for measuring fog is as follows.
「REFLECTMETER MODEL TC−6DS」(有限会社東京電色製)により測定した、出力画像の白地部分(非画像部)の白色度(反射率Ds(%))と、転写紙の白色度(平均反射率Dr(%))との差から、かぶり濃度(%)を算出した。ここで、かぶり濃度は、
かぶり濃度(%)=Dr(%)−Ds(%)
で表される。
The whiteness (reflectance Ds (%)) of the white portion (non-image portion) of the output image and the whiteness (average reflection) of the output image, measured by “REFLECTMETER MODEL TC-6DS” (manufactured by Tokyo Denshoku Co., Ltd.) (Dr (%)), the fog density (%) was calculated. Here, the fog density is
Fog density (%) = Dr (%) − Ds (%)
It is represented by
本実施例では、測定時に使用するフィルタとして、シアンの場合はアンバーライト、イエローの場合はブルー、マゼンタ及びブラックの場合はグリーンのフィルタを用いた。また、かぶりの評価は、以下に示す基準で行った。
○ : 良好 1.5%未満
△ : やや難あり 1.5%以上3.0%未満
× : 問題あり 3.0%以上
In this example, as a filter used at the time of measurement, amber light was used for cyan, blue was used for yellow, and green was used for magenta and black. In addition, the evaluation of fogging was performed according to the following criteria.
○: Good Less than 1.5% △: Somewhat difficult 1.5% or more and less than 3.0% ×: Problem 3.0% or more
本実施例及び比較例において、前記したようにΔVblを変化させて、耐久試験後のかぶりの評価を行った結果、全ての場合において、”良好”あるいは”やや難あり”であった。そして、本実施例及び比較例において、前記したようにΔVblを変化させて、トナー補給時のかぶりの評価を行った結果を表4に示す。 In this example and the comparative example, as described above, ΔVbl was changed and the fog was evaluated after the durability test. As a result, in all cases, “good” or “somewhat difficult” was obtained. Table 4 shows the results of the evaluation of the fog at the time of toner replenishment by changing ΔVbl as described above in the present example and the comparative example.
まず、実施例1−1〜1−5と比較例1−1、1−2とを比較する。 First, Examples 1-1 to 1-5 are compared with Comparative Examples 1-1 and 1-2.
比較例においては、ΔVblの値に依らず、かぶりの評価は”問題あり”であった。一方、本実施例においては、ΔVblが−50V以上−300V以下の領域で、かぶりの評価は”良好”あるいは”やや難あり”であり、トナー補給時のかぶりの増加を抑制することができた。これは、以下のように考えられる。 In the comparative example, the evaluation of the fog was “problematic” regardless of the value of ΔVbl. On the other hand, in this embodiment, in the region where ΔVbl is −50 V or more and −300 V or less, the evaluation of the fog is “good” or “somewhat difficult”, and the increase in fog during toner replenishment can be suppressed. . This is considered as follows.
比較例1−1では、補給するトナー(つまり、新しい状態のトナー)の飽和摩擦帯電量が、−29mC/kg未満と低い。このような場合、表2のトナー6に示すように、新しい状態のトナーと、長期間使用して劣化したトナーとの摩擦帯電量の差が小さい。よって、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に形成される電界により静電凝集をくずす作用が弱く、前記した摩擦帯電を促進する効果が十分に得られない。その結果、トナー補給時に未帯電トナーや反転トナーが生じやすくなり、かぶりが増加する。また、新しい状態のトナーの摩擦帯電量が低いため、画像形成装置の使用開始時からも比較的かぶりが発生しやすい。
In Comparative Example 1-1, the saturated triboelectric charge amount of the toner to be replenished (that is, the toner in a new state) is as low as less than −29 mC / kg. In such a case, as shown in the
一方、比較例1−2では、補給するトナーの飽和摩擦帯電量が、−121mC/kgと高い。このような場合、トナーの摩擦帯電量が高すぎるために、現像ローラ31a表面にトナーが付着して剥がれ難くなる現象が発生する。その結果、トナーTが現像ローラ31a表面と十分に摩擦帯電できなくなり、未帯電トナーや反転トナーが生じやすくなる。よって、トナー補給時にかぶりが増加する。また、このような場合も、画像形成装置の使用開始時から比較的かぶりが発生しやすい。
On the other hand, in Comparative Example 1-2, the saturated triboelectric charge amount of the toner to be replenished is as high as −121 mC / kg. In such a case, since the amount of frictional charge of the toner is too high, a phenomenon occurs in which the toner adheres to the surface of the developing
それらに対して、本実施例におけるトナーTでは、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に電界が形成されると、電界から受ける力により静電凝集がくずされ、摩擦帯電が促進される。よって、均一な帯電が可能になり、トナー補給時のかぶりの増加が抑制されると考えられる。
On the other hand, in the toner T in this embodiment, when an electric field is formed between the regulating
以上のことから、トナー収容室32から現像室31に補給されるトナーTの飽和摩擦帯電量の絶対値は、40mC/kg以上100mC/kg以下であることが好ましい。これにより、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に形成される電界により静電凝集をくずし、摩擦帯電を促進する効果を得ることができる。
From the above, it is preferable that the absolute value of the saturated triboelectric charge amount of the toner T supplied from the
次に、実施例1−1〜1−5によると、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に形成される電界により静電凝集をくずし、摩擦帯電を促進するためには、ΔVblの絶対
値が、50V以上300V以下であることが好ましい。これは、以下のように考えられる。
Next, according to Examples 1-1 to 1-5, in order to destroy electrostatic aggregation by the electric field formed between the regulating
ΔVblの絶対値が50V未満の場合には、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に形成される電界の作用が弱いため、前記したような摩擦帯電を促進する効果が十分に得られない。よって、トナー補給時に未帯電トナーや反転トナーが生じやすくなり、かぶりが増加する。
If the absolute value of ΔVbl is less than 50 V, the effect of the electric field formed between the regulating
一方、ΔVblの絶対値が300Vを超える場合には、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に形成される電界の作用が強くなりすぎる。そのため、比較的逆極性側に帯電しているトナーまでもが現像ローラ31a側に引き付けられて、十分に摩擦帯電されないまま、規制ブレード31bと現像ローラ31aとの当接領域を出る。よって、トナー補給時に未帯電トナーや反転トナーが生じやすくなり、かぶりが増加する。
On the other hand, when the absolute value of ΔVbl exceeds 300V, the action of the electric field formed between the regulating
さらに、実施例1−6と実施例1−7とを比較すると、現像ローラ31aの算術平均粗さRaが低い方が、トナー補給時のかぶりの抑制効果が大きい。これは、現像ローラ31aの表面粗さが低い方が、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間の電界が比較的平行になり、トナーTに対して前記した電界の作用がより効果的に働くためであると考えられる。本発明者らが鋭意検討した結果、現像ローラ31aの算術平均粗さRaは、0.3μm以下である方がより好ましい。
Further, comparing Example 1-6 with Example 1-7, the lower the arithmetic average roughness Ra of the developing
以上のように、本実施例によれば、規制ブレード31bと現像ローラ31aの間に形成される電界により、トナーTの摩擦帯電が促進されて、均一な帯電が可能となる。よって、トナー補給時のかぶりの増加が抑制される。
As described above, according to the present embodiment, frictional charging of the toner T is promoted by the electric field formed between the regulating
また、表には記載していないが、実施例1−1〜1−5と実施例1−6とを比較すると、ΔVrsを−200Vとした実施例1−1〜1−5では、画像先端から画像後端までの画像濃度が比較的均一な全面黒画像が得られた。 Although not shown in the table, when Examples 1-1 to 1-5 and Example 1-6 are compared, in Examples 1-1 to 1-5 in which ΔVrs is set to −200 V, the leading edge of the image A black image with a relatively uniform image density from the image to the rear end of the image was obtained.
さらに、実施例1−3と実施例1−4、1−5とを比較すると、新しい状態のトナーの凝集度が30%未満である実施例1−4、1−5では、より均一な全面黒画像が得られた。これは、トナー収容室32から現像室31へのトナー補給や、現像室31内における供給ローラ31cへのトナー供給において、流動性の高いトナーTの方が有利なためである。ただし、凝集度が5%未満になると、規制ブレード31bと現像ローラ31aとの当接位置において、トナーTが十分に摩擦帯電しなくなるため好ましくない。したがって、現像室31に補給される新しい状態のトナーの凝集度は、5[%]以上30[%]未満であることが好ましい。
Further, comparing Example 1-3 with Examples 1-4 and 1-5, in Examples 1-4 and 1-5 in which the degree of aggregation of the toner in the new state is less than 30%, a more uniform entire surface A black image was obtained. This is because the toner T having higher fluidity is more advantageous in supplying the toner from the
次に、より実際の画像形成装置の使用状況に近い条件で評価するため、出力画像の印字比率を変えて耐久試験を行った。このとき、現像装置3には、トナー200g(印字比率5.0%のA4サイズの画像8000枚相当)を充填した。出力画像は、それぞれ印字比率0.5%、1.0%、3.0%、5.0%のA4サイズの文字パターン画像とした。そして、現像装置3内のトナー残量が約50g、すなわちトナー収容室32内のトナー残量がほぼ0gで現像室31内のトナー残量が約50gになるまで耐久試験を行った。このとき、画像出力モードは、2枚の画像を出力するごとに5秒間停止する間欠モードとした。耐久試験後、全面白画像を出力して、かぶりの評価を行った。
Next, in order to evaluate under conditions closer to the actual usage of the image forming apparatus, the durability test was performed by changing the print ratio of the output image. At this time, the developing
評価は、実施例1−4及び比較例1−1について行った。また、現像ローラ31aの芯金に印加した電圧Vdevは−300Vで、規制ブレード31bに印加した電圧Vblは−500Vであった。したがって、ΔVblは、−200Vであった。
Evaluation was performed about Example 1-4 and Comparative Example 1-1. The voltage Vdev applied to the core of the developing
表5に、かぶりの評価結果を示す。 Table 5 shows the fog evaluation results.
表5に示されるように、本実施例によれば、現像装置及び画像形成装置を長期間使用した後でも、かぶりの評価は”良好”であった。 As shown in Table 5, according to this example, the evaluation of the fog was “good” even after the developing device and the image forming apparatus were used for a long time.
以上説明したように、本実施例では、規制ブレード31bが導電性であり、規制ブレード31bに印加される電圧が、現像ローラ31aに印加される電圧よりも、トナーの正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧としている。ここで、該所定の電圧差分が50[V]以上300[V]以下である。さらに、トナー収容室32から現像室31に補給するトナーの飽和摩擦帯電量の絶対値が40[mC/kg]以上100[mC/kg]以下としている。
As described above, in the present embodiment, the
これにより、現像室31に、新しく補給されたトナーと長期間使用して劣化したトナーが混在している状態でも、現像ローラ31aと規制ブレード31bとの対向部分に形成される電界が効果的に作用してトナーの摩擦帯電が促進され、均一な帯電が可能となる。よって、トナー補給時のかぶりの増加を抑制することができる。
As a result, even in the state where the newly supplied toner and the toner deteriorated after a long period of use are mixed in the developing
さらに、現像ローラ31a表面の算術平均粗さ(Ra)が0.3[μm]以下とすることで、現像ローラ31aと規制ブレード31bとの対向部分に形成される電界の作用がより効果的に働く。よって、トナー補給時のかぶりの増加を抑制することができる。
Furthermore, when the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the developing
さらに、トナー収容室32が現像室31の上方に配置され、トナー収容室32に回転自在の撹拌体32aと、現像室31に回転自在の供給ローラ31cとを備えている。そして、前記したような関係(0[mm]≦r2−r1≦5[mm]、5[mm]≦r4−r3≦15[mm])を満足している。
Further, the
これにより、トナー収容室32や現像室31において、トナーの凝集による搬送不良の発生を抑制し、現像ローラ31aにトナーを十分に供給することができる。また、長期間使用して劣化したトナーが現像室31からトナー収容室32に戻され、トナー収容室32において、新しい状態のトナーと混在するのを防止することができる。よって、トナーの安定した少量補給を実現することができ、画像濃度を安定にすることができる。
Thereby, in the
さらに、開口部33の短手方向の幅が5[mm]以上20[mm]以下であることにより、トナー収容室32から現像室31へのトナーの補給をより円滑に行うことができる。また、長期間使用して劣化したトナーが現像室31からトナー収容室32に戻され、トナー収容室32において、新しい状態のトナーと混在するのを防止することができる。よって、トナーの安定した少量補給を実現することができ、画像濃度を安定にすることができる。
Further, since the width of the
さらに、供給ローラ31cに印加される電圧が、現像ローラ31aに印加される電圧よりも、トナーの正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧であり、該所定の電圧差分が50[V]以上1000[V]以下としている。これにより、現像ローラ31aと供給ローラ31cとの対向部分に形成される電界の作用により、現像ローラ31aにトナーを十分に供給することができる。よって、画像濃度を安定にすることができる。
Further, the voltage applied to the
さらに、現像室31に補給されるトナーの凝集度が5[%]以上30[%]未満であることにより、次のような効果が得られる。すなわち、トナー収容室32及び現像室31におけるトナーの凝集が低減され、トナー収容室32から現像室31へのトナーの補給や現像ローラ31aへのトナーの供給をより円滑に行うことができる。よって、画像濃度を安定にすることができる。
Further, when the aggregation degree of the toner supplied to the developing
したがって、本実施例に係る画像形成装置においては、高品質な画像を安定して出力することが可能となる。 Therefore, the image forming apparatus according to the present embodiment can stably output a high-quality image.
尚、本実施例では、トナー収容室32は現像室31のほぼ鉛直方向上方に配置したが、これに限定されるものではない。トナーの落とし込みによる少量補給が可能であれば、例えば、現像装置3を、鉛直方向に対して少し傾けてもよい。
In this embodiment, the
また、本実施例では、正規帯電極性が負極性であるトナーを用いたが、これに限定されるものではなく、正規帯電極性が正極性であるトナーを用いてもよい。その場合には、必要に応じて、帯電装置2、現像ローラ31a、規制ブレード31b、供給ローラ31cを始めとする各部材に印加する電圧の極性を変える。
In this embodiment, toner having a normal charging polarity of negative polarity is used. However, the present invention is not limited to this, and a toner having a normal charging polarity of positive polarity may be used. In that case, the polarity of the voltage applied to each member including the
さらに、本実施例では、感光体ドラム1と、帯電装置2と、現像装置3と、クリーニング装置5とは、一体的にカートリッジ化されており、画像形成装置本体(図示せず)に対して着脱自在なプロセスカートリッジを構成している。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、感光体ドラムを画像形成装置本体に固定配置して、現像装置のみを画像形成装置本体に着脱自在なカートリッジ(現像カートリッジ)とした構成の画像形成装置等においても、同様に本発明を適用することができる。あるいは、現像装置を画像形成装置本体に固定配置した構成の画像形成装置等においても、同様に本発明を適用することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、トナー補給(交換)の方法に関しても、本実施例では、現像室31に着脱自在なトナー収容室32を交換することで、新しい状態のトナーを補給可能であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、現像装置に固定配置されたトナー収容室に、トナー補給用のボトル等を用いてトナーを補給する方法等でもよい。
Further, regarding the toner replenishment (replacement) method, in this embodiment, it is possible to replenish toner in a new state by replacing the
さらに、本実施例では、補給(交換)されるトナーは、交換前に使用していたトナーと同じ種類のトナーであるとしたが、これに限定されるものではなく、非磁性一成分現像剤としての非磁性トナーであれば、異なってもよい。 Further, in this embodiment, the replenished (replaced) toner is the same type of toner as that used before the replacement, but is not limited to this, and is not a non-magnetic one-component developer. The non-magnetic toner may be different.
次に、本発明の実施例2に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
Next, the configuration and operation of an image forming apparatus according to
図5は、本実施例に係る画像形成装置の一例としてのカラー画像形成装置200の概略構成を示す模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a color
カラー画像形成装置200は、4色フルカラー画像が形成可能なカラー画像形成装置である。
The color
カラー画像形成装置200は、循環移動する記録材担持体としての静電搬送ベルト20と、第一,第二,第三,第四の画像形成部としてのプロセスカートリッジUa,Ub,Uc,Udとを備える。ここで、プロセスカートリッジUa,Ub,Uc,Udは、静電搬送ベルト20上に水平に並列配置され、シアン,イエロー,マゼンタ,ブラックの各色の
画像を形成する。また、プロセスカートリッジの外側には、プロセスカートリッジUa,Ub,Uc,Udにそれぞれ対応した、露光手段としての露光装置6a,6b,6c,6dと、転写手段としての転写装置4a,4b,4c,4dが配置されている。さらに、記録材Pの搬送方向下流側には、定着手段としての定着装置7が配置されている。ここで、各プロセスカートリッジや露光装置、転写装置の構成及び動作は、用いるトナーの色が異なることを除いては実質的に同じである。したがって、以下の説明において特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために、図5において符号に与えた添字a,b,c,dを省略して、総括的に説明する。
The color
プロセスカートリッジUは、カラー画像形成装置200本体に対して着脱自在となっており、その構成及び動作は、実施例1で説明した画像形成装置100におけるプロセスカートリッジと同様である。また、現像装置3の構成及び動作についても、実施例1で説明した画像形成装置100における現像装置3と同様である。ただし、現像装置3a,3b,3c,3dにそれぞれ収容される非磁性一成分現像剤としての非磁性トナーは、それぞれシアントナー,イエロートナー,マゼンタトナー,ブラックトナーである。
The process cartridge U is detachable from the main body of the color
静電搬送ベルト20は、全てのプロセスカートリッジUの感光体ドラム1と接触した状態で対向配置されている。また、各転写装置4は、静電搬送ベルト20を介して、各プロセスカートリッジUの感光体ドラム1と接触しており、該接触領域及びその近傍において、転写領域を形成する。
The
プロセスカートリッジUにおいて感光体ドラム1表面に形成されたトナー像は、静電搬送ベルト20による記録材Pの搬送に伴い、プロセスカートリッジUaのトナー像から順次、記録材P上に転写される。そして、記録材P上に転写されて重ねられたトナー像が、定着装置7において加熱・加圧されて定着することで、記録材P上に4色フルカラー画像が形成される。その後、記録材Pは排出トレイ上(図示せず)に排出される。
The toner image formed on the surface of the
カラー画像形成装置200においても、現像装置3のトナー収容室から現像室へトナーが補給された際には、現像室において、新しい状態のトナーと長期間使用して劣化したトナーが混在する。よって、前記したように、それらの摩擦帯電特性に差がある場合には、静電凝集が発生しやすくなる。
Also in the color
さらに、カラー画像形成装置においては、単色画像、例えばブラックの文字パターン画像などを出力する場合が頻繁にあるが、このような場合においても、他色のプロセスカートリッジは同時に作動している。このため、各現像室内のトナーは画像形成に使われないまま、繰り返し各部材の摺擦を受けることになる。つまり、カラー画像形成装置200においては、現像室内のトナーの劣化がより進みやすい。よって、新しい状態のトナーとの摩擦帯電特性の差が大きくなりやすいため、静電凝集がより発生しやすくなる。
Furthermore, in a color image forming apparatus, a single color image, for example, a black character pattern image, is often output. In such a case, the process cartridges of other colors are simultaneously operated. For this reason, the toner in each developing chamber is repeatedly rubbed by each member without being used for image formation. That is, in the color
しかしながら、本実施例によれば、カラー画像形成装置200において、規制ブレードと現像ローラの間に形成される電界を、より効果的に作用させることで、トナーの摩擦帯電が促進されて、均一な帯電が可能となる。さらに、トナー収容室内及び現像室内で、トナーが凝集するのを抑制でき、また、トナー収容室内で静電凝集が発生するのを防止できる。よって、安定した少量補給を行いながら、トナー補給時のかぶりの増加を抑制することができるため、高品質な画像を安定して出力できる。
However, according to the present exemplary embodiment, in the color
尚、本実施例では、プロセスカートリッジUa,Ub,Uc,Udは、静電搬送ベルト20上に水平に並列配置されていたが、これに限定されるものではなく、例えば、斜行するように設けられた静電搬送ベルト上に並列配置されるもの等でもよい。
In this embodiment, the process cartridges Ua, Ub, Uc, Ud are horizontally arranged in parallel on the
また、本実施例では、記録材P上への各色トナー像の転写順がシアン,イエロー,マゼンタ,ブラックとなるように各色トナーを収容したプロセスカートリッジを配置したが、これに限定されるものではない。 In this embodiment, the process cartridges containing the respective color toners are arranged so that the transfer order of the respective color toner images onto the recording material P is cyan, yellow, magenta, and black. However, the present invention is not limited to this. Absent.
さらに、本実施例では、電子写真方式を用いてフルカラー画像等の多色画像を形成可能な画像形成装置として、カラー画像形成装置200を使用したが、これに限定されるものではない。例えば、単一の感光体に対して、それぞれ異なる色の現像剤を備えた複数の現像装置が設けられたカラー画像形成装置等でもよい。かかるカラー画像形成装置では、感光体上に順次形成された静電潜像を、複数の現像装置によって順次現像する。そして、感光体上に形成されたトナー像は、記録材に直接転写されるか、あるいは中間転写体に転写した後に記録材に転写される。また、カラー画像形成装置200のように、感光体と現像装置とを備えた画像形成部を複数有するカラー画像形成装置において、複数の感光体上に形成されたトナー像が、中間転写体に転写した後に記録材に転写されるもの等でもよい。
Furthermore, in this embodiment, the color
3 現像装置
8 現像バイアス電源
9 規制バイアス電源
31 現像室
31a 現像ローラ
31b 規制ブレード
32 トナー収容室
33 開口部
3 Developing Device 8 Developing Bias Power Supply 9 Regulating
Claims (7)
前記現像剤収容室から開口部を介して現像剤が補給される現像室と、
現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体に担持された現像剤の層厚を規制する層厚規制部材と、
前記現像剤担持体に電圧を印加する第一の電圧印加手段と、
前記層厚規制部材に電圧を印加する第二の電圧印加手段と、
を備えた現像装置において、
前記層厚規制部材が導電性であり、
前記第二の電圧印加手段により前記層厚規制部材に印加される電圧が、前記第一の電圧印加手段により前記現像剤担持体に印加される電圧よりも、現像剤の正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧であり、
前記所定の電圧差分が50[V]以上300[V]以下であり、
前記現像室に補給される現像剤の飽和摩擦帯電量の絶対値が40[mC/kg]以上100[mC/kg]以下である
ことを特徴とする現像装置。 A developer storage chamber for storing a non-magnetic one-component developer;
A developing chamber in which the developer is replenished through the opening from the developer containing chamber;
A developer carrier for carrying and conveying the developer;
A layer thickness regulating member for regulating the layer thickness of the developer carried on the developer carrying body;
First voltage applying means for applying a voltage to the developer carrying member;
A second voltage applying means for applying a voltage to the layer thickness regulating member;
In a developing device comprising:
The layer thickness regulating member is conductive;
The voltage applied to the layer thickness regulating member by the second voltage applying means is more in the direction of the normal charging polarity of the developer than the voltage applied to the developer carrier by the first voltage applying means. A voltage that is large by a predetermined voltage difference,
The predetermined voltage difference is 50 [V] or more and 300 [V] or less;
A developing device, wherein an absolute value of a saturated triboelectric charge amount of a developer supplied to the developing chamber is 40 [mC / kg] or more and 100 [mC / kg] or less.
前記現像室に回転自在に設けられ、前記現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と、
を備え、
前記現像剤収容室は、使用状態の姿勢で前記現像室の上方に配置され、
前記現像剤撹拌部材の回転半径をr1とし、前記現像剤撹拌部材の回転中心から前記開口部までの距離をr2とした場合に、前記現像剤撹拌部材が前記開口部に対して近接した位置において、
0[mm]≦r2−r1≦5[mm]
の関係を満足し、
前記現像剤供給部材の回転半径をr3とし、前記現像剤供給部材の回転中心から前記開口部までの距離をr4とした場合に、前記現像剤供給部材が前記開口部に対して近接した位置において、
5[mm]≦r4−r3≦15[mm]
の関係を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。 A developer agitating member that is rotatably provided in the developer accommodating chamber and agitates the developer;
A developer supply member which is rotatably provided in the developing chamber and supplies the developer to the developer carrying member;
With
The developer storage chamber is disposed above the development chamber in a use posture.
When the rotation radius of the developer stirring member is r1 and the distance from the rotation center of the developer stirring member to the opening is r2, the developer stirring member is at a position close to the opening. ,
0 [mm] ≦ r2-r1 ≦ 5 [mm]
Satisfied with the relationship
When the rotation radius of the developer supply member is r3 and the distance from the rotation center of the developer supply member to the opening is r4, the developer supply member is at a position close to the opening. ,
5 [mm] ≦ r4-r3 ≦ 15 [mm]
The developing device according to claim 1, wherein the following relationship is satisfied.
前記開口部における前記長手方向に直交する方向の幅が、5[mm]以上20[mm]以下であることを特徴とする請求項3に記載の現像装置。 The opening is provided in the shape of a long hole whose longitudinal direction is the rotation axis direction of the developer supply member,
The developing device according to claim 3, wherein a width of the opening in a direction orthogonal to the longitudinal direction is 5 mm or more and 20 mm or less.
第三の電圧印加手段により前記現像剤供給部材に印加される電圧が、前記第一の電圧印加手段により前記現像剤担持体に印加される電圧よりも、現像剤の正規帯電極性の方向に所定の電圧差分だけ大きな電圧であり、
前記所定の電圧差分が50[V]以上1000[V]以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の現像装置。 A third voltage applying means for applying a voltage to the developer supply member;
The voltage applied to the developer supply member by the third voltage application means is more predetermined in the direction of the normal charging polarity of the developer than the voltage applied to the developer carrier by the first voltage application means. The voltage difference of
5. The developing device according to claim 1, wherein the predetermined voltage difference is 50 [V] or more and 1000 [V] or less.
徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の現像装置。 The developing device according to claim 1, wherein a degree of aggregation of the developer supplied to the developing chamber is 5% or more and less than 30%.
前記像担持体に現像作用を行う請求項1乃至6のいずれか1項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 formed;
The developing device according to any one of claims 1 to 6, which performs a developing action on the image carrier;
An image forming apparatus comprising:
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