JP2009251584A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャリヤとトナーとを含む現像剤を用い、トナー担持体にトナーを供給するためのトナー供給用現像剤担持体と、供給されたトナーで潜像を現像するためのトナー担持体と、トナー担持体から現像残トナーを回収するためのトナー回収用現像剤担持体と、を設けたハイブリッド現像装置、及びそれを用いる画像形成装置に関する。 The present invention uses a developer containing a carrier and toner, and supplies a toner carrier for supplying toner to the toner carrier, and a toner carrier for developing a latent image with the supplied toner. The present invention relates to a hybrid developing device provided with a toner collecting developer carrying member for collecting undeveloped toner from a toner carrying member, and an image forming apparatus using the same.
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像方式としては、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式及びトナーとキャリヤを用いる二成分現像方式が知られている。 Conventionally, as a developing method in an image forming apparatus using an electrophotographic method, a one-component developing method using only toner as a developer and a two-component developing method using toner and a carrier are known.
一成分現像方式では、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である一方、トナーを帯電させる規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナー規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーへの電荷付与性も低下して、結果として現像装置の寿命が短くなってしまう。 The one-component development system is advantageous in terms of simplification, miniaturization, and cost reduction of the apparatus, but the deterioration of the toner is likely to be accelerated by the strong stress of the regulating part that charges the toner, and the charge acceptability of the toner is reduced. It's easy to do. Further, the toner regulating member and the surface of the toner carrying member are contaminated with the toner and the external additive, so that the charge imparting property to the toner is also lowered, and as a result, the life of the developing device is shortened.
二成分現像方式ではトナーを、キャリヤとの混合による摩擦帯電で帯電するため、ストレスが小さく、トナーの劣化に対して有利である。さらにキャリヤ表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、長寿命化に有利である。 In the two-component development system, the toner is charged by frictional charging by mixing with the carrier, so that the stress is small and it is advantageous for the deterioration of the toner. Furthermore, since the surface area of the carrier is large, it is relatively strong against contamination by toner and external additives, which is advantageous for extending the life.
しかしながら、二成分現像法では像担持体上の静電潜像を現像する際に、現像剤の磁気ブラシによって像担持体表面を摺擦するため、磁気ブラシ痕が発生することがある。さらに、像担持体にキャリヤが付着しやすく、画像欠陥となる問題がある。 However, in the two-component development method, when developing the electrostatic latent image on the image carrier, the surface of the image carrier is rubbed with the magnetic brush of the developer, so that a magnetic brush mark may be generated. Furthermore, there is a problem that the carrier easily adheres to the image carrier and causes an image defect.
二成分現像方式の長寿命の特長を有しながら、画像欠陥の問題を解決する現像方式として、現像剤担持体上に二成分現像剤を担持し二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体に供給して現像に用いる、所謂ハイブリッド現像方式が開示されている(特許文献1参照)。 As a development method that solves the problem of image defects while having the long-life characteristics of the two-component development method, the two-component developer is supported on the developer carrier, and only the toner from the two-component developer is changed to the toner carrier. A so-called hybrid development system that is supplied and used for development is disclosed (see Patent Document 1).
しかしながら、ハイブリッド現像方式においては、トナー担持体上の現像に使用されなかった現像残トナーが、次の現像工程において現像履歴(ゴースト)として画像上に現れるという問題を有している。これは、現像剤担持体にバイアスを印加して現像に必要なトナーをトナー担持体に供給することを優先するため、現像剤担持体による現像残トナーの回収能力が不足してしまうことに起因している。 However, the hybrid development system has a problem that undeveloped toner that has not been used for development on the toner carrier appears on the image as a development history (ghost) in the next development process. This is because priority is given to supplying a toner necessary for development to the toner carrying member by applying a bias to the developer carrying member, and thus the developer carrying member does not have sufficient ability to collect the development residual toner. is doing.
近年、この問題を解決するため、ハイブリッド現像方式において、トナー回収用現像剤担持体を加え、トナー担持体上の現像残トナーを回収する電圧を印加する方式が提案されている(特許文献2参照)。特許文献2に記載の技術によれば、トナー回収用現像剤担持体によってトナー担持体上の現像残トナーを確実に回収できるため、初期的には現像履歴(ゴースト)の問題が発生しない。
In recent years, in order to solve this problem, there has been proposed a method in which a developer collecting member for collecting toner is added and a voltage for collecting the development residual toner on the toner carrying member is applied in the hybrid developing method (see Patent Document 2). ). According to the technique described in
しかしながら、この方式では、トナー回収用現像剤担持体方向にトナーを引き付ける電圧が常に印加されているため、現像剤中のトナーがキャリヤから分離され、トナー回収用現像剤担持体表面へトナーが移動し、トナーの偏在が生じる。 However, in this method, since the voltage for attracting the toner is always applied in the direction of the toner collecting developer carrier, the toner in the developer is separated from the carrier, and the toner moves to the surface of the toner collecting developer carrier. In addition, uneven distribution of toner occurs.
このようにトナーがトナー回収用現像剤担持体表面に偏在した状態では、トナー回収用現像剤担持体から現像剤を除去する際に、偏在したトナーがそのままトナー回収用現像剤担持体表面に残留する。その結果、繰り返し使用によってトナー回収用現像剤担持体上にトナーの蓄積が生じる。 When the toner is unevenly distributed on the surface of the toner collecting developer carrier, the unevenly distributed toner remains on the surface of the toner collecting developer carrier when the developer is removed from the toner collecting developer carrier. To do. As a result, the toner is accumulated on the developer carrying member for collecting the toner by repeated use.
帯電したトナーの蓄積は、トナー回収領域での回収電界を阻害し、トナー回収能力を低下させてしまう。このため、初期的には十分であった回収能力は長期間持続せず、画像形成の繰り返しとともにやはりゴースト発生が問題となってくる。
上述したように、ハイブリッド現像方式でのゴースト発生に対処するため技術改善が行われてきたが、十分に要求を満たす技術は提示されていない。 As described above, technical improvements have been made to cope with ghosting in the hybrid development method, but no technology that sufficiently satisfies the requirements has been proposed.
従って、本発明の目的は、上記の課題を解決し、トナー回収用現像剤担持体を設けたハイブリッド現像方式を用いて、トナー回収能力を持続させ、現像履歴(ゴースト)の発生しない高品質の画像を長期に渡って得ることのできる現像装置、及び画像形成装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, use a hybrid developing system provided with a developer collecting member for collecting toner, maintain the toner collecting ability, and generate a high quality with no development history (ghost). It is an object of the present invention to provide a developing device and an image forming apparatus that can obtain an image over a long period of time.
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。 In order to solve the above problems, the present invention has the following characteristics.
1. トナーとキャリヤとを含む現像剤を収容する現像剤槽と、前記現像剤槽において混合撹拌された前記現像剤を表面に担持搬送するトナー供給用現像剤担持体と、前記トナー供給用現像剤担持体から前記トナーの供給を受けて担持搬送し、像担持体上の潜像を現像するトナー担持体と、前記トナー担持体から現像残トナーを回収するトナー回収用現像剤担持体と、を備えた現像装置であって、前記トナー回収用現像剤担持体に対向して配置された、前記現像剤の搬送量を規制する規制部材を有することを特徴とする現像装置。 1. A developer tank containing a developer containing toner and a carrier; a toner supply developer carrier for carrying and conveying the developer mixed and stirred in the developer tank to the surface; and the toner supply developer carrier A toner carrier for receiving and supplying the toner from the body to develop the latent image on the image carrier, and a developer carrier for collecting toner for collecting the development residual toner from the toner carrier. A developing device comprising: a regulating member that is disposed to face the developer carrying member for collecting toner and that regulates the transport amount of the developer.
2. 前記トナー供給用現像剤担持体と前記トナー回収用現像剤担持体とは、その対向部に、それぞれ配置された、前記トナー回収用現像剤担持体から前記トナー供給用現像剤担持体へ、前記現像剤槽において混合撹拌された前記現像剤を受け渡すための磁極と、前記トナー供給用現像剤担持体から前記トナー回収用現像剤担持体へ、前記トナー担持体へトナー供給した後の前記現像剤を受け渡すための磁極と、を有することを特徴とする1に記載の現像装置。 2. The toner supply developer carrier and the toner collection developer carrier are respectively disposed on opposite sides of the toner collection developer carrier to the toner supply developer carrier. A magnetic pole for delivering the developer mixed and stirred in the developer tank, and the development after the toner is supplied from the toner supply developer carrier to the toner collection developer carrier. 2. The developing device according to 1, further comprising a magnetic pole for delivering the agent.
3. 前記トナー回収用現像剤担持体に、前記トナー担持体との間で、前記トナーを前記トナー回収用現像剤担持体側に移動させる方向のバイアス電圧を印加するための電源を備えることを特徴とする1または2に記載の現像装置。 3. The toner collecting developer carrier is provided with a power source for applying a bias voltage in a direction to move the toner toward the toner collecting developer carrier between the toner carrier and the toner carrier. 3. The developing device according to 1 or 2.
4. 前記トナー回収用現像剤担持体に、前記トナー担持体との間で、前記トナーを前記トナー担持体側に移動させる方向のバイアス電圧を印加するための電源と、前記トナー供給用現像剤担持体に、前記トナー担持体との間で、前記トナーを前記トナー担持体側に移動させる方向のバイアス電圧を印加するための電源を備え、前記トナー回収用現像剤担持体へ印加するバイアス電圧の平均値は、前記トナー供給用現像剤担持体へ印加するバイアス電圧の平均値と、絶対値が同じか、あるいは小さいことを特徴とする1または2に記載の現像装置。 4). A power supply for applying a bias voltage in a direction to move the toner toward the toner carrier between the toner carrier and the developer carrier for collecting toner, and a developer carrier for supplying toner And a power source for applying a bias voltage in a direction to move the toner to the toner carrier side with the toner carrier, and an average value of the bias voltage applied to the toner collecting developer carrier is 3. The developing device according to 1 or 2, wherein an absolute value and an average value of a bias voltage applied to the toner supply developer carrier are the same or small.
5. 1乃至4の何れか1項に記載された現像装置を備えることを特徴とする画像形成装置。 5). An image forming apparatus comprising the developing device according to any one of 1 to 4.
本発明によれば、トナー回収用現像剤担持体によってトナー担持体上の現像残トナーの回収を確実に行い、またトナー回収用現像剤担持体へのトナーの蓄積を回避できるため、常にトナー担持体上に安定したトナー層が供給される。 According to the present invention, the toner collection developer carrier can reliably collect the development residual toner on the toner carrier and can avoid accumulation of toner on the toner collection developer carrier. A stable toner layer is supplied on the body.
これにより、トナー回収能力が持続し、ゴーストの問題が発生しない高画質の画像を長期に渡って得ることができる現像装置及び画像形成装置が提供できる。 Accordingly, it is possible to provide a developing device and an image forming apparatus that can obtain a high-quality image that maintains the toner recovery capability and does not cause a ghost problem over a long period of time.
本発明の実施の形態について、以下に図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(画像形成装置の構成と動作)
図1に、本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部の構成例を示す。図1を用いて画像形成装置の概略構成と動作を説明する。
(Configuration and operation of image forming apparatus)
FIG. 1 shows a configuration example of a main part of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The schematic configuration and operation of the image forming apparatus will be described with reference to FIG.
本画像形成装置は、電子写真方式により像担持体(感光体)1に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Pに転写して画像形成を行うプリンタである。 The image forming apparatus is a printer that performs image formation by transferring a toner image formed on an image carrier (photosensitive member) 1 to a transfer medium P such as paper by an electrophotographic method.
本画像形成装置は、画像を担持するための像担持体1を有しており、像担持体1の周囲には、像担持体1を帯電するための帯電部材3、像担持体1上の静電潜像を現像する現像装置2a、像担持体1上のトナー像を転写するための転写ローラ4、及び像担持体1上の残留トナー除去用のクリーニングブレード5が、像担持体1の回転方向Aに沿って順に配置されている。
The image forming apparatus includes an
像担持体1は、帯電部材3で帯電された後に、図中のE点の位置でレーザ発光器などを備えた露光装置30により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置2aは、この静電潜像を現像し、トナー像を形成する。転写ローラ4は、この像担持体1上のトナー像を転写媒体Pに転写した後、図中の矢印C方向に排出する。クリーニングブレード5は、転写後の像担持体1上の残留トナーを機械的な力で除去する。
The
画像形成装置に用いられる像担持体1、帯電部材3、露光装置30、転写ローラ4、クリーニングブレード5等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電部材3として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体1と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。
For the
次に、本実施形態に係るハイブリッド現像方式の現像装置2aの構成例を説明する。
Next, a configuration example of the developing
現像装置2aは、以下の構成要素を備える。すなわち、トナーとキャリヤを含む現像剤24を収容する現像剤槽16、現像剤槽16から供給された現像剤24を表面に担持して搬送するトナー供給用現像剤担持体11、トナー供給用現像剤担持体11からトナー供給領域7においてトナーの供給を受け、前記像担持体1上に形成された静電潜像を現像するトナー担持体25、現像領域6を通過した後にトナー担持体25上に残留する現像残トナーをトナー回収領域8において回収するトナー回収用現像剤担持体26を備える。
The developing
また現像装置2aは、トナー担持体25に電圧を供給するトナー担持体用バイアス電源31、トナー供給用現像剤担持体11に電圧を供給するトナー供給用現像剤担持体用バイアス電源32、トナー回収用現像剤担持体26に電圧を供給するトナー回収用現像剤担持体用バイアス電源33、及びそれらの電源を制御する制御装置34を備える。
The developing
現像装置2aの詳細な構成と動作については、後述する。
The detailed configuration and operation of the developing
(現像剤の構成)
本実施形態に係る現像装置において使用する現像剤の構成について説明する。
(Developer composition)
The configuration of the developer used in the developing device according to this embodiment will be described.
本実施形態において使用する現像剤24はトナーと該トナーを帯電するためのキャリヤを含んでなるものである。
The
<トナー>
トナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や、必要に応じて荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、3〜15μm程度が好ましい。
<Toner>
The toner is not particularly limited, and a known toner that is generally used can be used, and a colorant, a charge control agent, a release agent, and the like are contained in the binder resin, and external additives are added. What processed the agent can be used. The toner particle diameter is not limited to this, but is preferably about 3 to 15 μm.
このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができる。例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。 In producing such a toner, it can be produced by a publicly known method. For example, it can be produced using a pulverization method, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method or the like.
トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)やポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体もしくは複合体により、軟化温度が80〜160℃の範囲のものを、またガラス転移点が50〜75℃の範囲のものを用いることが好ましい。 The binder resin used in the toner is not limited to this. For example, styrene resin (monopolymer or copolymer containing styrene or a styrene-substituted product), polyester resin, epoxy resin, vinyl chloride Resins, phenol resins, polyethylene resins, polypropylene resins, polyurethane resins, silicone resins and the like can be mentioned. It is preferable to use those having a softening temperature in the range of 80 to 160 ° C. and those having a glass transition point in the range of 50 to 75 ° C., depending on the resin alone or the composite.
また、着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができ、一般に上記のバインダー樹脂に対して2〜20質量%の割合で用いることが好ましい。 Further, as the colorant, known ones that are generally used can be used. For example, carbon black, aniline black, activated carbon, magnetite, benzine yellow, permanent yellow, naphthol yellow, phthalocyanine blue, first sky blue, ultra Marine blue, rose bengal, lake red and the like can be used, and it is generally preferable to use them in a proportion of 2 to 20% by mass with respect to the binder resin.
また、上記の荷電制御剤としても、公知のものを用いることができ、正帯電性トナー用の荷電制御剤としては、例えばニグロシン系染料、4級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御剤としては、Cr、Co、Al、Fe等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カーリックスアレーン化合物などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂に対して0.1〜10質量%の割合で用いることが好ましい。 As the charge control agent, known ones can be used. Examples of the charge control agent for positively chargeable toners include nigrosine dyes, quaternary ammonium salt compounds, triphenylmethane compounds, imidazoles. System compounds and polyamine resins. Examples of the charge control agent for negatively chargeable toners include metal-containing azo dyes such as Cr, Co, Al, and Fe, salicylic acid metal compounds, alkyl salicylic acid metal compounds, and curlyx arene compounds. In general, the charge control agent is preferably used in a proportion of 0.1 to 10% by mass with respect to the binder resin.
また、上記の離型剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等を単独あるいは2種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂に対して0.1〜10質量%の割合で用いることが好ましい。 In addition, as the above-mentioned mold release agent, known ones that are generally used can be used. For example, polyethylene, polypropylene, carnauba wax, sazol wax and the like can be used alone or in combination of two or more. In general, it is preferably used at a ratio of 0.1 to 10% by mass with respect to the binder resin.
また、上記の外添剤としても、一般に使用されている公知のものを用いることができ、流動性改善例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコーンオイル等で疎水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤を上記のトナーに対して0.1〜5質量%の割合で添加させて用いるようにする。外添剤の個数平均一次粒径は10〜100nmであることが好ましい。 Also, as the above external additives, publicly known ones can be used, and fluidity improvement, for example, inorganic fine particles such as silica, titanium oxide, aluminum oxide, acrylic resin, styrene resin, silicone resin In addition, resin fine particles such as a fluororesin can be used, and it is particularly preferable to use one that has been hydrophobized with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicone oil or the like. Such a fluidizing agent is added to the toner at a ratio of 0.1 to 5% by mass and used. The number average primary particle size of the external additive is preferably 10 to 100 nm.
さらに上記外添剤として、トナーと逆極性の荷電性を有する逆極性粒子を使用してもよい。好適に使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。 Further, as the external additive, reverse polarity particles having a chargeability opposite to that of the toner may be used. The reverse polarity particles preferably used are appropriately selected depending on the charging polarity of the toner.
トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン(登録商標)樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させたり、含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。 When a negatively chargeable toner is used as the toner, fine particles having positive chargeability are used as the opposite polarity particles. For example, inorganic fine particles such as strontium titanate, barium titanate, and alumina, acrylic resin, benzoguanamine resin, nylon ( Fine particles made of thermoplastic resin such as (registered trademark) resin, polyimide resin, polyamide resin or thermosetting resin can be used. Further, a positive charge control agent imparting positive chargeability may be contained in the resin, or a copolymer of nitrogen-containing monomers may be constituted.
上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、4級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジエチルアミノエチル、ビニルピリジン、N−ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール等を使用することができる。 As the positive charge control agent, for example, nigrosine dye, quaternary ammonium salt and the like can be used, and as the nitrogen-containing monomer, 2-dimethylaminoethyl acrylate, 2-diethylaminoethyl acrylate, 2-Dimethylaminoethyl methacrylate, 2-diethylaminoethyl methacrylate, vinylpyridine, N-vinylcarbazole, vinylimidazole and the like can be used.
一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができる。また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させたり、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。上記の負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用することができる。 On the other hand, in the case of using a positively chargeable toner, fine particles having negative chargeability are used as the reverse polarity particles. For example, in addition to inorganic fine particles such as silica and titanium oxide, fluorine resin, polyolefin resin, silicone resin, polyester resin Fine particles composed of a thermoplastic resin such as a thermosetting resin or the like can be used. Further, a negative charge control agent imparting negative chargeability may be contained in the resin, or a copolymer of a fluorine-containing acrylic monomer or a fluorine-containing methacrylic monomer may be constituted. Examples of the negative charge control agent include salicylic acid-based and naphthol-based chromium complexes, aluminum complexes, iron complexes, and zinc complexes.
また、逆極性粒子の帯電性及び疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましく、また負帯電性を付与する場合には、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。 In addition, in order to control the chargeability and hydrophobicity of the reverse polarity particles, the surface of the inorganic fine particles may be surface treated with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicone oil, etc. When imparting positive chargeability, surface treatment with an amino group-containing coupling agent is preferred, and when imparting negative chargeability, surface treatment with a fluorine group-containing coupling agent is preferred.
逆極性粒子の個数平均粒径は、100〜1000nmであることが好ましい。トナーに対して0.1〜10質量%の割合で添加させて用いるようにする。 The number average particle diameter of the reverse polarity particles is preferably 100 to 1000 nm. It is used by adding 0.1 to 10% by mass with respect to the toner.
<キャリヤ>
キャリヤとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリヤを使用することができ、バインダー型キャリヤやコート型キャリヤなどが使用できる。キャリヤ粒径としてはこれに限定されるものではないが、15〜100μmが好ましい。
<Carrier>
The carrier is not particularly limited, and a commonly used carrier can be used, and a binder type carrier, a coat type carrier, and the like can be used. The carrier particle size is not limited to this, but is preferably 15 to 100 μm.
バインダー型キャリヤは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリヤ表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けることもできる。バインダー型キャリヤの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御することができる。 The binder type carrier is obtained by dispersing magnetic fine particles in a binder resin, and positive or negative chargeable fine particles can be fixed to the carrier surface or a surface coating layer can be provided. The charging characteristics such as the polarity of the binder type carrier can be controlled by the material of the binder resin, the chargeable fine particles, and the type of the surface coating layer.
バインダー型キャリヤに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。 Examples of the binder resin used in the binder-type carrier include thermoplastic resins such as vinyl resins, polyester resins, nylon resins, polyolefin resins, and the like typified by polystyrene resins, and curable resins such as phenol resins. .
バインダー型キャリヤの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属(Mn、Ni、Mg、Cu等)を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。その形状は粒状、球状、針状の何れであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。また、化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリヤを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリヤ中に50〜90質量%の量で添加することが適当である。 Magnetic fine particles of the binder type carrier include spinel ferrite such as magnetite and gamma iron oxide, and magnets such as spinel ferrite and barium ferrite containing one or more metals other than iron (Mn, Ni, Mg, Cu, etc.). Plumbite type ferrite, iron or alloy particles having an oxide layer on the surface can be used. The shape may be granular, spherical, or needle-shaped. In particular, when high magnetization is required, it is preferable to use iron-based ferromagnetic fine particles. In consideration of chemical stability, it is preferable to use ferromagnetic fine particles of magnetoplumbite type ferrite such as spinel ferrite and barium ferrite containing magnetite and gamma iron oxide. A magnetic resin carrier having a desired magnetization can be obtained by appropriately selecting the type and content of the ferromagnetic fine particles. The magnetic fine particles are suitably added to the magnetic resin carrier in an amount of 50 to 90% by mass.
バインダー型キャリヤの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられ、これらの樹脂を表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、帯電付与能力を向上させることができる。 Silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, fluorine resin, etc. are used as the surface coating material of the binder type carrier, and these resins are coated on the surface and cured to form a coating layer, thereby providing a charge imparting ability. Can be improved.
バインダー型キャリヤの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリヤと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリヤの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え、微粒子を磁性樹脂キャリヤ中に打ち込むようにして固定することにより行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリヤ中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリヤ表面から突き出すようにして固定される。 For example, the charging fine particles or the conductive fine particles are fixed to the surface of the binder type carrier by, for example, mixing the magnetic resin carrier and the fine particles uniformly, adhering these fine particles to the surface of the magnetic resin carrier, and then mechanically and thermally. By applying a strong impact force and fixing the fine particles so as to be driven into the magnetic resin carrier. In this case, the fine particles are not completely embedded in the magnetic resin carrier, but are fixed so that a part thereof protrudes from the surface of the magnetic resin carrier.
帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂及びこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子を用いることができ、帯電レベル及び極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電及び極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。 As the chargeable fine particles, organic or inorganic insulating materials are used. Specifically, organic insulating fine particles such as polystyrene, styrene copolymer, acrylic resin, various acrylic copolymers, nylon, polyethylene, polypropylene, fluororesin, and cross-linked products thereof may be used as the organic type. Regarding the charge level and polarity, a desired level of charge and polarity can be obtained by a material, a polymerization catalyst, surface treatment, and the like. Further, as the inorganic type, negatively charged inorganic fine particles such as silica and titanium dioxide, and positively charged inorganic fine particles such as strontium titanate and alumina are used.
一方、コート型キャリヤは磁性体からなるキャリヤコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリヤであり、コート型キャリヤにおいてもバインダー型キャリヤ同様、キャリヤ表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。コート型キャリヤの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子により制御することができ、バインダー型キャリヤと同様の材料を用いることができる。特にコート樹脂はバインダー型キャリヤのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。 On the other hand, a coated carrier is a carrier in which a carrier core particle made of a magnetic material is coated with a resin, and in a coated carrier, like a binder carrier, positive or negatively chargeable fine particles are fixed on the carrier surface. it can. Charging characteristics such as polarity of the coat type carrier can be controlled by the type of the surface coating layer and the chargeable fine particles, and the same material as the binder type carrier can be used. In particular, the coating resin can be the same resin as the binder resin of the binder type carrier.
トナーとキャリヤの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー混合比はトナーとキャリヤとの合計量に対して3〜50質量%、好ましくは6〜30質量%が適している。 The mixing ratio of the toner and the carrier may be adjusted so as to obtain a desired toner charge amount. The mixing ratio of the toner is 3 to 50% by mass, preferably 6 to 30% by mass with respect to the total amount of the toner and the carrier. Is suitable.
(現像装置2aの構成と動作)
図1を参照して本実施形態に係る現像装置2aの詳細な構成例と動作例を説明する。
(Configuration and operation of developing
A detailed configuration example and operation example of the developing
<装置構成>
現像装置2aにおいて使用する現像剤24は、既述したようにトナーとキャリヤからなり、現像剤槽16に収容される。
<Device configuration>
The
現像剤槽16は、ケーシング19により形成されており、通常は内部に混合撹拌部材17、18を収納している。混合撹拌部材17、18は、現像剤24を混合・撹拌し、トナー供給用現像剤担持体11へ現像剤24を供給する。ケーシング19の混合撹拌部材18に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のATDC(Automatic Toner Density Control)センサ20が配設されている。
The
現像装置2aは通常、現像領域6で消費される分のトナーを現像剤槽16内に補給するための補給部10を有している。補給部10において、補給トナー23を収納した図示しないホッパから送られた補給トナー23が現像剤槽16内へ補給される。
The developing
現像装置2aはまた、トナー回収用現像剤担持体26に対向して配置された、各現像剤担持体上を搬送される現像剤量を規制するための、現像剤薄層化用の規制部材(規制ブレード)15を有している。本実施形態の現像装置2aにおいては、現像剤を一旦トナー回収用現像剤担持体26で保持し、トナー供給用現像剤担持体11へ受け渡すようにしている。それにより規制部材15を、トナー回収用現像剤担持体26に対向して配置するようにしている。
The developing
トナー供給用現像剤担持体11は、固定配置された磁石体13と、これを内包する回転自在なスリーブローラ12とから構成され、画像形成時には、トナー担持体25へとトナーを供給するためのトナー供給バイアスが、トナー供給用現像剤担持体用バイアス電源32により印加される。
The toner
磁石体13は、スリーブローラ12の回転方向に沿ってN1、S1、N2、S2、N3、S3の6つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極N1は、トナー担持体25と対向するトナー供給領域7の位置に配されている。
The
トナー回収用現像剤担持体26も同様に、固定配置された磁石体28と、これを内包する回転自在なスリーブローラ27とから構成され、トナー担持体25上の現像残トナーを回収するためのトナー回収バイアスが、トナー回収用現像剤担持体用バイアス電源33により印加される。
Similarly, the toner collecting
磁石体28は、スリーブローラ27の回転方向に沿ってS4、N5、S5、S6、N4の5つの磁極を有する。これらの磁極のうち、主磁極S4は、トナー担持体25と対向するトナー回収領域8の位置に配されている。
The
さらに、現像装置2aにおいては、トナー回収用現像剤担持体26上の現像剤24をトナー供給用現像剤担持体11へと受け渡すために、それぞれのS6極とN2極がトナー回収用現像剤担持体26とトナー供給用現像剤担持体11の対向部に配されている。トナー回収用現像剤担持体26のS6磁極側からトナー供給用現像剤担持体11のN2磁極側へ、現像剤24は受け渡され、搬送されていく。
Further, in the developing
さらに同様に、一旦受け渡されて、トナー担持体25にトナー供給した後のトナー供給用現像剤担持体11上の現像剤24をトナー回収用現像剤担持体26へと受け渡すために、それぞれのS1極とN4極がトナー供給用現像剤担持体11とトナー回収用現像剤担持体26の対向部に配されている。トナー供給用現像剤担持体11のS1磁極側からトナー回収用現像剤担持体26のN4磁極側へ、現像剤24は受け渡され、搬送されていく。
Further, in order to deliver the
トナー担持体25はトナー供給用現像剤担持体11、トナー回収用現像剤担持体26及び像担持体1のそれぞれに対向するように配され、像担持体1上の静電潜像を現像するための現像バイアスがトナー担持体用バイアス電源31により印加されている。
The
トナー担持体25は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてもよく、例えば、アルマイト等の表面処理を施したアルミローラが挙げられる。その他アルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。
The
さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。 Further, a conductive agent may be added to the bulk or surface of the coating. Examples of the conductive agent include an electronic conductive agent or an ionic conductive agent. Examples of the electronic conductive agent include carbon black such as kettin black, acetylene black, and furnace black, metal powder, and metal oxide fine particles, but are not limited thereto. Examples of the ionic conductive agent include cationic compounds such as quaternary ammonium salts, amphoteric compounds, and other ionic polymer materials. Furthermore, a conductive roller made of a metal material such as aluminum may be used.
<装置の動作>
図1を参照して現像装置2aの動作例について詳しく説明する。
<Operation of the device>
An example of the operation of the developing
現像剤槽16内の現像剤24は、混合撹拌部材17、18の回転により混合撹拌され、摩擦帯電すると同時に現像剤槽16内で循環搬送され、現像剤担持体26表面のスリーブローラ27へと供給される。
The
この現像剤24は、トナー回収用現像剤担持体26内部の磁石体28の磁力によってスリーブローラ27の表面側に保持され、スリーブローラ27とともに回転移動して、トナー回収用現像剤担持体26に対向して設けられた規制部材15で通過量を規制される。規制部材15はまた、後述するように、現像剤24を機械的に擦ることで、トナー回収用現像剤担持体26上のトナーを帯電し、キャリヤと再付着させる機能も果たす。
The
規制部材15により通過量を規制されたトナー回収用現像剤担持体26上の現像剤24は、トナー供給用現像剤担持体11との対向部に搬送される。そこで、トナー回収用現像剤担持体26の磁極S6とトナー供給用現像剤担持体11の磁極N2により形成される磁界によって、トナー供給用現像剤担持体11へと受け渡される。
The
トナー供給用現像剤担持体11へと受け渡された現像剤24はトナー供給用現像剤担持体11のスリーブローラ12とともに回転移動して、トナー担持体25と対向するトナー供給領域7まで搬送される。
The
トナー供給領域7では磁石体13の主磁極N1の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、トナー担持体25に印加された現像バイアスとトナー供給用現像剤担持体11に印加されたトナー供給バイアスにより形成された供給電界がトナーに与える力により、現像剤24中のトナーがトナー担持体25側へ供給される。
In the toner supply region 7, developer spikes are formed by the magnetic force of the main magnetic pole N <b> 1 of the
トナー担持体25に供給されたトナー層は、トナー担持体25の回転に伴って現像領域6へと搬送され、現像バイアスと像担持体1上の潜像電位とによって形成される現像電界により潜像が顕像へと現像される。現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。
The toner layer supplied to the
現像領域6でトナーを消費したトナー層(現像残トナー)は、さらにトナー回収用現像剤担持体26と対向するトナー回収領域8へと搬送される。
The toner layer (development residual toner) that has consumed toner in the development area 6 is further conveyed to the
一方、トナー供給領域7においてトナー担持体25へとトナーを供給した残りの現像剤24は、トナー回収用現像剤担持体26との対向部まで搬送され、トナー供給用現像剤担持体11の磁極S1とトナー回収用現像剤担持体26の磁極N4により形成される磁界によって、トナー回収用現像剤担持体26へと受け渡される。
On the other hand, the remaining
トナー回収用現像剤担持体26へと受け渡された現像剤24はトナー回収用現像剤担持体26のスリーブローラ27とともに回転移動して、トナー担持体25と対向するトナー回収領域8まで搬送される。
The
トナー回収領域8では、トナー担持体25に印加された現像バイアスとトナー回収用現像剤担持体26に印加されたトナー回収バイアスにより形成された回収電界がトナーに与える力と、現像剤24の穂立ちによる機械的摺擦力とにより、トナー担持体25からトナー回収用現像剤担持体へと現像残トナーが移動し、回収される。
In the
トナー回収用現像剤担持体26上に回収されたトナーを含む現像剤24は、スリーブ27の回転とともに現像剤槽16に向けて搬送され、磁石体28のS5極を通過後、トナー回収用現像剤担持体26上から剥離され、現像剤槽16内へと回収される。
The
図示しない補給制御部が、ATDCセンサ20の出力値から、現像剤24中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、図示しないトナー補給手段によってホッパ内に貯蔵された補給トナー23がトナー補給部10を介して現像剤槽16内へ供給される。
When a supply control unit (not shown) detects from the output value of the
次に現像装置2aの各現像剤担持体へのバイアス電圧印加による、トナー担持体との間のトナー供給、回収の制御方法について説明する。以下の各バイアス電圧印加は、制御装置34が、トナー担持体用バイアス電源31、トナー供給用現像剤担持体用バイアス電源32、トナー回収用現像剤担持体用バイアス電源33を制御して行われる(図1参照)。
Next, a method for controlling the supply and recovery of the toner with the toner carrier by applying a bias voltage to each developer carrier of the developing
画像形成時においては、トナー供給領域7には、トナーがトナー供給用現像剤担持体11からトナー担持体25へと力を受ける向きの供給電界が形成されるよう、トナー担持体25及びトナー供給用現像剤担持体11にバイアス電圧が印加される。
At the time of image formation, the
例えばトナー極性をマイナスとして説明すると、トナー供給用現像剤担持体11にはトナー担持体25よりも低い電圧を印加すればよい。
For example, if the toner polarity is negative, a voltage lower than that of the
またトナー回収領域8には、トナーがトナー担持体25からトナー回収用現像剤担持体26へと力を受ける向きの回収電界が形成されるよう、トナー担持体25及びトナー回収用現像剤担持体26にバイアス電圧が印加される。
Further, in the
同様にトナー極性をマイナスとして説明すると、トナー回収用現像剤担持体26にはトナー担持体25よりも高い電圧を印加すればよい。
Similarly, if the toner polarity is negative, a higher voltage than the
またトナー回収領域8には、逆にトナーがトナー回収用現像剤担持体26からトナー担持体25へと力を受ける向きの電界、すなわちトナーを供給する方向の電界が形成されるよう、バイアス電圧を印加することも可能である。
On the other hand, in the
これは、後述するトナー回収用現像剤担持体26表面へのトナー蓄積を抑制する効果がある。しかしながら、トナー回収能力を保持するためには、少なくともトナー回収用現像剤担持体26へ印加するバイアス電圧の平均値が、同極性であるトナー供給用現像剤担持体11へ印加するバイアス電圧の平均値と比べて、絶対値が同じか、あるいは小さいことが必要である。
This has the effect of suppressing toner accumulation on the surface of the
またトナー担持体25、トナー供給用現像剤担持体11、トナー回収用現像剤担持体26に印加するバイアス電圧は、何れか一つまたは複数について、直流成分に加えて交流バイアスを重畳することもできる。
The bias voltage applied to the
この際用いる交流波形としては正弦波、矩形波、三角波など各種交流波形が利用できる。交流のバイアス電圧を利用した場合には、平均値が上記の大小関係を満たすようにバイアス電圧を設定すればよい。 As the AC waveform used at this time, various AC waveforms such as a sine wave, a rectangular wave, and a triangular wave can be used. When an AC bias voltage is used, the bias voltage may be set so that the average value satisfies the above magnitude relationship.
(規制部材によるトナー蓄積防止と現像剤の流れについて)
トナー回収領域でのトナー偏在によるトナー蓄積と、それを防止するための規制部材の機能、配置、現像剤の流れとの関係の詳細について説明する。
(Regarding prevention of toner accumulation by developer and flow of developer)
Details of the relationship between the toner accumulation due to the uneven distribution of toner in the toner collection area and the function, arrangement, and developer flow of the regulating member for preventing the toner accumulation will be described.
<トナーの蓄積について>
トナー回収領域8では、従来、トナー担持体25に現像バイアスが加えられ、またトナー回収用現像剤担持体26にはトナー回収用のバイアスが加えられ、回収電界が形成されていた。この回収電界によりトナー担持体25からトナー回収用現像剤担持体へと現像残トナーが移動し、回収される。
<Regarding toner accumulation>
In the
しかし、この回収電界が強いとトナー回収領域8で現像剤(穂立ち)中のトナーがキャリヤから分離され、トナー回収用現像剤担持体26表面へトナーが移動し、表面でのトナーの偏在が生じてくる。
However, if this recovery electric field is strong, the toner (protruding) in the developer is separated from the carrier in the
このようにトナーが表面に偏在した状態では、トナー回収用現像剤担持体26から現像剤24を一旦除去する際に、偏在したトナーがそのままトナー回収用現像剤担持体表面に残留する。その結果、繰り返し使用によってトナー回収用現像剤担持体26上にトナーの蓄積が生じる。
In this state where the toner is unevenly distributed on the surface, when the
帯電したトナーの蓄積は、トナー層電位を生じることでトナー回収領域8での回収電界を阻害し、トナー回収能力を低下させてしまう。このため、現像残トナーの回収能力が長期間持続せず、画像形成の繰り返しとともにゴースト発生が問題となってくる。
Accumulation of the charged toner generates a toner layer potential, thereby obstructing the recovery electric field in the
<規制部材の機能について>
本実施形態では、トナー回収領域8での回収電界によるトナー回収用現像剤担持体26表面へのトナーの偏在が生じるのを防止するため、規制部材15をトナー回収用現像剤担持体26に対向して配置した。また合わせて、現像剤の流れを、一旦トナー回収用現像剤担持体26で保持し、規制部材15による搬送量の規制を行ってから、トナー供給用現像剤担持体11へと受け渡すようにした。
<Regulator function>
In the present embodiment, the regulating
この規制部材の配置は、以下の理由による。 The arrangement of the regulating member is due to the following reason.
トナー回収用現像剤担持体26に回収されたトナーがキャリヤに付着した状態であれば、現像剤としてキャリヤとともに現像剤槽16に戻り、トナー回収用現像剤担持体26の表面に蓄積することもない。回収したトナーがトナー回収用現像剤担持体26の表面に偏在したままであるということは、キャリヤへの再付着も起こっていないということになる。これは、トナー回収用現像剤担持体26の表面上では、トナーとキャリヤの擦れ合いによる摩擦帯電が起こらず、静電気的に吸着が起こりにくいためと考えられる。
If the toner collected on the toner collecting
従ってキャリヤとトナーに相対的な速度差を与え、機械的に擦れるようにすることで、トナーのキャリヤへの再付着を促進することができると考えられる。すなわち、再付着したトナーがキャリヤとともに現像剤槽16に戻ることで、トナー回収用現像剤担持体26の表面への蓄積も抑止できる。
Therefore, it is considered that reattachment of the toner to the carrier can be promoted by giving a relative speed difference between the carrier and the toner so as to be mechanically rubbed. That is, since the reattached toner returns to the
トナー回収用現像剤担持体26の表面上で、そういう摺擦状態を起こさせるために、規制部材15を用いる。規制部材15は、元々現像剤搬送量を規制するために設けているが、それを兼用することができる。
The regulating
本実施形態に係る現像装置2aでは、現像剤の流れを、一旦トナー回収用現像剤担持体26で保持し、規制部材15による規制を行ってから、トナー供給用現像剤担持体11へと受け渡すようにしている。こうすることで、従来は現像剤搬送量を規制するためにトナー供給用現像剤担持体11に対向して設けている規制部材15を、トナー回収用現像剤担持体26に対向して設け、キャリヤとトナーに相対的な速度差を与え、摩擦帯電させるための部材として兼用している。
In the developing
このような配置にすることで、規制部材を1箇所だけに設け、2箇所以上に設置することによる現像剤への負荷を低減し、現像剤の耐久性の低下を抑止することができる。 With such an arrangement, it is possible to reduce the load on the developer by providing the restricting member only at one location and installing it at two or more locations, and to suppress a decrease in the durability of the developer.
すなわち、このように規制部材を用いることより、トナーのキャリヤへの再付着を促進することで、トナー回収用現像剤担持体表面へのトナー蓄積を防止し、トナー回収領域でのトナー回収能力低下を抑制する。 In other words, the use of the regulating member in this way promotes the reattachment of toner to the carrier, thereby preventing toner accumulation on the surface of the developer carrying member for collecting toner and reducing the toner collecting ability in the toner collecting area. Suppress.
従って、トナー回収用現像剤担持体によってトナー担持体上の現像残トナーの回収を確実に行い、またトナー回収用現像剤担持体へのトナーの蓄積を回避できるため、常にトナー担持体上に安定したトナー層が供給される。これにより、トナー回収能力が持続し、ゴーストの問題が発生しない高画質の画像を長期に渡って得ることができる現像装置及び画像形成装置が提供できる。 Therefore, the toner collection developer carrier can reliably collect the development residual toner on the toner carrier, and toner accumulation on the toner collection developer carrier can be avoided, so that it is always stable on the toner carrier. The toner layer is supplied. Accordingly, it is possible to provide a developing device and an image forming apparatus that can obtain a high-quality image that maintains the toner recovery capability and does not cause a ghost problem over a long period of time.
<現像剤の流れについて>
なお、上記現像装置2aの構成と動作例では、現像剤の流れは次のようであった。
<Developer flow>
In the configuration and operation example of the developing
すなわち、トナー供給用現像剤担持体11とトナー回収用現像剤担持体26が対向して配置されている。現像剤槽16から一旦トナー回収用現像剤担持体26上に供給された現像剤24をトナー回収用現像剤担持体26上で規制し、トナー回収用現像剤担持体26からトナー供給用現像剤担持体11へ受け渡しする。トナー担持体25へトナー供給後に、再度トナー供給用現像剤担持体11からトナー回収用現像剤担持体26へ受け渡し、トナー回収用現像剤担持体26から分離して現像剤槽16へと戻す。
That is, the toner
しかしながら、現像剤24の流れは上記の流れに限定されるものではない。
However, the flow of the
例えば、図2には、比較のため、参考例の現像装置2bの構成例を示す。図2において図1と同様の働きをする部材には図1と同じ符号を付し、詳細説明は省略する。
For example, FIG. 2 shows a configuration example of the developing
図2に示すような構成では、現像剤槽16から直接、現像剤24をトナー供給用現像剤担持体11上に供給し、そのままトナー供給用現像剤担持体11上で規制する。トナー担持体25へトナー供給後に、トナー供給用現像剤担持体11からトナー回収用現像剤担持体26へ受け渡し、トナー回収用現像剤担持体26から分離して現像剤槽16へと戻す。
In the configuration as shown in FIG. 2, the
このようにした場合、規制部材15’は図のように、トナー供給用現像剤担持体11に対向して設けることになる。
In this case, the regulating
従って、この現像剤の流れを実現する構成を採用し、但しトナー回収用現像剤担持体26に対向して、新たな規制部材15を配置し、本発明に係る別の実施形態としてもよい。その場合規制部材は2箇所に設けることになる。
Therefore, a configuration for realizing the flow of the developer may be adopted, but a new regulating
また例えば、規制部材を2箇所に設けるのであれば、トナー供給用現像剤担持体11及びトナー回収用現像剤担持体26のそれぞれに現像剤24を供給し、それぞれで搬送量を規制した後にトナー供給領域7及びトナー回収領域8に搬送し、それぞれの現像剤担持体上から現像剤24を分離して現像剤槽16へと戻す(トナー供給用現像剤担持体11とトナー回収用現像剤担持体26との現像剤の流れを別にする)ようにしてもよい。
Further, for example, if the regulating members are provided at two locations, the
つまり、トナー回収領域8の下流側で、トナー回収用現像剤担持体26に対向して規制部材を設けることができる現像剤の流れであれば、任意の構成を取ることができる。
That is, any configuration can be adopted as long as the developer flows on the downstream side of the
上述した実施形態に係る現像装置を用いて、効果を確認するために画像形成を実施した結果について述べる。 The result of image formation performed to confirm the effect using the developing device according to the above-described embodiment will be described.
<設定条件>
用いた現像装置は、上記図1に示された本発明の実施形態に係る現像装置2a、及び図2に示された従来の現像装置2b、にそれぞれ相当する構成の現像装置をそれぞれ用意した。
<Setting conditions>
As the developing devices used, developing devices having configurations corresponding to the developing
画像形成装置は、コニカミノルタビジネステクノロジーズ(株)製のMFPであるbizhubC350を改造し、図1あるいは図2に示した構成の現像装置2a、2bを装着して用いた。現像剤については後述するが、負帯電トナーを使用した。
As the image forming apparatus, a bizhub C350, which is an MFP manufactured by Konica Minolta Business Technologies, Inc., was modified and used with the developing
各現像装置において、像担持体とトナー担持体との現像ギャップは0.15mmとした。トナー担持体とトナー供給用現像剤担持体とのトナー供給ギャップ、トナー担持体とトナー回収用現像剤担持体とのトナー回収ギャップはそれぞれ0.3mmとした。 In each developing device, the development gap between the image carrier and the toner carrier was 0.15 mm. The toner supply gap between the toner carrier and the toner supply developer carrier, and the toner collection gap between the toner carrier and the toner collection developer carrier were each 0.3 mm.
トナー担持体に印加する現像バイアス電圧は、振幅がpeak to peakで1.4kV、DC成分が−300V、周波数が4kHz、Duty比が50%の矩形波電圧とした。 The developing bias voltage applied to the toner carrier was a rectangular wave voltage with an amplitude of peak to peak of 1.4 kV, a DC component of −300 V, a frequency of 4 kHz, and a duty ratio of 50%.
トナー供給用現像剤担持体に印加する供給バイアス電圧は、DC−500V、トナー回収用現像剤担持体に印加する回収バイアス電圧は、以下の実施例及び比較例で指定する電圧とした。 The supply bias voltage applied to the toner supply developer carrier was DC-500 V, and the recovery bias voltage applied to the toner recovery developer carrier was the voltage specified in the following Examples and Comparative Examples.
像担持体上に形成された静電潜像の背景部電位は−550V、画像部電位は−60Vであった。 The background potential of the electrostatic latent image formed on the image bearing member was −550V, and the image portion potential was −60V.
(実施例1)
図1に示す現像装置2aを用い、トナー回収用現像剤担持体には−200Vの直流電圧を印加し、トナー担持体に対して+100vの電位差を与えた。
Example 1
Using the developing
(実施例2)
図1に示す現像装置2aを用い、トナー回収用現像剤担持体には−400Vの直流電圧を印加し、トナー担持体に対して−100vの電位差を与えた。
(Example 2)
Using the developing
(実施例3)
図1に示す現像装置2aを用い、トナー回収用現像剤担持体に周波数が4kHz、peak to peak振幅が−600Vの交流電圧を、トナー担持体の交流電圧と位相を180度反転させ、さらに−200Vの直流電圧に重畳して印加した。
(Example 3)
Using the developing
このとき、トナー回収領域でバイアスとして印加される電圧の交流成分のpeak to peak振幅は2000Vである。 At this time, the peak-to-peak amplitude of the AC component of the voltage applied as a bias in the toner recovery area is 2000V.
(比較例1)
図2に示す現像装置2bを用い、トナー回収用現像剤担持体に−200Vの直流電圧を印加し、トナー担持体に対して+100vの電位差を与えた。
(Comparative Example 1)
Using the developing
(比較例2)
図2に示す現像装置2bを用い、トナー回収用現像剤担持体に−400Vの直流電圧を印加し、トナー担持体に対して−100vの電位差を与えた。
(Comparative Example 2)
Using the developing
<現像剤>
トナー及び現像剤は、以下のように準備したものを用いた。
<Developer>
As the toner and developer, those prepared as follows were used.
湿式造粒法により作製された粒径約6.5μmのトナー母材に対し、流動化剤として、第1の疎水性シリカ0.2質量%と第2の疎水性シリカ0.5質量%と疎水性酸化チタン0.5質量%を、ヘンシェルミキサ(三井金属鉱山社製)を用いて40m/sの速度で3分間表面処理を行って第1回目の外添処理とした。 As a fluidizing agent, 0.2% by mass of the first hydrophobic silica and 0.5% by mass of the second hydrophobic silica are used as a fluidizing agent for the toner base material having a particle size of about 6.5 μm prepared by the wet granulation method. Hydrophobic titanium oxide (0.5% by mass) was subjected to a surface treatment for 3 minutes at a speed of 40 m / s using a Henschel mixer (manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd.) as the first external addition treatment.
ここで用いた第1の疎水性シリカは、平均一次粒径16nmのシリカを疎水化剤であるヘキサメチルジシラザン(HMDS)により表面処理を施したものである。また、第2の疎水性シリカは、平均一次粒径20nmのシリカをHMDSにより表面処理したものである。疎水性酸化チタンは、平均一次粒径30nmのアナターゼ型酸化チタンを水系湿式中で疎水化剤であるイソブチルトリメトキシシランにより表面処理をしたものである。 The first hydrophobic silica used here is obtained by subjecting silica having an average primary particle size of 16 nm to surface treatment with hexamethyldisilazane (HMDS) as a hydrophobizing agent. The second hydrophobic silica is obtained by surface-treating silica having an average primary particle size of 20 nm with HMDS. Hydrophobic titanium oxide is an anatase-type titanium oxide having an average primary particle size of 30 nm and surface-treated with isobutyltrimethoxysilane as a hydrophobizing agent in an aqueous wet process.
続いて第2回目の処理として、第3の疎水性シリカ0.5質量%と酸化チタン2.0質量%を同じくヘンシェルミキサを用いて40m/sで3分間処理を行った。第3の疎水性シリカは、平均一次粒径200nmのシリカをHMDSにより表面処理したものである。酸化アルミは、平均一次粒径500nmを用いた。 Subsequently, as the second treatment, 0.5% by mass of the third hydrophobic silica and 2.0% by mass of titanium oxide were treated at 40 m / s for 3 minutes using the same Henschel mixer. The third hydrophobic silica is obtained by surface-treating silica having an average primary particle size of 200 nm with HMDS. The average primary particle diameter of 500 nm was used for aluminum oxide.
現像剤としては上記bizhub C350用のキャリヤ(粒径約33μm)と上記トナーを用いた。現像剤中のトナー濃度は8%とした。トナー濃度は現像剤全質量に対するトナー、後処理剤の合計質量の割合である。 As the developer, the carrier for bizhub C350 (particle size: about 33 μm) and the toner were used. The toner concentration in the developer was 8%. The toner concentration is a ratio of the total mass of the toner and the post-treatment agent to the total mass of the developer.
<評価方法>
後述する各実施例及び比較例においては、上記の画像形成装置を用いて、図3に示したチャートを1000枚連続印刷し、1枚目と1000枚目の現像履歴(ゴースト)の発生状態を比較した。
<Evaluation method>
In each example and comparative example to be described later, the above-described image forming apparatus is used to continuously print 1000 sheets of the chart shown in FIG. 3, and the development history (ghost) of the first and 1000th sheets is determined. Compared.
図3のチャートにおいて、51は白部、52は黒ベタ部、53はハーフ画像部である。白部51と黒ベタ部52とでは、トナー担持体の該当する領域で生じる現像残トナー量が大きく異なる。従って、現像残トナーが回収されず、残っていると、トナー担持体1周期後の現像時にその影響が、特にハーフ画像部で現れてくる(ゴーストである)。
In the chart of FIG. 3, 51 is a white portion, 52 is a solid black portion, and 53 is a half image portion. In the
図3のチャートに54で示したのはチャートでは存在しないゴーストが生じた例である。黒ベタ部の1周期後の位置にハーフ画像部より薄い(トナー量の少ない)領域が発生している。 3 is an example in which a ghost that does not exist in the chart occurs. A region thinner than the half image portion (having a small amount of toner) is generated at a position after one cycle of the black solid portion.
現像履歴(ゴースト)の評価は、濃度計(X−Rite社製X−Rite310)により、印刷されたハーフ画像部の黒ベタ部、白部に対応する領域(55a及び55b)の濃度を測定し、濃度差が0.1以下の場合を○(良好)、それ以外を×(発生)とした。 The development history (ghost) is evaluated by measuring the density of the black solid portion and the white portion of the printed half image portion (55a and 55b) with a densitometer (X-Rite 310 manufactured by X-Rite). The case where the difference in density was 0.1 or less was evaluated as ◯ (good), and the other case was evaluated as x (occurrence).
また、1000枚目終了後の現像器を取り出して、トナー回収用現像剤担持体表面へのトナーの偏在が発生しているかを確認するため、キャリヤとともに分離されずにS5からS6極の間で表面に付着しているトナーの表面電位を測定した。 In addition, the developer after the 1000th sheet is taken out to check whether the toner is unevenly distributed on the surface of the developer carrying member for collecting the toner. The surface potential of the toner adhering to the surface was measured.
表面電位の測定に際してはTREK社製表面電位計Model344を用い、トナー回収用現像剤担持体を接地した状態で測定を行った。 When measuring the surface potential, the surface potential meter Model 344 manufactured by TREK was used, and the measurement was performed with the developer carrying member for collecting toner grounded.
(評価結果)
実施例1〜3及び比較例1〜2の評価結果を表1に示す。
(Evaluation results)
The evaluation results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1.
表中、「現像装置」は、図1に示す本実施形態に係る現像装置2a、図2に示す従来の現像装置2b、の何れであるかを表す。
In the table, “developing device” represents either the developing
「回収ΔVave」は、トナー回収用現像剤担持体に印加した電圧の平均値(設定は個別に異なる)からトナー担持体に印加した電圧の平均値(−300V)を引いた値を表している。 “Recovery ΔVave” represents a value obtained by subtracting the average value (−300 V) of the voltage applied to the toner carrying member from the average value of the voltage applied to the toner collecting developer carrying member (setting differs individually). .
「ゴースト1枚目」は、1枚目のゴースト発生状況を前記の基準で判断した評価、「ゴースト1000枚目」は、1000枚目のゴースト発生状況を前記の基準で判断した評価である。 “The first ghost” is an evaluation based on the above-mentioned criteria for determining the first ghost occurrence status, and “1000th ghost” is an evaluation based on the above-mentioned criteria for determining the ghost occurrence status for the 1000th.
「表面電位」は、100枚目終了後のトナー回収用現像剤担持体表面における、S5からS6極の間の表面電位を測定した結果である。 “Surface potential” is the result of measuring the surface potential between the S5 and S6 poles on the surface of the developer carrying member for toner collection after the 100th sheet.
表1において、実施例1と比較例1の評価結果を比較する。 In Table 1, the evaluation results of Example 1 and Comparative Example 1 are compared.
実施例1では、1枚目から1000枚目までゴーストの発生がなく、1000枚終了後もトナー回収用現像剤担持体表面へのトナーの偏在がほとんど生じていない。 In Example 1, no ghost is generated from the first sheet to the 1000th sheet, and the toner is hardly unevenly distributed on the surface of the toner collecting developer carrying member even after the 1000th sheet is completed.
一方、比較例1では、1枚目ではゴーストの発生はないが、連続印刷により回収能力が不足していき、1000枚目ではゴーストが発生している。また1000枚終了後、トナー回収用現像剤担持体の表面電位が高くなっており、トナーの偏在が生じていることが分かる。 On the other hand, in Comparative Example 1, no ghost is generated on the first sheet, but the recovery capability is insufficient due to continuous printing, and a ghost is generated on the 1000th sheet. Further, after the completion of 1000 sheets, the surface potential of the toner collecting developer carrying member becomes high, and it can be seen that uneven distribution of toner occurs.
両者ともに、トナー回収用現像剤担持体に、トナーをトナー回収用現像剤担持体側に移動させる方向のバイアス電圧を印加している(回収ΔVaveが正)。しかしながら、現像装置の違い、すなわちトナー回収用現像剤担持体に対向して規制部材が配置されているかどうかで、ゴースト発生の差が現れている。 In both cases, a bias voltage in the direction of moving the toner toward the toner collecting developer carrying member is applied to the toner collecting developer carrying member (recovery ΔVave is positive). However, a difference in the occurrence of ghost appears depending on the difference in the developing device, that is, whether or not the regulating member is disposed to face the developer carrying member for collecting toner.
次に、実施例2と比較例2の評価結果を比較する。 Next, the evaluation results of Example 2 and Comparative Example 2 are compared.
実施例2でも、1枚目から1000枚目までゴーストの発生がなく、1000枚終了後もトナー回収用現像剤担持体表面へのトナーの偏在がほとんど生じていない。 Also in Example 2, no ghost is generated from the first sheet to the 1000th sheet, and the toner is hardly unevenly distributed on the surface of the developer carrying member for collecting the toner even after the completion of the 1000th sheet.
一方、比較例2では、これも1枚目ではゴーストの発生はないが、連続印刷により回収能力が不足していき、1000枚目ではゴーストが発生している。また1000枚終了後、トナー回収用現像剤担持体の表面電位が高くなっており、トナーの偏在が生じていることが分かる。 On the other hand, in Comparative Example 2, the ghost is not generated in the first sheet, but the recovery capability is insufficient due to continuous printing, and the ghost is generated in the 1000th sheet. Further, after the completion of 1000 sheets, the surface potential of the toner collecting developer carrying member becomes high, and it can be seen that uneven distribution of toner occurs.
この場合、両者ともに、トナー回収用現像剤担持体に、トナーをトナー担持体側に移動させる方向のバイアス電圧を印加している(回収ΔVaveが負)。しかしながら、回収電界の方向にかかわらず、現像装置の違い、すなわちトナー回収用現像剤担持体に対向して規制部材が配置されているかどうかで、ゴースト発生の差が現れている。 In this case, in both cases, a bias voltage is applied to the developer carrier for collecting the toner in a direction in which the toner is moved to the toner carrier (recovery ΔVave is negative). However, regardless of the direction of the recovery electric field, a difference in the occurrence of ghost appears depending on the difference in the developing device, that is, whether or not the regulating member is disposed to face the developer carrier for toner recovery.
このように逆方向の電界であってもトナー回収用現像剤担持体へのトナー回収能力を保持することができるのは、トナー回収用現像剤担持体に印加する回収バイアス電圧の平均値が、トナー供給用現像剤担持体に印加する供給バイアス電圧の平均値と同極性で、より小さいことによる。 Thus, even if the electric field is in the reverse direction, the toner collecting ability to the toner collecting developer carrying member can be maintained because the average value of the collection bias voltage applied to the toner collecting developer carrying member is This is because it is the same polarity as the average value of the supply bias voltage applied to the toner supply developer carrier and is smaller.
同様のことが、次の実施例3にもいえる。 The same can be said for Example 3 below.
実施例3でも、1枚目から1000枚目までゴーストの発生がなく、1000枚終了後もトナー回収用現像剤担持体表面へのトナーの偏在がほとんど生じていない。 In Example 3 as well, no ghost is generated from the first sheet to the 1000th sheet, and the toner is hardly unevenly distributed on the surface of the developer carrying member for collecting the toner even after the 1000th sheet is completed.
この場合、トナー回収用現像剤担持体に交流のバイアス電圧を印加しているが、その電圧の平均値はトナーをトナー回収用現像剤担持体側に移動させる方向の電圧である。 In this case, an AC bias voltage is applied to the toner collecting developer carrying member, and the average value of the voltages is a voltage in a direction in which the toner is moved to the toner collecting developer carrying member.
上述のように、本実施形態に係る現像装置及び画像形成装置によれば、トナー回収用現像剤担持体に対向して、現像剤中のトナーを帯電させるための規制部材を配置し、トナーのキャリヤへの再付着を促進することで、トナー回収用現像剤担持体表面へのトナー蓄積を防止し、トナー回収領域でのトナー回収能力低下を抑制する。 As described above, according to the developing device and the image forming apparatus according to the present embodiment, the regulating member for charging the toner in the developer is disposed opposite the toner collecting developer carrier, By promoting re-adhesion to the carrier, toner accumulation on the surface of the developer carrying member for collecting toner is prevented, and a decrease in toner collecting ability in the toner collecting area is suppressed.
従って、トナー回収用現像剤担持体によってトナー担持体上の現像残トナーの回収を確実に行い、またトナー回収用現像剤担持体へのトナーの蓄積を回避できるため、常にトナー担持体上に安定したトナー層が供給される。これにより、トナー回収能力が持続し、ゴーストの問題が発生しない高画質の画像を長期に渡って得ることができる。 Therefore, the toner collection developer carrier can reliably collect the development residual toner on the toner carrier, and toner accumulation on the toner collection developer carrier can be avoided, so that it is always stable on the toner carrier. The toner layer is supplied. As a result, it is possible to obtain a high-quality image over a long period of time, in which the toner recovery capability is maintained and the ghost problem does not occur.
なお、上述の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 In addition, the above-mentioned embodiment is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 像担持体
2a、2b 現像装置
3 帯電部材
4 転写ローラ
5 クリーニングブレード
6 現像領域
7 トナー供給領域
8 トナー回収領域
11 トナー供給用現像剤担持体
12 スリーブローラ
13 磁石体
15 規制部材
16 現像剤槽
24 現像剤
25 トナー担持体
26 トナー回収用現像剤担持体
27 スリーブローラ
28 磁石体
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記現像剤槽において混合撹拌された前記現像剤を表面に担持搬送するトナー供給用現像剤担持体と、
前記トナー供給用現像剤担持体から前記トナーの供給を受けて担持搬送し、像担持体上の潜像を現像するトナー担持体と、
前記トナー担持体から現像残トナーを回収するトナー回収用現像剤担持体と、を備えた現像装置であって、
前記トナー回収用現像剤担持体に対向して配置された、前記現像剤の搬送量を規制する規制部材を有する
ことを特徴とする現像装置。 A developer tank containing a developer including toner and a carrier;
A developer carrying member for supplying toner that carries the developer mixed and stirred in the developer tank to the surface; and
A toner carrier that receives and supplies the toner from the toner supply developer carrier and develops a latent image on the image carrier;
A toner collecting developer carrying member for collecting undeveloped toner from the toner carrying member,
A developing device, comprising: a regulating member that is disposed to face the toner collecting developer carrying member and regulates the transport amount of the developer.
その対向部に、それぞれ配置された、
前記トナー回収用現像剤担持体から前記トナー供給用現像剤担持体へ、前記現像剤槽において混合撹拌された前記現像剤を受け渡すための磁極と、
前記トナー供給用現像剤担持体から前記トナー回収用現像剤担持体へ、前記トナー担持体へトナー供給した後の前記現像剤を受け渡すための磁極と、を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 The toner supply developer carrier and the toner recovery developer carrier are:
Arranged in the opposite part,
A magnetic pole for delivering the developer mixed and stirred in the developer tank from the toner collecting developer carrying member to the toner supplying developer carrying member;
2. A magnetic pole for delivering the developer after the toner is supplied to the toner carrier from the toner supply developer carrier to the toner collecting developer carrier. The developing device according to 1.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。 The toner collecting developer carrier is provided with a power source for applying a bias voltage in a direction to move the toner toward the toner collecting developer carrier between the toner carrier and the toner carrier. The developing device according to claim 1 or 2.
前記トナー供給用現像剤担持体に、前記トナー担持体との間で、前記トナーを前記トナー担持体側に移動させる方向のバイアス電圧を印加するための電源を備え、
前記トナー回収用現像剤担持体へ印加するバイアス電圧の平均値は、前記トナー供給用現像剤担持体へ印加するバイアス電圧の平均値と、絶対値が同じか、あるいは小さい
ことを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。 A power source for applying a bias voltage in a direction to move the toner toward the toner carrier between the toner carrier and the developer carrier for toner collection;
A power supply for applying a bias voltage in a direction to move the toner toward the toner carrier between the toner carrier and the developer carrier for toner supply;
The average value of the bias voltage applied to the toner collecting developer carrying member is the same as or smaller than the average value of the bias voltage applied to the toner supplying developer carrying member. Item 3. The developing device according to Item 1 or 2.
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1.
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