JP2014119503A - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents

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良浩 三井
Shuhei Kawasaki
修平 川崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing device that includes a toner carrier and a toner supply member that rotate so that respective surfaces move in the same direction at a nip part and can suppress fogging, a process cartridge, and an image forming apparatus.SOLUTION: A developing device includes a container that accommodates a toner, a toner carrier that carries a toner to develop an electrostatic latent image, and a toner supply member that is arranged to form a nip part with the toner carrier to supply a toner to the toner carrier. The toner carrier and the toner supply member rotate so that respective surfaces move in the same direction at the nip part; and a resistance value of the toner carrier measured when a voltage applied to the toner carrier is changed to 10 V to 50 V is set to fall within a range of 1×10^5 Ω to 5×10^8 Ω.

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いたコピー機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に用いられる現像装置、プロセスカートリッジ、及びその画像形成装置に関する。   The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile apparatus using an electrophotographic method or an electrostatic recording method.

電子写真方式などを用いた画像形成装置に用いられる現像装置として、非磁性一成分現像剤(トナー)を用いて静電潜像を現像(可視化)する現像装置がある。この現像装置は、一般に、トナーを担持して搬送するトナー担持体としての現像ローラと、現像ローラの周囲に配置され現像ローラにトナーを供給するトナー供給部材としての供給ローラと、を有する。   As a developing device used in an image forming apparatus using an electrophotographic system or the like, there is a developing device that develops (visualizes) an electrostatic latent image using a non-magnetic one-component developer (toner). The developing device generally includes a developing roller as a toner carrying member that carries and conveys toner, and a supply roller as a toner supply member that is disposed around the developing roller and supplies toner to the developing roller.

このような現像装置では、供給ローラと現像ローラとの機械的摺擦によりトナーが摩擦帯電されながら現像ローラに供給される。現像ローラに供給されたトナーは、トナー規制部材としての規制ブレードによって、現像ローラ上での層厚が一定量に規制される。その後、現像ローラ上のトナーは、像担持体としての感光ドラムとの近接領域である現像領域に搬送され、静電潜像に応じて感光ドラムに供給されて、感光ドラム上の静電潜像をトナー像として現像(可視化)する。現像領域で現像に使用されずに現像ローラ上に残留したトナー(現像残トナー)は、現像ローラと供給ローラとの当接部(ニップ部)で、現像ローラから機械的摺擦により掻き取られる。それと同時に、供給ローラから現像ローラに対してトナーが供給される。一方、現像ローラから掻き取られたトナーは、供給ローラの内部や周囲のトナーと混合される。   In such a developing device, toner is supplied to the developing roller while being frictionally charged by mechanical friction between the supply roller and the developing roller. The toner supplied to the developing roller is regulated to have a constant layer thickness on the developing roller by a regulating blade as a toner regulating member. Thereafter, the toner on the developing roller is conveyed to a developing area that is in the vicinity of the photosensitive drum as an image carrier, and is supplied to the photosensitive drum in accordance with the electrostatic latent image. Is developed (visualized) as a toner image. Toner (development residual toner) that is not used for development in the development area and remains on the development roller is scraped off from the development roller by mechanical friction at a contact portion (nip portion) between the development roller and the supply roller. . At the same time, toner is supplied from the supply roller to the developing roller. On the other hand, the toner scraped off from the developing roller is mixed with toner inside and around the supply roller.

現像ローラへのトナーの供給性と現像残トナーの掻き取り性とを両立できるように、現像ローラと供給ローラとは、それらの表面が互いに相対周速比を有して移動するように構成されることがある。   The developing roller and the supply roller are configured so that their surfaces move with a relative peripheral speed ratio so that both the supply capability of the toner to the development roller and the scraping performance of the residual toner can be achieved. Sometimes.

例えば、特許文献1では、現像ローラと供給ローラとはニップ部で互いの表面が同方向に移動するように回転している。そして、現像ローラの周速VDRと供給ローラの周速VSPとの比が|VSP/VDR|≦0.5若しくは1.5≦|VSP/VDR|≦4である現像装置が提案されている。また、特許文献1では、供給ローラの現像ローラへの喰い込み量Xを0<X<1.8<d(dは供給ローラの弾性層の厚み)とすることが提案されている。 For example, in Patent Document 1, the developing roller and the supply roller rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion. Then, the ratio of the circumferential speed V SP peripheral speed V DR and the supply roller of the developing roller is | V SP / V DR | ≦ 0.5 or 1.5 ≦ | V SP / V DR | ≦ 4 in a developing device Has been proposed. Further, Patent Document 1 proposes that the amount of biting X of the supply roller into the developing roller is 0 <X <1.8 <d (d is the thickness of the elastic layer of the supply roller).

特開2006−208619号公報JP 2006-208619 A

しかしながら、上述のような、トナー担持体とトナー供給部材とがニップ部で互いの表面が同方向に移動するように回転する現像装置では、非画像部にトナーが付着してしまう所謂「かぶり」や、画像の濃度ムラが発生する場合がある。   However, in the developing device in which the toner carrier and the toner supply member are rotated so that the surfaces of the toner carrier and the toner supply member move in the same direction at the nip portion, the so-called “fogging” in which toner adheres to the non-image portion. In some cases, density unevenness of the image may occur.

トナー担持体とトナー供給部材とがニップ部で互いの表面が同方向に移動するように回転する構成では、特に、トナー担持体上の現像残トナーをトナー供給部材によって掻き取る力が弱いため、同じトナーがトナー担持体上から掻き取られずに保持され続ける。トナー担持体上に同じトナーが保持され続けると、トナーからトナー担持体へ電荷が逃げる現象や正規の帯電極性とは逆極性の電荷がトナーへ注入される現象が繰り返される。そして、帯電量がゼロのトナーや逆極性の電荷を持つトナーが多数発生し、かぶりが顕著になると考えられる。   In the configuration in which the toner carrier and the toner supply member rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion, in particular, the force that scrapes off the development residual toner on the toner carrier by the toner supply member is weak, The same toner continues to be held without being scraped off from the toner carrier. If the same toner is continuously held on the toner carrying member, a phenomenon in which electric charges escape from the toner to the toner carrying member and a phenomenon in which electric charges having a polarity opposite to the normal charging polarity are injected into the toner are repeated. A large amount of toner having a charge amount of zero or a toner having a charge of opposite polarity is generated, and fogging is considered to be remarkable.

そこで本発明の目的は、トナー担持体とトナー供給部材とがニップ部で互いの表面が同方向に移動するように回転する現像装置において、かぶりと濃度ムラとを抑制することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a developing device capable of suppressing fog and density unevenness in a developing device in which a toner carrier and a toner supply member rotate so that their surfaces move in the same direction at a nip portion. , A process cartridge, and an image forming apparatus.

上記目的を達成するため、本発明に係る第一の現像装置は、トナーが収納された容器と、前記トナーを担持し静電潜像を現像するトナー担持体と、前記トナー担持体とニップ部を形成するよう配置され、前記トナー担持体へ前記トナーを供給するトナー供給部材と、を備える現像装置であって、前記トナー担持体と前記トナー供給部材とは、前記ニップ部で互いの表面が同方向に移動するよう回転し、前記トナー担持体に印加する電圧を10V〜50Vに変化させた時に測定される前記トナー担持体の抵抗値が1×10^5Ω〜5×10^8Ωの範囲内に収まることを特徴とする現像装置である。   In order to achieve the above object, a first developing device according to the present invention includes a container that contains toner, a toner carrier that carries the toner and develops an electrostatic latent image, and the toner carrier and a nip portion. And a toner supply member that supplies the toner to the toner carrier, wherein the toner carrier and the toner supply member have surfaces of each other at the nip portion. The resistance value of the toner carrier measured when rotating to move in the same direction and changing the voltage applied to the toner carrier from 10V to 50V is in the range of 1 × 10 ^ 5Ω to 5 × 10 ^ 8Ω. A developing device characterized in that the developing device fits inside.

本発明によれば、トナー担持体とトナー供給部材とがニップ部で互いの表面が同方向に移動するように回転する現像装置において、かぶりと濃度ムラとを抑制することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することができる。   According to the present invention, in the developing device in which the toner carrier and the toner supply member rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion, the developing device capable of suppressing fogging and density unevenness, A process cartridge and an image forming apparatus can be provided.

第1の実施形態に係る画像形成装置の模式的な縦断面図である。1 is a schematic longitudinal sectional view of an image forming apparatus according to a first embodiment. 第1の実施形態に係る現像装置の模式的な縦断面図である。1 is a schematic longitudinal sectional view of a developing device according to a first embodiment. 現像ローラの抵抗測定系の模式図である。It is a schematic diagram of a resistance measurement system of the developing roller. 実施例1で用いた現像ローラの抵抗値測定結果である。3 is a resistance value measurement result of a developing roller used in Example 1. 実施例2で用いた現像ローラの抵抗値測定結果である。10 is a measurement result of resistance value of a developing roller used in Example 2.

以下、本発明に係る現像装置、及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。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。   Hereinafter, a developing device and an image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail 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.

(第1の実施形態)
1.画像形成装置の全体構成及び動作
図1は、本実施形態に係る画像形成装置100の全体概略構成を示す模式的な縦断面図である。画像形成装置100は、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体(感光体)、即ち、感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、図中矢印R1方向に回転駆動される。感光ドラム1の周辺には、感光ドラム1の回転方向に沿って順に、次の各手段が配置されている。まず、感光ドラム1の表面を一様に帯電処理する帯電手段としてのローラ状の帯電部材である帯電ローラ2である。次に、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線などを感光ドラム1に照射(露光)して静電潜像を形成する露光手段としての露光装置3である。次に、感光ドラム1に形成された静電潜像(静電像)を現像してトナー像を形成する現像手段としての現像装置4である。次に、感光ドラム1上に形成されたトナー像を紙やプラスチックシートなどの転写材Pに転写するための転写装置5である。次に、転写後に感光ドラム1上に残ったトナーを除去するクリーニング手段としてのクリーニング装置6である。
(First embodiment)
1. Overall Configuration and Operation of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an overall schematic configuration of an image forming apparatus 100 according to the present embodiment. The image forming apparatus 100 includes a drum-shaped electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) as an image carrier, that is, a photosensitive drum 1. The photosensitive drum 1 is rotationally driven in the direction of arrow R1 in the figure. Around the photosensitive drum 1, the following units are arranged in order along the rotation direction of the photosensitive drum 1. First, the charging roller 2 is a roller-shaped charging member as a charging unit that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1. Next, there is an exposure apparatus 3 as an exposure unit that forms an electrostatic latent image by irradiating (exposing) the photosensitive drum 1 with a laser beam or the like modulated based on image information. Next, there is a developing device 4 as a developing unit that develops an electrostatic latent image (electrostatic image) formed on the photosensitive drum 1 to form a toner image. Next, there is a transfer device 5 for transferring the toner image formed on the photosensitive drum 1 onto a transfer material P such as paper or a plastic sheet. Next, a cleaning device 6 is provided as a cleaning unit that removes toner remaining on the photosensitive drum 1 after transfer.

転写装置5は、中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は、複数の張架ローラによって張架されており、図中矢印R2方向に回転駆動される。中間転写ベルト51の内周面側において、感光ドラム1と対向する位置には、一次転写手段としてのローラ状の転写部材である一次転写ローラ52が配置されている。一次転写ローラ52は、中間転写ベルト51を介して感光ドラム1に対して押圧され、中間転写ベルト51と感光ドラム1とが接触する一次転写部(一次転写ニップ)を形成している。また、中間転写ベルト51の外周面側において、中間転写ベルト51の張架ローラの一つと対向する位置に、二次転写手段としてのローラ状の転写部材である二次転写ローラ8が配置されている。二次転写ローラ8は、中間転写ベルト51を介して上記張架ローラに対して押圧され、中間転写ベルト51と二次転写ローラ8とが接触する二次転写部(二次転写ニップ)を形成している。   The transfer device 5 includes an endless belt-shaped intermediate transfer belt 51 as an intermediate transfer member. The intermediate transfer belt 51 is stretched by a plurality of stretching rollers, and is driven to rotate in the direction of arrow R2 in the drawing. On the inner peripheral surface side of the intermediate transfer belt 51, a primary transfer roller 52, which is a roller-shaped transfer member serving as a primary transfer unit, is disposed at a position facing the photosensitive drum 1. The primary transfer roller 52 is pressed against the photosensitive drum 1 via the intermediate transfer belt 51 to form a primary transfer portion (primary transfer nip) where the intermediate transfer belt 51 and the photosensitive drum 1 are in contact with each other. Further, on the outer peripheral surface side of the intermediate transfer belt 51, a secondary transfer roller 8 that is a roller-shaped transfer member as a secondary transfer unit is disposed at a position facing one of the stretching rollers of the intermediate transfer belt 51. Yes. The secondary transfer roller 8 is pressed against the stretching roller via the intermediate transfer belt 51 to form a secondary transfer portion (secondary transfer nip) where the intermediate transfer belt 51 and the secondary transfer roller 8 are in contact with each other. doing.

また、画像形成装置100には、給紙トレイなどから転写材Pを供給する図示しない転写材供給装置、感光ドラム1の回転と同期して転写材Pを搬送するレジストレーションローラ対7、転写材P上のトナー像の定着を行う図示しない定着装置などが設けられている。   The image forming apparatus 100 also includes a transfer material supply device (not shown) that supplies the transfer material P from a paper feed tray, a registration roller pair 7 that conveys the transfer material P in synchronization with the rotation of the photosensitive drum 1, and a transfer material. A fixing device (not shown) for fixing the toner image on P is provided.

画像形成時には、図中矢印R1方向に回転する感光ドラム1の表面は、帯電ローラ2によって正又は負極性(本実施形態では負極性)の所定の帯電電位Vcに一様に帯電処理される。その後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光ドラム1の回転軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光ドラム1上に静電潜像が形成される。   At the time of image formation, the surface of the photosensitive drum 1 that rotates in the direction of the arrow R1 in the drawing is uniformly charged by the charging roller 2 to a predetermined charging potential Vc that is positive or negative (in this embodiment, negative). Thereafter, a laser beam modulated based on the image information is scanned and irradiated in the direction of the rotation axis of the photosensitive drum 1. As a result, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1.

感光ドラム1上に形成された静電潜像は、感光ドラム1と現像装置4の後述する現像ローラ42とが対向する現像領域において、現像装置4により正規の帯電極性(静電潜像を現像するための帯電極性。本実施例では負極性の静電潜像を反転現像するので、トナーの正規帯電極性は負である)に帯電したトナーが付着させられることでトナー像として現像される。本実施形態では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した露光部(画像部)に、感光ドラム1の帯電極性と同極性に帯電したトナーが付着させられて、静電潜像が現像される。   The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is developed with a normal charging polarity (electrostatic latent image is developed by the developing device 4 in a developing region where the photosensitive drum 1 and a developing roller 42 described later of the developing device 4 face each other. In this embodiment, since the negative electrostatic latent image is reversely developed, the charged toner is attached to the toner so that the toner image is developed. In the present embodiment, toner charged to the same polarity as the charged polarity of the photosensitive drum 1 is attached to an exposed portion (image portion) in which the absolute value of the potential is reduced by being exposed after being uniformly charged. Thus, the electrostatic latent image is developed.

その後、感光ドラム1上のトナー像は、そのトナーの帯電極性とは逆極性の電荷が一次転写ローラ52によって中間転写ベルト51に供給されることで、中間転写ベルト51上に転写(一次転写)される。   Thereafter, the toner image on the photosensitive drum 1 is transferred onto the intermediate transfer belt 51 (primary transfer) by supplying a charge having a polarity opposite to the charged polarity of the toner to the intermediate transfer belt 51 by the primary transfer roller 52. Is done.

一方、図示しない転写材供給装置から供給された転写材Pが、レジストレーションローラ7対により所定のタイミングで中間転写ベルト51と二次転写ローラ8とが対向する二次転写部N2に搬送される。そして、二次転写ローラ8にトナー像のトナーの帯電極性とは逆極性の電荷が付与されることで、中間転写ベルト51上のトナー像が転写材Pに転写(二次転写)される。   On the other hand, the transfer material P supplied from a transfer material supply device (not shown) is conveyed by a pair of registration rollers 7 to the secondary transfer portion N2 where the intermediate transfer belt 51 and the secondary transfer roller 8 face each other at a predetermined timing. . The toner image on the intermediate transfer belt 51 is transferred (secondary transfer) to the transfer material P by applying a charge having a polarity opposite to the toner charge polarity of the toner image to the secondary transfer roller 8.

トナー像が転写された転写材Pは、中間転写ベルト51から分離され、図示しない定着装置に送られる。そして、転写材Pは、定着装置によってトナー像が定着された後に、画像形成装置100の装置本体の外部に排出される。   The transfer material P onto which the toner image has been transferred is separated from the intermediate transfer belt 51 and sent to a fixing device (not shown). The transfer material P is discharged to the outside of the main body of the image forming apparatus 100 after the toner image is fixed by the fixing device.

また、中間転写ベルト51へのトナー像の転写工程の後に感光ドラム1の表面に残留したトナー(転写残トナー)は、クリーニング装置6によりクリーニングされる。クリーニング装置6は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード61によって、回転する感光ドラム1上から転写残トナーを除去して、回収トナー容器62に回収する。   Further, the toner (transfer residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the toner image transfer process to the intermediate transfer belt 51 is cleaned by the cleaning device 6. The cleaning device 6 removes the transfer residual toner from the rotating photosensitive drum 1 by a cleaning blade 61 as a cleaning member, and collects the toner in a recovery toner container 62.

2.現像装置の全体構成
次に、本実施形態における現像装置4の全体構成について説明する。本実施形態では、現像装置4は、画像形成装置100の画像形成装置本体(装置本体)に対して着脱可能なカートリッジ形態とされている。カートリッジは、現像装置4が単独で装置本体に対して着脱可能とされた現像カートリッジであってもよいし、他のプロセス手段と共に装置本体に対して着脱可能とされたプロセスカートリッジであってもよい。プロセスカートリッジは、一般には、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、クリーニング手段のうちの少なくとも一つと、を枠体によって一体的にカートリッジ化して、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能としたものである。本発明においては、プロセスカートリッジは少なくとも現像装置を有する。これらカートリッジは、装置本体に設けられた位置決め部や装着ガイド部などの装着手段を介して装置本体に対して着脱可能とされる。また、これらカートリッジは、当業者には周知のように、装置本体の所定位置に装着された状態で、カートリッジと装置本体とに設けられたカップリングや接点を介して、駆動力の伝達や電圧の印加が可能となる。本実施形態では、特に、現像装置4が単独で装置本体に対して着脱可能な現像カートリッジとされているものとする。
2. Next, the overall configuration of the developing device 4 in the present embodiment will be described. In the present embodiment, the developing device 4 is in the form of a cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body (apparatus main body) of the image forming apparatus 100. The cartridge may be a developing cartridge in which the developing device 4 is detachably attached to the apparatus main body alone, or may be a process cartridge in which the developing apparatus 4 is detachable from the apparatus main body together with other process means. . In general, a process cartridge is formed by integrally forming a photosensitive member and at least one of a charging unit, a developing unit, and a cleaning unit serving as a processing unit that acts on the photosensitive unit with a frame body, so that the image forming apparatus includes: It is detachable from the apparatus main body. In the present invention, the process cartridge has at least a developing device. These cartridges can be attached to and detached from the apparatus main body via mounting means such as a positioning section and a mounting guide section provided in the apparatus main body. Further, as is well known to those skilled in the art, these cartridges, when mounted at predetermined positions on the apparatus main body, transmit driving force and voltage via couplings and contacts provided on the cartridge and the apparatus main body. Can be applied. In the present embodiment, it is assumed that the developing device 4 is a developing cartridge that can be detachably attached to the apparatus main body.

図2は、本実施形態における現像装置4の概略構成を示す模式的な縦断面図である。図2に示すように、現像装置4は、トナーを収納する容器47と、トナー担持体としての現像ローラ42と、トナー供給部材としての供給ローラ43と、トナー規制部材としての規制ブレード44と、トナー漏出防止部材としての吹き出し防止シート46と、を有する。容器47は、現像室41とトナー収納室40とを有している。   FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the developing device 4 in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the developing device 4 includes a container 47 for storing toner, a developing roller 42 as a toner carrier, a supply roller 43 as a toner supply member, a restriction blade 44 as a toner restriction member, And a blowout prevention sheet 46 as a toner leakage prevention member. The container 47 has a developing chamber 41 and a toner storage chamber 40.

現像室41には、現像ローラ42が周面の一部を容器47の開口部から露出させて感光ドラム1に対向して設けられている。また、現像室41には、現像ローラ42の周囲において現像ローラ42に接触するように供給ローラ43と、の規制ブレード44と、が設けられている。また、規制ブレード44が設けられている側とは反対側の現像室41の開口部の縁部には、現像ローラ42と現像装置の枠体との間からトナーが漏れるのを防止するためのトナー漏出防止部材としての吹き出し防止シート46が設けられている。   In the developing chamber 41, a developing roller 42 is provided to face the photosensitive drum 1 with a part of the peripheral surface exposed from the opening of the container 47. The developing chamber 41 is provided with a supply roller 43 and a regulating blade 44 so as to come into contact with the developing roller 42 around the developing roller 42. Further, at the edge of the opening of the developing chamber 41 on the side opposite to the side where the regulating blade 44 is provided, toner is prevented from leaking from between the developing roller 42 and the frame of the developing device. A blowout prevention sheet 46 is provided as a toner leakage prevention member.

トナー収納室40には、現像剤として非磁性一成分現像剤(トナー)が収納されている。また、トナー収納室40内には、トナー搬送部材としてのアジテータ45が設けられている。   The toner storage chamber 40 stores a nonmagnetic one-component developer (toner) as a developer. Further, an agitator 45 as a toner transport member is provided in the toner storage chamber 40.

3.現像装置の動作
次に、本実施形態における現像装置4の動作について説明する。現像装置4において、トナー収納室40内に収納されているトナーは、アジテータ45により現像ローラ42が配置される現像室41に汲み上げられる。汲み上げられたトナーは、現像ローラ42と供給ローラ43とのニップ部(当接部)N3の重力方向上側に貯留され、供給ローラ43の回転に伴い、現像ローラ42と供給ローラ43とのニップ部N3で機械的に摺擦される。トナーは、この摺擦により、摩擦帯電されると共に、現像ローラ42上に担持されるように供給される。
3. Next, the operation of the developing device 4 in this embodiment will be described. In the developing device 4, the toner stored in the toner storage chamber 40 is pumped by the agitator 45 to the developing chamber 41 where the developing roller 42 is disposed. The pumped toner is stored on the upper side in the gravity direction of the nip portion (contact portion) N3 between the developing roller 42 and the supply roller 43, and the nip portion between the developing roller 42 and the supply roller 43 as the supply roller 43 rotates. N3 is mechanically rubbed. The toner is frictionally charged by this rubbing and is supplied so as to be carried on the developing roller 42.

現像ローラ42に供給されたトナーは、現像ローラ42にトナーを介して当接している規制ブレード44により適当な層厚で薄層化される。これと同時に、現像ローラ42に供給されたトナーは、現像ローラ42と規制ブレード44との間に挟まれることで、現像ローラ42の表面及び規制ブレード44の表面と摺擦され、所望の極性(本実施形態では負極性)に摩擦帯電される。そして、現像ローラ42に供給されたトナーは、現像ローラ42の図中矢印R3方向の回転により、感光ドラム1との対向部である現像領域に搬送される。   The toner supplied to the developing roller 42 is thinned to an appropriate layer thickness by a regulating blade 44 that is in contact with the developing roller 42 via the toner. At the same time, the toner supplied to the developing roller 42 is sandwiched between the developing roller 42 and the regulating blade 44, so that the toner is slid on the surface of the developing roller 42 and the regulating blade 44 to have a desired polarity ( In this embodiment, it is triboelectrically charged (negative polarity). Then, the toner supplied to the developing roller 42 is conveyed to a developing area which is a portion facing the photosensitive drum 1 by the rotation of the developing roller 42 in the direction of arrow R3 in the drawing.

現像領域では、現像ローラ42上のトナー層のトナーが、現像ローラ42と感光ドラム1との間に形成される現像電界によって、感光ドラム1上の静電潜像に応じて感光ドラム1に転移される。これにより、感光ドラム1上の静電潜像がトナー像として現像(可視化)される。現像電界は、電圧印加手段(バイアス印加手段)としての現像電源50によって現像ローラ42に印加される現像電圧(現像バイアス)によって形成される。   In the developing area, the toner in the toner layer on the developing roller 42 is transferred to the photosensitive drum 1 according to the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 by a developing electric field formed between the developing roller 42 and the photosensitive drum 1. Is done. As a result, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 1 is developed (visualized) as a toner image. The development electric field is formed by a development voltage (development bias) applied to the development roller 42 by a development power source 50 as a voltage application unit (bias application unit).

現像領域で現像に使用されず現像ローラ42上に残留したトナー(現像残トナー)は、現像ローラ42と供給ローラ43とのニップ部N3で供給ローラ43によって摺擦されて現像ローラ42上から掻き取られ、現像室41内のトナーと混合される。これと同時に、現像ローラ42上には、供給ローラ43の回転によりトナーが新たに供給される。   Toner that is not used for development in the development region and remains on the developing roller 42 (development residual toner) is rubbed by the supply roller 43 at the nip portion N3 between the development roller 42 and the supply roller 43 and scraped from the development roller 42. Is taken and mixed with the toner in the developing chamber 41. At the same time, toner is newly supplied onto the developing roller 42 by the rotation of the supply roller 43.

一方、供給ローラ43によって摺擦されて現像室41内のトナーと混合された現像残トナーの一部は、供給ローラ43の回転により現像室41の下方のトナー収納室40内に戻され、アジテータ45により攪拌されてトナー収納室40内のトナーと混合される。   On the other hand, a part of the development residual toner rubbed by the supply roller 43 and mixed with the toner in the development chamber 41 is returned to the toner storage chamber 40 below the development chamber 41 by the rotation of the supply roller 43 and is agitated. The toner is agitated by 45 and mixed with the toner in the toner storage chamber 40.

4.現像装置の各部の構成
次に、本実施形態における現像装置4の各部の構成について更に詳しく説明する。
4). Next, the configuration of each part of the developing device 4 in the present embodiment will be described in more detail.

トナーとしては、その周囲に外添剤としてシリカ微粒子を外添させた、非磁性一成分現像剤である負帯電性トナーを用いた。本実施形態では、樹脂トナー粒子の重量を100wt%とした場合の外添割合(外添部数)として0.5wt%〜2.0wt%の範囲でシリカ微粒子を外添した。また、外添剤としてシリカ微粒子の他に、酸化チタンや、酸化アルミニウムや酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化スズ又はチタン酸ストロンチウムなどの微粒子を用いることができる。また、トナーとしては、初期状態(現像装置4の未使用状態)で凝集度が5%〜50%のトナーを用いることができる。   As the toner, a negatively chargeable toner, which is a non-magnetic one-component developer, in which silica fine particles are externally added as an external additive is used. In this embodiment, silica fine particles were externally added in the range of 0.5 wt% to 2.0 wt% as the external addition ratio (number of external addition parts) when the weight of the resin toner particles was 100 wt%. In addition to silica fine particles, fine particles such as titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, cerium oxide, tin oxide, or strontium titanate can be used as the external additive. As the toner, a toner having an aggregation degree of 5% to 50% in an initial state (unused state of the developing device 4) can be used.

なお、トナーの凝集度は、次のようにして測定した。測定装置としては、デジタル振動計(DEGITAL VIBLATIONMETER MODEL1332 SHOWA SOKKI CORPORATION製)を有するパウダーテスター(細川ミクロン社製)を用いた。測定法としては、振動台に390メッシュ、200メッシュ、100メッシュのふるいを目開の狭い順に、すなわち、100メッシュふるいが最上位にくるように390メッシュ、200メッシュ、100メッシュのふるい順に重ねてセットした。このセットした100メッシュふるい上に正確に秤量した試料(トナー)5gを加え、デジタル振動計の変位の値を0.60mm(peak−to−peak)になるように調整し、15秒間振動を加えた。その後、各ふるい上に残った試料の質量を測定して、下記式に基づいて凝集度を得た。
凝集度(%)=(100メッシュふるい上の残試料質量/5g)×100+(200メッシュふるい上の残試料質量/5g)×60+(390メッシュふるい上の残試料質量/5g)×20
この測定に用いた試料は、それぞれ事前に23℃、60%RH環境下において24時間放置したものであり、測定は23℃、60%RH環境下で行った。
The degree of toner aggregation was measured as follows. As a measuring apparatus, a powder tester (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd.) having a digital vibrometer (manufactured by DEGITAL VIBLATIONMETER MODEL 1332 SHOWA SOKKI CORPORATION) was used. As a measuring method, 390 mesh, 200 mesh, and 100 mesh sieves are placed on the shaking table in the order of narrow opening, that is, 390 mesh, 200 mesh, and 100 mesh sieves are stacked so that the 100 mesh sieve comes to the top. I set it. Add 5 g of accurately weighed sample (toner) to the set 100 mesh sieve, adjust the displacement value of the digital vibrometer to 0.60 mm (peak-to-peak), and apply vibration for 15 seconds. It was. Thereafter, the mass of the sample remaining on each sieve was measured, and the degree of aggregation was obtained based on the following formula.
Aggregation degree (%) = (residual sample mass on 100 mesh sieve / 5 g) × 100 + (residual sample mass on 200 mesh sieve / 5 g) × 60 + (residual sample mass on 390 mesh sieve / 5 g) × 20
The samples used for this measurement were previously left for 24 hours in an environment of 23 ° C. and 60% RH, and the measurement was performed in an environment of 23 ° C. and 60% RH.

現像ローラ42としては、φ15mmであって、φ6mmの導電性の芯金上に、シリコーンゴムの基層とその上のウレタンゴムの表層とから成る層(弾性層)を形成したものを用いた。また、弾性層の軸方向のゴム長さは240mmである。現像ローラ42としては、表面硬度がAsker−Cで30°〜75°のものを好適に用いることができる。また、シリコーンゴム、及びウレタンゴム中には、導電性微粒子として例えばカーボンブラック(商品名:MA230、三菱化学社製)等を適宜添加し、撹拌混合させることにより所望の抵抗の現像ローラを得ることができる。またカーボンブラック以外にも、過塩素酸リチウム、4級アンモニウム塩のようなイオン導電剤をゴム中に添加し、分散させることによっても抵抗を調整可能である。   As the developing roller 42, a roller having a diameter of 15 mm and having a silicone rubber base layer and a urethane rubber surface layer (elastic layer) formed on a conductive core metal having a diameter of 6 mm was used. The rubber length in the axial direction of the elastic layer is 240 mm. As the developing roller 42, those having a surface hardness of 30 ° to 75 ° in Asker-C can be suitably used. Further, in the silicone rubber and the urethane rubber, for example, carbon black (trade name: MA230, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) is appropriately added as conductive fine particles, and a developing roller having a desired resistance is obtained by stirring and mixing. Can do. In addition to carbon black, the resistance can be adjusted by adding and dispersing an ion conductive agent such as lithium perchlorate or quaternary ammonium salt in the rubber.

現像ローラ42の抵抗値を測定する方法を図3に示す。25℃/55%RHの環境下において、直径30mmのアルミ円筒導体48に上方向から現像ローラ42を当接させる。その時、現像ローラ42の両端にそれぞれ500gfの荷重を加えることで、現像ローラ42をアルミ円筒導体48に押圧する。同時に、アルミ円筒導体48と現像ローラ42との侵入量を50μmで一定にするため、現像ローラ42の両端部に現像ローラ42の外径よりも100μm外径が小さい円筒形状をした侵入量保持部材をはめ込む。そして、アース側に10KΩ程度の電気抵抗Rを設け、アルミ円筒導体48を60rpmで回転させ、現像ローラ42をアルミ円筒導体48に対して従動させる。以上のような測定系で現像ローラ42の芯金に測定電圧を印加し、アース側に設けた抵抗Rの両端の電圧を測定し、電流を算出することによって現像ローラ42の抵抗を算出した。なお、印加電圧を高め測定系に流れる電流値が大きくなった場合には、印加電圧に応じてアース側に設ける抵抗Rを0.1KΩ程度まで適宜小さくする。これにより現像ローラ42の抵抗値を正確に測定可能である。実施例で用いた現像ローラ42の抵抗値の詳細については後述する。 A method of measuring the resistance value of the developing roller 42 is shown in FIG. In an environment of 25 ° C./55% RH, the developing roller 42 is brought into contact with the aluminum cylindrical conductor 48 having a diameter of 30 mm from above. At that time, a load of 500 gf is applied to both ends of the developing roller 42 to press the developing roller 42 against the aluminum cylindrical conductor 48. At the same time, in order to make the intrusion amount between the aluminum cylindrical conductor 48 and the developing roller 42 constant at 50 μm, the intrusion amount holding member having a cylindrical shape whose outer diameter is smaller than the outer diameter of the developing roller 42 at both ends of the developing roller 42. Fit. Then, an electric resistance R 0 of about 10 KΩ is provided on the ground side, the aluminum cylindrical conductor 48 is rotated at 60 rpm, and the developing roller 42 is driven with respect to the aluminum cylindrical conductor 48. The resistance of the developing roller 42 was calculated by applying a measurement voltage to the core of the developing roller 42 with the measurement system as described above, measuring the voltage across the resistor R0 provided on the ground side, and calculating the current. . When the applied voltage is increased and the value of the current flowing through the measurement system is increased, the resistance R0 provided on the ground side is appropriately reduced to about 0.1 KΩ according to the applied voltage. Thereby, the resistance value of the developing roller 42 can be measured accurately. Details of the resistance value of the developing roller 42 used in the embodiment will be described later.

供給ロ−ラ43としては、φ15mmであって、φ6mmの導電性の芯金上に、可撓性を有する発泡ポリウレタンの層(弾性層)を形成したものを用いた。供給ローラ43としては、表面硬度がAsker−Fで50°〜80°のものを好適に用いることができる。また、供給ローラ43の現像ローラ42に対する侵入量は、トナー劣化を抑制するなどのために、0.25mm〜1.8mmが好ましく、本実施形態では1.0mmとした。ここで、侵入量とは、現像ローラ42の半径と供給ローラ43の半径とを加算した値から、現像ローラ42と供給ローラ43との回転中心間距離を減算した値で代表するものとする。   As the supply roller 43, one having a diameter of 15 mm and a flexible foamed polyurethane layer (elastic layer) formed on a conductive core metal having a diameter of 6 mm was used. As the supply roller 43, one having a surface hardness of 50 ° to 80 ° in Asker-F can be suitably used. Further, the intrusion amount of the supply roller 43 with respect to the developing roller 42 is preferably 0.25 mm to 1.8 mm in order to suppress toner deterioration, and is set to 1.0 mm in this embodiment. Here, the intrusion amount is represented by a value obtained by subtracting the distance between the rotation centers of the developing roller 42 and the supply roller 43 from the value obtained by adding the radius of the developing roller 42 and the radius of the supply roller 43.

また、供給ローラ43としては、体積抵抗が10〜10Ωのものを好適に用いることができる。なお、供給ローラ43の体積抵抗は、現像ローラ42の測定方法とほぼ同様の測定方法で測定したものであり、供給ローラ43の場合にはアルミ円筒導体と現像ローラ42との侵入量を1.0mmとして測定を行なった。 Further, as the supply roller 43, a roller having a volume resistance of 10 4 to 10 8 Ω can be suitably used. The volume resistance of the supply roller 43 is measured by a measurement method substantially similar to the measurement method of the developing roller 42. In the case of the supply roller 43, the amount of penetration between the aluminum cylindrical conductor and the developing roller 42 is set to 1. Measurements were taken at 0 mm.

規制ブレード44は、その先端(自由端)が現像ローラ42の回転方向に対して上流側を向くようにして、その先端部が現像ローラ42に当接している(カウンター当接)。規制ブレード44の現像ローラ42への当接部は、現像ローラ42と供給ローラ43とのニップ部N3よりも現像ローラ42の回転方向において下流側に位置する。また、本実施形態では、規制ブレード44は、その先端が上方を向くように配置されている。規制ブレード44は、現像ローラ42にその長手方向の全長に亘って接触する。より詳細には、規制ブレード44は、その先端(自由端)側のエッジ部及び/又は該エッジ部から基端部側の所定範囲の現像ローラ42側の面で、現像ローラ42の周面に接触する。また、規制ブレード44の材料は、金属、樹脂などいずれであってもよい。具体的には、ステンレススチール(SUS)、りん青銅、アルミなどの金属や、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、ポリエチレン、ポリエステルなどの樹脂を挙げることができる。このような樹脂には、カーボンブラックやイオン導電剤などの導電剤を加え、導電性を持たせることもできる。規制ブレード44は、平板状又はこれを湾曲した曲面板状とすることができる。   The regulation blade 44 has its tip (free end) facing upstream with respect to the rotation direction of the developing roller 42, and its tip is in contact with the developing roller 42 (counter contact). The contact portion of the regulating blade 44 with the developing roller 42 is located downstream of the nip portion N3 between the developing roller 42 and the supply roller 43 in the rotation direction of the developing roller 42. In the present embodiment, the regulation blade 44 is arranged so that the tip thereof faces upward. The regulating blade 44 contacts the developing roller 42 over its entire length in the longitudinal direction. More specifically, the regulating blade 44 is formed on the peripheral surface of the developing roller 42 at the edge portion on the leading end (free end) side and / or the surface on the developing roller 42 side in a predetermined range from the edge portion to the base end portion side. Contact. In addition, the material of the regulation blade 44 may be any of metal, resin, and the like. Specific examples include metals such as stainless steel (SUS), phosphor bronze, and aluminum, and resins such as polyethylene terephthalate, acrylic, polyethylene, and polyester. Such a resin can be made conductive by adding a conductive agent such as carbon black or an ionic conductive agent. The regulating blade 44 can be a flat plate or a curved plate that is curved.

本実施形態では感光ドラム1と現像ローラ42とが接触した状態で現像を行う接触現像方式である。また、感光ドラム1と現像ローラ42とは当接部で互いの表面が同方向に移動するように回転駆動されている。本回転周速比(感光ドラム1の周速に対する現像ローラ42の周速の比率)は画像濃度を満足するために110%以上が望ましい。また、180%以上では接触部分の機械的ストレスが増しトナー劣化が顕著になる。以上より、周速比としては110〜180%が好ましく、本実施形態では130%に設定している。また、本実施例では、現像ローラ42の回転速度は200rpmである。   In this embodiment, a contact development method is used in which development is performed in a state where the photosensitive drum 1 and the developing roller 42 are in contact with each other. The photosensitive drum 1 and the developing roller 42 are rotationally driven so that the surfaces of the photosensitive drum 1 and the developing roller 42 move in the same direction at the contact portion. The rotation peripheral speed ratio (ratio of the peripheral speed of the developing roller 42 to the peripheral speed of the photosensitive drum 1) is preferably 110% or more in order to satisfy the image density. On the other hand, if it is 180% or more, the mechanical stress at the contact portion increases and toner deterioration becomes remarkable. From the above, the peripheral speed ratio is preferably 110 to 180%, and is set to 130% in the present embodiment. In this embodiment, the rotation speed of the developing roller 42 is 200 rpm.

供給ローラ43は、図中矢印R4で示すように現像ローラ42とは逆方向に回転する。すなわち、現像ローラ42と供給ローラ43とは、現像ローラ42と供給ローラ43とのニップ部N3で互いの表面が同方向に移動するように回転駆動される。現像ローラ42の周速V1に対する供給ローラの周速V2の比(周速比)、すなわち、(V2/V1)×100[%]は、100%〜200%が好ましい。100%以下では現像ローラ42へのトナー供給量が不足する場合があり、また200%以上では現像ローラ42と供給ローラ43との機械的摺擦力が高くなりトナー劣化が顕著になる場合がある。以上より、本実施形態では160%に設定した。   The supply roller 43 rotates in the direction opposite to the developing roller 42 as indicated by an arrow R4 in the drawing. That is, the developing roller 42 and the supply roller 43 are rotationally driven so that the surfaces thereof move in the same direction at the nip portion N3 between the developing roller 42 and the supply roller 43. The ratio (peripheral speed ratio) of the peripheral speed V2 of the supply roller to the peripheral speed V1 of the developing roller 42, that is, (V2 / V1) × 100 [%] is preferably 100% to 200%. If it is 100% or less, the toner supply amount to the developing roller 42 may be insufficient, and if it is 200% or more, the mechanical rubbing force between the developing roller 42 and the supply roller 43 is high, and toner deterioration may be remarkable. . From the above, in this embodiment, it was set to 160%.

現像ローラ42は、導電性支持体を介して現像装置4の枠体に回転可能に支持されており、その導電性支持体に対して図示しない導電性接点を介して画像形成装置100の装置本体に設けられた電圧印加手段としての現像電源50が接続されている。また、供給ローラ43は、導電性支持体を介して現像装置4の枠体に回転可能に支持されており、その導電性支持体に対して図示しない導電性接点を介して画像形成装置100の装置本体10側に備えられた電圧印加手段としての供給電源49が接続されている。さらに、規制ブレード44は、導電性支持体を介して現像装置の枠体に支持されており、その導電性支持体に対して図示しない導電性接点を介して画像形成装置100の装置本体に設けられた電圧印加手段としての規制電源51が接続されている。そして、現像ローラ42、供給ローラ43、規制ブレード44には、上記現像電源50、供給電源49、規制電源51によって、それぞれ異なる所定の電圧が印加可能とされている。   The developing roller 42 is rotatably supported by the frame of the developing device 4 via a conductive support, and the main body of the image forming apparatus 100 via a conductive contact (not shown) with respect to the conductive support. Is connected to a developing power source 50 as a voltage applying means. The supply roller 43 is rotatably supported by the frame of the developing device 4 via a conductive support, and the image forming apparatus 100 includes a conductive contact (not shown) with respect to the conductive support. A power supply 49 as a voltage applying means provided on the apparatus main body 10 side is connected. Further, the regulating blade 44 is supported on the frame of the developing device via a conductive support, and is provided in the apparatus main body of the image forming apparatus 100 via a conductive contact (not shown) with respect to the conductive support. The regulated power supply 51 is connected as a voltage application means. The developing roller 42, the supply roller 43, and the regulation blade 44 can be applied with different predetermined voltages by the development power source 50, the supply power source 49, and the regulation power source 51.

本実施形態において、現像ローラ42に印加される電圧と感光ドラム1の白部(露光されていない部分の電位)の表面電位との電位差(以下、Vbackと呼ぶ)に関し、以下に示す実施例中で詳細に述べる。   In this embodiment, regarding the potential difference (hereinafter referred to as Vback) between the voltage applied to the developing roller 42 and the surface potential of the white portion of the photosensitive drum 1 (the potential of the unexposed portion), Will be described in detail.

5.かぶり
「かぶり」とは白色の転写材Pの非印字部(本来印字しないはずの白部)に対してトナーが少量現像されてしまった状態のことを指す。この現象は、未使用(未記録)状態における転写材Pの白色部分の反射濃度(単位:%)から、一度画像形成装置を通過させて印刷工程を経た後の当該転写材Pにおける白色であるべき部分(白部)の反射濃度(単位:%)を差し引くことで数値化可能である。通常の現像装置においては、この「かぶり」が2.5%以上になると、人の目で見て白色であるべき部分が着色されているように見える。この「かぶり」は本来の極性(正規帯電極性)とは逆の極性の電荷を持つトナーや帯電量がゼロのトナーが現像ローラ42上に担持されてしまうことが原因である。
5. Fog “Fog” refers to a state in which a small amount of toner has been developed on the non-printing portion (white portion that should not be printed) of the white transfer material P. This phenomenon is white in the transfer material P after passing through the image forming apparatus and passing through the printing process from the reflection density (unit:%) of the white portion of the transfer material P in the unused (unrecorded) state. It can be quantified by subtracting the reflection density (unit:%) of the power part (white part). In a normal developing device, when this “fogging” is 2.5% or more, it seems that a portion that should be white when viewed by human eyes is colored. This “fogging” is caused by the fact that toner having a charge opposite to the original polarity (regular charging polarity) or toner having a zero charge amount is carried on the developing roller 42.

本実施形態のように現像ローラ42と供給ローラ43とがニップ部N3で互いの表面が同方向に移動するよう回転する現像装置を用いると、トナーは劣化しにくくなるものの、「かぶり」が発生しやすい。一方、一般的に用いられるような、現像ローラ42と供給ローラ43とがニップ部N3で互いの表面が逆方向に移動する現像装置であれば、「かぶり」は発生しにくいものの、トナーが劣化しやすい。   When a developing device in which the developing roller 42 and the supply roller 43 rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion N3 as in this embodiment is used, the toner is less likely to deteriorate, but “fogging” occurs. It's easy to do. On the other hand, if the developing roller 42 and the supply roller 43 are commonly used developing devices in which the surfaces of the developing roller 42 and the supply roller 43 move in opposite directions at the nip portion N3, the “fogging” hardly occurs but the toner deteriorates. It's easy to do.

ここで、上記の「かぶり」について検討した結果、現像ローラと供給ローラとがニップ部N3で互いの表面が同方向に移動するように回転する現像装置においては、以下の現象が起きやすくなっていることがわかった。すなわち、現像ローラ42上に担持されたトナーの電荷が現像ローラを伝って逃げてしまう現象や、現像ローラ側から逆極性の電荷が注入されてしまう現象が起きやすくなっていることがわかった。   Here, as a result of examining the above “fogging”, the following phenomenon is likely to occur in the developing device in which the developing roller and the supply roller rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion N3. I found out. That is, it has been found that a phenomenon in which the charge of the toner carried on the developing roller 42 escapes through the developing roller and a phenomenon in which charges having a reverse polarity are injected from the developing roller side are likely to occur.

この現象は、供給ローラ43が現像ローラ42上の現像残トナーを機械的摺擦力によって掻き取る力が弱いことに起因して、同じトナーがDローラ上から掻き取られずに保持され続けることで顕著になっていた。現像ローラ42上に同じトナーが保持され続けると、電荷が逃げる現象や、逆極性の電荷が注入される現象が同じトナーに対して繰り返され、帯電量がゼロとなるトナーや逆極性の電荷を持つトナーが多数発生し「かぶり」が顕著になると考えられる。   This phenomenon is caused by the fact that the supply toner 43 keeps the same toner without being scraped off from the D roller due to the weak force of scraping the development residual toner on the developing roller 42 by the mechanical rubbing force. It was prominent. If the same toner continues to be held on the developing roller 42, the phenomenon of charge escaping and the phenomenon of injecting a reverse polarity charge are repeated for the same toner. It is considered that a lot of toner is generated and “fogging” becomes remarkable.

この課題に対して、現像ローラ42と供給ローラ43とのニップ部N3で互いの表面が同方向に移動する構成のまま、供給ローラによる機械的摺擦力を高め、現像残トナーが十分に掻き取られるようにする対策が考えられる。   In order to solve this problem, the mechanical rubbing force by the supply roller is increased and the development residual toner is sufficiently scraped with the configuration in which the surfaces of the development roller 42 and the supply roller 43 move in the same direction at the nip portion N3. Measures can be taken to ensure that they are taken.

しかしながら、例えば現像ローラに対する供給ローラの周速比を高くした場合、あるいは現像ローラに対する供給ローラの侵入量を大きく設定した場合には、トナー劣化、すなわち、トナー表面における外添剤の遊離・埋没が促進される。その結果、トナーの凝集度の増加やトナーの帯電性能の低下を招くおそれがある。そのため、現像ローラ上にトナーが融着するトナーフィルミングなどの問題が発生し、長寿命化の妨げとなることがある。   However, for example, when the peripheral speed ratio of the supply roller with respect to the developing roller is increased, or when the amount of penetration of the supply roller with respect to the developing roller is set to be large, toner deterioration, that is, free and buried external additives on the toner surface. Promoted. As a result, there is a risk of increasing the degree of aggregation of the toner and reducing the charging performance of the toner. For this reason, problems such as toner filming in which the toner is fused on the developing roller may occur, which may hinder the extension of the service life.

このように、現像ローラと供給ローラとのニップ部で互いの表面が同方向に移動するような、現像ローラからのトナーの掻き取り力が比較的小さい構成であっても「かぶり」を抑制することが望まれている。   In this way, even if the scraping force of the toner from the developing roller is relatively small such that the surfaces of the developing roller and the supply roller move in the same direction at the nip portion, the “fogging” is suppressed. It is hoped that.

すなわち、トナー劣化の抑制と「かぶり」の抑制とを両立することで、現像装置の使用初期から使用末期まで長期にわたり高画質な画像を形成することが望まれている。   That is, it is desired to form a high-quality image over a long period from the beginning of use of the developing device to the end of use by suppressing both toner deterioration and “fogging”.

そこで実施例1では、トナー劣化の抑制と「かぶり」の抑制とを両立するための構成として、印加電圧10V〜50Vの範囲で現像ローラ42の抵抗を測定した時の抵抗値が1×10^5Ω〜5×10^8Ωの範囲内に収まる現像ローラを用いる。   Accordingly, in Example 1, as a configuration for achieving both suppression of toner deterioration and suppression of “fogging”, the resistance value when the resistance of the developing roller 42 is measured in the range of applied voltage of 10 V to 50 V is 1 × 10 ^. A developing roller that falls within the range of 5Ω to 5 × 10 ^ 8Ω is used.

また実施例2は、実施例1の抵抗値を満足することに加え、以下の特徴を有する。現像時の現像ローラ42の電位Vdcと感光ドラム1の白部の表面電位(帯電ローラに帯電された感光ドラム表面電位Vc(露光手段に露光されていない非画像部電位))との電位差Vback(=Vdc−Vc)を、現像ローラの抵抗測定時の印加電圧とする。その時の抵抗値が1×10^4Ω以上となる現像ローラを用いることでVbackを大きくしたとしても「かぶり」を抑制することができる。   In addition to satisfying the resistance value of the first embodiment, the second embodiment has the following characteristics. A potential difference Vback between the potential Vdc of the developing roller 42 during development and the surface potential of the white portion of the photosensitive drum 1 (surface potential Vc of the photosensitive drum charged on the charging roller (non-image portion potential not exposed to the exposure means)). = Vdc-Vc) is the applied voltage when measuring the resistance of the developing roller. Even if Vback is increased by using a developing roller having a resistance value of 1 × 10 ^ 4Ω or more at that time, “fogging” can be suppressed.

6.実験1
現像ローラと供給ローラとがニップ部N3で互いの表面が同方向に移動するように回転する現像装置において、「かぶり」を抑制することが可能な実施例1を、比較例1とともに実験に基づき説明する。
まず、抵抗値の異なる4本の現像ローラを作製し、それら4本の現像ローラの抵抗値を印加電圧10〜100Vの範囲で測定した。結果を図4に示す。
6). Experiment 1
In the developing device in which the developing roller and the supply roller rotate so that the surfaces of the developing roller and the supply roller move in the same direction at the nip portion N3, Example 1 capable of suppressing “fogging” is based on experiments together with Comparative Example 1. explain.
First, four developing rollers having different resistance values were produced, and the resistance values of the four developing rollers were measured in the range of applied voltage of 10 to 100V. The results are shown in FIG.

前述の実施形態の画像形成装置にそれらの現像ローラを用いて、Vbackを100Vに設定して、A4用紙で2万枚の連続印字を実施し「かぶり」のレベルを比較した。「かぶり」は2000枚印字毎に測定し、その中での最も「かぶり」が顕著な値を表1に示した。また、本評価中に発生したハーフトーン画像の濃度ムラについて視認できない(○)、視認できる(×)として評価した。また、本実験では現像ローラ42上の表面粗さと、規制ブレード44と現像ローラ42との当接位置を同等にし、未現像時の現像ローラ42上のトナーの担持量が同じになるように調整した。こうすることで現像ローラの抵抗値と「かぶり」の関係だけを比較することが可能となる。   Using these developing rollers in the image forming apparatus of the above-described embodiment, Vback was set to 100 V, 20,000 sheets were continuously printed on A4 paper, and the “fogging” level was compared. The “fogging” was measured every 2000 sheets printed, and the most prominent “fogging” value is shown in Table 1. Further, the density unevenness of the halftone image generated during this evaluation was evaluated as being invisible (O) and being visible (X). In this experiment, the surface roughness on the developing roller 42 and the contact position between the regulating blade 44 and the developing roller 42 are made equal, and the amount of toner carried on the developing roller 42 when not developed is adjusted to be the same. did. In this way, it is possible to compare only the relationship between the resistance value of the developing roller and the “fogging”.

なお、「かぶり」の測定には、東京電色製のDENSITOMETER−TC6DSを用いた。未使用(未記録)状態における転写材Pの白色部分の測定値から、一度画像形成装置を通過させて印刷工程を経た後の当該転写材Pにおける白色であるべき部分(白部)の値(単位:%)を差し引くことで数値化した。   For measurement of “fogging”, DENSOMETER-TC6DS manufactured by Tokyo Denshoku was used. From the measured value of the white portion of the transfer material P in the unused (unrecorded) state, the value of the white portion (white portion) in the transfer material P after passing through the image forming apparatus and passing through the printing process (white portion) ( It was digitized by subtracting (unit:%).

印加電圧10〜50Vの時の抵抗値が実施例1−1、1−2で示すような抵抗値の場合、画像弊害はなく「かぶり」が良好であった。   When the resistance value when the applied voltage was 10 to 50 V was the resistance value as shown in Examples 1-1 and 1-2, there was no image problem and “fogging” was good.

一方、比較例1−1では、30V印加時の抵抗値が5.4×10^8Ωであり、評価中のハーフトーン画像に濃度ムラが発生した。これは現像ローラ42が供給ローラ43や規制ブレード44により摺擦された際にチャージアップして現像電位が安定せず、それが濃度ムラとなって現れたためである。詳細に検討すると、印加電圧10〜50Vの範囲において5×10^8Ωを超える場合があると、画像にこのような濃度ムラが発生した。   On the other hand, in Comparative Example 1-1, the resistance value when 30 V was applied was 5.4 × 10 ^ 8Ω, and density unevenness occurred in the halftone image under evaluation. This is because when the developing roller 42 is rubbed by the supply roller 43 and the regulating blade 44, the developing potential is not stabilized and the density unevenness appears. When examined in detail, when the applied voltage may exceed 5 × 10 ^ 8Ω in the range of 10 to 50 V, such density unevenness occurred in the image.

また、比較例1−2では、50V印加時の抵抗値が9.7×10^4Ωであり、「かぶり」が良好ではなかった。この「かぶり」が許容できないレベルになる抵抗値の下限について詳細に検討すると、印加電圧10〜50Vの範囲において1×10^5Ωを下回る場合があると「かぶり」が2.5%を超える結果となった。   In Comparative Example 1-2, the resistance value when 50 V was applied was 9.7 × 10 4 Ω, and “fogging” was not good. Examining in detail the lower limit of the resistance value at which this “fogging” is unacceptable, the result of “fogging” exceeding 2.5% when the applied voltage may be less than 1 × 10 ^ 5Ω in the range of 10 to 50 V It became.

実験1から、本発明者は、「かぶり」を改善するために考慮すべき現像ローラ42の抵抗値は、10〜50Vの範囲の印加電圧で測定することが重要であることを見出した。このことについて、更に説明する。   From Experiment 1, the present inventor has found that it is important to measure the resistance value of the developing roller 42 to be considered in order to improve “fogging” with an applied voltage in the range of 10 to 50V. This will be further described.

まず、本実施形態の現像装置において現像ローラ42上のトナーの帯電電荷の好適な範囲は、表面電位として−10〜−50Vであった。これは画像形成動作中に現像ローラ42上のトナー層自身によって形成される電位差、すなわちトナー層と現像ローラ42の導電性芯金との電位差の絶対値の範囲が10〜50Vであるということを意味する。   First, in the developing device of this embodiment, the preferable range of the charged charge of the toner on the developing roller 42 was −10 to −50 V as the surface potential. This is because the potential difference formed by the toner layer itself on the developing roller 42 during the image forming operation, that is, the absolute value range of the potential difference between the toner layer and the conductive core of the developing roller 42 is 10 to 50V. means.

そして、現像ローラ42上に担持されたトナーの帯電電荷が逃げたり逆極性の電荷が注入されたりする現象は、上記のトナー層と現像ローラ42の導電性芯金との電位差に相関することがわかった。そして、その表面電位の絶対値に相当する電圧を印加した時に測定される現像ローラの抵抗値が低いほど、この現象が顕著であった。   The phenomenon that the charged charge of the toner carried on the developing roller 42 escapes or the reverse polarity charge is injected may correlate with the potential difference between the toner layer and the conductive core of the developing roller 42. all right. This phenomenon becomes more prominent as the resistance value of the developing roller measured when a voltage corresponding to the absolute value of the surface potential is applied is lower.

また、例えば特許第4416296号に示すような印加電圧100Vで測定した現像ローラ抵抗値には、図4で明らかなように実施例1−2と比較例1−2で、ほとんど差がなかった。すなわち、印加電圧100Vの時の抵抗値によっては、「かぶり」に対して好適な抵抗値の範囲を求めることはできなかった。   Further, for example, as shown in FIG. 4, there was almost no difference in the resistance value of the developing roller measured at an applied voltage of 100 V as shown in Japanese Patent No. 4416296 between Example 1-2 and Comparative Example 1-2. That is, depending on the resistance value when the applied voltage is 100 V, a suitable resistance value range for “fogging” cannot be obtained.

従って、「かぶり」に対して好適な現像ローラの抵抗値を設定するにあたって、現像ローラの抵抗値の測定方法として、現像ローラに10V以上50V以下の電圧を印加して抵抗値を測定する測定方法が有効である。   Accordingly, when setting a suitable developing roller resistance value for “fogging”, a measuring method for measuring the resistance value by applying a voltage of 10 V to 50 V to the developing roller as a measuring method of the developing roller resistance value. Is effective.

次に、本実施形態の現像装置において、現像ローラ42上のトナー層が形成する表面電位は−10〜−50Vが好適である点について説明する。   Next, it will be described that the surface potential formed by the toner layer on the developing roller 42 is preferably −10 to −50 V in the developing device of the present embodiment.

まず、トナーの帯電量を調整するために外添剤としてのシリカ微粒子の粒径や外添量を調整したトナーを複数用意し、それぞれについて画像形成動作中と同じ印加電圧、回転速度における現像ローラ42上の表面電位を測定した。なお、表面電位の測定には、TREK社のMODEL344を用いた。   First, in order to adjust the charge amount of the toner, a plurality of toners whose particle sizes and external addition amounts of silica fine particles as external additives are adjusted are prepared, and each of them is a developing roller at the same applied voltage and rotation speed as during image forming operation The surface potential on 42 was measured. For measurement of the surface potential, MODEL 344 manufactured by TREK was used.

表面電位の測定結果から、現像ローラ42に印加されている現像バイアスを除することにより、トナー層が形成する表面電位を求めた。そしてそれぞれのトナーに対し、表1の実験と同様、A4用紙で2万枚の連続印字を実施した。   By removing the developing bias applied to the developing roller 42 from the measurement result of the surface potential, the surface potential formed by the toner layer was obtained. For each toner, as in the experiment of Table 1, continuous printing of 20,000 sheets on A4 paper was performed.

結果、表面電位が−10V以下となった場合には、現像ローラ上のトナーの帯電量が低い、もしくはトナーの帯電量は適正でも現像ローラ上のトナー担持量が少ないため、実用的ではなかった。例えばトナーの帯電量が低い場合には、現像ローラ42がトナーを担持することができなくなり、現像ローラ42からトナーが飛散し、現像装置や画像形成装置がトナーで汚れる問題が発生した。また、トナーの担持量が少ない場合(トナーの帯電電荷が適正であっても)には、十分な濃度を得ることはできなかった。   As a result, when the surface potential is -10 V or less, the charge amount of the toner on the developing roller is low, or the toner charge amount on the developing roller is small even though the toner charge amount is appropriate, which is not practical. . For example, when the charge amount of the toner is low, the developing roller 42 cannot carry the toner, the toner is scattered from the developing roller 42, and the developing device and the image forming apparatus are contaminated with the toner. In addition, when the amount of toner carried is small (even if the charged charge of the toner is appropriate), a sufficient density cannot be obtained.

一方、現像ローラ上のトナーの表面電位が−50V以上になるような場合だと、2万枚の連続印字中に現像ローラ上のトナーの担持量を一定に保つことができなかった。特に本実施形態のように現像ローラ42上に同じトナーが連れまわりやすくなるような構成において、そのような傾向を示した。   On the other hand, when the surface potential of the toner on the developing roller is -50 V or more, the toner carrying amount on the developing roller cannot be kept constant during continuous printing of 20,000 sheets. In particular, such a tendency is shown in the configuration in which the same toner is easily carried on the developing roller 42 as in the present embodiment.

これは現像ローラと供給ローラとがニップ部で互いの表面が同方向に移動するように回転する現像装置においては、以下のような状態になるからである。すなわち、逆極性のトナー、すなわち正極性に帯電したトナーが発生しやすくなる一方、供給ローラ43や規制ブレード44によって同じトナーが繰り返し負極性側に帯電されるため、負極性に強く帯電したトナーが発生するからである。このような場合には、正極性に帯電したトナーも負極性に強く帯電したトナーも存在し帯電分布が広くなる。   This is because the developing device in which the developing roller and the supply roller rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion is in the following state. That is, reverse polarity toner, that is, toner charged to positive polarity is likely to be generated, while the same toner is repeatedly charged to the negative polarity side by the supply roller 43 and the regulating blade 44. This is because it occurs. In such a case, there is a toner charged positively and a toner charged strongly negatively, and the charge distribution becomes wide.

この負極性に強く帯電したトナーは、現像ローラ42上に対する静電的付着力が非常に強く、規制ブレード44によって規制しきれない。結果、供給ローラ43による供給と、規制ブレード44による規制のバランスが崩れ、現像ローラ上のトナーの担持量が2倍、3倍と過剰になってしまう現象が起き、安定した画像を印字することが困難となった。   This negatively charged toner has very strong electrostatic adhesion on the developing roller 42 and cannot be completely regulated by the regulating blade 44. As a result, the balance between the supply by the supply roller 43 and the regulation by the regulation blade 44 is lost, and the phenomenon that the toner carrying amount on the developing roller is doubled and tripled occurs, and a stable image is printed. Became difficult.

また、以上の表面電位の範囲は、現像ローラと供給ローラとがニップ部で互いの表面が同方向に移動するように回転する現像装置に特有の範囲であった。現像ローラ42と供給ローラ43とのニップ部N3で互いの表面が逆方向に移動するように、本実施形態の現像装置の設定を変更した場合には、表面電位が−50V以上であっても、現像ローラ上のトナーの担持量を一定に保つことができたからである。また、上述の(V2/V1)×100[%]が100%〜200%の範囲の場合や、供給ローラ43の侵入量を変更した場合等においても、ほぼ同様の結果であったからである。   Further, the range of the surface potential described above is a range peculiar to the developing device in which the developing roller and the supply roller rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion. When the setting of the developing device of this embodiment is changed so that the surfaces of the developing roller 42 and the supply roller 43 move in the opposite direction at the nip portion N3, even if the surface potential is −50V or more. This is because the amount of toner carried on the developing roller can be kept constant. This is because almost the same result was obtained when the above (V2 / V1) × 100 [%] was in the range of 100% to 200%, or when the amount of penetration of the supply roller 43 was changed.

以上のように、本実施形態の画像形成装置では、10〜50Vの範囲の印加電圧を用いて測定した抵抗値が1×10^5〜5×10^8Ωの範囲内となるような現像ローラを用いる。換言すると、現像ローラに印加する電圧を10〜50Vに変化させた時に測定される現像ローラの抵抗値が1×10^5Ω〜5×10^8Ωの範囲内に収まるような現像ローラを用いる。更に換言すると、10〜50Vに印加電圧を変化させて現像ローラの抵抗値を測定した時に、抵抗値が図4の範囲Sの中に収まるような(範囲Pから外れないような)現像ローラを用いる。これにより、現像ローラと供給ローラとがニップ部で互いの表面が同方向に移動するように回転する現像装置において、「かぶり」と画像の濃度ムラとを抑制することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置を提供することができる。   As described above, in the image forming apparatus according to this embodiment, the developing roller has a resistance value measured using an applied voltage in the range of 10 to 50 V within the range of 1 × 10 ^ 5 to 5 × 10 ^ 8Ω. Is used. In other words, a developing roller is used such that the resistance value of the developing roller measured when the voltage applied to the developing roller is changed to 10 to 50 V falls within the range of 1 × 10 ^ 5Ω to 5 × 10 ^ 8Ω. In other words, when the resistance value of the developing roller is measured by changing the applied voltage to 10 to 50 V, the developing roller whose resistance value falls within the range S of FIG. Use. As a result, in the developing device in which the developing roller and the supply roller rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion, the developing device and process capable of suppressing “fogging” and image density unevenness A cartridge and an image forming apparatus can be provided.

7.実験2
実験2では、画像形成時のVbackに応じて「かぶり」を効果的に抑制可能な実施例2の構成について、比較例2と対比しながら説明する。
7). Experiment 2
In Experiment 2, the configuration of Example 2 that can effectively suppress “fogging” according to Vback at the time of image formation will be described in comparison with Comparative Example 2.

まず、実験では抵抗値の範囲を明確化するために、実施例1で図4に示したローラとは異なるA〜Dの4本の現像ローラを作製した。それら4本の現像ローラについて印加電圧10〜300Vの範囲において抵抗値を測定した。結果を図5に示す。なお図5で明らかなように、本実施例で用いた4本のローラについては、Aが上限を超えている以外、B、C、Dについては10〜50Vの印加電圧範囲の抵抗値は、実施例1で「かぶり」が良好であったことを示した範囲となっている。   First, in order to clarify the range of the resistance value in the experiment, four developing rollers A to D different from the roller shown in FIG. The resistance values of these four developing rollers were measured in the range of applied voltage of 10 to 300V. The results are shown in FIG. As is clear from FIG. 5, for the four rollers used in this example, the resistance value in the applied voltage range of 10 to 50 V is B, C, and D, except that A exceeds the upper limit. In Example 1, the “fogging” was in a range showing good.

次に、Vback100V、200V、300Vの設定でそれぞれの現像ローラについてA4用紙で2万枚の連続印字を実施し「かぶり」のレベルを比較した。「かぶり」は2000枚印字毎に測定し、2万枚まで印字中の最も「かぶり」が顕著な値を示す。表2にVback100Vの時の結果を、表3にVback200Vの時の結果を、表4にVback300Vの時の結果を示す。   Next, continuous printing of 20,000 sheets of A4 paper was performed for each developing roller with the settings of Vback 100 V, 200 V, and 300 V, and the “fogging” level was compared. The “fog” is measured every 2000 prints, and the most “fog” during printing up to 20,000 prints shows a remarkable value. Table 2 shows the results at Vback 100V, Table 3 shows the results at Vback 200V, and Table 4 shows the results at Vback 300V.

なお、実験に用いた現像ローラ42は現像ローラ42上の表面粗さや、規制ブレード44と現像ローラ42との当接位置を変更することで、未現像時の現像ローラ42上のトナーの担持量が同じになるように調整した。本実験によって、各Vback設定において「かぶり」が良好となる現像ローラの抵抗値の範囲を求めることができる。   The developing roller 42 used in the experiment changes the surface roughness on the developing roller 42 and the contact position between the regulating blade 44 and the developing roller 42 to change the toner carrying amount on the developing roller 42 when not developed. Were adjusted to be the same. By this experiment, it is possible to obtain the range of the resistance value of the developing roller in which “fogging” is good at each Vback setting.

・Vback100Vの場合
Vbackが100Vの場合の実験結果を表2に示す。
In the case of Vback 100V Table 2 shows the experimental results when Vback is 100V.

表2のように、印加電圧100Vの時の抵抗値が実施例2−1〜実施例2−3で示すような抵抗値の場合「かぶり」が良好であった。   As shown in Table 2, “fogging” was good when the resistance value when the applied voltage was 100 V was the resistance value as shown in Example 2-1 to Example 2-3.

一方、比較例2−1の現像ローラAにおいては、評価中のハーフトーン画像に濃度ムラが発生した。これは実施例1の時と同様に現像ローラ42が供給ローラ43や規制ブレード44により摺擦された際にチャージアップすることで現像電位が安定せず、それが画像の濃度ムラとなって現れたためである。   On the other hand, in the developing roller A of Comparative Example 2-1, density unevenness occurred in the halftone image under evaluation. In the same manner as in the first embodiment, when the developing roller 42 is rubbed by the supply roller 43 and the regulating blade 44, the developing potential is not stabilized due to the charge-up, which appears as image density unevenness. This is because.

・Vback200Vの場合
Vbackが200Vの場合の実験結果を表3に示す。
When Vback is 200V Table 3 shows the experimental results when Vback is 200V.

印加電圧200Vの時の抵抗値が実施例2−4、及び実施例2−5で示すような抵抗値の場合、かぶりが良好であった。   When the resistance value when the applied voltage was 200 V was the resistance value as shown in Example 2-4 and Example 2-5, the fog was good.

比較例2−2の現像ローラAにおいては100Vの場合と変わらず、評価中のハーフトーン画像に濃度ムラが発生した。また比較例2−3に対応する現像ローラDでは、200V印加時の抵抗値が1×10^4Ωよりも低くなり、結果「かぶり」が良好ではなかった。   In the developing roller A of Comparative Example 2-2, the density unevenness occurred in the halftone image under evaluation, as in the case of 100V. Further, in the developing roller D corresponding to Comparative Example 2-3, the resistance value when 200 V was applied was lower than 1 × 10 4 Ω, and the result “fogging” was not good.

・Vback300Vの場合
Vbackが300Vの場合の実験結果を表4に示す。
In the case of Vback 300V Table 4 shows the experimental results when Vback is 300V.

印加電圧300Vの時の抵抗値が実施例2−6で示す抵抗値の場合、かぶりが良好であった。
比較例2−4の現像ローラAにおいては、100V、200Vの場合と変わらず評価中のハーフトーン画像にムラが発生した。比較例2−5では図5からもわかるように抵抗測定時の印加電圧を大きくしたことにより300V印加時の抵抗値が5.1×10^3Ωとなり、実施例2−6に対してかぶりが顕著になる結果となった。また、比較例2−5では3.5×10^3Ωと低くなり良くないレベルの「かぶり」が発生した。
When the resistance value when the applied voltage was 300 V was the resistance value shown in Example 2-6, the fog was good.
In the developing roller A of Comparative Example 2-4, unevenness occurred in the halftone image under evaluation as in the case of 100V and 200V. In Comparative Example 2-5, as can be seen from FIG. 5, by increasing the applied voltage at the time of resistance measurement, the resistance value at the time of 300V application was 5.1 × 10 ^ 3Ω, and the fog was higher than that in Example 2-6. The result became remarkable. Further, in Comparative Example 2-5, “fogging” of an unfavorable level occurred, which was as low as 3.5 × 10 3 Ω.

なお、実施例2−4、2−5、2−6では、実施例1と比較してVbackを大きくしつつ「かぶり」を抑制することができた。Vbackを大きくすることができるとγ特性が改善したり、帯電ローラの汚れが良化したりといった効果が得られ、画像形成装置の設計の自由度が上がる。また、例えば、クリーニングブレード61を有さず感光ドラム1上の転写残トナーなどを現像装置が回収するような画像形成装置の場合に、Vbackを大きく設定できる方が望ましい点が挙げられる。その方が、感光ドラムに接触した現像ローラを介し、負帯電した感光ドラム上の紙粉や転写残トナーなどを現像容器に回収する際、電位差を大きく設定でき回収方向のクーロン力が大きくなり回収が容易になるからである。   In Examples 2-4, 2-5, and 2-6, “fogging” could be suppressed while increasing Vback compared to Example 1. If Vback can be increased, effects such as improved γ characteristics and improved contamination of the charging roller can be obtained, and the degree of freedom in designing the image forming apparatus is increased. Further, for example, in the case of an image forming apparatus in which the developing device collects transfer residual toner on the photosensitive drum 1 without the cleaning blade 61, it is desirable that Vback can be set large. In that case, when collecting paper dust and transfer residual toner on the negatively charged photosensitive drum through the developing roller in contact with the photosensitive drum into the developing container, a large potential difference can be set, and the Coulomb force in the collecting direction is increased and collected. This is because it becomes easy.

表2〜表4のような結果が得られたメカニズムについて考察する。
「かぶり」は、前述のように現像ローラ42上のトナーの帯電電荷が逃げる現象や、逆極性の電荷が注入される現象が原因で発生する。この現象は、感光ドラム1と現像ローラ42とのニップ部でも発生していたことが発明者らの検討によってわかった。感光ドラム1と現像ローラ42とのニップ部におけるVbackの電位差により、現像ローラ42から感光ドラム1の方向に微小な電流が流れると共にトナーの負電荷が逃げていた。同時に、現像ローラ側から正電荷がトナーに注入され逆極性の電荷を持つトナーが発生していた。
Consider the mechanism by which the results shown in Tables 2 to 4 were obtained.
As described above, “fogging” occurs due to a phenomenon in which the charged charge of the toner on the developing roller 42 escapes or a phenomenon in which a charge having a reverse polarity is injected. It has been found by the inventors that this phenomenon has also occurred at the nip portion between the photosensitive drum 1 and the developing roller 42. Due to the potential difference of Vback at the nip portion between the photosensitive drum 1 and the developing roller 42, a minute current flows from the developing roller 42 toward the photosensitive drum 1, and the negative charge of the toner escapes. At the same time, a positive charge is injected into the toner from the developing roller side to generate a toner having a reverse polarity charge.

ここで図5に明らかなように、本実施形態や一般的に現像ローラに用いられるような電子導電機構により導電性を付与した現像ローラ42においては、一般的に印加電圧が増加すると抵抗値が低下する傾向を示す。従って白部を印字中の現像ローラ42の抵抗値はVback、つまり感光ドラム1の表面電位と現像ローラ42の芯金部との電位差に相関する。そのため、Vbackに相当する印加電圧を印加した時の現像ローラ42の抵抗値がトナーの帯電電荷が逃げる現象や、逆極性の電荷が注入される現象の起きやすさに相関し、表2に示す結果になったのである。   Here, as apparent from FIG. 5, in the developing roller 42 provided with conductivity by this embodiment or an electronic conductive mechanism generally used for the developing roller, the resistance value generally increases as the applied voltage increases. Shows a downward trend. Therefore, the resistance value of the developing roller 42 during printing of the white portion correlates with Vback, that is, the potential difference between the surface potential of the photosensitive drum 1 and the cored bar portion of the developing roller 42. For this reason, the resistance value of the developing roller 42 when an applied voltage corresponding to Vback is applied correlates with the phenomenon that the charged charge of the toner escapes or the phenomenon that the charge of opposite polarity is injected, as shown in Table 2. It was a result.

また、現像ローラAについてはVbackに係わらずハーフトーン画像の濃度ムラが発生した。詳細に検討すると、画像に濃度ムラが発生する現像ローラ42の抵抗値は、10〜50Vの電圧印加時の抵抗値に相関した。これは、濃度ムラが発生する現像ローラのチャージアップ電位が30〜50Vであり、そのチャージの逃げやすさに相関するのが10〜50Vの電圧印加時の現像ローラ抵抗であるからである。従って、10〜50V印加時の現像ローラ抵抗によって、本実施例において好適に用いられる現像ローラの抵抗の上限は決まる。   Further, regarding the developing roller A, the density unevenness of the halftone image occurred regardless of Vback. When examined in detail, the resistance value of the developing roller 42 at which density unevenness occurs in the image is correlated with the resistance value when a voltage of 10 to 50 V is applied. This is because the charge-up potential of the developing roller in which density unevenness occurs is 30 to 50V, and the developing roller resistance when a voltage of 10 to 50V is applied correlates with the escape of the charge. Therefore, the upper limit of the resistance of the developing roller preferably used in this embodiment is determined by the developing roller resistance when 10 to 50 V is applied.

以上のように、実施例2では、現像時における現像ローラの電位Vdcと帯電電位Vdとの電位差Vback(=Vdc−Vd)に等しい電圧を現像ローラに印加した時に測定される現像ローラの抵抗値が、1×10^4Ω以上である現像ローラを用いた。これにより、現像ローラと供給ローラとがニップ部で互いの表面が同方向に移動するように回転する現像装置において、実施例1で得られる効果に加えて、Vbackに応じて「かぶり」を効果的に抑制する、という効果を得ることができる。   As described above, in Example 2, the resistance value of the developing roller measured when a voltage equal to the potential difference Vback (= Vdc−Vd) between the developing roller potential Vdc and the charging potential Vd during development is applied to the developing roller. However, a developing roller having 1 × 10 ^ 4Ω or more was used. Thereby, in the developing device in which the developing roller and the supply roller rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion, in addition to the effect obtained in the first embodiment, “fogging” is effective according to Vback. The effect that it suppresses automatically can be acquired.

また、トナー劣化の抑制と「かぶり」の抑制とを両立可能とすることで、現像装置の使用初期から使用末期まで長期にわたり高画質な画像を形成することが可能となる。   Further, by making it possible to achieve both suppression of toner deterioration and suppression of “fogging”, it is possible to form a high-quality image over a long period from the initial use to the end of use of the developing device.

(その他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。例えば本発明の効果は、電子写真に一般的に用いられる様々なトナーを用いた構成にも適用できる。例えば磁性体を含有したトナー(例えば特開2012−63574)、もしくはバインダとしてスチレンアクリルやポリエステル樹脂を用いたトナーでもよい。また外添剤としてシリカ微粉末、もしくは酸化チタンや、酸化アルミニウムや酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化スズ又はチタン酸ストロンチウムなどの微粒子を適宜外添したトナーを用いることもできる。このようなトナーを用いた場合にも、「かぶり」が相対的に良好となる現像ローラ42の抵抗範囲と測定時の印加電圧の範囲は上述の実施形態で示した範囲と同様である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the effect of the present invention can be applied to a configuration using various toners generally used in electrophotography. For example, a toner containing a magnetic material (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-63574), or a toner using styrene acrylic or polyester resin as a binder may be used. Further, as an external additive, silica fine powder, or a toner to which fine particles such as titanium oxide, aluminum oxide, zinc oxide, cerium oxide, tin oxide, or strontium titanate are appropriately added can be used. Even when such a toner is used, the resistance range of the developing roller 42 in which the “fogging” is relatively good and the range of the applied voltage at the time of measurement are the same as the ranges shown in the above embodiments.

また、例えば実施例1で示した発明については、上述の実施形態では現像ローラ42と感光ドラム1とが印字中に接触する接触現像方式の場合の例を用いたが、磁性一成分非接触現像方式のようにトナー担持体と感光ドラムとが非接触の場合にも適用可能である。   For example, in the invention shown in Example 1, in the above-described embodiment, the example in the case of the contact development method in which the developing roller 42 and the photosensitive drum 1 are in contact during printing is used, but magnetic one-component non-contact development is used. The present invention is also applicable when the toner carrier and the photosensitive drum are not in contact with each other as in the system.

1 感光ドラム(像担持体)
2 帯電ローラ(帯電部材)
3 露光装置
4 現像装置
42 現像ローラ(トナー担持体)
43 供給ローラ(トナー供給部材)
47 容器
1 Photosensitive drum (image carrier)
2 Charging roller (charging member)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Exposure apparatus 4 Developing apparatus 42 Developing roller (toner carrier)
43 Supply roller (toner supply member)
47 containers

Claims (11)

トナーが収納された容器と、前記トナーを担持し静電潜像を現像するトナー担持体と、前記トナー担持体とニップ部を形成するよう配置され、前記トナー担持体へ前記トナーを供給するトナー供給部材と、を備える現像装置であって、
前記トナー担持体と前記トナー供給部材とは、前記ニップ部で互いの表面が同方向に移動するよう回転し、
前記トナー担持体に印加する電圧を10V〜50Vに変化させた時に測定される前記トナー担持体の抵抗値が1×10^5Ω〜5×10^8Ωの範囲内に収まることを特徴とする現像装置。
A container that contains toner, a toner carrier that carries the toner and develops an electrostatic latent image, and a toner that is disposed so as to form a nip portion with the toner carrier and that supplies the toner to the toner carrier A developing device comprising a supply member,
The toner carrier and the toner supply member rotate so that their surfaces move in the same direction at the nip portion,
The development characterized in that the resistance value of the toner carrier measured when the voltage applied to the toner carrier is changed from 10V to 50V falls within the range of 1 × 10 ^ 5Ω to 5 × 10 ^ 8Ω. apparatus.
静電潜像を担持する像担持体と、
前記像担持体の表面を電位Vcに帯電させる帯電部材と、
前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、
を備える画像形成装置に用いられる請求項1に記載の現像装置であって、
現像時における前記トナー担持体の電位Vdcと前記電位Vcとの電位差Vback(=Vdc−Vc)に等しい電圧を前記トナー担持体に印加した時に測定される前記トナー担持体の抵抗値が、1×10^4Ω以上であることを特徴とする現像装置。
An image carrier for carrying an electrostatic latent image;
A charging member that charges the surface of the image carrier to a potential Vc;
An exposure device that exposes the image carrier to form an electrostatic latent image;
A developing device according to claim 1, wherein the developing device is used in an image forming apparatus comprising:
The resistance value of the toner carrier measured when a voltage equal to the potential difference Vback (= Vdc−Vc) between the potential Vdc of the toner carrier and the potential Vc during development is applied to the toner carrier is 1 ×. A developing device characterized by being 10 ^ 4Ω or more.
前記トナー担持体の周速V1に対する前記トナー供給部材の周速V2の比である(V2/V1)×100[%]は、100%〜200%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。   3. The ratio (V2 / V1) × 100 [%] of the peripheral speed V2 of the toner supply member to the peripheral speed V1 of the toner carrier is 100% to 200%. The developing device according to 1. 前記トナー担持体の表面硬度は、Asker−Cで30°〜75°である請求項1〜3のいずれか1項に記載の現像装置。   The developing device according to claim 1, wherein the toner carrier has a surface hardness of 30 ° to 75 ° in Asker-C. 前記トナー供給部材の表面硬度は、Asker−Fで50°〜80°である請求項1〜4のいずれか1項に記載の現像装置。   The developing device according to claim 1, wherein a surface hardness of the toner supply member is 50 ° to 80 ° in Asker-F. 前記トナー供給部材の前記トナー担持体に対する侵入量は、0.25mm〜1.8mmである請求項1〜5のいずれか1項に記載の現像装置。   The developing device according to claim 1, wherein an amount of penetration of the toner supply member with respect to the toner carrier is 0.25 mm to 1.8 mm. 前記トナー供給部材の体積抵抗は、10Ω〜10Ωである請求項1〜6のいずれか1項に記載の現像装置。 The developing device according to claim 1, wherein the toner supply member has a volume resistance of 10 4 Ω to 10 8 Ω. 前記トナーの凝集度は、5%〜50%である請求項1〜7のいずれか1項に記載の現像装置。   The developing device according to claim 1, wherein the toner has a cohesion degree of 5% to 50%. 請求項1〜8のいずれかに記載の現像装置と、静電潜像を担持する像担持体と、を備え、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ。   A process cartridge, comprising: the developing device according to claim 1; and an image carrier that carries an electrostatic latent image, wherein the process cartridge is detachable from the main body of the image forming apparatus. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の現像装置と、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面を電位Vcに帯電させる帯電部材と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光装置と、を備える画像形成装置。   The developing device according to claim 1, an image carrier that carries an electrostatic latent image, a charging member that charges the surface of the image carrier to a potential Vc, and the image carrier. An image forming apparatus comprising: an exposure device that exposes to form an electrostatic latent image. トナーを担持して静電潜像を現像するトナー担持体の抵抗値の測定方法であって、前記トナー担持体に10V以上50V以下の電圧を印加して前記抵抗値を測定することを特徴とするトナー担持体の抵抗値の測定方法。   A method of measuring a resistance value of a toner carrying member that carries toner and develops an electrostatic latent image, wherein the resistance value is measured by applying a voltage of 10 V to 50 V to the toner carrying member. Of measuring resistance value of toner carrier.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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