JP2015121619A - Developing apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、像担持体の外周面に非接触で対向配置される現像ローラー、及び現像ローラーに対向配置された磁気ローラーを備える現像装置、及びこれを備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing roller that is disposed in a non-contact manner and opposed to an outer peripheral surface of an image carrier, a developing device that includes a magnetic roller that is disposed to face the developing roller, and an image forming apparatus that includes the developing roller.
電子写真方式によって用紙に画像を形成する複写機やプリンター等の画像形成装置には現像装置が搭載されている。現像装置は、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像する。現像方式としては、磁性を有するキャリアとトナーとを含む2成分現像剤を使用して像担持体にトナー像を現像する所謂2成分現像方式が知られている。2成分現像方式の一例として、従来から、インタラクティブタッチダウン現像方式と称する非接触による現像方式が知られている。前記インタラクティブタッチダウン現像方式では、前記像担持体から所定のギャップを隔てて配置された現像ローラーと、内部に磁極が設けられた磁気ローラーとが用いられる。前記磁気ローラーは、トナーとともにキャリアを磁気的に汲み上げて表面に保持する。前記磁気ローラーは、前記磁極の磁力によって表面上に磁気ブラシを形成し、その磁気ブラシを現像ローラーに接触させ、この状態で所定の電圧が印加されることによって現像ローラーにトナーのみを転移させ、現像ローラー上にトナーの薄層を形成する。そして、現像ローラーに印加された現像バイアス電圧によって生じた電界により現像ローラーから前記像担持体の静電潜像へトナーを飛ばして付着させる。 A developing device is mounted on an image forming apparatus such as a copying machine or a printer that forms an image on a sheet by electrophotography. The developing device develops an electrostatic latent image formed on an image carrier such as a photosensitive drum with toner. As a developing method, a so-called two-component developing method is known in which a toner image is developed on an image carrier using a two-component developer containing a magnetic carrier and toner. As an example of the two-component development method, a non-contact development method called an interactive touch-down development method is conventionally known. In the interactive touch-down development method, a developing roller disposed at a predetermined gap from the image carrier and a magnetic roller having a magnetic pole provided therein are used. The magnetic roller magnetically pumps the carrier together with the toner and holds it on the surface. The magnetic roller forms a magnetic brush on the surface by the magnetic force of the magnetic pole, makes the magnetic brush contact the developing roller, and transfers only toner to the developing roller by applying a predetermined voltage in this state, A thin layer of toner is formed on the developing roller. Then, the toner is caused to fly and adhere from the developing roller to the electrostatic latent image on the image carrier by the electric field generated by the developing bias voltage applied to the developing roller.
この種の現像装置に用いられている現像ローラーとして、アルミニウム製の基体の表面にアルマイト層がコーティングされ、更にその表面に樹脂コート層がコーティングされたものが知られている(特許文献1参照)。また、前記磁気ローラーの表面と前記電圧の電源との電気抵抗が、前記現像ローラーの表面と前記現像バイアス電圧の電源との電気抵抗よりも大きく設定された現像装置が知られている(特許文献2参照)。 As a developing roller used in this type of developing device, an alumite layer is coated on the surface of an aluminum substrate, and a resin coating layer is further coated on the surface (see Patent Document 1). . Further, a developing device is known in which the electrical resistance between the surface of the magnetic roller and the power source of the voltage is set larger than the electrical resistance between the surface of the developing roller and the power source of the developing bias voltage (Patent Document). 2).
ところで、現像後に現像ローラーに残ったトナー層は、前記磁気ブラシによって前記磁気ローラーに回収される。このときの回収を確実に効率よく行うために、現像ローラーの内部には磁極が配置されており、磁気ローラーの内部にも磁極が配置されている。現像ローラー及び磁気ローラーそれぞれが有する各磁極は互いに対向する位置に配置されており、また、各磁極は互いに逆極性である。これにより、現像ローラーと磁気ローラーとの間に前記磁気ブラシが緻密に形成されて、残存トナーの回収力が上がる。この構成の現像装置では、キャリアが現像ローラーに転移するキャリア付着現象ことを防止するために、現像ローラー内の磁極の磁力は磁気ローラー内の磁極の磁力よりも小さく設定されている。このような磁力バランスに設定されると、前記磁気ブラシは、前記磁気ローラー側よりも前記現像ローラー側が細くなる。このため、前記磁気ブラシに電流が流れたときに、前記磁気ブラシの前記現像ローラー側の先端でリークが生じやすくなる。 By the way, the toner layer remaining on the developing roller after development is collected on the magnetic roller by the magnetic brush. In order to perform the collection at this time reliably and efficiently, a magnetic pole is arranged inside the developing roller, and a magnetic pole is also arranged inside the magnetic roller. The magnetic poles of the developing roller and the magnetic roller are disposed at positions facing each other, and the magnetic poles have opposite polarities. As a result, the magnetic brush is densely formed between the developing roller and the magnetic roller, and the collecting power of the remaining toner is increased. In the developing device having this configuration, the magnetic force of the magnetic pole in the developing roller is set to be smaller than the magnetic force of the magnetic pole in the magnetic roller in order to prevent the carrier from being transferred to the developing roller. When such a magnetic force balance is set, the magnetic brush is thinner on the developing roller side than on the magnetic roller side. For this reason, when a current flows through the magnetic brush, a leak tends to occur at the tip of the magnetic brush on the developing roller side.
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気ローラーに形成された磁気ブラシにおける現像ローラーへのリークの発生を抑制することが可能な現像装置及び画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a developing device and an image forming apparatus capable of suppressing the occurrence of leakage to the developing roller in the magnetic brush formed on the magnetic roller. There is to do.
本発明の一の局面に係る現像装置は、現像ローラーと、磁気ローラーと、電源と、を備える。前記現像ローラーは、像担持体の外周面に非接触で対向配置される。前記磁気ローラーは、前記現像ローラーの外周面に非接触で対向配置され、トナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシによって前記現像ローラーの表面にトナー層を形成する。前記電源は、前記現像ローラー及び前記磁気ローラー間に所定の電位差を印加する。この現像装置において、前記現像ローラーの体積抵抗値が前記磁気ローラーの体積抵抗値よりも大きく、且つ、前記現像ローラーの体積抵抗値が1.0×1010Ω〜1.0×1011Ωの範囲内であることを満たす。 A developing device according to one aspect of the present invention includes a developing roller, a magnetic roller, and a power source. The developing roller is disposed to face the outer peripheral surface of the image carrier in a non-contact manner. The magnetic roller is arranged to face the outer peripheral surface of the developing roller in a non-contact manner, and forms a toner layer on the surface of the developing roller by a magnetic brush made of toner and a magnetic carrier. The power source applies a predetermined potential difference between the developing roller and the magnetic roller. In this developing device, the volume resistance value of the developing roller is larger than the volume resistance value of the magnetic roller, and the volume resistance value of the developing roller is 1.0 × 10 10 Ω to 1.0 × 10 11 Ω. Satisfy within range.
本発明の他の局面に係る画像形成装置は、前記現像装置を備える。 An image forming apparatus according to another aspect of the present invention includes the developing device.
本発明によれば、磁気ローラーに形成された磁気ブラシにおける現像ローラーへのリークの発生を抑制することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of the leak to the developing roller in the magnetic brush formed in the magnetic roller can be suppressed.
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態は適宜変更できる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The embodiment described below is merely an example embodying the present invention, and the embodiment of the present invention can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention.
図1は、本発明の実施形態に係る画像形成装置10(本発明の画像形成装置の一例)の概略構成を示す模式図である。図1に示されるように、画像形成装置10は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であり、複数の画像形成部1〜4と、中間転写ベルト5と、駆動ローラー7Aと、従動ローラー7Bと、二次転写装置15と、定着装置16と、制御部8と、給紙トレイ17と、排紙トレイ18と、を備えている。なお、本発明の実施形態に係る画像形成装置10の具体例は、カラー画像又はモノクロ画像を形成可能なプリンターや複写機、ファクシミリ、これらの各機能を備えた複合機である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus 10 (an example of an image forming apparatus of the present invention) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
画像形成部1〜4は、電子写真方式に基づいて画像を形成するものである。画像形成部1〜4は、並設された複数の感光体ドラム11〜14(本発明の像担持体の一例)それぞれに色の異なるトナー像を形成し、そのトナー像を走行中(移動中)の中間転写ベルト5に順次重ね合わせて転写する。図1に示される例では、中間転写ベルト5の移動方向(矢印19方向)の下流側から順に、ブラック用の画像形成部1、イエロー用の画像形成部2、シアン用の画像形成部3、及びマゼンタ用の画像形成部4がその順番で一列に配置されている。
The
画像形成部1〜4それぞれは、感光体ドラム11〜14、帯電装置21〜24、露光装置31〜34、現像装置41〜44(本発明の現像装置の一例)、一次転写装置51〜54等を備えている。感光体ドラム11〜14は、その表面にトナー像を担持する。帯電装置21〜24は、対応する感光体ドラム11〜14の表面を所定の電位に帯電させる。露光装置31〜34は、帯電された感光体ドラム11〜14の表面を露光して光を走査することにより静電潜像を形成する。現像装置41〜44は、感光体ドラム11〜14上の静電潜像をトナーによって現像する。一次転写装置51〜54は、回転する感光体ドラム11〜14上のトナー像を中間転写ベルト5に転写する。なお、図1には示されていないが、各画像形成部1〜4は、感光体ドラム11〜14上に残存したトナー像を除去するクリーニング装置も備えている。
Each of the
中間転写ベルト5は、例えばゴムやウレタン等の素材からなる無端環状のベルトである。中間転写ベルト5は、駆動ローラー7A及び従動ローラー7Bによって回転駆動可能に支持されている。駆動ローラー7Aは定着装置16に近い位置(図1において左側)に配置されており、従動ローラー7Bは定着装置16から離れた位置(図1において右側)に配置されている。駆動ローラー7Aの表面は中間転写ベルト5との摩擦力を高めるために例えばゴムやウレタン等の素材で形成されている。駆動ローラー7A及び従動ローラー7Bによって支持されることにより、中間転写ベルト5は、その表面が各感光体ドラム11〜14の表面に接しながら移動(走行)可能となる。そして、中間転写ベルト5は、その表面が感光体ドラム11〜14と一次転写装置51〜54との間を通過する際に、感光体ドラム11〜14からトナー像が順に重ね合わせて転写される。
The
二次転写装置15は、中間転写ベルト5に転写されたトナー像を給紙トレイ17から搬送されてきた印刷用紙に転写させる。トナー像が転写された印刷用紙は、図示しない搬送手段によって定着装置16に搬送される。定着装置16は、高温に加熱された加熱ローラー16Aと、この加熱ローラー16Aに対向配置された加圧ローラー16Bとを有する。定着装置16に搬送された印刷用紙は、加熱ローラー16Aと加圧ローラー16Bとによって挟持されつつ搬送されることによって、トナー像が印刷用紙に溶着される。その後、印刷用紙は排紙トレイ18に排出される。
The
このように、画像形成装置10は、複数の画像形成部1〜4によって各色のトナー像を走行中の中間転写ベルト5上に重ねて転写することにより、カラーのトナー像を中間転写ベルト5の表面に形成させる。そして、そのカラーのトナー像は、二次転写装置15によって中間転写ベルト5から印刷用紙へ転写される。これにより、印刷用紙上にカラー画像が形成される。なお、中間転写ベルト5を搬送ベルトとして用い、その搬送ベルト上に搬送される印刷用紙にトナー像が直接に重ね合わせて転写される構成や、中間転写ベルト5に代えてローラー状の中間転写部材を用いることも他の実施例として考えられる。
As described above, the
制御部8は、画像形成装置10を統括的に制御する。制御部8は、CPU、ROM、RAM、EEPROM、モータードライバー等を有している。前記RAMは揮発性の記憶媒体、前記EEPROMは不揮発性の記憶媒体である。前記RAMおよび前記EEPROMは、前記CPUが実行する各種の処理の一時記憶メモリーとして使用される。前記モータードライバーは、前記CPUからの制御信号に基づいて各種用途のモーター(不図示)を駆動制御する。
The
また、制御部8は、図2に示されるように、第1バイアス回路71(本発明の電源の一例)、第2バイアス回路72(本発明の電源の一例)、および電圧可変装置73を有している。第1バイアス回路71は、現像装置41〜44が備える現像ローラー63(図3参照)に電圧を印加する。また、第2バイアス回路72は、現像装置41〜44が備える磁気ローラー62(図3参照)に電圧を印加する。電圧可変装置73は、現像ローラー63および磁気ローラー62に印加される電圧を変更可能である。
Further, as shown in FIG. 2, the
図3は、画像形成部1が備える現像装置41の構成を示す断面図である。以下、図3を参照して、現像装置41の構成について説明する。なお、他の現像装置42〜44は、現像装置41と同じ構成であるため、その詳細な説明を省略する。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the developing
現像装置41は、感光体ドラム11に対して非接触状態でトナーを静電潜像に静電的に付着させる現像方式であって、インタラクティブタッチダウン現像方式と称される現像方式によって現像する装置である。図3に示されるように、現像装置41は、トナーと磁性キャリアとを含む2成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう。)が収納される現像容器60を備えている。現像容器60は仕切壁60Aによって第1撹拌室60B及び第2撹拌室60Cに区画されている。第1撹拌室60B及び第2撹拌室60Cそれぞれに、現像剤が収容されている。第1撹拌室60Bには第1撹拌スクリュー61Aが回転可能に設けられている。第2撹拌室60Cには第2撹拌スクリュー61Bが回転可能に設けられている。第1撹拌スクリュー61A及び第2撹拌スクリュー61Bは、トナーコンテナ(不図示)から現像容器60に供給されたトナーを磁性キャリアと混合して撹拌し、前記トナーを帯電させる。
The developing
現像容器60内に磁気ローラー62及び現像ローラー63が設けられている。磁気ローラー62は、トナー及び磁性キャリアがローラー面に保持されるものである。この磁気ローラー62は、トナー及び磁性キャリアからなる後述の磁気ブラシによって現像ローラー63の表面にトナー層を形成する。現像ローラー63は、磁気ローラー62に対向して配置されている。具体的には、磁気ローラー62は、第2撹拌スクリュー61Bの上方に配置されている。現像ローラー63は、磁気ローラー62の左斜め上方に、磁気ローラー62と所定のギャップを隔てた状態で対向するように配置されている。また、現像ローラー63は、現像容器60の開口64側(図3の左側)において感光体ドラム11に所定のギャップを隔てた状態で対向している。つまり、現像ローラー63は、感光体ドラム11の外周面に対向するように配置されている。磁気ローラー62及び現像ローラー63は、図3において時計回転方向(矢印88,89参照)へ回転される。
A
磁気ローラー62は、非磁性の回転スリーブ62Aと、複数の磁極を有する磁気ローラー側磁極62Bとにより構成されている。回転スリーブ62Aは、現像装置41のフレーム(不図示)に回転可能に支持されている。
The
図4(A)に示されるように、回転スリーブ62Aは、アルミニウム製の素管からなる筒形状の基体85で構成されており、その外周面にアルマイト層86がアルマイト処理によりコーティングされている。前記アルマイト処理は、陽極酸化処理とも呼ばれており、硫酸などの酸性水溶液を電解浴(処理浴)とした電解槽に電極としてアルミニウムの基体85を浸し、これを直流又は交流で電気分解することにより、基体85の表面に酸化アルミニウム皮膜を形成する処理である。このアルマイト処理により、基体85の表面に5〜100μmの酸化アルミニウム皮膜を形成することが可能である。本実施形態では、外径が12mm〜20mmのアルミニウム製の基体85の表面に対して、10μmのアルマイト層82がコーティング処理(アルマイト処理)される。また、アルマイト層82の表面、つまり、回転スリーブ62Aの表面には、軸方向に延びるV字型の溝(不図示)が複数形成されている。前記溝は、回転スリーブ62Aの周方向に7.2度のピッチ間隔が形成されている。前記溝が形成されているため、現像剤が前記溝に入り込み、回転スリーブ62Aによる現像剤の搬送量を確保することができ、また前記磁気ブラシの保持力を強化することができる。アルマイト層86としては、例えば、硫酸アルマイト、シュウ酸アルマイト、有機混酸を用いて電解液温度を常温とすることで得られるアルマイトなどが適用可能である。
As shown in FIG. 4 (A), the
磁気ローラー側磁極62Bは、回転スリーブ62Aに内包されている。つまり、磁気ローラー62の内部に磁気ローラー側磁極62Bが設けられている。磁気ローラー側磁極62Bは、回転スリーブ62A内で固定されている。本実施形態では、磁気ローラー側磁極62Bは、主極75、規制極(穂切り用磁極)76、搬送極77、剥離極78、及び汲上極79の5極の磁極を有する。各磁極75〜79は、例えば、磁力を発生する永久磁石や電磁石などで構成されている。
The magnetic roller side magnetic pole 62B is included in the
主極75は、その磁極面が現像ローラー63側に向けられた状態で磁気ローラー側磁極62Bに取り付けられている。この主極75は、現像ローラー63が備える現像ローラー側磁極63Bとの間で引き合う方向の磁界を形成する。本実施形態では、主極75は、現像ローラー63と磁気ローラー62との対向位置よりも磁気ローラー62の回転方向(図4の矢印89参照)の下流側へ5度隔てられた位置に配置されている。言い換えると、主極75は、現像ローラー63の中心と磁気ローラー62の中心とを結ぶ線分(図4の破線参照)から磁気ローラー62の回転方向の下流側へ5度ずれた位置に配置されている。
The
現像容器60には穂切りブレード65が設けられている。穂切りブレード65は、磁気ローラー62の長手方向(図3の紙面に垂直な方向)に沿って取り付けられている。穂切りブレード65は、磁気ローラー62の回転方向(図4の矢印89参照)において、現像ローラー63と磁気ローラー62との対向位置よりも上流側に配置されている。穂切りブレード65の先端部と磁気ローラー62のローラー面との間には僅かなギャップ(隙間)が形成されている。
The developing
規制極76は、その磁極面が穂切りブレード65側に向けられた状態で磁気ローラー側磁極62Bに取り付けられている。つまり、規制極76と穂切りブレード65とは互いに対向するように配置されている。穂切りブレード65は、例えば、非磁性体或いは磁性体で構成されている。穂切りブレード65に磁気ローラー側磁極62Bの規制極76が対向するため、穂切りブレード65の先端と回転スリーブ62Aとのギャップに引き合う方向の磁界が発生する。この磁界により、穂切りブレード65と回転スリーブ62Aとの間に、トナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシが形成される。
The restricting
現像ローラー63は、円筒状の現像スリーブ63Aと、現像ローラー側磁極63Bとにより構成されている。現像スリーブ63Aは、現像装置41のフレーム(不図示)に回転可能に支持されている。
The developing
図4(B)に示されるように、現像スリーブ63Aは、アルミニウム製の素管からなる筒形状の基体81で構成されており、その外周面に前述したアルマイト処理によってアルマイト層82がコーティングされている。このアルマイト処理により、基体81の表面に5〜100μmの酸化アルミニウム皮膜を形成することが可能である。アルマイト層82としては、例えば、硫酸アルマイト、シュウ酸アルマイト、有機混酸を用いて電解液温度を常温とすることで得られるアルマイトなどが適用可能である。
As shown in FIG. 4B, the developing
そして、アルマイト層82の表面に樹脂材料からなる導電性を有する樹脂コート層83(本発明の樹脂コート層の一例)がコーティングされている。つまり、現像スリーブ63Aは、基体81の外周面にアルマイト層82が形成されており、そのアルマイト層82の表面に樹脂コート層83が形成されている。樹脂コート層83の材料としては、ナイロン樹脂が用いられている。つまり、樹脂コート層83は、ナイロン樹脂からなるコート層である。より詳細には、樹脂コート層83は、導電剤として導電性を有する酸化チタンを前記ナイロン樹脂に分散状に含有したものである。前記酸化チタンが含まれているため、樹脂コート層83は導電性を有する。
The surface of the
本実施形態では、外径が12mm〜20mmのアルミニウム製の基体81の表面に10μmのアルマイト層82がコーティング処理(アルマイト処理)される。その後、ディッピング方式により厚み2μm〜9μmの範囲内で樹脂コート層83がアルマイト層82の表面に形成される。アルマイト層82の厚みは適宜選択できる要素であるが、直径12mm〜20mm程度の基体81に対して10μmが最適値である。樹脂コート層83の材料は、ナイロン樹脂100[重量部]に対して50〜125[重量部]の酸化チタンが添加されたものが使用される。
In this embodiment, a 10
本実施形態の現像スリーブ63Aは、次の工程を経て製作される。すなわち、基体81の外周面に前記アルマイト処理を施して、10μmのアルマイト層82を形成する。その後、基体81の表面、つまり、アルマイト層82の表面を120℃で10分以上熱処理する。この熱処理は、樹脂コート層83の乾燥工程においてクラックを生じさせず、前記乾燥工程の前に予めクラックを生じさせるために行われる。前記熱処理の時間は予め定められており、例えば、前記乾燥工程に要する時間以上に定められている。前記熱処理は、常に一定の温度で一定の時間だけ行われる。これにより、前記熱処理が行われる全ての基体81に対して概ね定量のクラックが生じる。前記熱処理の後に樹脂コート層83を形成する処理が行われる。具体的には、結着樹脂としての前記ナイロン樹脂、導電剤としての前記酸化チタン、および分散媒体としてのメタノール800[重量部]を直径1.0mmのジルコニアビーズとともにボールミルで約48時間混合し、その混合液に前記アルマイト処理されたアルミニウム製の基体81を浸漬させた後に引き上げ、130℃の高温環境の下で10分間乾燥させることにより、厚み2μm〜9μmの樹脂コート層83がコーティングされた現像スリーブ63Aが製作される。このように、樹脂コート層83がコーティングされる前に前記熱処理によってアルマイト層にクラックを生じさせているため、樹脂コート層83に含有されている導電剤が、樹脂コート層83の乾燥時に樹脂コート層83の内部に発生する対流による影響で偏在することが防止される。その結果、均一な樹脂コート層83の形成が可能になる。
The developing
図3に示されるように、現像ローラー側磁極63Bは、現像スリーブ63Aに内包されている。つまり、現像ローラー62の内部に現像ローラー側磁極63Bが設けられている。現像ローラー側磁極63Bは、例えば、磁力を発生する永久磁石で構成されており、主極75とは異なる極性である。このため、現像ローラー側磁極63Bは、主極75との間で引き合う方向の磁界を形成する。本実施形態では、現像ローラー側磁極63Bは、現像ローラー63と磁気ローラー62との対向位置よりも現像ローラー63の回転方向(図4の矢印88参照)の上流側へ5度隔てられた位置に配置されている。言い換えると、現像ローラー側磁極63Bは、現像ローラー63の中心と磁気ローラー62の中心とを結ぶ線分(図4の破線参照)から現像ローラー63の回転方向の上流側へ5度ずれた位置に配置されている。
As shown in FIG. 3, the developing roller side magnetic pole 63B is included in the developing
現像ローラー63の現像スリーブ63Aには、直流電圧(以下、Vslv[DC]という)及び交流電圧(以下、Vslv[AC]という)を印加する第1バイアス回路71(図2参照)が接続されている。磁気ローラー62の回転スリーブ62Aには、直流電圧(以下、Vmag[DC]という)及び交流電圧(以下、Vmag[AC]という)を印加する第2バイアス回路72(図2参照)が接続されている。第1バイアス回路71及び第2バイアス回路72は共通のグランドに接地されている。第1バイアス回路71及び第2バイアス回路72は、直流電源(不図示)から供給される直流電圧に交流電源(不図示)から供給される交流電圧を重畳させて印加する。本実施形態では、第1バイアス回路71及び第2バイアス回路72は、互いに逆位相の電圧を印加する。
Connected to the developing
第1バイアス回路71及び第2バイアス回路72には電圧可変装置73(図2参照)が接続されている。電圧可変装置73によって、現像ローラー63に印加されるVslv[DC]、Vslv[AC]、及び磁気ローラー62に印加されるVmag[DC]、Vmag[AC]が変更可能である。
A voltage variable device 73 (see FIG. 2) is connected to the
前述のように、第1撹拌スクリュー61A及び第2撹拌スクリュー61Bによって、現像剤が撹拌されつつ現像容器60内を循環する。これによりトナーが帯電される。帯電したトナーは、前記磁性キャリアとともに、汲上極79による磁界や、規制極76の影響を受けて、前記磁気ブラシとなる。
As described above, the developer is circulated in the developing
穂切りブレード65には磁気ローラー側磁極62Bの規制極76が対向している。前記磁気ブラシは、規制極76が形成する磁界によって回転スリーブ62Aの表面で起立した状態にされる。そして、この磁気ブラシが穂切りブレード65と回転スリーブ62Aとの間を通過する際に、穂切りブレード65によってその層厚が規制される。その後、回転スリーブ62Aの回転によって現像ローラー63に対向する位置に前記磁気ブラシが移動する。この位置に移動した前記磁気ブラシは、磁気ローラー側磁極62Bの主極75及び現像ローラー側磁極63Bにより引き合う磁界が付与される。そのため、前記磁気ブラシが前記磁界の影響を受けると、前記磁界によって磁気ローラー62から現像ローラー63側へ延びる姿勢となる。この状態で、前記磁気ブラシが現像ローラー63のローラー面に接触することにより、前記磁気ブラシの磁性キャリアに付着したトナーが現像ローラー62に転移する。これにより、現像ローラー63のローラー面上にトナー薄層が形成される。なお、前記電位差ΔVが電圧可変装置73によって調整されることにより、現像ローラー63上のトナー層厚が変化する。
The
前記磁気ブラシによって現像ローラー63上に形成されたトナー薄層は、現像ローラー63の回転によって感光体ドラム11と現像ローラー63との対向部分に搬送される。現像ローラー63の現像スリーブ63Aには交流成分を含む電圧が印加されているため、感光体ドラム11との間の電位差(現像バイアス)によってトナーが感光体ドラム11へ飛翔する。このとき、現像スリーブ63Aに印加された交流電圧により形成される交流電界によって、トナーは感光体ドラム11と現像スリーブ63Aとの間を活発に往復運動する。その往復運動において感光体ドラム11上の静電潜像にたどりついたトナーは静電潜像に付着して、この静電潜像を現像する。一方、静電潜像以外の非画像領域との間で往復運動するトナーは、非画像領域に付着せずに現像スリーブ63Aに戻される。
The toner thin layer formed on the developing
さらに磁気ローラー62の回転スリーブ62Aが回転方向(図3の矢印89参照)へ回転すると、今度は主極75と、これに隣接する異極性の搬送極77とにより発生する水平方向(ローラー周方向)の磁界の影響を受けた前記磁気ブラシによって、現像に用いられずに残ったトナーが現像ローラー63のローラー面から引き離される。これにより、残存トナーが現像ローラー63から回転スリーブ62A上に回収される。さらに回転スリーブ62Aが回転すると、磁気ローラー側磁極62Bの剥離極78及びこれと同極性の汲上極79により反発する磁界が付与されるため、前記磁気ブラシが回転スリーブ62Aから離脱して、現像容器60内に回収される。その後、第2撹拌スクリュー61Bにより撹拌、搬送された後、再び適正なトナー濃度で均一に帯電された2成分現像剤として汲上極79により再び回転スリーブ62A上に保持されて、前記磁気ブラシを形成し、穂切りブレード65へ搬送される。
Further, when the
現像ローラー63に残ったトナー薄層は、前記磁気ブラシによって回転スリーブ62A上に回収されるが、このときの回収を確実に効率よく行うために、現像ローラー63の現像ローラー側磁極63Bの磁力は、磁気ローラー62の内部の主極75の磁力よりも小さく設定されている。例えば、現像ローラー側磁極63Bの磁力は、主極75の磁力の5割から6割程度に設定されている。このような磁力バランスに設定されているため、前記磁気ブラシは、磁気ローラー62側が太く形成されており、現像ローラー63側が細く形成されている。このため、前記磁気ブラシに電流が流れたときに、前記磁気ブラシの前記現像ローラー側の先端でリークが生じやすくなる。
The toner thin layer remaining on the developing
そこで、本発明者等は、前記事情に鑑みて鋭意検討を行った結果、現像ローラー63の体積抵抗と、磁気ローラー62の体積抵抗との間に、前記磁気ブラシにおけるリークの発生を抑制することが可能な関係性を後述の実験の結果から見出した。ここで、現像ローラー63の体積抵抗は、現像ローラー63に直流電圧を印加したときの電流の流れにくさを示すものである。また、磁気ローラー62の体積抵抗は、磁気ローラー62に直流電圧を印加したときの電流の流れにくさを示すものである。
Therefore, as a result of intensive studies in view of the above circumstances, the present inventors have suppressed the occurrence of leakage in the magnetic brush between the volume resistance of the developing
当該実験では、図5に示されるように、比較例1〜7及び実施例1〜6の現像装置41を用意した。当該実験では、比較例及び実施例それぞれについて、図6に示される実験装置90により、現像ローラー63及び磁気ローラー62それぞれの体積抵抗を測定した。この実験装置90は、水平方向へ4mmの間隔を隔てて配置された直径18mmの2本のステンレス製のSUSローラー91,92を備える。SUSローラー91,92の上面にローラー面が密着するように、実験対象である現像ローラー63(比較例1〜7、実施例1〜6)が配置される。更に、実験対象である現像ローラー63の上方に直径30mmのSUSローラー95が配置されている。SUSローラー95には、500gのウエイト96によって下方へ荷重がかけられており、その荷重がSUSローラー95を介して実験対象にかけられている。実験対象である現像ローラー63を含め各ローラー体は回転されない状態で測定される。2本のSUSローラー91,92は、デジタル抵抗計97(株式会社エーディーシー製のR8340A)の一方の電極に接続されており、現像ローラー63の現像スリーブ63Aの基体81は、デジタル抵抗計97の他方の電極に接続されている。この状態で、各電極に直流500Vの電圧を印加して、電圧印加から10秒後の抵抗値を現像ローラー63の体積抵抗値とした。なお、磁気ローラー62の体積抵抗値についても同様に測定した。このように測定した体積抵抗値が図5に示されている。
In this experiment, as shown in FIG. 5, developing
また、当該実験で用意した比較例1〜4では、樹脂コート層として、導電剤として1次粒子の粒子径が30nmである石原産業株式会社製の酸化チタン(ET300W)にカーボンブラック(6重量部)が混在されたウレタン樹脂(100重量部)からなるものが使用されている。実施例1〜5では、樹脂コート層として、1次粒子の粒子径が30nmである石原産業株式会社製の酸化チタン(ET300W)のみを含むナイロン樹脂(100重量部)からなるものが使用されている。比較例5は、樹脂コート層として、1次粒子の粒子径が15nmであるテイカ株式会社製の酸化チタン(SMT−A)のみを含むナイロン樹脂(100重量部)からなるものが使用されている。比較例6は、樹脂コート層として、19nmの針状の1次粒子である堺化学工業式会社製の酸化チタン(STR60N)のみを含むナイロン樹脂(100重量部)からなるものが使用されている。前記酸化チタン及び前記カーボンブラックの含有量、及び樹脂コート層の膜厚は図5に示すとおりである。 Further, in Comparative Examples 1 to 4 prepared in the experiment, as a resin coating layer, carbon black (6 parts by weight) was added to titanium oxide (ET300W) manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. whose primary particle diameter was 30 nm as a conductive agent. ) Is used, which is made of a urethane resin (100 parts by weight) mixed therein. In Examples 1-5, what consists of a nylon resin (100 weight part) containing only the titanium oxide (ET300W) by Ishihara Sangyo Co., Ltd. whose primary particle diameter is 30 nm is used as a resin coat layer. Yes. In Comparative Example 5, a resin coating layer made of nylon resin (100 parts by weight) containing only titanium oxide (SMT-A) manufactured by Teika Co., Ltd. having a primary particle diameter of 15 nm is used. . In Comparative Example 6, a resin coating layer made of nylon resin (100 parts by weight) containing only titanium oxide (STR60N) manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., which is 19 nm needle-shaped primary particles, is used. . The contents of the titanium oxide and the carbon black and the film thickness of the resin coat layer are as shown in FIG.
また、当該実験で用意した比較例7および実施例6では、実施例3において現像ローラー側磁極63B及び主極75の磁力を変化させた構成とした。具体的には、比較例7の現像ローラー側磁極63Bの磁力は70[mT]とし、実施例6の現像ローラー側磁極63Bの磁力は60[mT]とした。また、主極75の磁力を100[mT]とした。なお、実施例3の現像ローラー側磁極63Bの磁力は47[mT]であり、主極75の磁力は87[mT]である。
In Comparative Example 7 and Example 6 prepared in the experiment, the magnetic force of the developing roller side magnetic pole 63B and the
また、当該実験で用いられる画像形成装置10及び現像装置41の各構成要素の諸条件は、図7に示すとおりである。
Further, various conditions of each component of the
更に、図5に示される比較例1〜6及び実施例1〜5に係る現像装置41を用いて印刷用紙に単色の画像形成を行った結果から、リークの発生し難さ(以下「リーク発生性」という。)、及びハーフ画像における画質評価(ハーフ画像のピッチムラ)について評価を行った。その評価結果が図5に示されている。ここで、前記リーク発生性及びハーフ画像の画質については、B/W比が25%のプリントパターンを用いてA4サイズの印刷用紙に1000枚連続印字し、その全ての出力画像を目視で確認することにより評価を行った。ここで、前記リーク発生性については、出力画像を目視確認し、リーク発生の影響を受けた低画質部分を確認できなかった場合をリーク不発生として○(Good:良好)とし、リーク発生の影響を受けた低画質部分を確認できた場合をリーク発生しているとして×(Poor:悪い)とした。また、ハーフ画像の画質については、出力画像を目視確認し、ハーフ画像のピッチムラが確認できなかった場合を○(Good:良好)とし、ハーフ画像のピッチムラを確認できた場合を×(Poor:悪い)とした。
Furthermore, from the result of monochromatic image formation on the printing paper using the developing
更に、図5に示される比較例7、実施例6、実施例3に係る現像装置41を用いて印刷用紙に単色の画像形成を行った結果から、現像ローラー63における磁性キャリアの付着性に関する評価を行った。その評価結果が図5の表に示されている。なお、磁性キャリアの付着性は、感光体ドラム11におけるクリーニング性(クリーニング不良の発生状態)が指標となり得る。前記クリーニング不良は、感光体ドラム11に磁性キャリアが付着した場合にトナーよりも直径が大きい磁性キャリアがクリーニング装置により除去されなかったことにより生じる画像不良であり、これが生じている場合に磁性キャリアが現像ローラー63に付着していると評価できる。前記磁性キャリアの付着性については、B/W比が4.0%のプリントパターンを用いてA4サイズの印刷用紙に1000枚連続印字した後に、印刷物の画像及び感光体ドラム11の表面を目視確認し、クリーニングが良好な場合を付着無しとして○(Good:良好)、クリーニング不良の影響を受けた低画質部分がある場合を付着有りとして×(Poor:悪い)とした。
Further, evaluation of the adhesion of the magnetic carrier on the developing
図5に示される各比較例1〜6では、前記リーク発生性及び前記ハーフ画像の画質の両方が良好にならなかった。つまり、比較例1〜4においては、現像ローラー63Aの体積抵抗値が1.0×1010[Ω]未満であり、前記リーク発生性が悪いが、前記ハーフ画像の画質は良好(ピッチムラが生じていない)という評価となった。また、比較例5及び6では、現像ローラー63Aの体積抵抗値が1.0×1011[Ω]を越えており、前記リーク発生性は良好(リーク不発生)であるが、前記ハーフ画像の画質が悪いという評価となった。一方、実施例1〜5では、前記リーク発生性及び前記ハーフ画像の画質の両方が良好であるという評価となった。図5に示される表から明らかなように、前記リーク発生性及び前記ハーフ画像の画質の両方が良好である場合の現像ローラー63Aの体積抵抗値は、1.0×1010[Ω]から1.0×1011[Ω]の範囲内であり、かつ、現像ローラー63Aの体積抵抗値が磁気ローラー62Aの体積抵抗値よりも大きい。つまり、現像ローラー63Aの体積抵抗値が1.0×1010[Ω]から1.0×1011[Ω]の範囲内であり、かつ、現像ローラー63Aの体積抵抗値が磁気ローラー62Aの体積抵抗値よりも大きければ、前記リーク発生性及び前記ハーフ画像の画質の両方が良好であると判定できる。
In each of Comparative Examples 1 to 6 shown in FIG. 5, both the leak generation property and the image quality of the half image were not good. That is, in Comparative Examples 1 to 4, the volume resistance value of the developing
したがって、現像ローラー63A及び磁気ローラー62Aの体積抵抗値が上記条件となるように構成することにより、前記磁気ブラシにおいてリークが発生し難く、また、前記ハーフ画像の画質にピッチムラが生じ難い現像装置41及び画像形成装置10を実現することができる。
Accordingly, by configuring the developing
また、図5に示される各比較例7では、磁気ローラー62Aの主極75の磁力100[mT]に対して現像ローラー側磁極63Bの磁力が70[mT]であり、この場合の磁性キャリアの付着性が悪いという評価となった。一方、実施例6では、磁気ローラー62Aの主極75の磁力100[mT]に対して現像ローラー側磁極63Bの磁力が60[mT]であり、この場合の磁性キャリアの付着性が良好という評価となった。また、実施例3では、磁気ローラー62Aの主極75の磁力87[mT]に対して現像ローラー側磁極63Bの磁力が47[mT]であり、この場合の磁性キャリアの付着性が良好という評価となった。これらの評価から、磁気ローラー62Aの主極75の磁力に対する現像ローラー側磁極63Bの磁力の比率が0.54から0.60の範囲内であれば、前記リーク発生性及び前記磁性キャリアの付着性の両方が良好であることに加え、前記磁性キャリアの付着性も良好であると判定できる。
Further, in each Comparative Example 7 shown in FIG. 5, the magnetic force of the developing roller side magnetic pole 63B is 70 [mT] with respect to the magnetic force 100 [mT] of the
したがって、磁気ローラー62Aの主極75の磁力に対する現像ローラー側磁極63Bの磁力の比率が上記範囲内となるように構成することにより、前記リーク発生性及び前記ハーフ画像の画質の両方が良好であることに加えて、現像ローラー63に磁性キャリアが付着し難い現像装置41及び画像形成装置10を実現することができる。
Therefore, by configuring the ratio of the magnetic force of the developing roller side magnetic pole 63B to the magnetic force of the
なお、上述の実施形態では、現像ローラー63及び磁気ローラー62に交流を重畳させた直流電圧を印加する例について例示したが、交流成分を含まない直流電圧を印加する構成についても本発明は適用可能である。
In the above-described embodiment, an example in which a DC voltage in which an AC is superimposed on the developing
また、上述の実施形態では、アルマイト層82を備えた現像スリーブ63A、アルマイト層86を備えが回転スリーブ62Aを例示したが、本発明は、アルマイト層82,86に代えて、前記アルマイト処理以外の成膜処理によって形成された酸化アルミニウム薄膜を備える回転スリーブ62A及び現像スリーブ63Aにも適用可能である。
In the above-described embodiment, the developing
8:制御部
10:画像形成装置
11〜14:感光体ドラム
41〜44:現像装置
62:磁気ローラー
62A:回転スリーブ
63:現像ローラー
63A:現像スリーブ
81:基体:
82:アルマイト層
83:樹脂コート層
85:基体
86:アルマイト層
8: Control unit 10: Image forming apparatuses 11-14: Photosensitive drums 41-44: Developing apparatus 62:
82: Anodized layer 83: Resin coat layer 85: Substrate 86: Anodized layer
Claims (7)
前記現像ローラーの外周面に非接触で対向配置され、トナー及び磁性キャリアからなる磁気ブラシによって前記現像ローラーの表面にトナー層を形成する磁気ローラーと、
前記現像ローラー及び前記磁気ローラー間に所定の電位差を印加する電源と、を備え、
前記現像ローラーの体積抵抗値が前記磁気ローラーの体積抵抗値よりも大きく、且つ、前記現像ローラーの体積抵抗値が1.0×1010Ω〜1.0×1011Ωの範囲内であることを満たす現像装置。 A developing roller disposed in a non-contact manner on the outer peripheral surface of the image carrier;
A magnetic roller which is arranged in a non-contact manner and opposed to the outer peripheral surface of the developing roller, and forms a toner layer on the surface of the developing roller by a magnetic brush made of toner and a magnetic carrier;
A power source for applying a predetermined potential difference between the developing roller and the magnetic roller,
The volume resistance value of the developing roller is larger than the volume resistance value of the magnetic roller, and the volume resistance value of the developing roller is in the range of 1.0 × 10 10 Ω to 1.0 × 10 11 Ω. A developing device that satisfies the requirements.
前記磁気ローラーは、その内部における前記現像ローラーの磁極と対向する位置に前記現像ローラーの磁極とは逆極性の磁極を有し、
前記磁気ローラーの前記磁極の磁力T1に対する前記現像ローラーの磁極の磁力T2の比率T2/T1は、0.54から0.60の範囲内であることを満たす請求項1に記載の現像装置。 The developing roller has a magnetic pole therein,
The magnetic roller has a magnetic pole having a polarity opposite to the magnetic pole of the developing roller at a position facing the magnetic pole of the developing roller inside the magnetic roller,
The developing device according to claim 1, wherein a ratio T2 / T1 of a magnetic force T2 of the magnetic pole of the developing roller to a magnetic force T1 of the magnetic pole of the magnetic roller is in a range of 0.54 to 0.60.
前記現像ローラーの磁極は、前記磁気ローラーとの対向位置から前記回転方向の上流側にずらされた位置に配置されており、
前記磁気ローラーの磁極は、前記対向位置から前記回転方向の下流側にずらされた位置に配置されている請求項2に記載の現像装置。 The developing roller and the magnetic roller are rotated in the same rotational direction.
The magnetic pole of the developing roller is arranged at a position shifted from the position facing the magnetic roller to the upstream side in the rotation direction,
The developing device according to claim 2, wherein the magnetic pole of the magnetic roller is disposed at a position shifted from the facing position to the downstream side in the rotation direction.
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