JP2018081152A - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents

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保伸 清水
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Masahiro Watabe
正洋 渡部
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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developing device that prevents adhesion of toner to developer carriers for a long period, and prevents a reduction in the amount of pumped-up developer to prevent the occurrence of abnormal images and scattering of toner, a process cartridge, and an image forming apparatus.SOLUTION: A developing device 50 comprises: a first developer carrier 51A that carries a two-component developer G carried in a first developing area opposing to the surface of an image carrier 21; and a second developer carrier 51B that receives, on its surface, at least part of the developer G after that has passed the first developing area and is carried on the first developer carrier 51A, and carries the two-component developer G carried in a second developing area opposing to the surface of the image carrier 21. The developer carriers 51A and 51B have their respective surfaces roughened with grooves; the grooves formed in the developer carriers 51A and 51B have their respective widths formed larger than their depths; the depths of the grooves formed in the first developer carrier 51A are larger than the depths of the grooves formed in the second developer carrier 51B.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、現像装置、プロセスカートリッジ、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.

電子写真方式の画像形成装置に用いられる2成分現像剤を使用する現像装置において、現像剤を磁力により外周面上に担持して現像領域へと搬送する現像剤担持体が知られている。この現像装置では、現像剤担持体と潜像担持体との間に電界を形成することにより潜像担持体上の静電潜像を現像するが、現像領域において全てのトナーが静電潜像の現像に寄与するわけではなく、現像剤担持体に引き寄せられたままのトナーが残留する。そして、この残留トナーが経時により現像剤担持体の外周面上に固着する。   In a developing device using a two-component developer used in an electrophotographic image forming apparatus, a developer carrying member that carries a developer on an outer peripheral surface by a magnetic force and conveys the developer to a developing region is known. In this developing device, the electrostatic latent image on the latent image carrier is developed by forming an electric field between the developer carrier and the latent image carrier. However, the toner remains attracted to the developer carrying member. The residual toner adheres to the outer peripheral surface of the developer carrier over time.

1分間当たりの画像形成枚数が多い高速機では、現像剤担持体の移動が早いことから潜像担持体の現像能力を安定化させるために複数の現像剤担持体を使用する構成が提案されているが、この場合においても画像形成枚数の多さから特に現像装置内の現像剤を現像領域へと搬送する第1の現像剤担持体にトナー固着が発生し、現像領域へと運ばれる現像剤量(汲み上げ量)の低下が発生する。
また、第1の現像剤担持体の表面を粗面化し、粗さの凹凸平均間隔を大きくする構成を採用することによりトナー固着を抑制する構成も提案されているが、この場合には凹凸の平均間隔を大きくするだけでは現像領域へと運ばれる現像剤量(汲み上げ量)の低下が早期に発生する。つまり、トナー固着と汲み上げ量低下との両方を改善できないことから、経時にわたって画像濃度低下等の画像品質の劣化やトナー飛散が生じるという問題点があった。
In a high-speed machine with a large number of image formations per minute, a structure using a plurality of developer carriers has been proposed in order to stabilize the developing ability of the latent image carrier because the developer carrier is moved quickly. However, in this case as well, due to the large number of images formed, toner fixation occurs particularly in the first developer carrying member that conveys the developer in the developing device to the developing region, and the developer is carried to the developing region. The amount (pumped amount) decreases.
In addition, a configuration has been proposed in which the surface of the first developer carrier is roughened and the toner adhesion is suppressed by adopting a configuration in which the average roughness interval of the roughness is increased. If the average interval is simply increased, the amount of developer (pumped amount) carried to the development area is lowered early. That is, since both the toner fixation and the reduction in the pumping amount cannot be improved, there is a problem that the image quality is deteriorated such as a decrease in image density and the toner is scattered over time.

上述した問題点を解決すべく、現像剤担持体である現像部材へのトナー融着による汚染と画質低下という2つの現象の発生を防止すべく、現像部材の表面を粗面化した後にコーティングを施した第1の現像部材と、同様に表面を粗面化した後にコーティングを施した第2の現像部材とを備え、第1の現像部材の凹凸平均間隔をSm1、第2の現像部材の凹凸平均間隔をSm2、現像剤のキャリア粒径をDとしたとき、Sm1>Sm2、かつSm2<D<Sm1を満足する構成が提案されている(例えば「特許文献1」参照)。   In order to solve the above-mentioned problems, the surface of the developing member is roughened to prevent the occurrence of two phenomena of contamination and toner image degradation due to toner fusion to the developing member as a developer carrier. A first developing member that has been applied and a second developing member that has been coated after having been similarly roughened. The unevenness average interval of the first developing member is Sm1, and the unevenness of the second developing member A configuration has been proposed that satisfies Sm1> Sm2 and Sm2 <D <Sm1, where Sm2 is the average interval and D is the carrier particle size of the developer (see, for example, “Patent Document 1”).

しかし、上述の技術でも第1の現像部材の汲み上げ量が早期に低下するという問題点は改善されていない。
また、第2の現像部材の凹凸平均間隔がキャリア粒径よりも小さい構成では1万枚での効果確認しかなされておらず、500万枚以上の要求がある高生産性かつ長寿命の画像形成装置では1万枚程度の寿命では不十分であり、500万枚の画像形成ではキャリア粒径よりも小さな凹凸平均間隔ではスリーブ固着が発生してしまうという問題点がある。
However, the above-described technique does not improve the problem that the pumping amount of the first developing member is lowered early.
In addition, in the configuration in which the unevenness average interval of the second developing member is smaller than the carrier particle size, only the effect of 10,000 sheets has been confirmed, and high productivity and long-life image formation requiring 5 million sheets or more is required. In the apparatus, the life of about 10,000 sheets is insufficient, and in the image formation of 5 million sheets, there is a problem in that the sleeve sticks at an uneven average interval smaller than the carrier particle size.

本発明は、上述した問題点を解決し、長期にわたって現像剤担持体のトナー固着を改善し、かつ汲み上げ量の低下を防止して、異常画像及びトナー飛散の発生を防止することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置の提供を目的とする。   The present invention solves the above-described problems, improves the toner fixing of the developer carrying member over a long period of time, prevents the pumping amount from decreasing, and prevents development of abnormal images and toner scattering. An object is to provide an apparatus, a process cartridge, and an image forming apparatus.

本発明は、その表面にキャリアを含む二成分現像剤を担持し、像担持体の表面と対向する第1現像領域に担持した二成分現像剤を搬送する第1現像剤担持体と、前記第1現像領域を通過した後の前記第1現像剤担持体が担持している現像剤の少なくとも一部をその表面で受け取り、前記像担持体の表面と対向する第2現像領域に担持した二成分現像剤を搬送する第2現像剤担持体とを備え、前記各現像剤担持体はそれぞれの前記表面が溝により粗面化されており、前記各現像剤担持体に形成された前記各溝は、それぞれの深さが前記キャリアの粒径よりも大きく形成されると共にそれぞれの幅が前記深さよりも大きく形成され、前記第1現像剤担持体に形成された前記溝の深さは、前記第2現像剤担持体に形成された前記溝の深さ以上であることを特徴とする。   The present invention comprises a first developer carrying member carrying a two-component developer containing a carrier on the surface thereof and carrying the two-component developer carried on a first development region facing the surface of the image carrier. Two components received on the surface of at least a part of the developer carried by the first developer carrying member after passing through one developing region, and carried on the second developing region facing the surface of the image carrier. A second developer carrying member that conveys the developer, each developer carrying member has its surface roughened by a groove, and each groove formed in each developer carrying member comprises: The respective depths are formed larger than the particle diameter of the carrier and the respective widths are formed larger than the depth, and the depth of the groove formed in the first developer carrier is the first depth. 2 More than the depth of the groove formed on the developer carrier And wherein the door.

本発明によれば、各現像剤担持体の表面を溝により粗面化し、溝の深さ及び幅を現像剤のキャリア粒径よりも大きくすることにより溝に付着したトナーをキャリアによって回収することができ、かつ溝の深さが十分に深いために現像剤の搬送性も十分に確保できるので、長期にわたって現像ローラのトナー固着を改善できると共に、汲み上げ量の低下を防止して画像濃度低下等の異常画像の発生防止及びトナー飛散の発生を防止することができる。   According to the present invention, the surface of each developer carrier is roughened by a groove, and the toner attached to the groove is collected by the carrier by making the groove depth and width larger than the carrier particle diameter of the developer. In addition, since the groove depth is sufficiently deep, the developer transportability can be sufficiently secured, so that the toner adhesion of the developing roller can be improved over a long period of time, and the decrease in the pumping amount is prevented to reduce the image density. The generation of abnormal images and the occurrence of toner scattering can be prevented.

本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus to which an embodiment of the present invention can be applied. 本発明の一実施形態に用いられるプロセスカートリッジの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the process cartridge used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられる現像装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the image development apparatus used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられる現像剤規制部材を説明する概略図である。It is the schematic explaining the developer control member used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられる現像ローラを説明する概略図である。It is the schematic explaining the developing roller used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられる現像ローラの磁極を説明する概略図である。It is the schematic explaining the magnetic pole of the developing roller used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられる現像装置における現像剤の流れを説明する概略図である。It is the schematic explaining the flow of the developer in the developing device used for one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に用いられる磁性キャリアの体積固有抵抗値を測定する測定装置の概略図である。It is the schematic of the measuring apparatus which measures the volume specific resistance value of the magnetic carrier used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に用いられる現像ローラの表面性状を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the surface property of the developing roller used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における500万枚画像形成時における現像ローラの表面における十点平均粗さとスリーブ固着との関係を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between ten-point average roughness on the surface of the developing roller and sleeve fixing when forming an image of 5 million sheets in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における500万枚画像形成時における現像ローラの表面における凹凸平均間隔とスリーブ固着との関係を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an average unevenness on the surface of the developing roller and sleeve fixing when forming 5 million images in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に用いられる現像ローラの静摩擦係数を測定する測定方法を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the measuring method which measures the static friction coefficient of the developing roller used for one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における500万枚画像形成時における現像ローラの表面における十点平均粗さとスリーブ固着との関係を示す線図にta−Cコートあり現像ローラのデータを追加したグラフである。6 is a graph in which data of a developing roller with a ta-C coat is added to a diagram showing the relationship between the ten-point average roughness on the surface of the developing roller and the fixing of a sleeve when an image of 5 million sheets is formed in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における500万枚画像形成時における現像ローラの表面における凹凸平均間隔とスリーブ固着との関係を示す線図にta−Cコートあり現像ローラのデータを追加したグラフである。4 is a graph in which data of a developing roller with a ta-C coat is added to a diagram showing the relationship between the average unevenness on the surface of the developing roller and the sleeve fixing when a 5 million-sheet image is formed in an embodiment of the present invention. 本発明の各実施形態の変形例に用いられる現像装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the image development apparatus used for the modification of each embodiment of this invention. 本発明の各実施形態及び変形例の効果を確認する確認試験での第1現像ローラにおける画像形成枚数とスリーブ固着ランクとの関係を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the number of images formed on a first developing roller and a sleeve fixing rank in a confirmation test for confirming the effect of each embodiment and modification of the present invention. 本発明の各実施形態及び変形例の効果を確認する確認試験での第2現像ローラにおける画像形成枚数とスリーブ固着ランクとの関係を示す線図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the number of images formed on a second developing roller and a sleeve fixing rank in a confirmation test for confirming the effects of the embodiments and modifications of the present invention.

図1は、本発明の一実施形態を適用可能な画像形成装置としてのプリンタ10を示している。同図において書き込み部2A,2B,2C,2Dは、画像情報に基づいて帯電工程後の像担持体である4個の感光体ドラム21に対してそれぞれ静電潜像を書き込むための装置であり、ポリゴンミラー3A,3B,3C,3D及び光学素子4A,4B,4C,4D等を用いた光走査装置である。
なお、書き込み部としては光走査装置に代えてLEDアレイ装置を用いることも可能である。
FIG. 1 shows a printer 10 as an image forming apparatus to which an embodiment of the present invention can be applied. In the figure, writing units 2A, 2B, 2C, and 2D are devices for writing electrostatic latent images on four photosensitive drums 21 as image carriers after the charging process based on image information. , An optical scanning device using polygon mirrors 3A, 3B, 3C and 3D and optical elements 4A, 4B, 4C and 4D.
As the writing unit, an LED array device can be used instead of the optical scanning device.

給紙部61は、記録紙、OHP等の被記録媒体Pを格納して、画像形成時において被記録媒体Pを転写ベルト30に向けて給送する。転写ベルト30は、被記録媒体Pをその表面に静電吸着しつつ搬送させ、各感光体ドラム21上に形成されたトナー像を被記録媒体Pに転写させるための無端状のベルト体であり、転写ベルト30の近傍には転写ベルト30の外周面上に当接する態様で吸着ローラ64及びベルトクリーナ65が配設されている。
転写ベルト30を介して各感光体ドラム21に対向する4個の転写ローラ24は、芯金及び芯金を被覆する導電性弾性層を有している。転写ローラ24の導電性弾性層は、ポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)等の弾性材料にカーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値(体積抵抗率)を中抵抗に調整した弾性体である。
定着部66は、加熱ローラ68及び加圧ローラ67を有し、被記録媒体P上のトナー像を熱と圧力とにより被記録媒体P上に定着させる。
The paper supply unit 61 stores a recording medium P such as recording paper or OHP, and feeds the recording medium P toward the transfer belt 30 during image formation. The transfer belt 30 is an endless belt body for transporting the recording medium P while electrostatically attracting to the surface thereof, and transferring the toner image formed on each photosensitive drum 21 to the recording medium P. A suction roller 64 and a belt cleaner 65 are disposed in the vicinity of the transfer belt 30 so as to abut on the outer peripheral surface of the transfer belt 30.
The four transfer rollers 24 facing each photoconductor drum 21 via the transfer belt 30 have a core metal and a conductive elastic layer that covers the core metal. The conductive elastic layer of the transfer roller 24 is prepared by blending and dispersing a conductive agent such as carbon black, zinc oxide, tin oxide in an elastic material such as polyurethane rubber, ethylene-propylene-diene polyethylene (EPDM), etc. It is an elastic body whose volume resistivity is adjusted to medium resistance.
The fixing unit 66 includes a heating roller 68 and a pressure roller 67, and fixes the toner image on the recording medium P onto the recording medium P by heat and pressure.

転写ベルト30に沿って、図1において縦方向に配設された4個のプロセスカートリッジ20Y,20C,20M,20Bkは、それぞれイエロ、シアン、マゼンタ、ブラックのトナー像を形成する。各プロセスカートリッジ20Y,20C,20M,20Bk上には、磁性キャリアCと各色のトナーTとを含む二成分現像剤を現像装置50に供給する剤カートリッジ28Y,28C,28M,28Bkを有している。各プロセスカートリッジ20Y,20C,20M,20Bk及び各剤カートリッジ28Y,28C,28M,28Bkは図示しない回転軸を中心としてそれぞれ一体的に回動自在であり、転写ベルト30を開放してそれぞれ装置本体1に対して着脱自在に構成されている。   The four process cartridges 20Y, 20C, 20M, and 20Bk arranged in the vertical direction in FIG. 1 along the transfer belt 30 form yellow, cyan, magenta, and black toner images, respectively. On each of the process cartridges 20Y, 20C, 20M, and 20Bk, there are agent cartridges 28Y, 28C, 28M, and 28Bk that supply a two-component developer including the magnetic carrier C and the toner T of each color to the developing device 50. . The process cartridges 20Y, 20C, 20M, and 20Bk and the agent cartridges 28Y, 28C, 28M, and 28Bk can be rotated integrally around a rotation shaft (not shown), respectively, and the transfer belt 30 is opened so that the apparatus main body 1 is opened. It is comprised so that attachment or detachment is possible.

本実施形態で示すプリンタ10は、コンピュータ等から送信されるページ記述言語やビットマップ形式等の画像情報に対して画像処理を施し、書込データに変換している。画像形成時には、各書き込み部2A,2B,2C,2Dから各プロセスカートリッジ20Y,20C,20M,20Bkに対して、ブラック、マゼンタ、シアン、イエロの画像情報に応じた露光光がそれぞれ照射される。換言すると、各光源から発せられた露光光(レーザ光)が各ポリゴンミラー3A,3B,3C,3D及び各光学素子4A,4B,4C,4Dを介して各感光体ドラム21上に照射される。これにより、各プロセスカートリッジ20Y,20C,20M,20Bkの感光体ドラム21上に、露光光に応じた静電潜像がそれぞれ形成される。この静電潜像は、各感光体ドラム21の表面に対向配置されている現像装置50によって各色のトナーで現像される。各感光体ドラム21上には各色トナー像が形成され、各トナー像が被記録媒体P上に順次転写される。   The printer 10 shown in the present embodiment performs image processing on image information such as a page description language or a bitmap format transmitted from a computer or the like, and converts it into write data. At the time of image formation, exposure light corresponding to black, magenta, cyan, and yellow image information is irradiated from the writing units 2A, 2B, 2C, and 2D to the process cartridges 20Y, 20C, 20M, and 20Bk, respectively. In other words, exposure light (laser light) emitted from each light source is irradiated onto each photosensitive drum 21 via each polygon mirror 3A, 3B, 3C, 3D and each optical element 4A, 4B, 4C, 4D. . As a result, electrostatic latent images corresponding to the exposure light are formed on the photosensitive drums 21 of the process cartridges 20Y, 20C, 20M, and 20Bk, respectively. The electrostatic latent image is developed with toner of each color by a developing device 50 arranged to face the surface of each photosensitive drum 21. Each color toner image is formed on each photosensitive drum 21, and each toner image is sequentially transferred onto the recording medium P.

給紙部61において、給紙ローラ62の回転により給送された被記録媒体Pはレジストローラ対63において一時停止され、タイミングを取って転写ベルト30上に送り込まれる。転写ベルト30への被記録媒体送り込み位置に配設された吸着ローラ64は、電圧の印加により送り込まれてきた被記録媒体Pを転写ベルト30に吸着させる。転写ベルト30に吸着された被記録媒体Pは、転写ベルト30の図1における矢印方向への走行に伴い各プロセスカートリッジ20Y,20C,20M,20Bkとの対向位置を順次通過し、このときに各色のトナー像がそれぞれ重なり合うように重畳転写される。
このように各色トナーが転写された被記録媒体Pは転写ベルト30から分離されて定着部66に送られ、被記録媒体P上のトナー像は加圧ローラ67及び加熱ローラ68に挟持されつつ加熱されることによって被記録媒体P上に定着される。一方、被記録媒体Pが分離した後の転写ベルト30は、ベルトクリーナ65によってその表面に付着したトナー等の汚れをクリーニングされて次の画像形成に備えられる。
In the paper feeding unit 61, the recording medium P fed by the rotation of the paper feeding roller 62 is temporarily stopped by the registration roller pair 63 and fed onto the transfer belt 30 with timing. The suction roller 64 disposed at the recording medium feed position to the transfer belt 30 causes the transfer medium 30 to suck the recording medium P sent by voltage application. As the transfer belt 30 travels in the direction of the arrow in FIG. 1, the recording medium P adsorbed to the transfer belt 30 sequentially passes through the positions facing the process cartridges 20Y, 20C, 20M, and 20Bk. The toner images are superimposed and transferred so as to overlap each other.
The recording medium P to which the toner of each color is thus transferred is separated from the transfer belt 30 and sent to the fixing unit 66, and the toner image on the recording medium P is heated while being sandwiched between the pressure roller 67 and the heating roller 68. As a result, the image is fixed on the recording medium P. On the other hand, the transfer belt 30 from which the recording medium P has been separated is cleaned of dirt such as toner adhering to the surface thereof by the belt cleaner 65 and is prepared for the next image formation.

次に、プリンタ10における各プロセスカートリッジ20Y,20C,20M,20Bk及び各剤カートリッジ28Y,28C,28M,28Bkについて説明する。図2は、装置本体1に配設されたプロセスカートリッジ20及び剤カートリッジ28を示す図である。
なお、各プロセスカートリッジ20Y,20C,20M,20Bk及び各剤カートリッジ28Y,28C,28M,28Bkはほぼ同一構造であるので、Y,M,C,Bkの添え字を適宜省略する。
Next, each process cartridge 20Y, 20C, 20M, 20Bk and each agent cartridge 28Y, 28C, 28M, 28Bk in the printer 10 will be described. FIG. 2 is a view showing the process cartridge 20 and the agent cartridge 28 arranged in the apparatus main body 1.
Note that the process cartridges 20Y, 20C, 20M, and 20Bk and the agent cartridges 28Y, 28C, 28M, and 28Bk have substantially the same structure, and therefore the suffixes Y, M, C, and Bk are omitted as appropriate.

図2に示すように、プロセスカートリッジ20は感光体ドラム21、帯電装置22、現像装置50、クリーニング装置25が一体的に構成されたものである。
感光体ドラム21は負帯電性の有機感光体であり、図示しない回転駆動機構により図2において反時計回り方向に回転駆動される。
帯電装置22は、芯金上にウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した弾性を有する帯電ローラである。帯電装置22の中抵抗の材質としては、ウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴム、イソプレンゴム等の基材に、抵抗調整のためのカーボンブラック、金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材、これ等のゴム材を発泡させたものを用いることができる。
クリーニング装置25は、感光体ドラム21の表面に当接するクリーニングブラシまたはクリーニングブレードを有しており、感光体ドラム21上の転写残トナーを機械的に除去及び回収する。
As shown in FIG. 2, the process cartridge 20 includes a photosensitive drum 21, a charging device 22, a developing device 50, and a cleaning device 25 that are integrally configured.
The photosensitive drum 21 is a negatively charged organic photosensitive member, and is rotationally driven counterclockwise in FIG. 2 by a rotational driving mechanism (not shown).
The charging device 22 is a charging roller having elasticity in which a medium-resistance foamed urethane layer in which urethane resin, carbon black as conductive particles, a sulfurizing agent, a foaming agent, and the like are formed in a roller shape on a core metal. Examples of the medium resistance material of the charging device 22 include a base material such as urethane rubber, ethylene-propylene-diene polyethylene (EPDM), butadiene acrylonitrile rubber (NBR), silicone rubber, isoprene rubber, carbon black for resistance adjustment, A rubber material in which a conductive substance such as a metal oxide is dispersed, or a foamed material of these rubber materials can be used.
The cleaning device 25 has a cleaning brush or a cleaning blade that contacts the surface of the photosensitive drum 21, and mechanically removes and collects the transfer residual toner on the photosensitive drum 21.

図3は、プロセスカートリッジ20に設けられた現像装置50を示している。同図において現像装置50は、第1現像剤担持体としての第1現像ローラ51A及び第2現像剤担持体としての第2現像ローラ51Bという2本の現像ローラが設けられたいわゆる多段現像方式の現像装置である。
各現像ローラ51A,51Bは、感光体ドラム21の表面に近接するようにそれぞれ対向配置されており、各対向位置がそれぞれ現像領域となる。各現像領域では、各現像ローラ51A,51Bの表面に穂立ちした現像剤からなる磁気ブラシが感光体ドラム21の表面にそれぞれ接触する。現像装置50の内部にはトナーTと磁性キャリアCとを含む二成分現像剤Gが収容されており、現像装置50は感光体ドラム21上に形成される静電潜像を現像してトナー像とする現像処理を行う。
なお本実施形態では、第1現像ローラ51Aを重力方向上側、第2現像ローラ51Bを重力方向下側にそれぞれ縦配列しており、これにより現像装置50の幅方向における省スペース化を図り、プリンタ10全体の幅方向における省スペース化も実現している。
FIG. 3 shows the developing device 50 provided in the process cartridge 20. In the figure, the developing device 50 is a so-called multi-stage developing system provided with two developing rollers, a first developing roller 51A as a first developer carrier and a second developing roller 51B as a second developer carrier. It is a developing device.
The developing rollers 51A and 51B are opposed to each other so as to be close to the surface of the photosensitive drum 21, and each facing position is a developing area. In each developing region, a magnetic brush made of a developer spiked on the surface of each developing roller 51A, 51B comes into contact with the surface of the photosensitive drum 21. The developing device 50 contains a two-component developer G containing toner T and magnetic carrier C. The developing device 50 develops an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 21 to produce a toner image. Development processing is performed.
In the present embodiment, the first developing roller 51A is vertically arranged in the gravity direction upper side and the second developing roller 51B is vertically arranged in the gravity direction lower side, thereby reducing the space in the width direction of the developing device 50, and the printer. Space saving in the width direction of the entire 10 is also realized.

次に、感光体ドラム21上で行われる作像プロセスについて説明する。
感光体ドラム21が反時計回り方向に回転駆動されると、帯電装置22によって感光体ドラム21の表面が一様に帯電され、その後、帯電された感光体ドラム21の表面は書き込み部2からの図2に示す露光光Lにより露光される。すなわち、露光光Lの照射によって感光体ドラム21上を画像情報に応じて選択的に除電することにより、露光光Lが照射されなかった非画像部との電位差(電位コントラスト)を生じさせて静電潜像を形成する。この露光工程は、感光体ドラム21の感光層中で電荷発生物質が光を受けて電荷を発生し、このうちの正電荷が感光体ドラム21の表面における帯電電荷と打ち消し合うものである。
Next, an image forming process performed on the photosensitive drum 21 will be described.
When the photosensitive drum 21 is rotationally driven in the counterclockwise direction, the surface of the photosensitive drum 21 is uniformly charged by the charging device 22, and then the charged surface of the photosensitive drum 21 is supplied from the writing unit 2. Exposure is performed with exposure light L shown in FIG. That is, by selectively removing the charge on the photosensitive drum 21 in accordance with image information by irradiation with the exposure light L, a potential difference (potential contrast) from a non-image portion that has not been irradiated with the exposure light L is generated, and static electricity is generated. An electrostatic latent image is formed. In this exposure process, the charge generating material receives light in the photosensitive layer of the photosensitive drum 21 to generate charges, and the positive charges cancel out the charged charges on the surface of the photosensitive drum 21.

静電潜像が形成された感光体ドラム21の表面は、回転移動により現像装置50との対向位置に到達する。そしてこの静電潜像は、各現像ローラ51A,51B上の磁気ブラシと順次接触し、磁気ブラシ中の負帯電されたトナーTが付着することによって可視化される。上方に配置されている第1現像ローラ51A上に汲み上げられた現像剤Gは、現像剤規制部材52によって適量化される。
本実施形態において、現像剤規制部材52は現像装置本体にねじ止めされており、詳しくは現像ローラの軸方向において中央部と両端部との3箇所で固定されている。現像剤規制部材52によって適量化された現像剤Gは、第1現像ローラ51Aによって感光体ドラム21との対向部である第1現像領域に搬送される。
The surface of the photosensitive drum 21 on which the electrostatic latent image is formed reaches a position facing the developing device 50 by rotational movement. The electrostatic latent images are visualized by sequentially contacting the magnetic brushes on the developing rollers 51A and 51B and adhering the negatively charged toner T in the magnetic brushes. The developer G pumped up on the first developing roller 51 </ b> A disposed above is appropriately adjusted by the developer regulating member 52.
In the present embodiment, the developer regulating member 52 is screwed to the developing device main body, and more specifically, is fixed at three locations, that is, the central portion and both end portions in the axial direction of the developing roller. The developer G adjusted to an appropriate amount by the developer regulating member 52 is transported to the first development region which is a portion facing the photosensitive drum 21 by the first developing roller 51A.

近年の高画質化(ドットの再現性の向上)により感光体と現像ローラとのギャップ(現像ギャップ)は狭まる方向にあり、現像ギャップが狭まることに連れて現像ローラ上の現像剤量を少なくする必要がある。ここで、非磁性体からなる現像剤規制部材のみでは規制ギャップ(ドクタギャップ)を狭めるしか方法はなく、これにより現像剤規制部材と現像ローラとの間であるドクタ部で現像剤の摺擦により現像剤が現像スリーブに固着するスリーブ固着の状態が悪化する。
ドクタギャップを広げるためには、現像剤規制部材として磁性部材からなるものを用いる必要がある。これにより現像剤規制部材に磁界を集めることで現像剤を穂立ちさせることができ、ドクタギャップを広げることができる。これによりドクタ部での現像剤の摺擦を少なくすることができ、上述したスリーブ固着の状態が悪化することを抑制することができる。また、ドクタ部でのトルクも減少するため、現像剤の劣化を抑制することもできる。
The gap between the photoconductor and the developing roller (development gap) is becoming narrower due to the recent improvement in image quality (improving dot reproducibility), and the amount of developer on the developing roller is reduced as the developing gap becomes narrower. There is a need. Here, there is only a method of narrowing the regulation gap (doctor gap) only with the developer regulating member made of a non-magnetic material, and by this, the developer is rubbed at the doctor portion between the developer regulating member and the developing roller. The state of sleeve fixing in which the developer adheres to the developing sleeve is deteriorated.
In order to widen the doctor gap, it is necessary to use a magnetic member as the developer regulating member. Accordingly, the developer can be raised by collecting the magnetic field on the developer regulating member, and the doctor gap can be widened. Thereby, the rubbing of the developer at the doctor portion can be reduced, and deterioration of the above-mentioned sleeve fixing state can be suppressed. Moreover, since the torque at the doctor portion is also reduced, the deterioration of the developer can be suppressed.

図4は、本実施形態に用いられる現像剤規制部材52の拡大図である。同図において現像剤規制部材52は、非磁性であり厚さ2mmのステンレス板からなる非磁性部材としてのドクタブレード52Aと、ドクタブレード52Aの現像ローラ回転方向上流側に配設された厚さ0.3mmのSUS430板からなる磁性部材としての磁性体52Bとから構成されている。現像剤規制部材52は、第1現像ローラ51Aと対向する面において、磁性体52Bがドクタブレード52Aよりも第1現像ローラ51A側に0.2mm突出するように配置されている。   FIG. 4 is an enlarged view of the developer regulating member 52 used in the present embodiment. In the figure, a developer regulating member 52 is a non-magnetic doctor blade 52A as a non-magnetic member made of a stainless steel plate having a thickness of 2 mm, and a thickness 0 disposed on the upstream side of the doctor blade 52A in the developing roller rotation direction. And a magnetic body 52B as a magnetic member made of a 3 mm SUS430 plate. The developer regulating member 52 is disposed on the surface facing the first developing roller 51A so that the magnetic body 52B protrudes 0.2 mm from the doctor blade 52A toward the first developing roller 51A.

上述の構成により、ドクタ部に磁性部材を有することからドクタギャップが広がり、これにより現像ローラ51Aのトルクを低減することができ、ドクタ部での現像剤Gとの摺擦が減少することから経時でのドクタ部へのトナー固着を防止して現像剤汲み上げ量の低下を防止することができる。また、磁性体52Bがドクタブレード52Aよりも第1現像ローラ51A側に突出しているので、さらにドクタギャップを広げて現像ローラ51Aのトルクを低減でき、磁性体52Bがドクタブレード52Aから突出していない構成に比してより一層ドクタ部でのトナー固着を低減することができる。
なお、経時での現像剤汲み上げ量の低下が許容可能なレベルであれば、ドクタブレード52Aと磁性体52Bとを同一面に配置する構成、あるいは磁性体52Bよりもドクタブレード52Aを突出させる構成、あるいは磁性体52Bよりもドクタブレード52Aを突出させかつ磁性体52Bを現像ローラ回転方向上流側に折り曲げる構成としてもよい。
With the above-described configuration, since the doctor portion has the magnetic member, the doctor gap is widened, whereby the torque of the developing roller 51A can be reduced, and the friction with the developer G at the doctor portion is reduced. Therefore, it is possible to prevent the toner from adhering to the doctor part and to prevent the developer pumping amount from being lowered. Further, since the magnetic body 52B protrudes from the doctor blade 52A toward the first developing roller 51A, the doctor gap can be further widened to reduce the torque of the developing roller 51A, and the magnetic body 52B does not protrude from the doctor blade 52A. Compared to the above, toner adhesion at the doctor portion can be further reduced.
If the decrease in the developer pumping amount over time is acceptable, the doctor blade 52A and the magnetic body 52B are arranged on the same surface, or the doctor blade 52A protrudes from the magnetic body 52B. Alternatively, the doctor blade 52A may be protruded from the magnetic body 52B and the magnetic body 52B may be bent upstream in the developing roller rotation direction.

第1現像領域では、第1現像ローラ51A上の現像剤Gが第1現像ローラ51A内に設けられた現像磁極の磁力によって穂立ちし、形成された磁気ブラシが感光体ドラム21の表面を摺擦する。このとき、現像剤G中のトナーTは、図示しない電源部から第1現像ローラ51Aに印加されている所定の現像バイアスにより形成される現像電界の作用により、感光体ドラム21上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
第1現像領域を通過した第1現像ローラ51A上の現像剤Gは、第1現像ローラ51Aの回転に伴い第2現像ローラ51Bの内部に配置された受け渡し磁極と対向する現像剤受け渡し領域まで搬送される。現像剤受け渡し領域では、第1現像ローラ51A上の一部または全ての現像剤Gが受け渡し磁極の磁力作用を受けて第2現像ローラ51Bの表面に移動し、第2現像ローラ51Bの表面上に担持される。
In the first developing area, the developer G on the first developing roller 51A rises due to the magnetic force of the developing magnetic pole provided in the first developing roller 51A, and the formed magnetic brush slides on the surface of the photosensitive drum 21. Rub. At this time, the toner T in the developer G is applied to the image portion on the photosensitive drum 21 by the action of a developing electric field formed by a predetermined developing bias applied to the first developing roller 51A from a power supply unit (not shown). Only selectively adhere to form a toner image.
The developer G on the first developing roller 51A that has passed through the first developing area is transported to the developer passing area facing the passing magnetic pole disposed inside the second developing roller 51B as the first developing roller 51A rotates. Is done. In the developer transfer area, a part or all of the developer G on the first developing roller 51A moves to the surface of the second developing roller 51B under the magnetic force action of the transfer magnetic pole, and on the surface of the second developing roller 51B. Supported.

上述のように第2現像ローラ51Bに担持された現像剤Gは、第2現像ローラ51Bの回転により感光体ドラム21の表面と対向する第2現像領域へと搬送される。第2現像領域では、第2現像ローラ51B上の現像剤Gが第2現像ローラ51B内に設けられた現像磁極の磁力によって穂立ちし、形成された磁気ブラシが感光体ドラム21の表面を摺擦する。このとき、現像剤G中のトナーTは、図示しない電源部から第2現像ローラ51Bに印加されている所定の現像バイアスにより形成される現像電界の作用により、感光体ドラム21上の画像部にのみ選択的に付着してトナー像を形成する。
その後、第2現像領域を通過した第2現像ローラ51B上の現像剤Gは、第2現像ローラ51Bの表面から離脱して現像装置50内に戻される。
As described above, the developer G carried on the second developing roller 51B is conveyed to the second developing region facing the surface of the photosensitive drum 21 by the rotation of the second developing roller 51B. In the second developing area, the developer G on the second developing roller 51B is raised by the magnetic force of the developing magnetic pole provided in the second developing roller 51B, and the formed magnetic brush slides on the surface of the photosensitive drum 21. Rub. At this time, the toner T in the developer G is applied to the image portion on the photosensitive drum 21 by the action of a developing electric field formed by a predetermined developing bias applied to the second developing roller 51B from a power supply unit (not shown). Only selectively adhere to form a toner image.
Thereafter, the developer G on the second developing roller 51B that has passed through the second developing region is separated from the surface of the second developing roller 51B and returned to the developing device 50.

本実施形態では、現像バイアスとして直流電圧(DC)に交流電圧(AC)を重畳した重畳電圧を印加しており、重畳電圧は周波数が0.99kHz、ピークトゥピーク電圧(Vpp)が800V、+側デューティが10%の矩形波を使用している。重畳電圧や波形形状はこれには限定されず、例えば周波数が8kHz等の高周波数を用いてもよく、sin波や三角波等の他の波形形状としてもよい。また現像バイアスとして、直流電圧のみを使用することも可能である。   In this embodiment, a superimposed voltage obtained by superimposing an alternating voltage (AC) on a direct current voltage (DC) is applied as a developing bias. The superimposed voltage has a frequency of 0.99 kHz, a peak-to-peak voltage (Vpp) of 800 V, + A rectangular wave with a side duty of 10% is used. The superimposed voltage and the waveform shape are not limited to this, and for example, a high frequency such as 8 kHz may be used, or another waveform shape such as a sin wave or a triangular wave may be used. It is also possible to use only a DC voltage as the developing bias.

第1現像領域及び第2現像領域での現像処理によってトナー像が形成された感光体ドラム21の表面部分は、感光体ドラム21の回転に伴い転写ベルト30及び転写ローラ24との対向位置に到達する。そして、このタイミングで被記録媒体Pがレジストローラ対63の作動により搬送され、被記録媒体P上に感光体ドラム21上のトナー像が転写される。このとき、転写ローラ24には所定の電圧が印加されている。トナー像が転写された被記録媒体Pは、定着部66を通過して画像を定着された後に排出ローラ69によって機外に排出される。
一方、転写工程時において被記録媒体Pに転写されずに感光体ドラム21上に残留したトナー(転写残トナー)Tは、感光体ドラム21に付着したままクリーニング装置25との対向部に到達し、クリーニング装置25により除去及び回収される。その後、感光体ドラム21は図示しない除電装置によって表面の電荷を除電され、一連の作像プロセスが完了する。
The surface portion of the photosensitive drum 21 on which the toner image is formed by the development processing in the first development area and the second development area reaches a position facing the transfer belt 30 and the transfer roller 24 as the photosensitive drum 21 rotates. To do. At this timing, the recording medium P is conveyed by the operation of the registration roller pair 63, and the toner image on the photosensitive drum 21 is transferred onto the recording medium P. At this time, a predetermined voltage is applied to the transfer roller 24. The recording medium P to which the toner image is transferred passes through the fixing unit 66 and is fixed to the recording medium P, and then is discharged out of the apparatus by a discharge roller 69.
On the other hand, toner (transfer residual toner) T remaining on the photosensitive drum 21 without being transferred to the recording medium P during the transfer process reaches the portion facing the cleaning device 25 while adhering to the photosensitive drum 21. And removed and collected by the cleaning device 25. Thereafter, the surface of the photosensitive drum 21 is neutralized by a neutralizing device (not shown), and a series of image forming processes is completed.

次に、本実施形態における現像装置50の構成及び動作について説明する。
現像装置50は、第1現像ローラ51A、第2現像ローラ51B、第1搬送スクリュ(オーガスクリュ)53A、第2搬送スクリュ53B、第3搬送スクリュ53C、現像剤規制部材52、キャリア捕集ローラ54、スクレーパ55、排出スクリュ56等を有している。また現像装置50内には、現像剤Gを搬送して循環経路を形成する現像剤供給搬送路B1、現像剤回収搬送路B2、現像剤循環搬送路B3の3本の現像剤搬送路が形成されている。
Next, the configuration and operation of the developing device 50 in the present embodiment will be described.
The developing device 50 includes a first developing roller 51A, a second developing roller 51B, a first conveying screw (auger screw) 53A, a second conveying screw 53B, a third conveying screw 53C, a developer regulating member 52, and a carrier collecting roller 54. , Scraper 55, discharge screw 56 and the like. Further, in the developing device 50, there are formed three developer transport paths: a developer supply transport path B1, a developer recovery transport path B2, and a developer circulation transport path B3 that transport the developer G to form a circulation path. Has been.

図5は、第1現像ローラ51A及び第2現像ローラ51Bの概略図である。なお、各現像ローラ51A,51Bは同一の構成であるので第1現像ローラ51Aについて説明し、第2現像ローラ51Bは符号を付すに止める。
第1現像ローラ51Aは、ステンレス、アルミニウム、真鍮、導電性樹脂等の非磁性体を円筒形に形成したスリーブ51A1が図示しない駆動手段によって図5において時計回り方向に回転駆動される。スリーブ51A1内には、スリーブ51A1の周面に現像剤Gの穂立ちを生じさせるための磁界を形成するマグネット51A2が配設されている。そして、マグネット51A2により発生する磁力線に沿うように、現像剤G中のキャリアCがスリーブ51A1上においてチェーン状に穂立ちし、このキャリアCに帯電したトナーTが付着して磁気ブラシが形成される。形成された磁気ブラシはスリーブ51A1の回転に伴って搬送される。
また、スリーブ51A1の表面には、現像剤Gの搬送能力を向上させるために凹凸状の処理が施された粗面部が設けられている。この粗面部については後述する。
FIG. 5 is a schematic view of the first developing roller 51A and the second developing roller 51B. Since the developing rollers 51A and 51B have the same configuration, only the first developing roller 51A will be described, and the second developing roller 51B is only given a reference numeral.
In the first developing roller 51A, a sleeve 51A1 in which a non-magnetic material such as stainless steel, aluminum, brass, conductive resin or the like is formed in a cylindrical shape is rotationally driven in a clockwise direction in FIG. In the sleeve 51A1, a magnet 51A2 is disposed that forms a magnetic field for causing the developer G to rise on the peripheral surface of the sleeve 51A1. Then, the carrier C in the developer G rises in a chain shape on the sleeve 51A1 along the magnetic lines of force generated by the magnet 51A2, and the charged toner T adheres to the carrier C to form a magnetic brush. . The formed magnetic brush is conveyed along with the rotation of the sleeve 51A1.
Further, the surface of the sleeve 51 </ b> A <b> 1 is provided with a rough surface portion that has been subjected to uneven processing in order to improve the conveying ability of the developer G. This rough surface portion will be described later.

各現像ローラ51A,51Bの表面上には、マグネット51A2の各磁極H11,H12,H13,H14,H15,H16及びマグネット51B2の各磁極H21,H22,H23,H24により、図6に破線で示すような磁束密度分布が形成される。図中の破線は、各現像ローラ51A,51Bの表面上での法線方向における磁束密度の大きさを示しており、その表面から遠ければ遠いほど法線方向の磁束密度が大きい地点であることを示している。   On the surface of each developing roller 51A, 51B, the magnetic poles H11, H12, H13, H14, H15, H16 of the magnet 51A2 and the magnetic poles H21, H22, H23, H24 of the magnet 51B2 are indicated by broken lines in FIG. Magnetic flux density distribution is formed. The broken line in the figure indicates the magnitude of the magnetic flux density in the normal direction on the surface of each of the developing rollers 51A and 51B. The farther from the surface, the larger the magnetic flux density in the normal direction is. Is shown.

マグネット51A2は、感光体ドラム21との対向位置に磁力線が形成される主磁極H11、現像剤規制部材52と主磁極H11との間に磁力線が形成される搬送磁極H12、現像剤規制部材52に対向する規制磁極H13、第1搬送スクリュ53Aとの対向位置に磁力線が形成される汲み上げ磁極H14、第2現像ローラ51Bとの対向位置に磁力線が形成される第1受け渡し磁極H16、第1受け渡し磁極H16と汲み上げ磁極H14との間に磁力線が形成される搬送磁極H15を備えている。
マグネット51B2は、感光体ドラム21との対向位置に磁力線が形成される主磁極H21、第1受け渡し磁極H16との対向位置に磁力線が形成される第2受け渡し磁極H22、現像剤回収搬送路B2との対向位置に磁力線が形成される剤離れ磁極H23、主磁極21と剤離れ磁極H23との間に磁力線が形成される搬送磁極H24を備えている。
The magnet 51 </ b> A <b> 2 is formed on the main magnetic pole H <b> 11 where a magnetic line of force is formed at a position facing the photosensitive drum 21, and on the conveying magnetic pole H <b> 12 where the magnetic line of force is formed between the developer regulating member 52 and the main magnetic pole H < The opposing regulating magnetic pole H13, the pumping magnetic pole H14 where magnetic lines of force are formed at positions facing the first conveying screw 53A, the first passing magnetic pole H16 where the magnetic lines of force are formed at positions facing the second developing roller 51B, the first passing magnetic poles A conveyance magnetic pole H15 in which lines of magnetic force are formed between H16 and the pumping magnetic pole H14 is provided.
The magnet 51B2 includes a main magnetic pole H21 where a magnetic line of force is formed at a position facing the photosensitive drum 21, a second transfer magnetic pole H22 where a magnetic line of force is formed at a position facing the first transfer magnetic pole H16, a developer recovery conveyance path B2, and the like. Are provided with an agent separating magnetic pole H23 in which magnetic lines of force are formed, and a conveying magnetic pole H24 in which magnetic lines of force are formed between the main magnetic pole 21 and the agent separating magnetic pole H23.

汲み上げ磁極H14の磁力線がキャリアCに作用し、現像剤供給搬送路B1に収容されている現像剤Gが第1現像ローラ51Aの表面上に担持される。第1現像ローラ51Aに担持された現像剤Gは、その一部が現像剤規制部材52と第1現像ローラ51Aとの間隔である規制ギャップを通過する際に現像剤規制部材52によって掻き取られ、掻き取られた現像剤Gは現像剤供給搬送路B1に戻される。
一方、規制磁極H13による磁力が作用する規制ギャップを通過した第1現像ローラ51A上の現像剤Gは、搬送磁極H12の磁力により第1現像領域へと搬送され、主磁極H11が対向する第1現像領域において主磁極H11の磁力により穂立ちし、感光体ドラム21の表面を摺擦する。
The magnetic field lines of the pumping magnetic pole H14 act on the carrier C, and the developer G accommodated in the developer supply transport path B1 is carried on the surface of the first developing roller 51A. The developer G carried on the first developing roller 51A is scraped off by the developer regulating member 52 when a part thereof passes through a regulating gap that is an interval between the developer regulating member 52 and the first developing roller 51A. The developer G thus scraped is returned to the developer supply transport path B1.
On the other hand, the developer G on the first developing roller 51A that has passed through the regulation gap where the magnetic force by the regulation magnetic pole H13 acts is conveyed to the first development region by the magnetic force of the conveyance magnetic pole H12, and the first magnetic pole H11 faces the first. In the developing area, the surface of the photosensitive drum 21 is rubbed by rising due to the magnetic force of the main magnetic pole H11.

その後、第1現像領域を通過した現像剤Gは、第1受け渡し磁極H16の位置(第2受け渡し磁極H22と対向する位置)である現像剤受け渡し領域まで搬送され、第1現像ローラ51A上の一部または全ての現像剤Gが第1受け渡し磁極H16及び第2受け渡し磁極H22の磁力(受け渡し磁力)により第2現像ローラ51B上に受け渡される。第2現像ローラ51B上に受け渡された現像剤Gは、その後、主磁極H21が対向する第2現像領域において主磁極H21の磁力により穂立ちし、感光体ドラム21の表面を摺擦する。
その後、第2現像領域を通過した第2現像ローラ51B上の現像剤Gは、搬送磁極H24を通過して剤離れ磁極H23の位置に到達する。そして、剤離れ磁極H23における反発磁界がキャリアCに作用し、第2現像ローラ51Bに担持されている現像処理後の現像剤Gが第2現像ローラ51Bから離脱する。離脱後の現像剤Gは現像剤回収搬送路B2に回収され、第2搬送スクリュ53Bによって現像ローラ軸方向である長手方向に沿って搬送される。
Thereafter, the developer G that has passed through the first development area is conveyed to the developer delivery area, which is the position of the first delivery magnetic pole H16 (position facing the second delivery magnetic pole H22), and is supplied to the developer on the first development roller 51A. Part or all of the developer G is transferred onto the second developing roller 51B by the magnetic force (transfer magnetic force) of the first transfer magnetic pole H16 and the second transfer magnetic pole H22. The developer G transferred onto the second developing roller 51B then rises by the magnetic force of the main magnetic pole H21 in the second developing region where the main magnetic pole H21 faces, and rubs the surface of the photosensitive drum 21.
Thereafter, the developer G on the second developing roller 51B that has passed through the second developing region passes through the transport magnetic pole H24 and reaches the position of the agent separating magnetic pole H23. Then, the repulsive magnetic field in the agent separating magnetic pole H23 acts on the carrier C, and the developer G after the development processing carried on the second developing roller 51B is detached from the second developing roller 51B. The separated developer G is collected in the developer collection conveyance path B2, and conveyed along the longitudinal direction, which is the axial direction of the developing roller, by the second conveyance screw 53B.

各搬送スクリュ53A,53B,53Cは何れも軸部上に螺旋状のスクリュ部が形成されたものであり、現像装置50内に収容されている現像剤Gをその軸部に沿って搬送する。第1搬送スクリュ53Aは現像剤供給搬送路B1内に配設されており、現像剤供給搬送路B1内の現像剤Gを長手方向である図3において手前側から奥側に搬送する。第1搬送スクリュ53Aによって搬送されているとき、現像剤供給搬送路B1内の現像剤Gは第1現像ローラ51Aの表面に順次汲み上げられる。従って本実施形態で示した現像装置50では、現像剤供給搬送路B1の現像剤搬送方向下流側に行けば行くほど現像剤Gの量が少なくなる。   Each of the transport screws 53A, 53B, and 53C has a spiral screw portion formed on the shaft portion, and transports the developer G accommodated in the developing device 50 along the shaft portion. The first transport screw 53A is disposed in the developer supply transport path B1, and transports the developer G in the developer supply transport path B1 from the front side to the back side in FIG. 3, which is the longitudinal direction. When being transported by the first transport screw 53A, the developer G in the developer supply transport path B1 is sequentially pumped onto the surface of the first developing roller 51A. Therefore, in the developing device 50 shown in the present embodiment, the amount of the developer G decreases as it goes to the downstream side in the developer transport direction of the developer supply transport path B1.

第2搬送スクリュ53Bは、現像剤回収搬送路B2の内部に配設されており、第1搬送スクリュ53Aの鉛直方向下方に位置している。第2現像ローラ51Bから離脱して現像剤回収搬送路B2に回収された現像処理後の現像剤Gは、現像剤回収搬送路B2内を図3において手前側から奥側へと搬送される。各搬送スクリュ53A,53Bは、それぞれの軸部が各現像ローラ51A,51Bの回転軸とほぼ平行となるように配設されている。   The second conveyance screw 53B is disposed inside the developer recovery conveyance path B2, and is positioned below the first conveyance screw 53A in the vertical direction. The developed developer G separated from the second developing roller 51B and collected in the developer collection conveyance path B2 is conveyed from the near side to the back side in FIG. 3 in the developer collection conveyance path B2. The transport screws 53A and 53B are arranged so that their shaft portions are substantially parallel to the rotation shafts of the developing rollers 51A and 51B.

第3搬送スクリュ53Cは現像剤攪拌搬送路B3の内部に配設されており、現像剤回収搬送路B2の現像剤搬送方向下流部と現像剤供給搬送路B1の現像剤搬送方向上流部とを直線的に結ぶべく、図7に示すように、各搬送スクリュ53A,53Bに対して斜めに配設されている。第3搬送スクリュ53Cは、第2搬送スクリュ53Bによって現像剤回収搬送路B2内を搬送されてきた現像剤Gを、現像剤供給搬送路B1の現像剤搬送方向上流側へと搬送する。
また第3搬送スクリュ53Cは、第1搬送スクリュ53Aによって現像剤供給搬送路B1の現像剤搬送方向下流側端部まで搬送されて落下経路B4を通過した現像剤Gも、現像剤供給搬送路B1の現像剤搬送方向上流側へと搬送する。
The third transport screw 53C is disposed inside the developer agitation transport path B3, and includes a downstream part in the developer transport direction of the developer recovery transport path B2 and an upstream part in the developer transport direction of the developer supply transport path B1. In order to tie them linearly, as shown in FIG. The third transport screw 53C transports the developer G that has been transported in the developer recovery transport path B2 by the second transport screw 53B to the upstream side in the developer transport direction of the developer supply transport path B1.
The third transport screw 53C is also transported to the downstream end portion in the developer transport direction of the developer supply transport path B1 by the first transport screw 53A, and the developer G that has passed through the drop path B4 is also the developer supply transport path B1. The developer is transported upstream in the developer transport direction.

図7は、現像剤Gの搬送経路を図3の左側から見た模式図である。なお、現像剤Gの搬送方向を各領域に白抜き矢印で示している。
図7に示すように、現像剤回収搬送路B2の現像剤搬送方向下流側と現像剤攪拌搬送路B3の現像剤搬送方向上流側との間は、第1中継部B5を介して連通している。また、現像剤攪拌搬送路B3の現像剤搬送方向下流側と現像剤供給搬送路B1の現像剤搬送方向上流側との間は、第2中継部B6を介して連通している。なお、現像剤供給搬送路B1の現像剤搬送方向下流側と現像剤攪拌搬送路B3の現像剤搬送方向上流側との間は、上述したように落下経路B4を介して連通している。
FIG. 7 is a schematic view of the developer G transport path as viewed from the left side of FIG. Note that the conveyance direction of the developer G is indicated by a white arrow in each region.
As shown in FIG. 7, the downstream side of the developer recovery conveyance path B2 in the developer conveyance direction and the upstream side of the developer agitation conveyance path B3 in the developer conveyance direction communicate with each other via the first relay portion B5. Yes. Further, the downstream side in the developer transport direction of the developer agitation transport path B3 and the upstream side in the developer transport direction of the developer supply transport path B1 communicate with each other via the second relay portion B6. Note that the downstream side in the developer conveyance direction of the developer supply conveyance path B1 and the upstream side in the developer conveyance direction of the developer agitation conveyance path B3 communicate with each other via the drop path B4 as described above.

上述の構成により、各現像剤搬送路B1,B2,B3内を各搬送スクリュ53A,53B,53Cの搬送力によって現像剤Gが移動することにより、現像装置50内を現像剤Gが循環する。
なお、本実施形態では、各現像ローラ51A,51Bの外周面上の線速は1136mm/sec、プロセス線速(感光体ドラム21の外周面上の線速及び被記録媒体Pの搬送速度)は738mm/sec程度に設定されている。
現像剤攪拌搬送路B3の内部にはトナー濃度センサとして機能する磁気センサ26が配設されており、磁気センサ26からの情報に基づいて剤カートリッジ28から現像装置50に向けてトナーが所定量補給される。補給トナーは現像剤攪拌搬送路B3の図7において左端である符号Tで示す部位から補給され、本実施形態では現像装置50内での現像剤Gのトナー濃度が4〜7重量%となるように制御される。
With the above-described configuration, the developer G circulates in the developing device 50 by moving the developer G in the developer transport paths B1, B2, and B3 by the transport force of the transport screws 53A, 53B, and 53C.
In this embodiment, the linear velocity on the outer peripheral surface of each of the developing rollers 51A and 51B is 1136 mm / sec, and the process linear velocity (the linear velocity on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 21 and the conveyance speed of the recording medium P) is It is set to about 738 mm / sec.
A magnetic sensor 26 functioning as a toner concentration sensor is disposed inside the developer stirring and conveying path B3, and a predetermined amount of toner is supplied from the agent cartridge 28 to the developing device 50 based on information from the magnetic sensor 26. Is done. The replenishment toner is replenished from a portion indicated by a symbol T which is the left end in FIG. 7 of the developer stirring and conveying path B3, and in this embodiment, the toner concentration of the developer G in the developing device 50 is 4 to 7% by weight. Controlled.

次に、本実施形態で好適に用いられる二成分現像剤について説明する。
現像剤Gの磁性キャリアCは、例えば酸化鉄を主成分としたフェライト、マグネタイト、または鉄粉を芯材として樹脂によりコーティングした磁性体樹脂キャリアを用いることができる。このような磁性キャリアの被覆材料(コーティング材料)としては、アミノ系樹脂、例えば尿素―ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ユリア樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
また、ポリビニル及びポリビニリデン系樹脂、例えばアクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリスチレン樹脂及びスチレンアクリル共重合樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリ塩化ビニル等のハロゲン化オレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂及びポリブチレンテレフタラート樹脂等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリトリフルオロエチレン樹脂、ポリヘキサフルオロプロピレン樹脂、フッ化ビニリデンとアクリル単量体との共重合体、フッ化ビニリデンとフッ化ビニルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとフッ化ビニリデンと非フッ化単量体とのターポリマ等のフルオロターポリマ、及びシリコーン樹脂等が挙げられる。
本実施形態で使用する磁性キャリアは、アミノ系樹脂のコーティングを施している。
Next, a two-component developer that is preferably used in the present embodiment will be described.
As the magnetic carrier C of the developer G, for example, a magnetic resin carrier in which ferrite, magnetite, or iron powder containing iron oxide as a main component and coated with a resin using iron powder as a core material can be used. Examples of the magnetic carrier coating material (coating material) include amino resins such as urea-formaldehyde resin, melamine resin, benzoguanamine resin, urea resin, and polyamide resin.
Polyvinyl and polyvinylidene resins such as acrylic resins, polymethyl methacrylate resins, polyacrylonitrile resins, polyvinyl acetate resins, polyvinyl alcohol resins, polyvinyl butyral resins, polystyrene resins and styrene acrylic copolymer resins, Halogenated olefin resins such as vinyl chloride, polyester resins such as polyethylene terephthalate resin and polybutylene terephthalate resin, polycarbonate resins, polyethylene resin, polyvinyl fluoride resin, polyvinylidene fluoride resin, polytrifluoroethylene resin, polyhexa Fluoropropylene resin, copolymer of vinylidene fluoride and acrylic monomer, copolymer of vinylidene fluoride and vinyl fluoride, tetrafluoroethylene and fluoride Fluoro terpolymer of terpolymers, etc. of vinylidene and a non-fluorinated monomer, and silicone resins.
The magnetic carrier used in this embodiment is coated with an amino resin.

磁性キャリアCの体積固有抵抗は、磁性キャリアCの体積固有抵抗測定装置の概略斜視図である図8に示すように、電極間距離2mm、表面積2×4cmの電極82a,82bを収容したフッ素樹脂製容器からなるセル81を使用して測定する。各電極82a,82b間に磁性キャリア83を充填し、三協パイオテク社製タッピングマシンPTM−1型を用い、タッピングスピード30回/minにて1分間タッピング操作を行う。
各電極82a,82b間に1000Vの直流電圧を印加し、ハイレジスタンスメータ4329A(4329+LJK5HVLVWDQFH 0HWHU横川ヒューレットパッカード株式会社製)により直流抵抗を測定して電気抵抗率RΩ・cmを求め、LogRを算出する。本実施形態では、15LogΩ・cmの磁性キャリアを使用した。
The volume resistivity of the magnetic carrier C is a fluororesin containing electrodes 82a and 82b having a distance between electrodes of 2 mm and a surface area of 2 × 4 cm, as shown in FIG. 8 which is a schematic perspective view of a volume resistivity measurement device of the magnetic carrier C. Measurement is performed using a cell 81 made of a container. A magnetic carrier 83 is filled between the electrodes 82a and 82b, and a tapping operation is performed for 1 minute at a tapping speed of 30 times / min using a tapping machine PTM-1 manufactured by Sankyo Piotech.
A DC voltage of 1000 V is applied between the electrodes 82a and 82b, and the DC resistance is measured by a high resistance meter 4329A (4329 + LJK5HVLVWDQFH 0HWHU Yokogawa Hewlett-Packard Co., Ltd.) to determine the electrical resistivity RΩ · cm, and the Log R is calculated. In this embodiment, a magnetic carrier of 15 LogΩ · cm was used.

磁性キャリアCの重量平均粒径は20〜65μmが好ましく、20〜50μmがより好ましい。重量平均粒径が20μm未満であると、芯材の均一性が低下することに起因する感光体へのキャリア付着が発生する場合があり、重量平均粒径が65μmを超えると、画像細部の再現性が悪化して精細な画像を得られない場合がある。
ここで、重量平均粒径の測定としては粒度分布を測定可能な機器であれば特に制限なく測定でき、目的に応じて適宜選択可能である。一例として、マイクロトラック粒度分布計(モデルHRA9320−X100)を使用することが可能である。
本実施形態で使用する磁性キャリアCの重量平均粒径は35μmとした。
The weight average particle diameter of the magnetic carrier C is preferably 20 to 65 μm, more preferably 20 to 50 μm. When the weight average particle size is less than 20 μm, carrier adhesion to the photoreceptor may occur due to the decrease in the uniformity of the core material. When the weight average particle size exceeds 65 μm, the image details are reproduced. In some cases, the quality deteriorates and a fine image cannot be obtained.
Here, as the measurement of the weight average particle diameter, any instrument capable of measuring the particle size distribution can be measured without particular limitation, and can be appropriately selected according to the purpose. As an example, a Microtrac particle size distribution meter (model HRA9320-X100) can be used.
The weight average particle size of the magnetic carrier C used in this embodiment was set to 35 μm.

現像剤GのトナーTについては、二成分現像剤として使用されるトナーであれば制限はなく、さらにバインダ樹脂、着色剤、離型剤、帯電調整剤、外添剤等を含むトナーも使用可能である。
また、本実施形態では粉砕法によって製造されたトナーを使用しているが、トナーの製造方法についても重合法等の公知の方法を用いることができ、本発明において粉砕法に限定されるものではない。
本実施形態では、トナーTとして粒径5.3μm程度のものを使用している。
The toner T of the developer G is not limited as long as it is a toner used as a two-component developer, and toners including a binder resin, a colorant, a release agent, a charge adjusting agent, an external additive, etc. can also be used. It is.
In this embodiment, a toner manufactured by a pulverization method is used. However, a known method such as a polymerization method can also be used as a toner manufacturing method, and the present invention is not limited to the pulverization method. Absent.
In this embodiment, toner T having a particle size of about 5.3 μm is used.

次に、図5に基づいて各現像ローラ51A,51Bについて説明する。
一般に、高速で回転する現像スリーブの表面で現像剤がスリップして停滞し、現像スリーブに対する現像剤の追従性が悪化することにより画像濃度が低下するという問題点がある。これを解決するため、現像スリーブの表面を粗面化することにより、現像剤の追従性を維持する構成が考えられる。
Next, the developing rollers 51A and 51B will be described with reference to FIG.
In general, the developer slips and stays on the surface of the developing sleeve that rotates at a high speed, and the followability of the developer to the developing sleeve deteriorates, resulting in a problem that the image density is lowered. In order to solve this problem, a configuration in which the developer follow-up property is maintained by roughening the surface of the developing sleeve can be considered.

現像スリーブの表面を粗面化する方法としては、現像スリーブの素管をサンドブラストやビースブラスト等の加工により粗面化処理する方法、V溝形状や平面視で円形あるいは楕円形を呈する小さな凹部を、互いに重ならないように間隔を空けて規則的に多数設ける(間隔は不規則的に多数設けられてもよく、また互いに重なるような間隔であってもよい)方法、素管に金属材料を溶射する方法等が挙げられる。
これ等の表面加工により、経時変化による現像剤搬送量の低下を防止することが可能であるが、現像スリーブの目標寿命に応じて取るべき構成が異なってくる。
As a method for roughening the surface of the developing sleeve, a method for roughening the base tube of the developing sleeve by processing such as sand blasting or bead blasting, a small concave portion that exhibits a circular or elliptical shape in a V-groove shape or a plan view. , A method in which a large number is regularly provided at intervals so as not to overlap with each other (a number of intervals may be irregularly provided or may be an interval at which they overlap each other), and a metal material is sprayed on the element tube And the like.
Although it is possible to prevent a decrease in the developer conveyance amount due to changes over time by these surface treatments, the configuration to be taken differs depending on the target life of the developing sleeve.

現像スリーブは、素管をアルミニウムとしてブラスト処理あるいは溝形状を形成して表面を粗面化する構成が一般的であるが、これは素管のコストと加工性の観点から選択されている場合が多い。加工性が良好であるということは、ビッカース硬さHv=100以下のアルミニウムよりも硬度の高い鉄粉であるHv=180程度のキャリアによって、現像スリーブが摩耗し易いということとなる。
高速かつ多量画像形成に対応するためには、現像スリーブを長寿命化して画像安定性を高めることが必須である。このためには、キャリアよりも高硬度のステンレス鋼(SUS304でHv=200程度)等を素管として選択することとなる。しかし、硬度が高いということは切削加工性が悪く、生産コストがかさむという問題点がある。そこで、本実施形態ではステンレス鋼にステンレスを溶射して粗面化する構成とした。
The developing sleeve is generally configured such that the raw tube is made of aluminum and blasted or a groove shape is formed to roughen the surface, but this may be selected from the viewpoint of the cost and workability of the raw tube. Many. The good workability means that the developing sleeve is easily worn by a carrier of Hv = 180, which is iron powder having a hardness higher than that of aluminum having a Vickers hardness of Hv = 100 or less.
In order to cope with high-speed and large-volume image formation, it is essential to increase the image stability by extending the life of the developing sleeve. For this purpose, stainless steel having a hardness higher than that of the carrier (Hv = 200 or so in SUS304) or the like is selected as the raw tube. However, the high hardness has the problem of poor cutting workability and high production costs. Therefore, in the present embodiment, the surface is roughened by spraying stainless steel onto stainless steel.

現像スリーブ表面の粗面化は、先ず素管のステンレス鋼としてSUS304からなる外径30mm、肉厚1mm、長さ490mmの中空管を用意し、この中空管の外表面にブラスト処理を施してRz6μmの表面粗さとする。その後、キャリアよりも高硬度な材質をアーク溶射し、現像スリーブの表面に凹凸を形成する。
溶射時において、ステンレスはアルミニウムに比して熱膨張率が小さいため素管の温度上昇による熱変形が少なく、また機械的強度が高いので溶射時の衝撃力による変形が少ない。従って、素管をステンレスにすることにより、アルミニウムの場合に比して現像スリーブの外径振れ精度の悪化が抑制され、画像濃度の周期的な変動が抑制される。
The surface of the developing sleeve is roughened by first preparing a hollow tube made of SUS304 with an outer diameter of 30 mm, a wall thickness of 1 mm, and a length of 490 mm as stainless steel for the base tube, and blasting the outer surface of the hollow tube. The surface roughness is Rz 6 μm. Thereafter, a material harder than the carrier is arc sprayed to form irregularities on the surface of the developing sleeve.
At the time of thermal spraying, stainless steel has a smaller coefficient of thermal expansion than aluminum, so that thermal deformation due to temperature rise of the raw tube is small, and since mechanical strength is high, deformation due to impact force during thermal spraying is small. Therefore, by making the base tube stainless, deterioration of the outer diameter fluctuation accuracy of the developing sleeve is suppressed as compared with the case of aluminum, and periodic fluctuations in image density are suppressed.

溶射材としては、アルミニウムやチタン等、様々な金属が選択可能であるが、アルミニウムのように磁性キャリアCよりも低硬度の材料では、磁性キャリアCによる摩耗のため粗面化形状が高速多量画像形成に対応した長期寿命を維持することができない。チタンは高硬度材料であり寿命は達成できるが、生産コストがかさんでしまう。また、現像スリーブの素管と溶射材とが異なると、素管と溶射材との融合性が低いために長期使用に際して溶射材が剥がれ易いという問題点もある。
そこで本実施形態では、素管と同材質であるSUS304のワイヤをアーク溶射することにより、現像スリーブ51A1,51B1の表面に凹凸を形成している。素管と溶射材とが同材質であることから両者の融合性が高く、長期間の使用に際しても溶射材が剥がれにくく耐久性を高めることができる。素管と溶射材とを同材質とすれば、素管及び溶射材共にチタンとする構成を採用してもよい。この場合にもステンレスを用いた場合と同程度の長寿命が望めるが、生産コストは大幅に増加することとなる。
As the thermal spraying material, various metals such as aluminum and titanium can be selected. However, in the case of a material having a hardness lower than that of the magnetic carrier C such as aluminum, the roughened shape has a high speed and a large amount of image due to wear by the magnetic carrier C. Long-term life corresponding to formation cannot be maintained. Titanium is a high-hardness material and can achieve a lifetime, but production costs are increased. In addition, if the raw tube of the developing sleeve is different from the thermal spray material, there is a problem in that the thermal spray material is easily peeled off during long-term use because of low fusion between the raw tube and the thermal spray material.
Therefore, in the present embodiment, the surface of the developing sleeves 51A1 and 51B1 is made uneven by arc spraying a wire of SUS304, which is the same material as the base tube. Since the base tube and the thermal spray material are the same material, the fusion between the two is high, and the thermal spray material is difficult to peel off even during long-term use, and the durability can be improved. If the base tube and the thermal spray material are made of the same material, a configuration in which both the base tube and the thermal spray material are titanium may be adopted. In this case, the same long life as when stainless steel is used can be expected, but the production cost is greatly increased.

このように、現像スリーブ51A1,51B1の表面に磁性キャリアCよりも高硬度で素管と同材質のステンレス材を溶射して凹凸を形成することにより、高速かつ多量画像形成時での磁性キャリアCによる現像スリーブ51A1,51B1表面の凹凸の摩耗を長期にわたって防止することができる。そして、これにより現像ローラ51A,51Bは長期間にわたり安定して現像剤を汲み上げることができ、これにより経時変化による現像剤汲み上げ量の減少を防止することができる。   As described above, the surface of the developing sleeves 51A1 and 51B1 is harder than the magnetic carrier C and is made of the same material as the base tube by thermal spraying to form irregularities, thereby forming the magnetic carrier C in high-speed and large-volume image formation. It is possible to prevent the unevenness of the surface of the developing sleeves 51A1 and 51B1 from being worn for a long time. As a result, the developing rollers 51A and 51B can pump up the developer stably for a long period of time, thereby preventing a decrease in the amount of developer drawn up over time.

本実施形態における各現像ローラ51A,51Bは、何れもステンレスの中空管にステンレスをアーク溶射した表面加工を施したものを使用している。そして、各現像ローラ51A,51Bの表面、すなわち現像スリーブ51A1,51B1の表面での十点平均粗さRz及び凹凸平均間隔Smを測定した。測定方法は、JIS B 0601−1994に準拠した測定方法であれば、特には限定されない。本実施形態では、ミツトヨ社製FORMTRACER SV−C500を用いて測定を行った。   Each of the developing rollers 51A and 51B in the present embodiment uses a stainless steel hollow tube that is surface-treated by arc spraying stainless steel. Then, the ten-point average roughness Rz and the unevenness average interval Sm on the surfaces of the developing rollers 51A and 51B, that is, the surfaces of the developing sleeves 51A1 and 51B1, were measured. A measuring method will not be specifically limited if it is a measuring method based on JISB0601-1994. In this embodiment, the measurement was performed using FORMRACER SV-C500 manufactured by Mitutoyo Corporation.

図9は、現像ローラ51A,51Bの外周面に形成した凹凸における溝の深さと幅、及び磁性キャリアCとトナーTとを示した模式図である。図9に基づいて、本発明の特徴である磁性キャリアCの粒径と現像ローラ51A,51Bの溝深さ及び溝幅との関係について説明する。
先ず、現像ローラ51A,51Bの溝深さについて説明する。現像ローラ51A,51Bの溝の深さは、磁性キャリアCがある程度溝に入ることでスリーブが磁性キャリアC(現像剤G)を搬送し易くして汲み上げ量を安定化させ、溝に付着したトナーTを磁性キャリアCで回収するという働きがある(図9(A)参照)。従って、溝の深さに相当する十点平均粗さRzとキャリア粒径Dとの関係が重要である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the depth and width of the grooves in the irregularities formed on the outer peripheral surfaces of the developing rollers 51A and 51B, and the magnetic carrier C and the toner T. Based on FIG. 9, the relationship between the particle size of the magnetic carrier C and the groove depth and groove width of the developing rollers 51A and 51B, which is a feature of the present invention, will be described.
First, the groove depth of the developing rollers 51A and 51B will be described. The depth of the grooves of the developing rollers 51A and 51B is such that the magnetic carrier C enters the groove to some extent so that the sleeve can easily convey the magnetic carrier C (developer G), stabilize the pumping amount, and the toner adhering to the grooves There is a function of collecting T with the magnetic carrier C (see FIG. 9A). Therefore, the relationship between the ten-point average roughness Rz corresponding to the groove depth and the carrier particle size D is important.

図10は、500万枚画像形成時における十点平均粗さRzとスリーブ固着ランクとの関係を示している。スリーブ固着ランクの目標、すなわち市場にて影響のないスリーブ固着レベルはランク3.5以上であり、評価に使用した磁性キャリアCの粒径は35μmである。
図10から判るように、十点平均粗さRzがキャリア粒径Dに対して1.4倍程度の大きさである約50μmからスリーブ固着は良化傾向を示し、1.5倍以上の大きさである55μmでは磁性キャリアCが溝に十分入り込み、現像剤Gの搬送を安定化させると共に溝に付着したトナーTを回収してスリーブ固着ランクを目標レベルに抑制することができた。従って、スリーブ固着の発生を防止するためには、1.5D<Rzの関係が必要である。なお、このときの凹凸平均間隔Smは220μmであった。
FIG. 10 shows the relationship between the ten-point average roughness Rz and the sleeve fixing rank when forming an image of 5 million sheets. The target of the sleeve fixing rank, that is, the sleeve fixing level that has no influence on the market is rank 3.5 or higher, and the particle size of the magnetic carrier C used for the evaluation is 35 μm.
As can be seen from FIG. 10, since the ten-point average roughness Rz is about 50 μm, which is about 1.4 times the carrier particle diameter D, the sleeve fixing tends to be improved and is 1.5 times or more larger. When the thickness is 55 μm, the magnetic carrier C sufficiently enters the groove, stabilizes the transport of the developer G, collects the toner T adhering to the groove, and suppresses the sleeve fixing rank to the target level. Therefore, in order to prevent occurrence of sticking of the sleeve, a relationship of 1.5D <Rz is necessary. In addition, the uneven | corrugated average space | interval Sm at this time was 220 micrometers.

次に、現像ローラ51A,51Bの溝幅について説明する。
図9(B)に示すように溝の幅が狭い場合には、溝の内部に付着したトナーTを磁性キャリアCで回収することはできないが、図9(A)に示すように溝の幅が広ければ、溝の内部に付着したトナーTを接触する磁性キャリアCによって回収することができるため、溝部におけるトナー付着は発生しない。
スリーブ固着は溝に付着したトナーTが原因であることから、磁性キャリアCが溝に入り込み付着したトナーTが回収できればよいこととなる。すなわち、溝の幅と深さとの関係が重要である。溝の幅に相当する凹凸平均間隔Smがキャリア粒径Dより小さいと、磁性キャリアCは溝に進入することができないため、溝の内部に付着したトナーTを磁性キャリアCで回収することができずにスリーブ固着が発生してしまう。凹凸平均間隔Smはキャリア粒径Dよりも大きいことが条件となるが、効果的に溝に付着したトナーTを回収するためには、凹凸平均間隔Smと十点平均粗さRzとの関係も必要となる。
Next, the groove width of the developing rollers 51A and 51B will be described.
When the groove width is narrow as shown in FIG. 9B, the toner T adhering to the inside of the groove cannot be collected by the magnetic carrier C, but the groove width as shown in FIG. 9A. Is wide, the toner T adhering to the inside of the groove can be collected by the magnetic carrier C in contact therewith, so that no toner adheres to the groove.
Since the fixing of the sleeve is caused by the toner T adhering to the groove, it is only necessary that the magnetic carrier C enters the groove and collects the adhering toner T. That is, the relationship between the groove width and depth is important. If the average unevenness interval Sm corresponding to the width of the groove is smaller than the carrier particle size D, the magnetic carrier C cannot enter the groove, so that the toner T adhering to the inside of the groove can be collected by the magnetic carrier C. The sleeve will stick. The uneven average interval Sm is required to be larger than the carrier particle diameter D. However, in order to effectively collect the toner T adhering to the groove, the relationship between the uneven average interval Sm and the ten-point average roughness Rz is also included. Necessary.

図11は、500万枚画像形成時における凹凸平均間隔Smとスリーブ固着ランクとの関係を示している。スリーブ固着の目標、すなわち市場にて影響のないスリーブ固着レベルはランク3.5以上であり、評価に使用した磁性キャリアCの粒径は35μmである。
図11から判るように、凹凸平均間隔Smが200μmを超えるとスリーブ固着は良化傾向を示し、凹凸平均間隔Smが220μm以上の場合にスリーブ固着を目標レベルに抑制することができた。なお、このときの十点平均粗さRzは55μmであった。従って、スリーブ固着の発生を防止するためには、凹凸平均間隔Smが十点平均粗さRzの4倍以上、すなわち4・Rz<Smの関係が必要である。
以上の結果より、キャリア粒径D、十点平均粗さRz、凹凸平均間隔Smの間には、以下の関係式が成立することとなる。
1.5D<Rz<1/4・Sm・・・式1
FIG. 11 shows the relationship between the unevenness average interval Sm and the sleeve fixing rank when forming 5 million images. The target of sleeve fixing, that is, the level of sleeve fixing that does not affect the market is rank 3.5 or higher, and the particle size of the magnetic carrier C used for the evaluation is 35 μm.
As can be seen from FIG. 11, when the uneven average interval Sm exceeds 200 μm, the sleeve fixing tends to be improved, and when the uneven average interval Sm is 220 μm or more, the sleeve fixing can be suppressed to the target level. At this time, the ten-point average roughness Rz was 55 μm. Therefore, in order to prevent the occurrence of sleeve sticking, the unevenness average interval Sm is required to be at least four times the ten-point average roughness Rz, that is, 4 · Rz <Sm.
From the above results, the following relational expression is established among the carrier particle diameter D, the ten-point average roughness Rz, and the uneven average interval Sm.
1.5D <Rz <1/4 · Sm Formula 1

なお、本実施形態における十点平均粗さRz、凹凸平均間隔Smの測定方向は現像ローラ軸方向である。
キャリア粒径D、十点平均粗さRz、凹凸平均間隔Smの関係は、現像ローラ軸方向、現像ローラ回転方向の何れかで満足する必要があり、他方(本実施形態では現像ローラ回転方向)の溝深さ、溝間隔はキャリア粒径Dよりも大きいことが最低条件となる。もちろん、現像ローラ軸方向、現像ローラ回転方向の両方でキャリア粒径D、十点平均粗さRz、凹凸平均間隔Smの関係を満足する構成としてもよい。
In this embodiment, the measurement direction of the ten-point average roughness Rz and the uneven average interval Sm is the developing roller axial direction.
The relationship between the carrier particle diameter D, the ten-point average roughness Rz, and the uneven average interval Sm needs to be satisfied in either the developing roller axial direction or the developing roller rotating direction, and the other (the developing roller rotating direction in this embodiment). The minimum condition is that the groove depth and the groove interval are larger than the carrier particle diameter D. Of course, the carrier particle diameter D, the ten-point average roughness Rz, and the unevenness average interval Sm may be satisfied in both the developing roller axial direction and the developing roller rotation direction.

本発明の第1の実施形態では、第1現像ローラ51A、第2現像ローラ51B共に同じ表面性状の構成を採用し、キャリア粒径D=35μmに対して十点平均粗さRz1=Rz2=70μm、凹凸平均間隔Sm1=Sm2=300μmとした(表1上段参照)。
第1の実施形態では、キャリア粒径D=35μmから1.5D=52,5μm、凹凸平均間隔Sm=300μmより1/4Sm1=1/4Sm2=75μmとなる。すなわち、1.5D=52.5<Rz1=70<1/4Sm1=75、1.5D=52.5<Rz2=70<1/4Sm2=75となり、第1現像ローラ51A、第2現像ローラ51B共に式1を満足する構成であることが明らかとなった(表1下段参照)。
In the first embodiment of the present invention, both the first developing roller 51A and the second developing roller 51B adopt the same surface texture configuration, and the ten-point average roughness Rz1 = Rz2 = 70 μm with respect to the carrier particle size D = 35 μm. The average unevenness interval Sm1 = Sm2 = 300 μm (see the upper part of Table 1).
In the first embodiment, the carrier particle diameter D = 35 μm to 1.5D = 52.5 μm, and the unevenness average interval Sm = 300 μm, so that 1/4 Sm1 = 1/4 Sm2 = 75 μm. That is, 1.5D = 52.5 <Rz1 = 70 <1 / 4Sm1 = 75, 1.5D = 52.5 <Rz2 = 70 <1 / 4Sm2 = 75, and the first developing roller 51A and the second developing roller 51B. It was revealed that both of the configurations satisfied Formula 1 (see the lower part of Table 1).

この結果、式1を満足する構成であることからスリーブ固着の発生を抑制し、かつ汲み上げ量の低下を抑制することができるので、画像濃度低下等の異常画像の発生防止及びトナー飛散の発生を防止することができる。
上述の構成より本発明によれば、各現像ローラ51A,51Bの表面に溝を形成することによって表面を粗面化し、溝の深さ及び幅をキャリア粒径Dよりも大きくすることにより溝に付着したトナーTを磁性キャリアCによって回収することができ、かつ溝の深さが十分に深いために現像剤Gの搬送性も十分に確保できるので、長期にわたって現像ローラ51A,51Bのトナー固着を改善できると共に、汲み上げ量の低下を防止して画像濃度低下等の異常画像の発生防止及びトナー飛散の発生を防止することができる。
As a result, since the configuration satisfies Expression 1, it is possible to suppress the occurrence of sticking of the sleeve and the reduction of the pumping amount, thereby preventing the occurrence of abnormal images such as a decrease in image density and the occurrence of toner scattering. Can be prevented.
According to the present invention from the above-described configuration, the surface is roughened by forming grooves on the surfaces of the developing rollers 51A and 51B, and the grooves are formed by making the depth and width of the grooves larger than the carrier particle diameter D. The adhering toner T can be collected by the magnetic carrier C, and since the groove depth is sufficiently deep, the developer G can be sufficiently transported, so that the fixing rollers 51A and 51B can adhere to the toner for a long period of time. In addition to being able to improve, it is possible to prevent a decrease in the pumping amount, thereby preventing the occurrence of abnormal images such as a decrease in image density and the occurrence of toner scattering.

Figure 2018081152
Figure 2018081152

次に、本発明の第2の実施形態を説明する。この第2の実施形態は第1現像ローラ51Aと第2現像ローラ51Bとでそれぞれの表面性状が異なる構成とし、第1現像ローラ51Aは第1の実施形態と同様に十点平均粗さRz1=70μm及び凹凸平均間隔Sm1=300μm、第2現像ローラ51Bは第1現像ローラ51Aよりも十点平均粗さRz及び凹凸平均間隔Sm共に小さく構成し、十点平均粗さRz2=55μm、凹凸平均間隔Sm2=240μmとした(表2上段参照)。
キャリア粒径D=35μmから、第1現像ローラ51Aは第1の実施形態と同様に1.5D=52.5<Rz1=70<1/4Sm1=75となり、式1を満足する。第2現像ローラ51Bはキャリア粒径D=35μmから1.5D=52.5、Sm2=240μmから1/4Sm2=60μmとなる。従って、1.5D=52.5<Rz2=55<1/4Sm2=60となり、式1を満足する構成であることが明らかである(表2下段参照)。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the first developing roller 51A and the second developing roller 51B have different surface properties, and the first developing roller 51A has a ten-point average roughness Rz1 = as in the first embodiment. 70 μm and uneven average interval Sm1 = 300 μm, the second developing roller 51B is configured to be smaller than the first developing roller 51A by both the ten-point average roughness Rz and the uneven average interval Sm, and the ten-point average roughness Rz2 = 55 μm, the uneven average interval. Sm2 = 240 μm (see the upper part of Table 2).
From the carrier particle diameter D = 35 μm, the first developing roller 51A satisfies the formula 1, as 1.5D = 52.5 <Rz1 = 70 <1 / 4Sm1 = 75, as in the first embodiment. The second developing roller 51B has a carrier particle size D = 35 μm to 1.5D = 52.5 and Sm2 = 240 μm to ¼ Sm2 = 60 μm. Therefore, 1.5D = 52.5 <Rz2 = 55 <1 / 4Sm2 = 60, and it is clear that the configuration satisfies Expression 1 (see the lower part of Table 2).

この結果、スリーブ固着の発生を抑制しかつ汲み上げ量の低下を抑制できるので、画像濃度低下等の異常画像の発生防止並びにトナー飛散の発生を防止することができる。さらに、第2現像ローラ51Bの表面性状を第1現像ローラ51Aよりも小さくしていることから、ドット再現性等の画質を向上することができる。   As a result, the occurrence of sticking of the sleeve can be suppressed and the reduction of the pumping amount can be suppressed, so that it is possible to prevent the occurrence of abnormal images such as a decrease in image density and the occurrence of toner scattering. Furthermore, since the surface property of the second developing roller 51B is smaller than that of the first developing roller 51A, image quality such as dot reproducibility can be improved.

Figure 2018081152
Figure 2018081152

次に、本発明の第3の実施形態を説明する。この第3の実施形態は、各現像ローラ51A,51Bの表面に低摩擦抵抗層をコーティングしている点においてのみ第1の実施形態と相違しており、他の構成は同一である。
各現像ローラ51A,51Bの表面には、図5に示すように低摩擦抵抗層51A3,51B3がコーティングされている。このコーティングは現像スリーブ51A1,51B1に付着するトナーTを減少させる効果があるため、濃度ムラ画像の形成を防止すると共に、長期使用の観点からスリーブ固着の発生抑制に寄与している。
また、低摩擦抵抗層51A3,51B3により現像スリーブ51A1,51B1の表面を保護していることから、磁性キャリアCによる現像スリーブ51A1,51B1の表面の凹凸の摩耗を抑制する効果もあり、現像ローラ51A,51Bのさらなる長寿命化を目指す場合に好適な構成である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. This third embodiment is different from the first embodiment only in that the surface of each developing roller 51A, 51B is coated with a low friction resistance layer, and the other configurations are the same.
As shown in FIG. 5, low friction resistance layers 51A3 and 51B3 are coated on the surfaces of the developing rollers 51A and 51B. Since this coating has the effect of reducing the toner T adhering to the developing sleeves 51A1 and 51B1, it prevents the formation of density unevenness images and contributes to the suppression of the occurrence of sleeve sticking from the viewpoint of long-term use.
Further, since the surfaces of the developing sleeves 51A1 and 51B1 are protected by the low friction resistance layers 51A3 and 51B3, there is also an effect of suppressing the uneven wear on the surfaces of the developing sleeves 51A1 and 51B1 by the magnetic carrier C, and the developing roller 51A , 51B is a configuration suitable for the purpose of further extending the service life.

低摩擦抵抗層51A3,51B3は、例えばテトラヘデラルアモルファスカーボン(ta−C)や窒化チタン(TiN)等、現像スリーブ51A1,51B1の基材よりも低摩擦係数の材料で構成されたものを薄層化する。低摩擦抵抗層51A3,51B3としては、現像スリーブ51A1,51B1の基材よりも低摩擦係数の材料であれば、本発明の目的に反しない限りどのようなものを使用してもよく、例えば炭化チタン(TiC)、炭窒化チタン(TiCN)、モリブデン酸等、ta−CやTiN以外の材料を用いてもよい。なお、各材料における摩擦係数は、ステンレス、アルミニウム合金:0.5以上、TiN:0.3〜0.4、ta−C:0.1以下程度である。   The low friction resistance layers 51A3 and 51B3 are made of a material having a lower friction coefficient than the base material of the developing sleeves 51A1 and 51B1, such as tetrahedral amorphous carbon (ta-C) and titanium nitride (TiN). Stratify. As the low friction resistance layers 51A3 and 51B3, any material may be used as long as it is not contrary to the object of the present invention as long as it is a material having a lower friction coefficient than the base material of the developing sleeves 51A1 and 51B1. Materials other than ta-C and TiN, such as titanium (TiC), titanium carbonitride (TiCN), and molybdic acid may be used. In addition, the friction coefficient in each material is stainless steel, aluminum alloy: 0.5 or more, TiN: 0.3-0.4, ta-C: 0.1 or less grade.

また、感光体の非画像部と対向する現像スリーブに付着したトナーは電荷を有しているため、付着トナーが固着すると画像形成時には現像スリーブ上のトナーが有する電荷分だけ現像電位が嵩上げされ、トナー現像量が増加することにより発生する濃度ムラ、いわゆるゴースト画像が生じる。
本実施形態では、現像スリーブ51A1,51B1の表面に基材よりも低摩擦係数の低摩擦抵抗層51A3,51B3を形成することにより、現像スリーブ51A1,51B1に付着するトナーTを減少させてゴースト画像の発生を抑制することができ、さらにスリーブ固着の発生も防止することができる。
また、低摩擦抵抗層51A3,51B3のコーティングにより、現像スリーブ51A1,51B1をさらに高硬度とすることができる。つまり、磁性キャリアCによる現像ローラ51A,51B表面に形成された凹凸の摩耗を抑制できることから、スリーブ表面の凹凸の摩耗に起因する汲み上げ量の低下も抑制することが可能である。
Further, since the toner attached to the developing sleeve facing the non-image portion of the photosensitive member has a charge, when the attached toner is fixed, the developing potential is raised by the amount of the charge of the toner on the developing sleeve when the image is formed, Density unevenness that occurs when the toner development amount increases, that is, a so-called ghost image occurs.
In this embodiment, by forming low friction resistance layers 51A3 and 51B3 having a lower coefficient of friction than the base material on the surface of the developing sleeves 51A1 and 51B1, the toner T adhering to the developing sleeves 51A1 and 51B1 is reduced, and a ghost image is obtained. Can be suppressed, and the occurrence of sticking of the sleeve can also be prevented.
Further, the developing sleeves 51A1 and 51B1 can be made to have higher hardness by coating the low friction resistance layers 51A3 and 51B3. That is, since it is possible to suppress the uneven wear formed on the surfaces of the developing rollers 51A and 51B by the magnetic carrier C, it is also possible to suppress a decrease in the pumping amount due to the uneven wear on the sleeve surface.

次に、各現像ローラ51A,51Bの表面摩擦抵抗の測定方法について説明する。
図12は、静摩擦係数測定装置70の概略構成図である。上述した現像ローラ51A,51Bの表面摩擦抵抗は、オイラーベルト法により最大静摩擦係数μを求めることによって測定する。同図に示すように、ベルトとして中厚の上質紙71aを用い、その両端に糸71bを取り付けて測定紙片71を作成する。作成した測定紙片71を現像ローラ72の円周1/4に張架し、一方の糸71bに例えば0.98N(100g)の錘73を取り付ける。そして、他方の糸71bの端部よりデジタルプッシュプルゲージ74により測定紙片71を引っ張り、測定紙片71が動き始めたときのデジタルプッシュプルゲージ74の値(荷重)を読み取る。この荷重をF(N)とすると、最大静摩擦係数μは、μ=ln(F/0.98)/(π/2)で求められる。
Next, a method for measuring the surface frictional resistance of the developing rollers 51A and 51B will be described.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of the static friction coefficient measuring device 70. The surface friction resistance of the developing rollers 51A and 51B described above is measured by obtaining the maximum static friction coefficient μ by the Euler belt method. As shown in the drawing, a medium-quality high-quality paper 71a is used as a belt, and a thread 71b is attached to both ends thereof to form a measurement paper piece 71. The produced measurement paper piece 71 is stretched around the circumference ¼ of the developing roller 72, and a weight 73 of, for example, 0.98 N (100 g) is attached to one thread 71b. Then, the measurement paper piece 71 is pulled by the digital push-pull gauge 74 from the end of the other thread 71b, and the value (load) of the digital push-pull gauge 74 when the measurement paper piece 71 starts to move is read. When this load is F (N), the maximum static friction coefficient μ is obtained by μ = ln (F / 0.98) / (π / 2).

この静摩擦係数測定方法により、上述したようにフッ素樹脂により被覆した現像ローラの最大静摩擦係数μを測定したところ0.4以下であった。本実施形態において、低摩擦抵抗層51A3,51B3は広く実用化されているフィルタ処理陰極真空アーク方式(FCVA:Filtered Cathodic Vacuum Arc)により現像スリーブ51A1,51B1の表面に成膜されたta−C膜で形成されている。
FCVA方式によるta−C膜の成膜の概略を説明すると、ほぼ真空状態のチャンバ内にターゲットとして純度の高い炭素(黒鉛)配置し、このターゲットに対しアーク放電を行う。そして、アーク放電により発生したプラズマを電磁誘導により蒸着対象である現像スリーブの基材に導く。この誘導過程において、電磁気的空間フィルタにより蒸着に不要なマクロ粒子や中性原子、中性分子等を除去し、イオン化した炭素のみを抽出する。そして、基材に到達したイオン化した炭素は、基材表面に凝集してta−C膜を形成する。これによりta−C膜からなる低摩擦抵抗層が現像スリーブの表面に形成される。
このようなta−C膜からなる低摩擦抵抗層は、メッキや塗布等で形成された膜に比して均一な厚みに形成できると共に、比較的低温での成膜処理が可能であるので現像スリーブの温度による歪み等が発生しにくい。そのため、現像スリーブの形状精度を高めることができる。
The maximum static friction coefficient μ of the developing roller covered with the fluororesin as described above was measured by this static friction coefficient measuring method and found to be 0.4 or less. In the present embodiment, the low friction resistance layers 51A3 and 51B3 are ta-C films formed on the surfaces of the developing sleeves 51A1 and 51B1 by a filtered cathode vacuum arc method (FCVA) that is widely used. It is formed with.
The outline of the film formation of the ta-C film by the FCVA method will be described. High purity carbon (graphite) is placed as a target in a substantially vacuum chamber, and arc discharge is performed on the target. Then, the plasma generated by the arc discharge is guided to the base material of the developing sleeve which is a deposition target by electromagnetic induction. In this induction process, macro particles, neutral atoms, neutral molecules, etc. that are unnecessary for vapor deposition are removed by an electromagnetic spatial filter, and only ionized carbon is extracted. And the ionized carbon which reached | attained the base material aggregates on the base-material surface, and forms a ta-C film | membrane. As a result, a low frictional resistance layer made of a ta-C film is formed on the surface of the developing sleeve.
Such a low frictional resistance layer made of a ta-C film can be formed with a uniform thickness as compared with a film formed by plating or coating, and can be formed at a relatively low temperature. Strain due to sleeve temperature is less likely to occur. Therefore, the shape accuracy of the developing sleeve can be increased.

低摩擦抵抗層51A3,51B3は、FCVA方式に代えて広く実用化されている中空陰極方式(HCD:Hollow Cathode Discharge)により現像スリーブ51A1,51B1の表面に成膜されたTiN膜で構成してもよい。物理蒸着法(PVD)の一つであるイオンプレーティング方式によれば密着性に優れた膜が比較的容易に得られ、イオンプレーティング方式の中でも特にHCD方式を用いることにより、均質かつ膜厚が均一で現像ローラ51A,51Bの表面粗さ(中空管に溶射した後の形状)に沿った被膜を得ることができる。
本実施形態では、低摩擦抵抗層51A3,51B3としてta−Cをコーティングし、コーティング後の現像ローラ51A,51Bの表面性状である十点平均粗さRz及び凹凸平均間隔Smは実施形態1と同様とした(表3上段参照)。キャリア粒径D=35μmから1.5D=52.5μm、凹凸平均間隔Sm=300μmから1/4Sm1=1/4Sm2=75μmとなる。従って、1.5D=52.5<Rz1=70<1/4Sm1=75、1.5D=52.5<Rz2=70<1/4Sm2=75となり、第1現像ローラ51A及び第2現像ローラ51Bが共に式1を満足する構成であることが明らかとなった(表3下段参照)。
これにより、スリーブ固着の発生を抑制できかつ汲み上げ量の低下を抑制することが可能であるので、画像濃度低下等の異常画像の発生防止並びにトナー飛散の発生を防止することができる。
The low friction resistance layers 51A3 and 51B3 may be formed of TiN films formed on the surfaces of the developing sleeves 51A1 and 51B1 by a hollow cathode method (HCD) widely used in place of the FCVA method. Good. According to the ion plating method which is one of the physical vapor deposition (PVD) methods, a film having excellent adhesion can be obtained relatively easily. Among the ion plating methods, the HCD method is used to achieve a uniform and film thickness. Can be obtained, and a film can be obtained along the surface roughness of the developing rollers 51A and 51B (the shape after thermal spraying on the hollow tube).
In this embodiment, ta-C is coated as the low friction resistance layers 51A3 and 51B3, and the ten-point average roughness Rz and the unevenness average interval Sm, which are the surface properties of the developing rollers 51A and 51B after coating, are the same as in the first embodiment. (See the upper part of Table 3). The carrier particle diameter D = 35 μm to 1.5D = 52.5 μm, and the concave / convex average interval Sm = 300 μm to 1/4 Sm1 = 1/4 Sm2 = 75 μm. Therefore, 1.5D = 52.5 <Rz1 = 70 <1 / 4Sm1 = 75, 1.5D = 52.5 <Rz2 = 70 <1 / 4Sm2 = 75, and the first developing roller 51A and the second developing roller 51B. It was clarified that the two satisfy the formula 1 (see the lower part of Table 3).
As a result, the occurrence of sticking of the sleeve can be suppressed and the decrease in the pumping amount can be suppressed, so that it is possible to prevent the occurrence of abnormal images such as a decrease in image density and the occurrence of toner scattering.

Figure 2018081152
Figure 2018081152

図13は、図10に示した十点平均粗さRzとスリーブ固着との関係を示したグラフにta−Cコートを有する現像ローラ51A,51Bのデータ(■プロット)を追加したものである。また図14は、図11に示した凹凸平均間隔Smとスリーブ固着との関係を示したグラフにta−Cコートを有する現像ローラ51A,51Bのデータ(■プロット)を追加したものである。
何れの場合も、ta−Cコートを行うことによりスリーブ固着ランクが1程度良化している。つまり、低摩擦抵抗層51A3,51B3をコーティングすることで現像スリーブ51A1,51B1へのトナーTの固着を抑制でき、かつ現像スリーブ51A1,51B1の凹凸の摩耗を抑制することが明らかとなり、その結果として現像ローラ51A,51Bのさらなる長寿命化を達成できることとなる。
FIG. 13 is obtained by adding data (■ plot) of the developing rollers 51A and 51B having the ta-C coat to the graph showing the relationship between the ten-point average roughness Rz and the sleeve fixing shown in FIG. FIG. 14 is obtained by adding data (■ plots) of the developing rollers 51A and 51B having the ta-C coat to the graph showing the relationship between the average unevenness interval Sm and the sleeve fixing shown in FIG.
In either case, the sleeve fixing rank is improved by about 1 by performing the ta-C coating. In other words, it becomes clear that the coating of the low friction resistance layers 51A3 and 51B3 can suppress the adhesion of the toner T to the developing sleeves 51A1 and 51B1, and suppress the uneven wear of the developing sleeves 51A1 and 51B1. The life of the developing rollers 51A and 51B can be further extended.

なお、現像ローラ51A,51Bの表面性状は第2の実施形態のように各現像ローラ51A,51Bにおいて異なるものとすることも可能である。この場合も、各現像ローラ51A,51Bの何れも式1を満足する構成であれば、スリーブ固着の発生を抑制する効果を得ることができる。
また、現像剤規制部材52等の摺擦部材が対向している第1現像ローラ51Aは第2現像ローラ51Bに比してスリーブ固着が発生し易いことから、第1現像ローラ51Aのみに低摩擦抵抗層51A3,51B3を形成する構成としても、式1を満足する構成であればスリーブ固着の発生を抑制することが可能である。
The surface properties of the developing rollers 51A and 51B can be different in the developing rollers 51A and 51B as in the second embodiment. Also in this case, if each of the developing rollers 51A and 51B satisfies the formula 1, an effect of suppressing the occurrence of sleeve sticking can be obtained.
Further, since the first developing roller 51A facing the rubbing member such as the developer regulating member 52 is more likely to stick to the sleeve than the second developing roller 51B, only the first developing roller 51A has a low friction. Even when the resistance layers 51 </ b> A <b> 3 and 51 </ b> B <b> 3 are formed, it is possible to suppress the occurrence of sleeve fixing as long as the structure satisfies Expression 1.

次に、上述した第1ないし第3の実施形態の変形例を図15に基づいて説明する。この変形例で示す現像装置50Aは、上述した各実施形態で示した現像装置50と比較すると、現像剤排出口57を有している点においてのみ相違しており、他の構成は同一である。
図15において、現像剤供給搬送路B1の壁部には、現像装置50A内に収容された現像剤Gの一部を外部に設けられた図示しない現像剤貯留部へと排出するための現像剤排出口57が配設されている。現像剤排出口57は、剤カートリッジ28から現像装置50A内に現像剤Gが供給され現像装置50A内の現像剤量が増加し、現像剤排出口57と対応する位置に搬送される現像剤Gの上面が所定高さを超えたときに、所定高さを超えた分である余剰分の現像剤Gを図示しない現像剤貯留部に向けて排出させるものである。余剰分の現像剤Gは、現像剤排出口57の開口高さを超えて現像剤排出口57から排出され、排出経路58を経由して現像剤貯留部に向けて搬送される。
この場合、補給トナーは磁性キャリアCとトナーTとを予め混合させたものを使用することにより、排出による現像剤量の低下を防止できると共に劣化したトナーTを含む現像剤Gが自動的に現像装置50Aの外部に排出される。これにより、経時においてもスリーブ固着の発生を抑制することができ、さらに画像品質の劣化を抑制することができる。
Next, a modified example of the first to third embodiments described above will be described with reference to FIG. The developing device 50A shown in this modification is different from the developing device 50 shown in each of the above-described embodiments only in that it has a developer discharge port 57, and the other configurations are the same. .
In FIG. 15, a developer for discharging a part of the developer G accommodated in the developing device 50 </ b> A to a developer reservoir (not shown) provided outside is provided on the wall of the developer supply transport path B <b> 1. A discharge port 57 is provided. The developer discharge port 57 is supplied with the developer G from the agent cartridge 28 into the developing device 50 </ b> A so that the amount of the developer in the developing device 50 </ b> A increases and is conveyed to a position corresponding to the developer discharge port 57. When the upper surface exceeds the predetermined height, the excess developer G, which is the amount exceeding the predetermined height, is discharged toward a developer storage section (not shown). Excess developer G exceeds the opening height of the developer discharge port 57 and is discharged from the developer discharge port 57 and is conveyed toward the developer storage portion via the discharge path 58.
In this case, by using a replenished toner in which magnetic carrier C and toner T are mixed in advance, a decrease in the developer amount due to discharge can be prevented, and developer G containing deteriorated toner T is automatically developed. It is discharged outside the device 50A. Thereby, the occurrence of sticking of the sleeve can be suppressed over time, and further the deterioration of image quality can be suppressed.

次に、本発明の比較例を説明する。この比較例は、キャリア粒径D=35μmに対して各現像ローラ51A,51Bの表面性状を、それぞれ十点平均粗さRz1=Rz2=35μm、凹凸平均間隔Sm1=Sm2=150μmとした(表4上段参照)。本比較例は、第1の実施形態との違いは表面性状のみであり、キャリア粒径D=35μmから1.5D=52.5μm、凹凸平均間隔Sm1=Sm2=150μmより1/4Sm1=1/4Sm2=37.5μmとなる。従って、1.5D=52.5>Rz1、Rz2=35<1/4Sm1、1/4Sm2=37.5となり、式1を満足しない構成である(表4下段参照)。   Next, a comparative example of the present invention will be described. In this comparative example, with respect to the carrier particle size D = 35 μm, the surface properties of the developing rollers 51A and 51B were set to 10-point average roughness Rz1 = Rz2 = 35 μm and uneven average spacing Sm1 = Sm2 = 150 μm (Table 4). (See the top row). The difference between the present comparative example and the first embodiment is only the surface property, and the carrier particle diameter D = 35 μm to 1.5D = 52.5 μm, and the unevenness average interval Sm1 = Sm2 = 150 μm to 1/4 Sm1 = 1 / 4Sm2 = 37.5 μm. Therefore, 1.5D = 52.5> Rz1, Rz2 = 35 <1 / 4Sm1, 1 / 4Sm2 = 37.5, which is a configuration that does not satisfy Formula 1 (see the lower part of Table 4).

Figure 2018081152
Figure 2018081152

上述した第1ないし第3の各実施形態及び比較例の形態に基づいて、以下の条件で確認試験を行った。評価機は、RICOH PRO 8100Sを用い、画像面積率5%でA4サイズの被記録媒体に500万枚の画像形成を行った。評価項目は、画像濃度(全面ベタ画像のID・・・X−Rite939にて測定)、現像スリーブのトナー固着(ランク評価:5段階評価、1(固着状態悪)〜5(固着なし))、トナー飛散(目視確認)である。結果を表5に示す。   Based on the first to third embodiments and the comparative example described above, a confirmation test was performed under the following conditions. The evaluation machine used RICOH PRO 8100S, and formed 5 million images on an A4 size recording medium with an image area ratio of 5%. Evaluation items are: image density (ID of whole solid image: measured by X-Rite 939), toner fixing of developing sleeve (rank evaluation: 5-level evaluation, 1 (bad fixing state) to 5 (no fixing)), Toner scattering (visual confirmation). The results are shown in Table 5.

Figure 2018081152
Figure 2018081152

総合判定において、○は合格、×は不合格をそれぞれ示している。表5から明らかなように、第1ないし第3の各実施形態では全ての項目で問題がなく、総合判定として合格となった。特に第3の実施形態では、低摩擦抵抗層51A3,51B3を設けたことにより現像ローラ51A,51Bの耐久性が増加したことを顕著に示す結果となった。
一方比較例では、画像濃度の低下、現像ローラへのトナー固着の発生、トナー飛散の発生と行った各種不具合が発生し、全ての項目で判定基準を満足できずに総合判定で不合格となった。
In comprehensive judgment, (circle) has shown the pass and x has shown failure. As apparent from Table 5, in each of the first to third embodiments, there was no problem in all items, and the overall judgment was acceptable. In particular, in the third embodiment, the results show that the durability of the developing rollers 51A and 51B is increased by providing the low friction resistance layers 51A3 and 51B3.
On the other hand, in the comparative example, various problems such as a decrease in image density, occurrence of toner sticking to the developing roller, and occurrence of toner scattering occurred, and all the items could not satisfy the judgment criteria and failed in the comprehensive judgment. It was.

図16は上述した確認試験における第1現像ローラ51Aの画像形成枚数とスリーブ固着ランクとの関係を、図17は第2現像ローラ51Bの画像形成枚数とスリーブ固着ランクとの関係をそれぞれ示している。
比較例では画像形成枚数200万枚までにスリーブ固着の目標ランク3.5を下回ってしまうが、第1ないし第3の各実施形態では何れも画像形成枚数500万枚まで目標ランク3.5を維持できていることが判る。以上の確認試験より、本発明の効果を確認することができた。
16 shows the relationship between the number of images formed by the first developing roller 51A and the sleeve fixing rank in the above-described confirmation test, and FIG. 17 shows the relationship between the number of images formed by the second developing roller 51B and the sleeve fixing rank. .
In the comparative example, the target rank 3.5 of the sleeve fixing is lower than the image formation number of 2 million sheets, but in each of the first to third embodiments, the target rank 3.5 is set up to 5 million image formation numbers. It can be seen that it is maintained. From the above confirmation test, the effect of the present invention could be confirmed.

上述した各実施形態では、画像が形成されるものとして被記録媒体Pを示したが被記録媒体Sとは記録紙には限定されず、厚紙、ハガキ、封筒、普通紙、薄紙、塗工紙(コート紙やアート紙等)、トレーシングペーパ等も含まれる。また用紙以外の記録媒体として、OHPシート、OHPフィルム、樹脂フィルム等、シート状を呈し画像形成可能な物質であればどのようなものを用いてもよい。   In each of the above-described embodiments, the recording medium P is shown as an image to be formed. However, the recording medium S is not limited to recording paper, and is cardboard, postcard, envelope, plain paper, thin paper, coated paper. (Coated paper, art paper, etc.), tracing paper, etc. are also included. As the recording medium other than paper, any material may be used as long as it is a sheet-like material capable of forming an image, such as an OHP sheet, an OHP film, or a resin film.

以上、プロセスカートリッジ20を用いたプリンタ10を例に説明を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、プロセスカートリッジ20としては感光体ドラム21、現像装置50等を別体とする構成を採用することも可能である。また、画像形成装置の構成も任意であり、タンデム方式における各色作像ユニットの並び順等は任意である。また、4色機に限られず3色機あるいは5色以上のトナーを用いるフルカラー機や、2色のトナーを用いる多色機、あるいはモノクロ機にも本発明は適用可能である。
また、画像形成装置としてはプリンタには限られず、複写機、ファクシミリ、プロッタ、これ等の複合機であってもよい。
The printer 10 using the process cartridge 20 has been described above as an example. However, the present invention is not limited to this, and the process cartridge 20 includes the photosensitive drum 21, the developing device 50, and the like as separate units. It is also possible to adopt a configuration. The configuration of the image forming apparatus is also arbitrary, and the arrangement order of the color image forming units in the tandem method is arbitrary. Further, the present invention is not limited to a 4-color machine, and can be applied to a 3-color machine, a full-color machine using five or more color toners, a multi-color machine using two-color toner, or a monochrome machine.
The image forming apparatus is not limited to a printer, and may be a copier, a facsimile machine, a plotter, or a complex machine such as these.

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to such specific embodiments, and unless specifically limited by the above description, the present invention described in the claims is not limited. Various modifications and changes are possible within the scope of the gist. The effects described in the embodiments of the present invention are merely examples of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are limited to those described in the embodiments of the present invention. is not.

10 画像形成装置(プリンタ)
20 プロセスカートリッジ
21 像担持体(感光体ドラム)
22 帯電装置
25 クリーニング装置
50 現像装置
51A 第1現像剤担持体(第1現像ローラ)
51B 第2現像剤担持体(第2現像ローラ)
51A3,51B3 低摩擦抵抗層
52 現像剤規制部材
52A 非磁性部材(ドクタブレード)
52B 磁性部材(磁性体)
57 現像剤排出口
G 二成分現像剤
10 Image forming device (printer)
20 Process cartridge 21 Image carrier (photosensitive drum)
22 Charging device 25 Cleaning device 50 Developing device 51A First developer carrier (first developing roller)
51B Second developer carrier (second developing roller)
51A3, 51B3 Low friction resistance layer 52 Developer regulating member 52A Non-magnetic member (doctor blade)
52B Magnetic member (magnetic material)
57 Developer outlet G Two-component developer

特許第4732536号公報Japanese Patent No. 4732536

Claims (12)

その表面にキャリアを含む二成分現像剤を担持し、像担持体の表面と対向する第1現像領域に担持した二成分現像剤を搬送する第1現像剤担持体と、
前記第1現像領域を通過した後の前記第1現像剤担持体が担持している現像剤の少なくとも一部をその表面で受け取り、前記像担持体の表面と対向する第2現像領域に担持した二成分現像剤を搬送する第2現像剤担持体とを備え、
前記各現像剤担持体はそれぞれの前記表面が溝により粗面化されており、前記各現像剤担持体に形成された前記各溝は、それぞれの深さが前記キャリアの粒径よりも大きく形成されると共にそれぞれの幅が前記深さよりも大きく形成され、前記第1現像剤担持体に形成された前記溝の深さは、前記第2現像剤担持体に形成された前記溝の深さ以上である現像装置。
A first developer carrying member carrying a two-component developer containing a carrier on its surface and conveying the two-component developer carried on a first development region facing the surface of the image carrier;
At least a part of the developer carried by the first developer carrying member after passing through the first developing region is received on the surface and carried on the second developing region facing the surface of the image carrier. A second developer carrier for conveying a two-component developer,
Each of the developer carriers has a surface roughened by a groove, and each of the grooves formed in each developer carrier has a depth larger than the particle diameter of the carrier. And the width of each of the grooves formed in the first developer carrier is greater than the depth of the groove formed in the second developer carrier. The developing device.
請求項1記載の現像装置において、
前記各現像剤担持体は前記表面に低摩擦抵抗層を有することを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
Each of the developer carriers has a low friction resistance layer on the surface thereof.
請求項2記載の現像装置において、
前記低摩擦抵抗層は少なくとも前記第1現像剤担持体に設けられていることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 2, wherein
The developing device according to claim 1, wherein the low frictional resistance layer is provided at least on the first developer carrier.
請求項1ないし3の何れか一つに記載の現像装置において、
非磁性部材と磁性部材とを備え、前記第1現像剤担持体に対向配置された現像剤規制部材を有することを特徴とする現像装置。
The developing device according to any one of claims 1 to 3,
A developing device comprising a non-magnetic member and a magnetic member, and having a developer regulating member disposed opposite to the first developer carrying member.
請求項4記載の現像装置において、
前記磁性部材が前記非磁性部材よりも前記第1現像剤担持体の表面側に突出していることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 4.
The developing device according to claim 1, wherein the magnetic member protrudes more toward the surface of the first developer carrier than the nonmagnetic member.
請求項1ないし5の何れか一つに記載の現像装置において、
現像剤排出口を有することを特徴とする現像装置。
The developing device according to any one of claims 1 to 5,
A developing device having a developer discharge port.
請求項1ないし6の何れか一つに記載の現像装置において、
前記各溝はそれぞれ溶射により形成されていることを特徴とする現像装置。
The developing device according to any one of claims 1 to 6,
The developing device according to claim 1, wherein each of the grooves is formed by thermal spraying.
請求項7記載の現像装置において、
前記各溝と前記各現像剤担持体の基材とは同一材料であることを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 7.
The developing device according to claim 1, wherein the grooves and the base material of the developer carrier are made of the same material.
請求項1ないし8の何れか一つに記載の現像装置において、
前記各現像剤担持体はそれぞれ縦方向に並んで配置されていることを特徴とする現像装置。
The developing device according to any one of claims 1 to 8,
The developing device according to claim 1, wherein the developer carrying members are arranged in the vertical direction.
請求項1ないし9の何れか一つに記載の現像装置と、前記像担持体または帯電装置またはクリーニング装置の少なくとも一つとを一体的に有し、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成されたことを特徴とするプロセスカートリッジ。   The developing device according to claim 1 and at least one of the image carrier, the charging device, and the cleaning device are integrally formed, and are configured to be detachable from the image forming apparatus main body. A process cartridge characterized by that. 請求項1ないし9の何れか一つに記載の現像装置を少なくとも一つ有することを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising at least one developing device according to claim 1. 請求項10記載のプロセスカートリッジを少なくとも一つ有することを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising at least one process cartridge according to claim 10.
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