JP2019159248A - Developing device and image forming apparatus including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関し、特に、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像式の現像装置およびそれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus including the same, and more particularly to a two-component developing type developing device using a two-component developer including a magnetic carrier and a toner and an image forming apparatus including the same. .
画像形成装置においては、感光体等からなる像担持体上に形成した潜像を現像装置により現像し、トナー像として可視化することを行っている。このような現像装置として、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像式の現像装置が用いられている。 In an image forming apparatus, a latent image formed on an image carrier made of a photoreceptor or the like is developed by a developing device and visualized as a toner image. As such a developing device, a two-component developing type developing device using a two-component developer containing a magnetic carrier and toner is used.
二成分現像式の現像装置としては、現像剤を収容する現像容器と、現像剤を攪拌搬送する第1攪拌搬送部材および第2攪拌搬送部材と、第2攪拌搬送部材から供給される現像剤を担持する現像ローラー(現像剤担持体)と、を備える現像装置が知られている。第1攪拌搬送部材は、現像剤を現像ローラーの軸方向の一方側に搬送し、第2攪拌搬送部材は、現像剤を他方側(一方側とは反対側)に搬送しながら現像ローラーに供給する。現像剤は現像容器内の攪拌部で混合搬送され、現像ローラー上に汲み上げられて磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは規制部材で層厚を規制され、磁気ブラシ中のトナーが現像電界により感光体上の静電潜像を顕像する。現像に用いられなかったトナーは現像ローラーから回収され、攪拌部に送られて新たに供給されたトナーと混合搬送されて再び現像に用いられる。 As a two-component developing type developing device, a developer container containing a developer, a first agitating and conveying member for agitating and conveying the developer, a second agitating and conveying member, and a developer supplied from the second agitating and conveying member A developing device including a developing roller (developer carrier) to be carried is known. The first agitating and conveying member conveys the developer to one side in the axial direction of the developing roller, and the second agitating and conveying member supplies the developer to the developing roller while conveying the developer to the other side (the side opposite to the one side). To do. The developer is mixed and conveyed by a stirring unit in the developing container and is pumped up on the developing roller to form a magnetic brush. The layer thickness of the magnetic brush is regulated by a regulating member, and the toner in the magnetic brush develops an electrostatic latent image on the photoreceptor by a developing electric field. The toner that has not been used for development is collected from the developing roller, sent to the agitation unit, mixed with newly supplied toner, and used again for development.
上記のような従来の現像装置では、キャリアに担持されたトナーは現像ローラー上の磁気ブラシ中で動きを抑制されるため大きな力を受ける一方で、攪拌部では自由に移動可能であるため受ける力が小さくなる。このように現像容器内の攪拌部と現像ローラーとの間を現像剤が循環するとき、トナーキャリア間の接触距離の変化が接触面の静電容量の変化をもたらし、静電容量が上昇する現像ローラー上で帯電して帯電量は上昇し、静電容量が低下する攪拌スクリュー上で緩和して帯電量は低下する。その結果、現像剤中の滞留トナーの緩和が進行しつつある攪拌部でトナーが補給される時、補給トナーからの電子を受け取り易くなり、トナー粒子間での静電的な作用を招いてトナーの帯電不良が発生するおそれがあった。 In the conventional developing device as described above, the toner carried on the carrier is subjected to a large force because it is restrained from moving in the magnetic brush on the developing roller, whereas the agitating unit is free to move and thus receives the force. Becomes smaller. As described above, when the developer circulates between the agitating unit and the developing roller in the developing container, the change in the contact distance between the toner carriers brings about the change in the capacitance of the contact surface, and the development in which the capacitance increases. The charge amount is increased by charging on the roller, and the charge amount is decreased by relaxing on the stirring screw whose electrostatic capacity is reduced. As a result, when the toner is replenished in the agitating portion where the relaxation of the staying toner in the developer is progressing, it becomes easier to receive electrons from the replenished toner, causing an electrostatic action between the toner particles. There was a risk of charging failure.
なお、特許文献1には、現像剤の帯電性が負であるプロセスカートリッジの現像剤収納容器若しくは複写機等の据え置き型現像剤供給容器であって、誘電体正接が1×10−4〜1×10−3tanδの範囲である樹脂を用いて現像剤収納容器を形成することが開示されている。この方法によれば、現像剤攪拌部材を大型化することなくプロセスカートリッジ等の狭い現像剤開口部から現像剤を一定時間に必要量排出することができる。 Patent Document 1 discloses a developer storage container of a process cartridge in which the chargeability of the developer is negative or a stationary developer supply container such as a copying machine, and has a dielectric tangent of 1 × 10 −4 to 1 It is disclosed that a developer container is formed using a resin having a range of × 10 −3 tan δ. According to this method, a required amount of developer can be discharged from a narrow developer opening of a process cartridge or the like in a certain time without increasing the size of the developer stirring member.
しかしながら、特許文献1の方法では現像剤収納容器への現像剤の付着を抑制し、現像剤の排出性を良好にできるものの、トナーの帯電不良を抑制することはできなかった。 However, although the method of Patent Document 1 can suppress the adhesion of the developer to the developer storage container and improve the developer discharging property, it cannot suppress the charging failure of the toner.
本発明は、上記問題点に鑑み、現像剤担持体から回収された現像剤中のトナーの帯電緩和が効率的に起こり、且つ、新たなトナーが補給された際の帯電量を迅速に立ち上げることのできる現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。 In view of the above problems, the present invention efficiently reduces the charge of the toner in the developer collected from the developer carrier, and quickly raises the charge amount when new toner is replenished. It is an object of the present invention to provide a developing device that can perform the above and an image forming apparatus including the developing device.
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、現像容器と、第1攪拌搬送部材と、第2攪拌搬送部材と、現像剤担持体と、トナー補給口と、を備えた現像装置である。現像容器は、第1搬送室と、仕切り部を挟んで第1搬送室と並列に配置される第2搬送室と、を有し、キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を収容する。第1攪拌搬送部材は、第1搬送室内に回転可能に支持され、第1搬送室内の現像剤を第1方向に攪拌搬送する。第2攪拌搬送部材は、第2搬送室内に第1攪拌搬送部材と平行であって回転可能に支持され、第2搬送室内の現像剤を第1方向と逆方向である第2方向に攪拌搬送する。現像剤担持体は、現像容器に回転可能に支持され、第1搬送室内の現像剤を表面に担持する。トナー補給口は、現像容器内の現像剤の搬送方向に対し第2搬送室の長手方向中央部よりも上流側に設けられる。第1攪拌搬送部材の表面材料の時定数をτ1[s]、第2攪拌搬送部材の表面材料の時定数をτ2[s]、誘電率をε2[F/m]とするとき、以下の式(1)、(2)
log(τ2/τ1)>5・・・(1)
ε2>1.0E−5・・・(2)
を満たす。
但し、τ1、τ2;リアクタンスが最大となる周波数f[Hz]から式τ=1/(2π・f)により算出されたものを表す。
ε2;1Vpp_1MHz−10mHzの条件下でCole−Coleプロットを作成し、RC並列回路モデルとして静電容量Cを算出し、その結果から算出されたものを表す。
In order to achieve the above object, a first configuration of the present invention includes a developing container, a first agitating / conveying member, a second agitating / conveying member, a developer carrier, and a toner supply port. It is. The developing container includes a first transport chamber and a second transport chamber disposed in parallel with the first transport chamber with the partition portion interposed therebetween, and accommodates a two-component developer including a carrier and toner. The first agitating and conveying member is rotatably supported in the first conveying chamber, and agitates and conveys the developer in the first conveying chamber in the first direction. The second agitating and conveying member is rotatably supported in the second conveying chamber in parallel with the first agitating and conveying member, and the developer in the second conveying chamber is agitated and conveyed in the second direction which is opposite to the first direction. To do. The developer carrying member is rotatably supported by the developing container and carries the developer in the first transport chamber on the surface. The toner replenishing port is provided upstream of the central portion in the longitudinal direction of the second transport chamber with respect to the transport direction of the developer in the developer container. When the time constant of the surface material of the first stirring and conveying member is τ1 [s], the time constant of the surface material of the second stirring and conveying member is τ2 [s], and the dielectric constant is ε2 [F / m], (1), (2)
log (τ2 / τ1)> 5 (1)
ε2> 1.0E-5 (2)
Meet.
However, τ1, τ2; those calculated by the equation τ = 1 / (2π · f) from the frequency f [Hz] at which the reactance is maximized.
A Cole-Cole plot is created under the condition of ε2; 1 Vpp — 1 MHz—10 mHz, the capacitance C is calculated as an RC parallel circuit model, and the result calculated from the result is shown.
本発明の第1の構成によれば、第1攪拌搬送部材および第2攪拌搬送部材の表面材料の時定数が式(1)を満たすことにより、第1攪拌搬送部材から現像剤担持体上に現像剤が供給され、現像剤担持体と像担持体との対向領域(現像領域)を通過後に現像剤が現像剤担持体から分離されて再び第1攪拌搬送部材に戻されて搬送される動作を繰り返す中で、第1攪拌搬送部材での現像剤の帯電緩和が効率的に起こること、および、トナーが補給された後の第2攪拌搬送部材では補給トナーの帯電が速く立ち上がることを両立させることができ、帯電不足のトナーによるトナー飛散や、逆帯電トナーによる地肌かぶりの発生を抑制することができる。また、第2攪拌搬送部材の表面材料の誘電率が式(2)を満たすことにより、トナー補給時に補給トナーの帯電を迅速に立ち上げるための第2攪拌搬送部材の誘電性を確保することができ、帯電不足のトナーや逆帯電トナーの発生を効果的に抑制できる。 According to the first configuration of the present invention, when the time constants of the surface materials of the first agitation transport member and the second agitation transport member satisfy the formula (1), the first agitation transport member is placed on the developer carrier. Operation in which the developer is supplied and separated from the developer carrier after passing through the opposing area (development area) between the developer carrier and the image carrier and transported back to the first agitation transport member The charging of the developer at the first agitating / conveying member is efficiently reduced and the replenishment toner is quickly charged at the second agitating / conveying member after the toner is replenished. Therefore, it is possible to suppress toner scattering due to insufficiently charged toner and occurrence of background fogging due to reversely charged toner. Further, when the dielectric constant of the surface material of the second agitating / conveying member satisfies the formula (2), the dielectric property of the second agitating / conveying member for quickly raising the charge of the replenishing toner at the time of toner replenishment can be ensured. It is possible to effectively suppress the occurrence of insufficiently charged toner and reversely charged toner.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の現像装置3a〜3dを備えたカラープリンター100の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラープリンターについて示している。カラープリンター100本体内には4つの画像形成部Pa、Pb、PcおよびPdが、Pd〜Paの順に搬送方向上流側(図1では右側)から順に配設されている。これらの画像形成部Pa〜Pdは、異なる4色(ブラック、イエロー、マゼンタおよびシアン)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a
これらの画像形成部Pa〜Pdには、各色の可視像(トナー像)を担持する感光体ドラム1a、1b、1cおよび1dがそれぞれ配設されており、さらに図1において時計回り方向に回転する中間転写ベルト8が各画像形成部Pa〜Pdに隣接して設けられている。
These image forming portions Pa to Pd are provided with
パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器2a〜2dによって感光体ドラム1a〜1dの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置5によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム1a〜1d上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置3a〜3dには、トナーコンテナ4a〜4dによりブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンの各色のトナーを含む二成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう)が所定量充填されており、現像装置3a〜3dによって感光体ドラム1a〜1d上に現像剤中のトナーが供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置5からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。
When image data is input from a host device such as a personal computer, first, the surfaces of the
そして、一次転写ローラー6a〜6dにより一次転写ローラー6a〜6dと感光体ドラム1a〜1dとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム1a〜1d上のブラック、イエロー、マゼンタおよびシアンのトナー像が中間転写ベルト8上に一次転写される。一次転写後に感光体ドラム1a〜1dの表面に残留したトナー等はクリーニング装置7a〜7dにより除去される。
Then, the
トナー像が転写される転写紙Pは、カラープリンター100内の下部に配置された用紙カセット16内に収容されており、給紙ローラー12aおよびレジストローラー対12bを介して転写紙Pが所定のタイミングで中間転写ベルト8に隣接して設けられた二次転写ローラー9と中間転写ベルト8のニップ部(二次転写ニップ部)へ搬送される。トナー像が二次転写された転写紙Pは定着部13へと搬送される。
The transfer paper P onto which the toner image is transferred is housed in a
定着部13に搬送された転写紙Pは、定着ローラー対13aにより加熱および加圧されてトナー像が転写紙Pの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Pは、そのまま(或いは分岐部14によって反転搬送路18に振り分けられ、両面に画像が形成された後)排出ローラー対15によって排出トレイ17に排出される。
The transfer paper P conveyed to the
図2は、カラープリンター100に搭載される本発明の一実施形態に係る現像装置3aの構成を示す側面断面図である。図3は、現像装置3aの攪拌部の構造を示す平面断面図(図2のXX′矢視断面図)である。なお、ここでは図1の画像形成部Paに配置される現像装置3aについて説明するが、画像形成部Pb〜Pdに配置される現像装置3b〜3dの構成についても基本的に同様であるため説明を省略する。また、図2では現像装置3aを図1の裏面側から見た状態を示しており、現像装置3a内の各部材の配置は図1と左右が逆になっている。
FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the configuration of the developing
図2に示すように、現像装置3aは、現像容器20と、攪拌搬送スクリュー23と、供給搬送スクリュー24と、現像ローラー(現像剤担持体)25と、規制ブレード29と、を備えている。現像容器20は、現像装置3aの外郭を構成し、内部は仕切り部20aによって供給搬送室21と攪拌搬送室22とに区画されている。現像容器20内には磁性キャリアおよびトナーを含む二成分現像剤が収容される。また、現像容器20は、供給搬送スクリュー23、攪拌搬送スクリュー24、および現像ローラー25を回転可能に保持している。
As shown in FIG. 2, the developing
現像ローラー25は、固定軸(図示せず)と現像スリーブとを備える。固定軸には、複数の磁極を有するマグネットが固定されるとともに現像スリーブが回転可能に保持される。現像ローラー25の近傍には、現像ローラー25から所定の距離を隔てて配置され、現像ローラー25表面に担持された現像剤(磁気ブラシ)を層厚規制する規制ブレード29が設けられている。現像ローラー25は、図示しないモーターと歯車からなる駆動機構により、図2の矢印方向(反時計回り方向)に回転する。また、現像ローラー25には、直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧が印加される。
The developing
現像電圧を印加された現像ローラー25が図2の反時計回り方向に回転すると、現像ローラー25の電位と感光体ドラム1aの露光部の電位との電位差により、現像ローラー25表面に担持された現像剤中のトナーが感光体ドラム1aに供給される。トナーは時計回り方向に回転する感光体ドラム1a上の露光部位に順次付着し、感光体ドラム1a上の静電潜像が現像される。
When the developing
供給搬送スクリュー23、攪拌搬送スクリュー24は、それぞれ供給搬送室21、攪拌搬送室22内に設けられる。供給搬送室21内に配設される供給搬送スクリュー23は、回転軸23aと、回転軸23aに一体に設けられ、回転軸23aの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される螺旋羽根23bとを有する。攪拌搬送室22内に配設される攪拌搬送スクリュー24は、回転軸24aと、回転軸24aに一体に設けられ、回転軸24aの軸方向に一定のピッチで螺旋状に形成される螺旋羽根24bとを有する。供給搬送スクリュー23、攪拌搬送スクリュー24は現像剤を攪拌しながら搬送して現像剤中のトナーを所定のレベルに帯電させる。これによりトナーはキャリアに保持される。
The
図3に示すように、供給搬送室21と攪拌搬送室22とを仕切る仕切り部20aの長手方向の両端部(図3の左右端部)には連通部20b、20cが設けられている。また、攪拌搬送室22の一端部(図3の右端部)には、現像容器20内にトナーを補給するトナー補給口20dが設けられている。トナー補給口20dには、トナーコンテナ4a(図1参照)に連設されたトナー補給経路(図示せず)が接続されている。
As shown in FIG. 3,
トナー補給口20dから補給されたトナーは、攪拌搬送スクリュー24によって攪拌搬送室22内の現像剤と混合、攪拌されながら一方向(図3の矢印P方向)に搬送され、仕切り部20aに設けられた連通部20bを通過して供給搬送室21の一端部に合流する。そして、供給搬送室21に配置された供給搬送スクリュー23から現像ローラー25に現像剤が供給され、現像ローラー25上に磁気ブラシが形成される。
The toner replenished from the
一方、現像に用いられなかった現像ローラー25上の現像剤は、現像ローラー25から引き剥がされて供給搬送室21に回収される。そして、供給搬送スクリュー23が回転すると、供給搬送室21内の現像剤は一方向(図3の矢印Q方向)に搬送され、仕切り部20aに設けられた連通部20cを通過してトナー補給口20dが形成された攪拌搬送室22の一端部に合流する。以上のようにして、現像剤が攪拌搬送室22、連通部20b、供給搬送室21、連通部20cを順次通過して現像容器20内を循環する。
On the other hand, the developer on the developing
攪拌搬送室22の側面にはトナー濃度検知センサー30が配置されている。トナー濃度検知センサー30は、現像容器20内を搬送される現像剤のキャリアに対するトナーの割合(T/C)を検知するものであり、例えば、現像容器20内における現像剤の透磁率を検出する透磁率センサーが用いられる。図3に示すように、トナー濃度検知センサー30は攪拌搬送室22内の現像剤搬送方向(図3の矢印Q方向)に対し連通部20bの上流側に配置されている。トナー濃度検知センサー30の検知結果に応じてトナーコンテナ4aからトナー補給口20dを介して現像容器20内に所定量のトナーが補給される。
A toner
前述したように、キャリアに担持されたトナーは現像ローラー25上の磁気ブラシ中で動きを制限される(磁気的拘束力を受ける)ため、規制ブレード29(規制部)を通過する際にトナーが受ける物理的ストレスは大きくなる。一方、供給搬送室21、攪拌搬送室22内(攪拌部)ではトナーが自由に動けるため、トナーが受ける物理的ストレスは小さくなる。そのため、規制部と攪拌部とでトナー粒子−キャリア粒子間の接触距離が異なり、規制部ではトナーおよびキャリアの静電容量が増加する。また、規制部ではトナー表面に存在するトナー外添剤の劣化、変質も発生する。その結果、規制部では攪拌部に比べてトナー自体のイオン化ポテンシャルが低下する。
As described above, since the toner carried on the carrier is restricted in movement in the magnetic brush on the developing roller 25 (subject to magnetic restraining force), the toner does not pass through the regulating blade 29 (regulating portion). The physical stress that is received increases. On the other hand, since the toner can move freely in the
即ち、現像容器20内に存在するトナー(以下、滞留トナーという)が規制部と攪拌部とを循環するとき、トナー粒子−キャリア粒子間の接触距離の変化がキャリアとトナーとの接触面の静電容量の変化をもたらし、静電容量が上昇する規制部では帯電が進行して帯電量が上昇し、静電容量が低下する攪拌部で帯電が緩和されて帯電量が低下する。
That is, when toner (hereinafter referred to as staying toner) existing in the developing
従って、トナーコンテナ4aから新たに補給されたトナー(以下、補給トナーという)は、キャリアとの間で電子の授受を行うとともに、イオン化ポテンシャルが低下して電子を受け取り易くなっている滞留トナーとの間でも電子の授受を行う。
Accordingly, toner newly supplied from the
具体的には、現像剤中の滞留トナーの帯電の緩和が進行しつつある攪拌搬送室22内でトナー補給口20dからトナーが補給されると、補給トナーはキャリアに電子を付与して帯電(正帯電)するが、補給トナーから滞留トナーにも電子が付与される。これにより、滞留トナーの正帯電量が低下し、帯電不足のトナーによるトナー飛散や、逆帯電(負帯電)トナーによる地肌かぶりが発生する。
Specifically, when the toner is replenished from the
そこで、本実施形態の現像装置3aでは、供給搬送スクリュー23、攪拌搬送スクリュー24の電気特性の関係を規定している。具体的には、供給搬送スクリュー23の表面材料の時定数をτ1[s]、攪拌搬送スクリュー24の表面材料の時定数をτ2[s]とするとき、以下の式(1)
log(τ2/τ1)>5・・・(1)
を満たすように供給搬送スクリュー23、攪拌搬送スクリュー24の表面材料を決定する。但し、時定数τ1、τ2は、それぞれリアクタンスが最大となる周波数f[Hz]から式τ=1/(2π・f)により算出されたものを表す。
Therefore, in the developing
log (τ2 / τ1)> 5 (1)
The surface materials of the
この構成によれば、供給搬送スクリュー23から現像ローラー25上に現像剤が供給され、現像ローラー25と感光体ドラム1aとの対向領域(現像領域)を通過後に現像剤が現像ローラー25から分離されて再び供給搬送スクリュー23に戻されて搬送される動作を繰り返す中で、現像ローラー25上で帯電量が上昇した現像剤を、供給搬送スクリュー23上で効率的に帯電を緩和させることができる。また、トナーが補給された後の攪拌搬送スクリュー24では補給トナーの帯電を迅速に立ち上げることができる。即ち、供給搬送スクリュー23上での帯電緩和と攪拌搬送スクリュー24での帯電の立ち上げとを両立させることができ、帯電不足のトナーによるトナー飛散や、逆帯電(負帯電)トナーによる地肌かぶりの発生を抑制することができる。
According to this configuration, the developer is supplied onto the developing
また、攪拌搬送スクリュー24の表面材料の誘電率をε2[F/m]とするとき、
ε2>1.0E−5・・・(2)
を満たすように攪拌搬送スクリュー24の表面材料を決定する。但し、誘電率εは1Vpp_1MHz−10mHzの条件下でCole−Coleプロットを作成し、RC並列回路モデルとして静電容量Cを算出し、その結果から算出されたものを表す。
When the dielectric constant of the surface material of the agitating and conveying
ε2> 1.0E-5 (2)
The surface material of the stirring and conveying
この構成によれば、トナーが補給される攪拌搬送室22に誘電率の高い攪拌搬送スクリュー24が存在することにより、補給トナーと滞留トナーとの間での電子の授受に比べて補給トナーと攪拌搬送スクリュー24との間での電子の授受が優先的となり、補給トナーと滞留トナーとの間の電子の授受が抑制される。その結果、滞留トナーが補給トナーから電子を受け取ることによる帯電量の低下を抑制するとともに、トナー補給時に補給トナーの帯電を迅速に立ち上げるための攪拌搬送スクリュー24の誘電性を確保することができ、帯電不足のトナーや逆帯電(負帯電)トナーの発生を効果的に抑制できる。
According to this configuration, since the agitating / conveying
本発明の現像装置3a〜3dに用いられる供給搬送スクリュー23は、例えば導電材を分散させた合成樹脂により成形することができる。合成樹脂としては、例えばポリスチレン(PS)、ABS樹脂、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(FPA)、ナイロン6等が挙げられる。導電材としては、平均粒子径が50〜100nmの炭素粒子を用いることができる。
The supply / conveying
本発明の現像装置3a〜3dに用いられる攪拌搬送スクリュー24は、例えば誘電材を分散させた合成樹脂により成形することができる。合成樹脂としては、供給搬送スクリュー23と同様の樹脂を用いることができる。誘電材としては、チタン酸バリウム(比誘電率;約1400)、チタン酸ストロンチウム(比誘電率;約300)等が挙げられる。特に、比誘電率が1000以上であるチタン酸バリウムを用いることが好ましい。
The stirring and conveying
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、供給搬送スクリュー23から現像ローラー25に現像剤を供給する例について示したが、本発明はこれに限らない。攪拌搬送スクリュー23と現像ローラー25との間に磁気ローラー等の現像剤担持体をさらに設け、攪拌搬送スクリュー23から磁気ローラー等に現像剤を供給した後に、磁気ローラー等から現像ローラー25にトナーを供給してもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above-described embodiment, the example in which the developer is supplied from the supply and
また、上記実施形態では正帯電トナーを含む二成分現像剤を用いる現像装置を例に挙げて説明したが、負帯電トナーを含む二成分現像剤を用いる現像装置に適用することもできる。 In the above embodiment, the developing device using the two-component developer containing the positively charged toner has been described as an example. However, the present invention can be applied to a developing device using the two-component developer containing the negatively charged toner.
また、本発明は図1に示したタンデム式のカラープリンター100に限らず、デジタル或いはアナログ方式のモノクロ複写機、カラー複写機、ファクシミリ等の、現像ローラー25に現像剤を供給する供給搬送室21と、現像ローラー25から回収したトナーを補給トナーと混合、攪拌する攪拌搬送室22と、を含む現像装置を備えた種々の画像形成装置に適用可能である。以下、実施例により本発明の効果について更に具体的に説明する。
(供給搬送スクリューの作製例)
Further, the present invention is not limited to the
(Example of producing a supply and conveyance screw)
ABS樹脂80重量部を二軸押出機(PCM45、池貝鉄工社製)に充填し、シリンダー温度210℃にて溶融した後、カーボンブラック(平均粒子径60nm)20重量部を添加して混練した。混合後にストランドカットを行ってカーボンブラックが分散したABS樹脂のペレットを得た。これをスクリュー形状に成型加工して供給搬送スクリュー23を得た。
80 parts by weight of ABS resin was charged into a twin screw extruder (PCM45, manufactured by Ikegai Iron Works Co., Ltd.), melted at a cylinder temperature of 210 ° C., and then 20 parts by weight of carbon black (
ABS樹脂70重量部、カーボンブラック30重量部を用いる以外は実施例1と同様の方法により供給搬送スクリュー23を得た。
[参考例1]
A supply / conveying
[Reference Example 1]
ABS樹脂90重量部、カーボンブラック10重量部を用いる以外は実施例1と同様の方法により供給搬送スクリュー23を得た。
[参考例2]
A supply / conveying
[Reference Example 2]
ABS樹脂100重量部を用い、カーボンブラックを添加しない以外は実施例1と同様の方法により供給搬送スクリュー23を得た。
(攪拌搬送スクリューの作製例)
A
(Example of production of stirring and conveying screw)
ABS樹脂60重量部を二軸押出機(PCM45、池貝鉄工社製)に充填し、シリンダー温度210℃にて溶融した後、チタン酸バリウム粒子(平均粒子径150nm、比誘電率1400)40重量部を添加して混練した。混合後にストランドカットを行ってチタン酸バリウムが分散したABS樹脂のペレットを得た。これをスクリュー形状に成型加工して攪拌搬送スクリュー24を得た。
[参考例3]
60 parts by weight of ABS resin is charged into a twin screw extruder (PCM45, manufactured by Ikekai Tekko Co., Ltd.), melted at a cylinder temperature of 210 ° C., and then 40 parts by weight of barium titanate particles (average particle size 150 nm, relative dielectric constant 1400). Was added and kneaded. After mixing, strand cutting was performed to obtain ABS resin pellets in which barium titanate was dispersed. This was molded into a screw shape to obtain a stirring and conveying
[Reference Example 3]
ABS樹脂80重量部、チタン酸バリウム粒子20重量部を用いる以外は実施例3と同様の方法により攪拌搬送スクリュー24を得た。
[参考例4]
A stirring and conveying
[Reference Example 4]
ABS樹脂100重量部を用い、チタン酸バリウム粒子を添加しない以外は実施例3と同様の方法により攪拌搬送スクリュー24を得た。
[試験例]
A stirring and conveying
[Test example]
供給搬送スクリュー23および攪拌搬送スクリュー24の表面材料と、トナー帯電量との関係について調査した。試験機として、図2に示した現像装置3a〜3dが搭載されたカラー複合機(TASKalfa2552ci、京セラドキュメントソリューションズ社製)を用いた。そして、供給搬送スクリュー23および攪拌搬送スクリュー24の表面材料が式(1)、(2)の関係を満たす場合(本発明1、2)と、供給搬送スクリュー23および攪拌搬送スクリュー24の表面材料が式(1)、(2)の関係を満たさない場合(比較例1〜4)とで、トナーの帯電量分布を比較した。
The relationship between the surface material of the
現像剤は、平均粒径が6.5μmの正帯電トナーと、平均粒径が35μmのフェライトキャリアとから成る二成分現像剤を用い、トナーに対するキャリアの割合(重量比、T/C)を8%とした。また、トナーおよびキャリアのtanδ(1V、100kHzにおける測定値)は、それぞれ0.01、0.15であった。現像装置3aへの現像剤の投入量は450gとした。
As the developer, a two-component developer comprising a positively charged toner having an average particle diameter of 6.5 μm and a ferrite carrier having an average particle diameter of 35 μm is used, and the ratio of carrier to toner (weight ratio, T / C) is 8 %. Further, tan δ (measured values at 1 V and 100 kHz) of the toner and the carrier were 0.01 and 0.15, respectively. The amount of developer charged into the developing
試験方法としては、現像装置20℃、65%RHの環境下で印字率1%の文字画像3枚のパターンを500回連続印字した。その後、印字率50%の原稿を100枚連続印字し、連続印字時の出力画像の地肌かぶり、および連続印字後の現像剤の帯電量分布の拡がり(Q/S偏差;相対平均偏差)をシミュレートした。 As a test method, a pattern of three character images with a printing rate of 1% was continuously printed 500 times in an environment of a developing device of 20 ° C. and 65% RH. Thereafter, 100 originals with a printing rate of 50% are continuously printed, and the background fog of the output image during continuous printing and the spread of the developer charge distribution after continuous printing (Q / S deviation; relative average deviation) are simulated. I did.
トナーの帯電量の測定は、現像剤5mgをネオジム磁石上に固定し、以下の条件で測定を行った。得られた1粒子当たりの電荷量Qと粒子径Dを用いて1粒子毎のQ/Sを計算し、Q/Sの小さい値から順に並べ替え、図4に示すように、横軸に1粒子当たりの表面積Sの累積値をとり、縦軸に1粒子当たりの帯電量Qの累積値をとってプロットした(図4の曲線R1)。そして、1粒子毎のQ/Sが一定である理想状態を表す直線をR2とし、R1とR2で囲まれた領域の面積をA、R1とX軸とで囲まれた領域の面積をBとして、R2からのずれ(Q/S偏差)をA+Bに対するAの割合で示した。このQ/S偏差を地肌かぶり・トナー飛散の程度を表す指標として算出した。 The toner charge amount was measured by fixing 5 mg of developer on a neodymium magnet and measuring under the following conditions. The Q / S for each particle is calculated using the obtained charge amount Q per particle and the particle diameter D, and sorted in order from the smallest Q / S. As shown in FIG. The cumulative value of the surface area S per particle was taken, and the cumulative value of the charge amount Q per particle was plotted on the vertical axis (curve R1 in FIG. 4). A straight line representing an ideal state where the Q / S for each particle is constant is R2, the area of the region surrounded by R1 and R2 is A, and the area of the region surrounded by R1 and the X axis is B. The deviation from R2 (Q / S deviation) is shown as the ratio of A to A + B. This Q / S deviation was calculated as an index representing the degree of background fog and toner scattering.
供給搬送スクリュー23および攪拌搬送スクリュー24の電気特性の測定は、スクリュー表面材料の微粉砕物(粒子径100μm)を、材料電極(面積1.327cm2)間に40kgf/cm2の荷重を加えて厚み約3mmのペレットとした。ペレットを挟んだ電極に、FRA(Frequency Response Analyzer、周波数特性分析器)を用いて1Vppの交流電圧を印加し、周波数を1MHzから10mHzまで5ポイント/decadeで変更してCole−Coleプロットを作成した。このプロットを用いてリアクタンスが最大となる周波数fから時定数τ1、τ2を算出し、RC並列回路モデルとしてフィッティングして誘電率ε2を算出した。
Measurement of the electrical characteristics of the
評価基準は、Q/S偏差が25%未満である場合を○、25%以上30%未満である場合を△、30%以上である場合を×とした。使用した供給搬送スクリュー23および攪拌搬送スクリュー24の組み合わせ、log(τ2/τ1)、ε2、Q/S偏差と併せて評価結果を表1に示す。
The evaluation criteria were ◯ when the Q / S deviation was less than 25%, Δ when it was 25% or more and less than 30%, and × when it was 30% or more. The evaluation results are shown in Table 1 together with the combination of the
表1から明らかなように、log(τ2/τ1)=5.08(>5)、ε2=2.23E−5(>1.0E−5)である本発明1の現像装置3a、log(τ2/τ1)=5.33(>5)、ε2=2.23E−5(>1.0E−5)である本発明2の現像装置3aでは、それぞれQ/S偏差がそれぞれ20.5%、21.1であり、地肌かぶりやトナー飛散が抑制されることが確認された。
As is apparent from Table 1, the developing
これに対し、ε2=2.23E−5(>1.0E−5)であるが、log(τ2/τ1)=4.64、2.69(<5)である比較例1、2の現像装置3a、log(τ2/τ1)=5.05(>5)であるがε2=8.47E−6(<1.0E−5)である比較例3の現像装置3a、log(τ2/τ1)=1.00(<5)であり、ε2=1.97E−11(<1.0E−5)である比較例4の現像装置3aでは、Q/S偏差がそれぞれ29.7%、32.6%、30.1%、38.9%となり、地肌かぶりやトナー飛散が発生することが確認された。
On the other hand, development of Comparative Examples 1 and 2 where ε2 = 2.23E-5 (> 1.0E-5) but log (τ2 / τ1) = 4.64, 2.69 (<5).
本発明は、磁性キャリアとトナーとを含む二成分現像剤を用いる二成分現像式の現像装置に利用可能である。本発明の利用により、現像剤担持体から回収された現像剤中のトナーの帯電緩和が効率的に起こり、且つ、新たなトナーが補給された際の帯電量を迅速に立ち上げることのできる現像装置およびそれを備えた画像形成装置を提供することができる。 The present invention can be applied to a two-component developing type developing device using a two-component developer containing a magnetic carrier and a toner. By utilizing the present invention, development in which the toner in the developer recovered from the developer carrying member is efficiently relieved and the amount of charge when a new toner is replenished can be quickly started up. An apparatus and an image forming apparatus including the apparatus can be provided.
3a〜3d 現像装置
20 現像容器
20a 仕切り部
20b、20c 連通部
20d トナー補給口
21 供給搬送室(第1搬送室)
22 攪拌搬送室(第2搬送室)
23 供給搬送スクリュー(第1攪拌搬送部材)
24 攪拌搬送スクリュー(第2攪拌搬送部材)
25 現像ローラー(現像剤担持体)
29 規制ブレード
100 カラープリンター(画像形成装置)
3a to
22 Stirring transfer chamber (second transfer chamber)
23 Supply conveyance screw (first stirring conveyance member)
24 Agitating and conveying screw (second agitating and conveying member)
25 Development roller (developer carrier)
29
Claims (5)
前記第1搬送室内に回転可能に支持され、前記第1搬送室内の現像剤を第1方向に攪拌搬送する第1攪拌搬送部材と、
前記第2搬送室内に前記第1攪拌搬送部材と平行であって回転可能に支持され、前記第2搬送室内の現像剤を前記第1方向と逆方向である第2方向に攪拌搬送する第2攪拌搬送部材と、
前記現像容器に回転可能に支持され、前記第1搬送室内の現像剤を表面に担持する現像剤担持体と、
前記現像容器内の現像剤の搬送方向に対し前記第2搬送室の長手方向中央部よりも上流側に設けられるトナー補給口と、
を備えた現像装置において、
前記第1攪拌搬送部材の表面材料の時定数をτ1[s]、前記第2攪拌搬送部材の表面材料の時定数をτ2[s]、誘電率をε2[F/m]とするとき、以下の式(1)、(2)
log(τ2/τ1)>5・・・(1)
ε2>1.0E−5・・・(2)
を満たすことを特徴とする現像装置。
但し、
τ1、τ2;リアクタンスが最大となる周波数f[Hz]から式τ=1/(2π・f)により算出されたものを表す。
ε2;1Vpp_1MHz−10mHzの条件下でCole−Coleプロットを作成し、RC並列回路モデルとして静電容量Cを算出し、その結果から算出されたものを表す。 A developing container for containing a two-component developer including a carrier and toner, the first conveying chamber, and a second conveying chamber disposed in parallel with the first conveying chamber across the partition portion;
A first agitating and conveying member that is rotatably supported in the first conveying chamber and agitates and conveys the developer in the first conveying chamber in a first direction;
The second conveying chamber is parallel to the first agitating / conveying member and is rotatably supported, and secondly agitates and conveys the developer in the second conveying chamber in a second direction opposite to the first direction. An agitating and conveying member;
A developer carrying member rotatably supported by the developing container and carrying a developer in the first transport chamber on the surface;
A toner replenishing port provided on the upstream side of the central portion in the longitudinal direction of the second transport chamber with respect to the transport direction of the developer in the developer container;
In a developing device comprising:
When the time constant of the surface material of the first stirring and conveying member is τ1 [s], the time constant of the surface material of the second stirring and conveying member is τ2 [s], and the dielectric constant is ε2 [F / m], Equations (1) and (2)
log (τ2 / τ1)> 5 (1)
ε2> 1.0E-5 (2)
A developing device characterized by satisfying the above.
However,
τ1, τ2: those calculated by the equation τ = 1 / (2π · f) from the frequency f [Hz] at which the reactance is maximized.
A Cole-Cole plot is created under the condition of ε2; 1 Vpp — 1 MHz—10 mHz, the capacitance C is calculated as an RC parallel circuit model, and the result calculated from the result is shown.
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