JP4035262B2

JP4035262B2 - Development device

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Publication number: JP4035262B2
Application number: JP17256999A
Authority: JP
Inventors: 行弘大関; 勝弘境澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2008-01-16
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式等の画像形成装置において、像担持体上に形成された静電潜像を可視化するのに用いられる現像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真法を用いた画像形成装置において、１成分現像剤を使用する現像装置は、現像剤として用いるトナー（１成分トナー）の種類によって構成を異にする。磁性トナーを用いる現像装置では、トナーを磁力によって現像ローラ（現像剤担持体）の表面へ引き寄せ、担持させるために、現像ローラ内にマグネットを配置するが、非磁性トナーを用いる現像装置は、そのマグネットが不要である。
【０００３】
非磁性トナーは、磁性体を含有しないのでカラー化が容易に可能であり、現在、カラー画像形成装置の現像装置で主に使用されているトナーは非磁性トナーである。以下、非磁性トナーを用いる１成分接触現像装置の代表的な例を図１１により説明する。
【０００４】
本現像装置１０１は、内に収容した絶縁性の非磁性１成分トナーＴを担持して図中Ｙ方向に回転する、図中Ｘ方向に回転する像担持体である感光ドラム１００に接触した現像ローラ１０２、この現像ローラ１０２に非磁性１成分トナーＴを図中矢印Ｚ方向に回転することによって供給するトナー供給ローラ１０４、現像ローラ１０２上のトナーＴの塗布量および帯電量を規制するトナー規制手段である現像ブレード１０３、トナーＴを攪拌するとともにトナー供給ローラ１０４に供給する攪拌部材１０５等から構成されている。
【０００５】
現像ローラ１０２が接触する感光ドラム１００は剛体製とされ、現像ローラ１０２は弾性を有することが好ましい。また現像ブレード１０３は金属製のものが、非磁性トナーに帯電付与するのに好適に用いられる。
【０００６】
現像ブレード１０３により規制を受けたトナーＴは、現像ローラ１０２の回転にともない、感光ドラム１００と現像ローラ１０２とが当接した現像領域に搬送され、図示しない電源から現像ローラ１０２に直流の現像バイアスを印加することによって、鏡映力によって担持された現像ローラ１０２から感光ドラム１００の表面に形成された静電潜像にトナーを飛翔して付着、現像し、潜像をトナー像として可視化する。
【０００７】
現像に寄与せず、現像ローラ１０２の表面に残留したトナーは、現像ローラ１０２の回転にともない現像装置１０１内に戻され、トナー供給ローラ１０４を介して回収される。
【０００８】
現像装置１０１は、上記のように、基本的には、トナーＴとして絶縁性の非磁性１成分トナーを用いるものであり、トナー供給ローラ１０４から供給したトナーＴの現像ローラ１０２への担持は、トナー供給ローラ１０４と現像ローラ１０２との接触領域でトナーＴを摩擦帯電で生じる鏡映力によって行われる（磁性トナーの場合には、上記したように、トナーの担持は磁気力によって行われる）。またトナーＴの現像ローラ１０２への担持量（コート量）の調整は、現像ローラ１０２とトナー供給ローラ１０４との周速差によって行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、非磁性１成分現像装置１０１では、トナー供給ローラ１０４から供給したトナーＴの現像ローラ１０２へのコートは、トナー供給ローラ１０４と現像ローラ１０２との接触領域でトナーＴを摩擦帯電で生じる鏡映力によって行っているため、現像ローラ１０２へのトナーＴのコート量は、トナーの材質や現像ローラ１０２、トナー供給ローラ１０４の材質に依存するのみならず、これらの摺擦力に大きく依存するものとなっていた。
【００１０】
その結果、トナーの材質や現像ローラ１０２、トナー供給ローラ１０４の材質を最適化しても、現像ローラ１０２とトナー供給ローラ１０４間の摺擦力を低下させると、トナーの摩擦帯電量が低下して、現像ローラ１０２へのトナーコート量が減少し、現像後、画像を転写材に転写、定着した出力画像の濃度が低下する問題があった。
【００１１】
上記の画像濃度の低下は、現像装置１０１内のトナー残量が減少してくると著しくなる。つまり、攪拌手段１０５からのトナー供給ローラ１０４へ供給されるトナー量が減少し、トナー供給ローラ４によって現像ローラ１０２へ供給されるトナー量が減少するので、現像ローラ１０２上のトナーコート量が減って、画像濃度の低下が大きくなるのである。さらに、トナー供給ローラ１０４からの現像ローラ１０２へのトナーの供給が間に合わず、出力画像に後端部分ないし後半部分（現像方向後半部分である）で濃度薄が生じる。
【００１２】
これらの問題を解決するためには、チャージアップしないトナー材質を選定し、これに加えてトナー供給ローラ１０４の現像ローラ１０２への当接圧等を増加して、これらの間の摺擦力を増大し、摩擦帯電性を向上させる方法がある。しかし、チャージアップしないようなトナー材質を選定することは困難であり、またトナー供給ローラ１０４の現像ローラ１０２への当接圧の増加は、トナーの劣化を招き、現像装置の寿命短命化を招来する。
【００１３】
これに対して、特開昭６３−１８０９８３号公報では、現像ローラ１０２表面の凹凸を大きくして、上記の摺擦力によらずに、メカニカルな搬送力で現像ローラ上のトナー量を増加させる方法を開示している。しかし、同公報にも記載されているように、現像ローラ表面の凹凸は画像品質に影響を及ぼし、凹凸を大きするには限界がある。
【００１４】
本発明者らの検討によると、画像品質を損なわないためには、現像ローラ１０２表面の凹凸は表面粗さＲｍａｘで１５μｍ以下である必要があり、この表面粗さの領域では、メカニカルな搬送力で現像ローラ上のトナー量を十分に増加させることは難しい。さらに、このようなメカニカルな搬送は、現像ローラへのトナーの担持がトナーの帯電量にあまり依存しないため、現像ローラ上のトナーの帯電量分布が広くなり、トナーの帯電極性と逆極性の電荷を有する反転トナーが増加し、現像時に、非画像領域にトナーが付着する画像カブリ（反転カブリ）が増加するという新たな問題が生じる。
【００１５】
上記の特開昭６３−１８０９８３号には、現像ローラ上のトナー量を増加させる方法として、上記方法とは別な方法も開示している。この別な方法は、トナー供給ローラ１０４から現像ローラ１０２に向かってトナーが供給されるような電界を形成し、この電界でトナーを帯電させて電荷を付与し、現像ローラへのトナー供給量、コート量を増加させるもので、これにより、上記の問題点は全部解決されるとしていた。
【００１６】
しかしながら、この方法は、同公報にも開示されているように、現像ローラの抵抗を１０⁸〜１０¹³Ωｃｍにする必要がある。この抵抗領域の材質は、環境変動による抵抗値変動が起こりやすく、このため大量かつ安定に現像ローラを製造することが困難であった。
【００１７】
現像ローラ１０２の材質にもよるが、イオン導電性の現像ローラでは、高湿環境下の抵抗値が低湿環境下の抵抗値よりも２〜３オーダー程度低下する。高湿環境下で現像ローラの抵抗値が１０⁶Ωｃｍ程度まで低下すると、電圧を印加したトナー供給ローラ１０４（この場合、導電性である）から現像ローラ１０２へリーク電流が流れてしまい、上記の電界が減衰する問題が生じる。
【００１８】
この問題を解決するには、現像ローラ１０２の抵抗値を高湿下での低下分を考慮して、高湿下で１０⁸Ωｃｍ程度になるように設定する必要があり、これを低湿環境下での抵抗値で言うと、１０¹¹Ωｃｍ程度となるように設定する必要がある。現像ローラの抵抗値の上限は１０¹³Ωｃｍ程度であり、これを超えると現像ローラ表面がチャージアップし、トナーの搬送性を阻害するなどして、現像性が著しく悪化する。
【００１９】
したがって、低湿から高湿までの全環境下で現像性を満足する現像ローラの最適な抵抗値は、環境条件をたとえば低湿環境下に置いて決定すると、１０¹¹〜１０¹³Ωｃｍと大変狭いラチチュードにしなければならない。しかしながら、電子導電性材料の場合、このような狭い半導電領域の現像ローラを安定して製造することが難しい。つまり、上記特開昭６３−１８０９８３に開示されている方法は、現像ローラの材料選定およびその安定製造が困難であり、コスト上昇をもたらす。
【００２０】
以上を要するに、従来の現像装置では、トナー残量が減少してくると、現像ローラへのトナー供給不良、トナーコート不良により、出力画像の後端部分に大幅な濃度低下等が発生しており、これらの問題点を確実かつ安価に防止できる手段は存在しなかった。
【００２１】
本発明の目的は、非磁性１成分トナーを用いた現像装置において、トナー残量が減少しても、常に現像ローラ上に必要量のトナーを確保して、トナー劣化や画像後端の濃度薄等を発生することなく、良好に現像を行うことができ、高品質な出力画像を得ることを可能とした現像装置を提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る現像装置にて達成される。要約すれば、本発明は、静電潜像が形成される像担持体と接触もしくは近接配置された回動する現像剤担持体と、前記静電潜像を現像する１成分現像剤を前記現像剤担持体に供給する、前記現像剤担持体と当接配置された回動する弾性体製の現像剤供給部材と、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する、前記現像剤供給部材よりも前記現像剤担持体の回動方向下流側で前記現像剤担持体に接触もしくは近接配置された現像剤量規制部材とを備えた現像装置において、
前記現像剤供給部材の上部に、これに非接触または接触して導電性の現像剤供給量調整手段を設置して、前記現像剤供給部材の上方に、前記現像剤担持体および現像剤供給量調整手段とで区画された現像剤を溜める領域を形成するとともに、前記現像剤量供給調整手段に、前記現像剤供給調整手段と前記現像剤担持体との間で前記現像剤の前記現像剤担持体方向への供給電界を形成し、且つ前記現像剤供給調整手段と前記現像剤供給手段との間で前記現像剤の前記現像剤供給手段方向への供給電界を形成する電圧を印加し、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体とは当接部においてそれぞれ逆方向に移動し、前記現像剤供給部材と前記現像剤担持体とは同電位としたことを特徴とする現像装置である。
【００２３】
本発明によれば、好ましくは、前記現像剤供給量調整手段を、前記現像剤供給部材の上部面を通る水平な接線に下側から交差して、前記接線の上側の領域に突出した態様で配置する。前記現像剤供給量調整手段を、導電性金属または導電性樹脂の棒状部材、もしくは前記現像剤供給部材側が導電性金属または導電性樹脂である棒状部材からなることができる。前記現像剤供給量調整手段を、横断面形状が矩形もしくは円形とすることができる。前記現像剤供給部材を発泡スポンジローラとすることができる。
【００２４】
また、前記現像剤供給部材を第１の現像剤供給部材として、これに前記現像剤を供給する回動する第２の現像剤供給部材を有し、前記第１の現像剤供給部材と第２の現像剤供給部材との間に、現像剤が通過する開口部を有する仕切り壁を有し、前記現像剤供給量調整手段により前記第１の現像剤供給部材から除去された前記第１の現像剤供給部材に付着していた現像剤に、前記開口部を通って前記第２の現像剤供給部材側に戻す流れを形成させるようにすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図１は、本発明の現像装置の一実施例を示す概略構成図である。
【００２７】
本実施例では、現像ローラを感光ドラムに接触配置した接触現像系の現像装置を例にとって説明するが、本発明は、現像ローラを感光ドラムに非接触に配置した非接触現像系の現像装置にも、適用することができる。
【００２８】
図１において、符号１００は像担持体である負極性の感光ドラムで、本実施例では、外径３００ｍｍのＯＰＣ感光体を用いた。この感光ドラム１００は図中Ｘ方向に所定の回転速度で回転駆動される。
【００２９】
本実施例の現像装置１は、大きく分けて、トナーホッパー部１ａと現像部１ｂとからなる。トナーホッパー部１ａと現像部１ｂとは、中央にトナー通路となる開口部１ｄを有する仕切り壁１ｃで仕切られている。この現像部１ｂの感光ドラム１００と対向した開口部に、現像剤担持体としての現像ローラ２が配置され、現像ローラ２は感光ドラム１００と当接して、図中Ｙ方向に所定の回転速度で回転駆動される。本実施例では、現像ローラ２は外径１６ｍｍのものを使用した。
【００３０】
この現像ローラ２は、アルミニウムやステンレス等の金属芯金上に弾性層を形成し、さらにその上に帯電付与層を形成してなっている。現像ローラ２の金属芯金には、トナーの帯電極性と同極性の現像電圧Ｖ１を印加する現像電源８が接続されている。
【００３１】
現像ローラ２の弾性層は、現像ローラ２の低硬度化を図るために、低硬度のＬＴＶシリコーンソリッドゴム、またはシリコーン樹脂もしくはウレタン樹脂もしくはＥＰＤＭ等の発泡スポンジを用いることができる。
【００３２】
弾性層に発泡スポンジを用いた場合には、そのスポンジ層表面に厚さ数ｍｍ以下程度のソリッド層を設けることが好ましい。これは、その上に設ける帯電付与層は厚さ数μｍ程度の薄層とするので、スポンジ層表面にソリッド層を設けないと、現像ローラ２の表面に下のスポンジ層表面の凹凸形状が現れてしまい、現像ローラ２の表面粗さＲｍａｘ（ＪＩＳＢ０６０１）が大きくなりすぎるからである。本発明では、表面粗さＲｍａｘの測定には、小坂研究所製の表面粗さ試験機ＳＥ−３０Ｈを使用した。
【００３３】
本発明者らの検討によると、現像ローラ２の表面粗さＲｍａｘは、一般に１５μｍ以下である必要があり、この数値を超えると、出力画像上に帯電付与層表面の凹凸形状が現われ、現像で得られる画像が非常にがさついた画像になってしまう。すなわち、スポンジ層表面に帯電付与層を設けた場合は、帯電付与層の表面粗さが、スポンジ層の空孔の粗さに倣ってしまうため、Ｒｍａｘが１５μｍ以下の平滑な表面をつくることは困難である。
【００３４】
これを防止するためには、スポンジ層からなる弾性層を用いる場合には、そのスポンジ層の表面にソリッド層を設ければよい。表面にソリッド層を設けても、その厚さを数ｍｍ以下にすること、およびスポンジ層が低硬度であること等により、現像ローラ２として低硬度の現像ローラ硬度を得ることが可能となる。
【００３５】
現像ローラ２の帯電付与層は、トナーに対しての高帯電付与性と感光ドラム１００との摺擦力を下げるために、その表面の動摩擦係数を下げる必要がある。この理由から、ポリアミド樹脂もしくはアクリル変性シリコーン樹脂等の帯電付与性の高い樹脂中に、フッ素系樹脂粒子、ポリアミド樹脂粒子等の離型性粒子を分散した材料で、帯電付与層を形成した。
【００３６】
上記の弾性層および帯電付与層はいずれも導電化されており、それらの材料には、カーボン粉末や金属等の導電性物質を分散、混合している。弾性層および帯電付与層の電気抵抗値は、体積抵抗率で１０³〜１０¹³Ωｃｍに調整されている。
【００３７】
現像ローラの抵抗値が１０³Ωｃｍを下回ると、感光ドラム１００にピンホールがあったときに、現像時、ピンホールに電流が集中し、現像電圧が降下して現像不能になる。一方、抵抗値が１０¹³Ωｃｍを上回ると、現像ローラ２に担持されたトナーがチャージアップしやすくなるため、現像ローラ２上のトナーのコート状態が不安定になり、またコート量の不足も生じる。また現像性が低下し、画像濃度の低下も生じる。
【００３８】
本実施例では、現像ローラ２の弾性層、帯電付与層とも、体積抵抗率１０⁵Ωｃｍとした。抵抗値が１０⁵Ωｃｍ程度の現像ローラは、カーボンブラック等の導電剤の添加量の許容範囲が広いので、比較的製造が容易であり、製造コストを低く抑えることができる。
【００３９】
本実施例では、ステンレスの芯金上に、弾性層として低硬度かつ導電性のＬＴＶ層を形成し、その表面に帯電付与層として、ポリアミド樹脂中にカーボンおよびポリアミド樹脂粒子を分散した導電性ポリアミド樹脂コート層を形成して、現像ローラ２を構成した。
【００４０】
この現像ローラ２の硬度はアスカー（Ａｓｋｅｒ）Ｃで約４０°、表面粗さはＲｍａｘで約１０μｍであり、Ｒｚ（ＪＩＳＢ０６０１）では約７μｍであった。
【００４１】
図１に示すように、現像ローラ２の芯金の両端の軸には侵入量規制コロ３が取り付けられており、本実施例では、このコロ３の外径を１５．５ｍｍとして、コロ３により現像ローラ２の感光ドラム１００への侵入量を２５０μｍ程度に設定した。
【００４２】
現像ローラ２の感光ドラム１００とは反対側の位置に、トナー供給ローラ４が設置されている。このトナー供給ローラ４は現像ローラ２と接触配置され、図中Ｚ方向に所定の回転速度で回転駆動される。本実施例では、後述するように、非磁性トナーＴとして球形で低融点な重合トナーを使用しており、このトナーを現像ローラ２の表面に供給するために、トナー供給ローラ４として、外径１６ｍｍ、硬度１０度（アスカーＣ）の絶縁性ウレタンスポンジローラを使用し、これを現像ローラ２に対する侵入量１００μｍ程度で接触配置させた。
【００４３】
トナー供給ローラ４の芯金には、現像ローラ２と同電位となるように、現像電源８が接続されている。
【００４４】
現像装置１のトナーホッパー部１ａにはトナー攪拌手段５が設置されており、この攪拌手段５は図の矢印Ｗ方向に回転して、ホッパー部１ａ内の非磁性トナーＴを攪拌しながら搬送し、トナーを仕切り壁１ｃの開口部１ｄを通って現像部１ｂに供給する。
【００４５】
現像装置１の現像ローラ２の上方位置には、現像剤量規制部材として現像ブレード６が設置され、この現像ブレード６は、トナー供給ローラ４よりも回転方向下流側の位置に所定の当接圧でカウンター方向に当接している。現像ブレード６は、現像ローラ２上に担持された非磁性トナーＴを規制して、所定量のトナー層に形成するとともに、摩擦帯電により所定量の摩擦帯電量を付与する。
【００４６】
現像ブレード６としては、リン青銅の薄板の、現像ローラ２との当接部にウレタンゴムやＬＴＶ等のトナーＴと逆極性の帯電特性を有する弾性体を設けたもの、この弾性体表面にトナーＴに対して帯電付与性が高くなるポリアミド樹脂等の樹脂をコーティングしたもの、あるいは、図１に示すように、先端部をＬ字状に折曲形成したステンレス薄板を用いることができる。このステンレス薄板の現像ブレードは、その先端の折曲部を現像ローラ２の表面に当接して使用する。
【００４７】
本実施例では、現像ブレード６によるトナーＴへの帯電付与性を高めたまま、現像ローラ２と現像ブレード６との間の摺擦力を可能な限り低下させるために、現像ブレード６として、上記の先端部を折曲形成したステンレス薄板を用いた。その厚さは１００μｍとし、現像ローラ２への折曲部の当接圧を線圧で約１５ｇ／ｃｍとした。
【００４８】
さて、本発明の特徴的なことは、図１に示すように、トナー供給ローラ４の上側の近傍に、導電性のトナー供給量調整手段７を設置したことである。このトナー供給量調整手段７は、図２に示すように、トナー供給ローラ４の上側に、現像ローラ２とトナー供給量調整手段７との間でトナー溜り領域Ａを形成するとともに、その領域Ａにトナー供給電界を発生させるためのものである。
【００４９】
本実施例では、トナー供給量調整手段７は、図３に示すように、基板７ａ上にステンレス板７ｂ設けた横断面が矩形で、トナー供給ローラ４の長手方向に伸びる板状体からなり、基板７ａは、現像装置１の筐体と同じ材質の樹脂（本実施例ではガラス繊維入りＡＢＳ樹脂）で形成した。トナー供給量調整手段７は、ステンレス板７ｂをトナー供給ローラ４側として、トナー供給ローラ４に非接触に配置する。トナー供給量調整手段７のステンレス板７ｂには、トナー供給電圧Ｖ２を印加する電源９が接続されている。
【００５０】
トナー供給電圧Ｖ２はトナーの帯電極性と同極性で、その絶対値が現像電圧Ｖ１（トナーと同極性）よりも大きく設定されている。このトナー供給電圧Ｖ２のトナー供給量調整手段７への印加により、トナー溜りＡにあるトナーを現像ローラ２方向へ付勢する電界を、トナー溜りＡの領域に形成することができる。しかも、トナー供給ローラ４は絶縁性であるので、トナー供給量調整手段７に電圧を印加しても、トナー供給ローラ４にリークして電流が流れる込む心配はなく、従来例で述べたトナー供給電界がリークによって減少する事態を防止できる。つまり、本発明は、低湿から高湿までの全環境下において、最適なトナー供給電界を維持可能となる。
【００５１】
また、現像ローラ２とトナー供給量調整手段７との間は非接触であるので、上記したように、現像ローラ２の近傍でトナー供給電界を発生させるにもかかわらず、現像ローラ２の抵抗を１０⁵Ωｃｍ程度とすることができ、製造容易なローラとすることができる。
【００５２】
トナー供給量調整手段７の配置場所は、形成するトナー溜りＡの大きさに応じて任意の位置に設定することができる。ただし、図２に示すように、トナー供給ローラ４の周方向上の上側の水平方向接線αに下側から交差して、接線αの上側の領域に突出した態様で配置することが好ましい。これによれば、トナーホッパー１ａ中のトナー残量が減少してきても、トナー供給量調整手段７の上部を通る水平線βの高さまで、トナー溜りＡを形成することができる。
【００５３】
これに対し、トナー供給量調整手段７を現像部１ｂの底面１ｅからトナー供給ローラ４の接線α（トナー供給ローラ４の高さ位置）までの、符号ｆで示す範囲に配置したのでは、トナー溜り形成効果はトナー供給量調整手段７を配置しないのと同じで、現像ローラ２とトナー供給ローラ４の接線α以下の狭い領域Ａ’にトナー溜りが限定されることになり、本発明の効果が減少する。
【００５４】
本現像装置１は、一般的な反転現像系の画像形成装置（たとえばＬＢＰ、ＬＥＤ等のページプリンター）に好適に用いることができる。本実施例では、感光ドラム１００の帯電電位を−６５０Ｖ、感光ドラム１００上の露光部の電位を−１００Ｖ、現像ローラ２に印加する現像電圧Ｖ１をＤＣ−３５０Ｖ、トナー供給量調整手段７に印加するトナー供給電圧Ｖ２を−５００Ｖとした画像出力条件で画像形成し、画像評価を行った。これについては後述する。
【００５５】
つぎに本発明で用いた非磁性１成分トナーＴについて説明する。本実施例では、低融点で球形で、転写性、定着性に優れる重合トナーを用いた。トナーの球形度合いはトナーの形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２を用いて示すことができる。
【００５６】
本発明では、形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２とは、日立製作所製ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用い、トナーの粒子像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製の画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入して解析を行い、下式より求められる値と定義した。
【００５７】
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）²／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）²／ＡＲＥＡ｝×（π／４）×１００
ただし、ＭＸＬＮＧ：絶対最大長、ＡＲＥＡ：トナー投影面積、
ＰＥＲＩ：周長
このトナーの形状係数ＳＦ−１はトナーの球形度合いを示し、これが１４０より大きいと、球形から徐々に不定形となる。ＳＦ−２はトナー表面の凹凸度合いを示し、これが１２０より大きいとトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００５８】
本発明で使用する非磁性トナーＴは、重量平均粒径が３〜１０μｍで、形状係数ＳＦ−１が１００〜１４０、ＳＦ−２が１００〜１２０の範囲のものが好ましい。本実施例では、重量平均粒径が７μｍ、ＳＦ−１が１３０、ＳＦ−２が１２０の負極性の非磁性トナーを用いた。
【００５９】
トナーの重量平均粒径は種々の方法によって測定することができるが、本発明では、コールカウンター社製のマルチサイザーを測定に用いた。
【００６０】
つぎに、本実施例の現像装置の動作原理および効果について、図４および図５を用いて説明する。図４および図５は、トナー供給ローラ近辺でのトナーの流れを示す説明図で、図４は本実施例の現像装置の場合、図５は従来の現像装置の場合である。
【００６１】
従来の現像装置では、攪拌手段５によって搬送されたトナーＴは、図５中、矢印Ｅ１で示す経路をたどって現像部１ｂに供給されるが、トナー供給量調整手段７がないので、トナーホッパー１ａ内のトナー残量が減少していると、矢印Ｅ３に示すように、大半のトナーが再びトナーホッパー１ａ内に逆流してしまい、矢印Ｅ２に示すように、わずかな量のトナーが現像ローラ２の近傍に供給されるだけである。このため、図５に示すように、現像ローラ２とトナー供給ローラ４との間には、トナー溜りは大きく形成されず、狭い領域のトナー溜りＡ’が形成されるのみである。
【００６２】
このため、従来装置では、トナーホッパー１ａ中のトナー残量が減少してくると、現像ローラ２へのトナー供給不良が生じ、出力画像は後端濃度が薄くなり、トナーホッパー１ａ内にトナーがまだ残っているにもかかわらず、現像装置がトナー切れを起こし、現像装置寿命が尽きることになった。この濃度薄は、トナー供給ローラ４と現像ローラ２との間の摺擦力を低下させると、さらに顕著になる。これは、元々、現像ローラ２へ供給されるトナー量が低下していることに加えて、トナー溜りＡ’におけるトナーの摩擦帯電が減少して、トナー自身の帯電量が低下するため、現像ローラ２へ鏡映力によって担持されるトナー量が減少するからである。
【００６３】
これに対し、本実施例では、トナー供給量調整手段７を設けたので、図４に示すように、攪拌手段５によってトナーホッパー１ａから現像部１ｂに供給されるトナーＴは、トナー供給量調整手段７によってトナーホッパー１ａへの逆流が防止され、トナー供給ローラ４上に、現像ローラ２とトナー供給量調整手段７との間でトナー溜りＡを大きく形成でき、トナー溜りＡに所定のトナー量を確保することができる。このため、トナーホッパー１ａ中のトナー残量が少なくなっても、現像ローラ２への供給するトナー量を多くできる。これに加えて、トナー供給量調整手段７に電圧Ｖ２を印加して発生したトナー供給電界、トナー供給ローラ４の回転動作によるトナーの供給があるので、現像ローラ２へ十分なトナー量を供給して、担持させることができる。
【００６４】
その結果、トナーホッパー１ａ中のトナー残量がさらに少なくなるまで、現像ローラ２上に十分なトナーを担持して、良好な現像を行うことができ、現像装置の寿命を延ばすことができる。また現像ローラ２とトナー供給ローラ４との摺擦力の低下によりトナーの帯電量が減少しても、現像ローラ２上に十分なトナー量が確保できるので、現像ローラ２とトナー供給ローラ４間の摺擦力を低減することができ、トナーの劣化を少なくすることができる。その点からも、現像装置の寿命を延ばすことができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施例によれば、非磁性１成分トナーを使用して現像するに際し、抵抗値的に製造容易な現像ローラを用いることができ、またトナーホッパー内のトナー残量が少なくなっても、現像ローラとトナー供給ローラとの間の摺擦力を高めることをせずに、常に現像ローラ上に必要量のトナーを確保して、現像ローラに十分なトナーを供給して担持させることができ、出力画像後端の濃度薄を生じることなく良好に現像を行って、高品質な出力画像を安定して得ることができる。また摺擦力を高めなくてよいので、トナーの劣化を防止して、現像装置の寿命を延ばすことができる。
【００６６】
実施例２
図６は、本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図である。
【００６７】
図１に示した実施例１では、トナー量供給調整手段７は、図３に示すように、基板７ａとステンレス板７ｂとからなる断面矩形の棒状体としたが、本実施例では、図７に示すように、断面矩形の導電性金属単体製棒状体からなるトナー量供給調整手段１０を用いた。具体的にはステンレス板を使用した。またこのトナー量供給調整手段１０は、効果をより高くするために、トナー供給ローラ４に当接した。本実施例のその他の構成は実施例１と基本的に同じで、図６において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。
【００６８】
本実施例によれば、実施例１の効果に加え、以下のような新な効果が生じる。トナー供給量調整手段１０をトナー供給ローラ４に接触配置すると、トナー供給ローラ４が現像ローラ２の表面から剥ぎ取って付着した現像残りトナーを、トナー供給量調整手段１０によりトナー供給ローラ４から除去することができる。
【００６９】
このとき、図８に示すように、現像装置の仕切り壁１ｃの開口部１ｄを、トナー供給量調整手段１０のトナー供給ローラ４への当接位置より下の位置まで開口させていると、トナー供給ローラ４から除去した現像残りトナーが、図１０中、矢印Ｆ１、Ｆ２に示した経路をたどって、現像部１ｂからトナーホッパー１ａへ循環し、トナーホッパー１ａに回収することができる。
【００７０】
このため、現像ローラ２とトナー供給ローラ４との摺擦領域の上流側において、剥ぎ取り時に摩擦熱を受けた現像残りトナーを、トナーホッパー１ａ中で冷却することが可能となる。その結果、実施例１に比べて、現像残りトナーの蓄熱を防止でき、蓄熱によるトナーの劣化を防止することが可能となる。したがって、本実施例では、トナーの劣化に関して現像装置１の寿命をさらに向上することができる。
【００７１】
実施例３
実施例１および２のトナー供給量調整手段７、１０は、横断面が矩形の棒状体を用いたが、本実施例では、横断面が円形の棒状体を用いた。その他の構成は、実施例１もしくは実施例２と基本的に同じにした。
【００７２】
本実施例では、具体的には、図９に示すように、樹脂棒１１ａを支持体として、その外周面上に導電性樹脂１１ｂをコーティングしたトナー量供給調整手段１１を用いた。図１０のように、ステンレス等の円形金属棒からなるトナー量供給調整手段１２を用いることもできる。
【００７３】
このようなトナー供給量調整手段１１によれば、トナー供給ローラとトナー供給量調整手段との対向領域において、そこを移動するトナーに対する負荷を低減することができ、この対向領域でのトナー劣化を大幅に抑制することができる。
【００７４】
特に図６に示した実施例２と同じように、トナー供給量調整手段１１をトナー供給ローラ４に接触させる場合、トナー供給量調整手段１１のトナー供給ローラ４への当接面が曲面になっていると、この当接領域における当接圧を分散することができる。
【００７５】
したがって、本実施例によれば、トナー供給ローラ４からトナーを当接領域で除去するときのトナーの受ける圧力を大幅に低減して、実施例２で示したトナー劣化防止効果をさらに向上することができる。図１０のトナー量供給調整手段１２によっても、本実施例の効果を得ることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、非磁性１成分トナーを用いた現像装置において、トナー残量が減少しても、常に現像ローラ上に必要量のトナーを確保して、トナー劣化や画像後端の濃度薄等を発生することなく良好に現像を行って、高品質な出力画像を得ることができ、また現像装置の寿命を延ばすことができる。さらに、製造容易な抵抗領域を有する現像ローラを用いることができるので、コスト的にも有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の現像装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の現像装置のトナー供給ローラに対し設置したトナー供給量調整手段の設置位置を示す説明図である。
【図３】図２のトナー量供給調整手段を示す断面図である。
【図４】図１の現像装置のトナー供給ローラ近辺でのトナーの流れを示す説明図である。
【図５】従来の現像装置のトナー供給ローラ近辺でのトナーの流れを示す説明図である。
【図６】本発明の現像装置の他の実施例を示す断面図である。
【図７】図６の現像装置のトナー供給ローラに対して設置したトナー量供給調整手段を示す断面図である。
【図８】図６の現像装置のトナー供給ローラ近辺でのトナーの流れを示す説明図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例で使用したトナー量供給調整手段を示す断面図である。
【図１０】本発明で使用可能なトナー量供給調整手段のさらに他の例を示す断面図である。
【図１１】従来の現像装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１現像装置
１ａトナーホッパー
１ｂ現像部
２現像ローラ
４トナー供給ローラ
６現像ブレード
７、１０、１１、１２トナー供給量調整手段
９トナー供給電源
１００感光ドラム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device used to visualize an electrostatic latent image formed on an image carrier in an image forming apparatus such as an electrophotographic system.
[0002]
[Prior art]
In an image forming apparatus using an electrophotographic method, a developing device using a one-component developer has a different configuration depending on the type of toner (one-component toner) used as the developer. In a developing device using magnetic toner, a magnet is arranged in the developing roller in order to attract and carry the toner to the surface of the developing roller (developer carrier) by magnetic force. No magnet is required.
[0003]
Since the non-magnetic toner does not contain a magnetic substance, it can be easily colored, and the toner mainly used in the developing device of the color image forming apparatus is a non-magnetic toner. A typical example of a one-component contact developing device using nonmagnetic toner will be described below with reference to FIG.
[0004]
The developing device 101 carries an insulative non-magnetic one-component toner T contained therein and rotates in the Y direction in the figure, and develops in contact with the photosensitive drum 100 which is an image carrier that rotates in the X direction in the figure. A roller 102, a toner supply roller 104 that supplies the developing roller 102 with nonmagnetic one-component toner T rotated in the direction of arrow Z in the figure, and a toner regulation that regulates the amount of toner T applied and the amount of charge on the developing roller 102 Development as a means blade 103, a stirring member 105 that stirs the toner T and supplies the toner T to the toner supply roller 104, and the like.
[0005]
The photosensitive drum 100 with which the developing roller 102 comes into contact is preferably made of a rigid body, and the developing roller 102 preferably has elasticity. The developing blade 103 made of metal is preferably used for charging the nonmagnetic toner.
[0006]
The toner T regulated by the developing blade 103 is conveyed to a developing area where the photosensitive drum 100 and the developing roller 102 are in contact with the rotation of the developing roller 102, and a direct current developing bias is applied to the developing roller 102 from a power source (not shown). Is applied to the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 100 from the developing roller 102 carried by the mirror force, and the toner is attached and developed to visualize the latent image as a toner image.
[0007]
The toner that does not contribute to the development and remains on the surface of the developing roller 102 is returned to the developing device 101 as the developing roller 102 rotates, and is collected via the toner supply roller 104.
[0008]
As described above, the developing device 101 basically uses an insulating non-magnetic one-component toner as the toner T, and the toner T supplied from the toner supply roller 104 is carried on the developing roller 102. In the contact area between the toner supply roller 104 and the developing roller 102, the toner T is applied by a mirror force generated by frictional charging (in the case of magnetic toner, as described above, the toner is carried by the magnetic force). The amount of toner T carried on the developing roller 102 (the coating amount) is adjusted by the difference in peripheral speed between the developing roller 102 and the toner supply roller 104.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the nonmagnetic one-component developing device 101, the coating of the toner T supplied from the toner supply roller 104 onto the developing roller 102 is frictionally charged with the toner T in the contact area between the toner supply roller 104 and the developing roller 102. Therefore, the coating amount of the toner T on the developing roller 102 not only depends on the material of the toner and the material of the developing roller 102 and the toner supply roller 104 but also depends on the rubbing force. It was highly dependent.
[0010]
As a result, even if the material of the toner and the material of the developing roller 102 and the toner supply roller 104 are optimized, if the frictional force between the developing roller 102 and the toner supply roller 104 is reduced, the triboelectric charge amount of the toner is reduced. As a result, the toner coat amount on the developing roller 102 is reduced, and the density of the output image obtained by transferring and fixing the image onto the transfer material after development is lowered.
[0011]
The above-described reduction in image density becomes significant as the remaining amount of toner in the developing device 101 decreases. That is, the amount of toner supplied from the stirring means 105 to the toner supply roller 104 is reduced, and the amount of toner supplied to the developing roller 102 by the toner supply roller 4 is reduced, so the amount of toner coating on the developing roller 102 is reduced. As a result, the decrease in image density increases. Further, the toner supply from the toner supply roller 104 to the developing roller 102 is not in time, and the output image has a low density at the rear end portion or the latter half portion (the latter half portion in the developing direction).
[0012]
In order to solve these problems, a toner material that is not charged up is selected, and in addition to this, the contact pressure between the toner supply roller 104 and the developing roller 102 is increased, and the friction force between them is increased. There is a method for increasing the triboelectric charging property. However, it is difficult to select a toner material that does not charge up, and an increase in contact pressure of the toner supply roller 104 to the developing roller 102 causes toner deterioration and shortens the life of the developing device. To do.
[0013]
On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-180983, the unevenness of the surface of the developing roller 102 is increased, and the amount of toner on the developing roller is increased by a mechanical conveying force regardless of the above-mentioned rubbing force. A method is disclosed. However, as described in the publication, the unevenness on the surface of the developing roller affects the image quality, and there is a limit to increasing the unevenness.
[0014]
According to the study by the present inventors, in order not to impair the image quality, the unevenness on the surface of the developing roller 102 needs to be 15 μm or less in the surface roughness Rmax, and in this surface roughness region, the mechanical conveying force Thus, it is difficult to sufficiently increase the amount of toner on the developing roller. Furthermore, in such a mechanical conveyance, the toner carrying amount on the developing roller does not depend much on the charge amount of the toner, so that the toner charge amount distribution on the developing roller becomes wide, and the charge having the opposite polarity to the charge polarity of the toner. This causes a new problem that the amount of reversal toner having toner increases and image fogging (reversal fogging) in which toner adheres to non-image areas increases during development.
[0015]
Japanese Patent Laid-Open No. 63-180983 also discloses a method different from the above method as a method for increasing the amount of toner on the developing roller. This another method forms an electric field such that the toner is supplied from the toner supply roller 104 toward the developing roller 102, and charges the toner by this electric field to apply the charge. This is to increase the amount of coating, and all of the above problems have been solved.
[0016]
However, this method reduces the resistance of the developing roller to 10 as disclosed in the publication. ⁸ -10 ¹³ Must be Ωcm. The resistance region material is likely to change in resistance value due to environmental changes, and it is difficult to manufacture a developing roller stably in large quantities.
[0017]
Although depending on the material of the developing roller 102, the resistance value in a high humidity environment is lower by about 2 to 3 orders than the resistance value in a low humidity environment in an ion conductive developing roller. The resistance value of the developing roller is 10 in a high humidity environment ⁶ When the voltage drops to about Ωcm, a leakage current flows from the toner supply roller 104 to which a voltage is applied (in this case, conductivity) to the developing roller 102, and the above-described problem of attenuation of the electric field arises.
[0018]
In order to solve this problem, the resistance value of the developing roller 102 is 10% under high humidity in consideration of the decrease in high humidity. ⁸ It is necessary to set so as to be about Ωcm, which is expressed as a resistance value in a low humidity environment. ¹¹ It is necessary to set so as to be about Ωcm. The upper limit of the resistance value of the developing roller is 10 ¹³ If it exceeds about Ωcm, the surface of the developing roller is charged up, and the transportability of the toner is hindered, so that the developability is remarkably deteriorated.
[0019]
Therefore, the optimum resistance value of the developing roller that satisfies the developability in all the environments from low humidity to high humidity is 10 when the environmental conditions are determined in a low humidity environment, for example. ¹¹ -10 ¹³ It must be a very narrow latitude of Ωcm. However, in the case of an electronic conductive material, it is difficult to stably manufacture a developing roller having such a narrow semiconductive region. That is, the method disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-180983 makes it difficult to select the material of the developing roller and to stably produce it, resulting in an increase in cost.
[0020]
In short, in the conventional developing device, when the remaining amount of toner decreases, the density of the output image significantly decreases at the trailing edge of the output image due to defective toner supply to the developing roller and defective toner coating. There is no means that can prevent these problems reliably and inexpensively.
[0021]
It is an object of the present invention to always secure a necessary amount of toner on the developing roller in a developing device using non-magnetic one-component toner, even if the remaining amount of toner decreases, to reduce toner deterioration and density at the rear end of the image. It is an object of the present invention to provide a developing device that can perform development satisfactorily without causing any problems, and can obtain a high-quality output image.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the developing device according to the present invention. In summary, the present invention relates to a rotating developer carrying member in contact with or close to an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and a one-component developer for developing the electrostatic latent image. A developer supply member made of a rotating elastic body disposed in contact with the developer carrier, and the amount of the developer carried on the developer carrier, to be supplied to the developer carrier; In a developing device comprising: a developer amount regulating member disposed in contact with or in proximity to the developer carrier on the downstream side in the rotation direction of the developer carrier relative to the developer supply member;
A conductive developer supply amount adjusting means is installed on or above the developer supply member so as to be in non-contact with or in contact with the developer supply member, and above the developer supply member, the developer carrier and the developer supply amount. An area for storing the developer partitioned by the adjusting means is formed, and the developer carrying of the developer between the developer supply adjusting means and the developer carrying member is provided in the developer amount supply adjusting means. Forming a supply electric field in the body direction, and applying a voltage to form a supply electric field in the developer supply means direction of the developer between the developer supply adjusting means and the developer supply means; The developer supply member and the developer carrier are respectively moved in opposite directions at the contact portion, and the developer supply member and the developer carrier are at the same potential. This is a developing device.
[0023]
According to the present invention, it is preferable that the developer supply amount adjusting unit is configured to protrude from the lower side to a horizontal tangent line passing through the upper surface of the developer supply member, and projecting into a region above the tangent line. Deploy. The developer supply amount adjusting means may be made of a conductive metal or conductive resin rod-shaped member or a rod-shaped member whose conductive material or conductive resin is on the developer supply member side. The developer supply amount adjusting means may have a rectangular or circular cross section. The developer supply member may be a foamed sponge roller.
[0024]
The developer supply member is a first developer supply member, and there is a second developer supply member that rotates to supply the developer to the first developer supply member. The first developer supply member and the second developer supply member The first development removed from the first developer supply member by the developer supply amount adjusting means, having a partition wall having an opening through which the developer passes, between the developer supply member and the developer supply member. The developer adhering to the developer supply member can be caused to form a flow that returns to the second developer supply member through the opening.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[0026]
Example 1
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the developing device of the present invention.
[0027]
In this embodiment, a developing device of a contact developing system in which the developing roller is disposed in contact with the photosensitive drum will be described as an example. However, the present invention is applied to a developing device of a non-contact developing system in which the developing roller is disposed in non-contact with the photosensitive drum. Can also be applied.
[0028]
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a negative photosensitive drum which is an image carrier. In this embodiment, an OPC photosensitive member having an outer diameter of 300 mm is used. The photosensitive drum 100 is rotationally driven in the X direction in the drawing at a predetermined rotational speed.
[0029]
The developing device 1 of this embodiment is roughly divided into a toner hopper portion 1a and a developing portion 1b. The toner hopper portion 1a and the developing portion 1b are partitioned by a partition wall 1c having an opening 1d serving as a toner passage at the center. A developing roller 2 as a developer carrying member is disposed in an opening of the developing unit 1b facing the photosensitive drum 100. The developing roller 2 is in contact with the photosensitive drum 100 and is rotated at a predetermined rotational speed in the Y direction in the drawing. Driven by rotation. In this embodiment, the developing roller 2 having an outer diameter of 16 mm was used.
[0030]
In the developing roller 2, an elastic layer is formed on a metal core such as aluminum or stainless steel, and a charge imparting layer is further formed thereon. A developing power source 8 for applying a developing voltage V1 having the same polarity as the charging polarity of the toner is connected to the metal core of the developing roller 2.
[0031]
For the elastic layer of the developing roller 2, in order to reduce the hardness of the developing roller 2, a low hardness LTV silicone solid rubber, or a foamed sponge such as silicone resin, urethane resin or EPDM can be used.
[0032]
When foamed sponge is used for the elastic layer, it is preferable to provide a solid layer having a thickness of about several mm or less on the sponge layer surface. This is because the charge imparting layer provided thereon is a thin layer having a thickness of about several μm. Therefore, if the solid layer is not provided on the surface of the sponge layer, the uneven shape of the surface of the lower sponge layer appears on the surface of the developing roller 2. This is because the surface roughness Rmax (JIS B0601) of the developing roller 2 becomes too large. In the present invention, a surface roughness tester SE-30H manufactured by Kosaka Laboratory was used for measuring the surface roughness Rmax.
[0033]
According to the study by the present inventors, the surface roughness Rmax of the developing roller 2 generally needs to be 15 μm or less, and when this value is exceeded, the unevenness shape of the surface of the charge imparting layer appears on the output image, and development is performed. The resulting image will be very frustrating. That is, when a charge imparting layer is provided on the surface of the sponge layer, the surface roughness of the charge imparting layer follows the roughness of the pores of the sponge layer, so that a smooth surface with Rmax of 15 μm or less cannot be produced. Have difficulty.
[0034]
In order to prevent this, when an elastic layer made of a sponge layer is used, a solid layer may be provided on the surface of the sponge layer. Even if a solid layer is provided on the surface, it is possible to obtain a low developing roller hardness as the developing roller 2 by setting the thickness to several mm or less and the sponge layer having a low hardness.
[0035]
The charge imparting layer of the developing roller 2 needs to reduce the dynamic friction coefficient of the surface in order to reduce the high charge imparting property to the toner and the rubbing force with the photosensitive drum 100. For this reason, the charge imparting layer was formed of a material in which release particles such as fluorine resin particles and polyamide resin particles were dispersed in a highly charge impartable resin such as polyamide resin or acrylic-modified silicone resin.
[0036]
Both the elastic layer and the charge imparting layer are electrically conductive, and conductive materials such as carbon powder and metal are dispersed and mixed in these materials. The electric resistance value of the elastic layer and the charge imparting layer is 10 in volume resistivity. ^Three -10 ¹³ It is adjusted to Ωcm.
[0037]
The resistance value of the developing roller is 10 ^Three Below Ωcm, when there is a pinhole in the photosensitive drum 100, during development, current concentrates in the pinhole, and the development voltage drops to make development impossible. On the other hand, the resistance value is 10 ¹³ If it exceeds Ωcm, the toner carried on the developing roller 2 is likely to be charged up, so that the coating state of the toner on the developing roller 2 becomes unstable and the coating amount is insufficient. Further, the developability is lowered and the image density is also lowered.
[0038]
In this embodiment, both the elastic layer and the charge imparting layer of the developing roller 2 have a volume resistivity of 10 ^Five It was set to Ωcm. Resistance value is 10 ^Five Since the developing roller having a resistance of about Ωcm has a wide allowable range of the addition amount of the conductive agent such as carbon black, it is relatively easy to manufacture and the manufacturing cost can be kept low.
[0039]
In this embodiment, a conductive polyamide in which a low hardness and conductive LTV layer is formed as an elastic layer on a stainless steel core, and carbon and polyamide resin particles are dispersed in a polyamide resin as a charge imparting layer on the surface. The developing roller 2 was configured by forming a resin coat layer.
[0040]
The hardness of the developing roller 2 was about 40 ° in Asker C, the surface roughness was about 10 μm in Rmax, and about 7 μm in Rz (JISB0601).
[0041]
As shown in FIG. 1, intrusion amount regulating rollers 3 are attached to the shafts at both ends of the core of the developing roller 2. In this embodiment, the outer diameter of the rollers 3 is set to 15.5 mm. The penetration amount of the developing roller 2 into the photosensitive drum 100 was set to about 250 μm.
[0042]
A toner supply roller 4 is installed on the opposite side of the developing roller 2 from the photosensitive drum 100. The toner supply roller 4 is disposed in contact with the developing roller 2 and is driven to rotate at a predetermined rotational speed in the Z direction in the figure. In the present embodiment, as will be described later, a spherical low-melting-point polymerization toner is used as the non-magnetic toner T, and the toner supply roller 4 has an outer diameter in order to supply the toner to the surface of the developing roller 2. An insulating urethane sponge roller with a hardness of 16 mm and a hardness of 10 degrees (Asker C) was used, and this was placed in contact with the developing roller 2 with an intrusion amount of about 100 μm.
[0043]
A developing power source 8 is connected to the core of the toner supply roller 4 so as to have the same potential as the developing roller 2.
[0044]
The toner hopper unit 1a of the developing device 1 is provided with a toner agitation unit 5. The agitation unit 5 rotates in the direction of arrow W in the drawing to convey the nonmagnetic toner T in the hopper unit 1a while agitating. The toner is supplied to the developing unit 1b through the opening 1d of the partition wall 1c.
[0045]
Above the developing roller 2 of the developing device 1, a developing blade 6 is installed as a developer amount regulating member, and this developing blade 6 has a predetermined contact pressure at a position downstream of the toner supply roller 4 in the rotational direction. In contact with the counter. The developing blade 6 regulates the non-magnetic toner T carried on the developing roller 2 to form a predetermined amount of toner layer, and gives a predetermined amount of frictional charge by frictional charging.
[0046]
As the developing blade 6, a phosphor bronze thin plate provided with an elastic body having a charging characteristic opposite to that of the toner T such as urethane rubber or LTV at a contact portion with the developing roller 2, and the surface of the elastic body is a toner. A material coated with a resin such as a polyamide resin having a high charge-imparting property with respect to T, or a stainless steel thin plate having a distal end bent into an L shape as shown in FIG. 1 can be used. This developing blade made of a thin stainless steel plate is used with the bent portion at the tip thereof in contact with the surface of the developing roller 2.
[0047]
In this embodiment, in order to reduce the rubbing force between the developing roller 2 and the developing blade 6 as much as possible while increasing the charge imparting property to the toner T by the developing blade 6, The stainless steel plate which bent the front-end | tip part of was used. The thickness was 100 μm, and the contact pressure of the bent portion to the developing roller 2 was about 15 g / cm as linear pressure.
[0048]
A characteristic feature of the present invention is that a conductive toner supply amount adjusting means 7 is provided in the vicinity of the upper side of the toner supply roller 4 as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the toner supply amount adjusting means 7 forms a toner accumulation area A between the developing roller 2 and the toner supply amount adjusting means 7 on the upper side of the toner supply roller 4. In order to generate a toner supply electric field.
[0049]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, the toner supply amount adjusting means 7 is formed of a plate-like body having a rectangular cross section provided on the substrate 7a and having a stainless steel plate 7b extending in the longitudinal direction of the toner supply roller 4. The substrate 7a was formed of the same material as the casing of the developing device 1 (in this embodiment, glass fiber-containing ABS resin). The toner supply amount adjusting means 7 is arranged in a non-contact manner with the toner supply roller 4 with the stainless steel plate 7b as the toner supply roller 4 side. A power source 9 for applying a toner supply voltage V2 is connected to the stainless steel plate 7b of the toner supply amount adjusting means 7.
[0050]
The toner supply voltage V2 has the same polarity as the charging polarity of the toner, and its absolute value is set to be larger than the development voltage V1 (same polarity as the toner). By applying the toner supply voltage V2 to the toner supply amount adjusting means 7, an electric field for urging the toner in the toner reservoir A toward the developing roller 2 can be formed in the region of the toner reservoir A. In addition, since the toner supply roller 4 is insulative, there is no fear that even if a voltage is applied to the toner supply amount adjusting means 7, the toner supply roller 4 leaks and current flows, and the toner supply described in the conventional example is performed. It is possible to prevent the electric field from decreasing due to leakage. That is, according to the present invention, an optimum toner supply electric field can be maintained in all environments from low humidity to high humidity.
[0051]
Further, since the developing roller 2 and the toner supply amount adjusting means 7 are not in contact with each other, as described above, the resistance of the developing roller 2 is reduced even though the toner supply electric field is generated in the vicinity of the developing roller 2. 10 ^Five It can be set to about Ωcm, and the roller can be easily manufactured.
[0052]
The arrangement location of the toner supply amount adjusting means 7 can be set at an arbitrary position according to the size of the toner reservoir A to be formed. However, as shown in FIG. 2, it is preferable to dispose the toner supply roller 4 in such a manner that it intersects the upper horizontal tangent line α in the circumferential direction from the lower side and protrudes to the area above the tangent line α. According to this, even if the remaining amount of toner in the toner hopper 1a decreases, the toner reservoir A can be formed up to the height of the horizontal line β passing through the upper part of the toner supply amount adjusting means 7.
[0053]
On the other hand, if the toner supply amount adjusting means 7 is arranged in the range indicated by the symbol f from the bottom surface 1e of the developing portion 1b to the tangent line α (the height position of the toner supply roller 4) of the toner supply roller 4, the toner The reservoir formation effect is caused by the toner supply amount adjusting means 7. The As in the case where the toner is not disposed, the toner accumulation is limited to a narrow area A ′ which is equal to or smaller than the tangent line α between the developing roller 2 and the toner supply roller 4, and the effect of the present invention is reduced.
[0054]
The developing device 1 can be suitably used for a general reversal developing type image forming apparatus (for example, a page printer such as an LBP or LED). In this embodiment, the charged potential of the photosensitive drum 100 is −650 V, the potential of the exposed portion on the photosensitive drum 100 is −100 V, the developing voltage V1 applied to the developing roller 2 is DC-350 V, and the toner supply amount adjusting unit 7 is applied. An image was formed under an image output condition in which the toner supply voltage V2 was set to −500 V, and image evaluation was performed. This will be described later.
[0055]
Next, the nonmagnetic one-component toner T used in the present invention will be described. In this example, a polymerized toner having a low melting point and a spherical shape and excellent transferability and fixability was used. The degree of sphericalness of the toner can be indicated by using toner shape factors SF-1 and SF-2.
[0056]
In the present invention, the shape factors SF-1 and SF-2 are FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd., and 100 toner particle images are randomly sampled, and the image information is obtained via the interface. Then, it was introduced into an image analysis apparatus (Luxex 3) manufactured by Nicole and analyzed, and defined as a value obtained from the following equation.
[0057]
SF-1 = {(MXLNG) ² / AREA} × (π / 4) × 100
SF-2 = {(PERI) ² / AREA} × (π / 4) × 100
Where MXLNG: absolute maximum length, AREA: toner projected area,
PERI: Circumference length
The toner shape factor SF-1 indicates the degree of sphericity of the toner, and when it is larger than 140, the shape gradually changes from spherical to irregular. SF-2 indicates the degree of unevenness on the toner surface. If this is larger than 120, the unevenness on the toner surface becomes remarkable.
[0058]
The nonmagnetic toner T used in the present invention preferably has a weight average particle diameter of 3 to 10 μm, a shape factor SF-1 of 100 to 140, and SF-2 of 100 to 120. In this example, a negative non-magnetic toner having a weight average particle diameter of 7 μm, SF-1 of 130, and SF-2 of 120 was used.
[0059]
The weight average particle diameter of the toner can be measured by various methods. In the present invention, a multisizer manufactured by Cole Counter Co. was used for the measurement.
[0060]
Next, the operation principle and effect of the developing device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5 are explanatory views showing the flow of toner in the vicinity of the toner supply roller. FIG. 4 shows the case of the developing device of this embodiment, and FIG. 5 shows the case of the conventional developing device.
[0061]
In the conventional developing device, the toner T conveyed by the stirring means 5 follows the path indicated by the arrow E1 in FIG. 5 and is supplied to the developing portion 1b. However, since there is no toner supply amount adjusting means 7, the toner hopper When the toner remaining amount in 1a is reduced, most of the toner flows back into the toner hopper 1a again as shown by an arrow E3, and a small amount of toner is transferred to the developing roller as shown by an arrow E2. It is only supplied in the vicinity of 2. For this reason, as shown in FIG. 5, a toner reservoir is not formed large between the developing roller 2 and the toner supply roller 4, and only a toner reservoir A ′ in a narrow region is formed.
[0062]
For this reason, in the conventional apparatus, when the remaining amount of toner in the toner hopper 1a decreases, a toner supply failure to the developing roller 2 occurs, the density of the output image becomes lighter, and the toner in the toner hopper 1a becomes depleted. In spite of still remaining, the developing device runs out of toner, and the life of the developing device is exhausted. This low density becomes more prominent when the rubbing force between the toner supply roller 4 and the developing roller 2 is reduced. This is because, in addition to the fact that the amount of toner supplied to the developing roller 2 is originally reduced, the frictional charge of the toner in the toner reservoir A ′ is reduced, and the charge amount of the toner itself is reduced. This is because the amount of toner carried by the mirror force is reduced to 2.
[0063]
In contrast, in this embodiment, since the toner supply amount adjusting means 7 is provided, the toner T supplied from the toner hopper 1a to the developing unit 1b by the agitating means 5 is adjusted as shown in FIG. The means 7 prevents backflow to the toner hopper 1a, and a large toner reservoir A can be formed on the toner supply roller 4 between the developing roller 2 and the toner supply amount adjusting means 7, and a predetermined amount of toner can be stored in the toner reservoir A. Can be secured. For this reason, even if the remaining amount of toner in the toner hopper 1a decreases, the amount of toner supplied to the developing roller 2 can be increased. In addition to this, since there is a toner supply electric field generated by applying the voltage V2 to the toner supply amount adjusting means 7 and toner supply by the rotation operation of the toner supply roller 4, a sufficient amount of toner is supplied to the developing roller 2. Can be supported.
[0064]
As a result, sufficient toner can be carried on the developing roller 2 until the remaining amount of toner in the toner hopper 1a is further reduced, and good development can be performed, and the life of the developing device can be extended. Further, even if the toner charge amount is reduced due to a reduction in the rubbing force between the developing roller 2 and the toner supply roller 4, a sufficient amount of toner can be secured on the developing roller 2. The rubbing force of the toner can be reduced, and the deterioration of the toner can be reduced. From this point, the life of the developing device can be extended.
[0065]
As described above, according to this embodiment, when developing using non-magnetic one-component toner, it is possible to use a developing roller that can be easily manufactured in terms of resistance, and the remaining amount of toner in the toner hopper can be reduced. Even if the number is reduced, the necessary amount of toner is always secured on the developing roller without increasing the rubbing force between the developing roller and the toner supply roller, and sufficient toner is supplied to the developing roller. It can be carried, and can be developed satisfactorily without causing a thin density at the trailing edge of the output image, and a high-quality output image can be stably obtained. Further, since it is not necessary to increase the rubbing force, toner deterioration can be prevented and the life of the developing device can be extended.
[0066]
Example 2
FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment of the developing device of the present invention.
[0067]
In the first embodiment shown in FIG. 1, the toner amount supply adjusting means 7 is a rod-shaped body having a rectangular cross section composed of a substrate 7a and a stainless steel plate 7b as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the toner amount supply adjusting means 10 made of a rod-shaped body made of a single conductive metal having a rectangular cross section was used. Specifically, a stainless steel plate was used. The toner amount supply adjusting means 10 abuts on the toner supply roller 4 in order to increase the effect. The other configurations of the present embodiment are basically the same as those of the first embodiment, and the same reference numerals as those in FIG. 1 in FIG. 6 denote the same members.
[0068]
According to the present embodiment, the following new effects are produced in addition to the effects of the first embodiment. When the toner supply amount adjusting means 10 is arranged in contact with the toner supply roller 4, the toner remaining after the toner supply roller 4 peels off the surface of the developing roller 2 and adheres to the toner supply roller 4 by the toner supply amount adjusting means 10. can do.
[0069]
At this time, as shown in FIG. 8, if the opening 1d of the partition wall 1c of the developing device is opened to a position below the contact position of the toner supply amount adjusting means 10 with the toner supply roller 4, the toner The undeveloped toner removed from the supply roller 4 can be circulated from the developing unit 1b to the toner hopper 1a through the paths indicated by arrows F1 and F2 in FIG. 10 and collected in the toner hopper 1a.
[0070]
For this reason, on the upstream side of the rubbing region between the developing roller 2 and the toner supply roller 4, it is possible to cool the undeveloped toner that has received frictional heat at the time of peeling in the toner hopper 1a. As a result, compared to Example 1, it is possible to prevent heat accumulation of undeveloped toner and to prevent toner deterioration due to heat accumulation. Therefore, in this embodiment, the life of the developing device 1 can be further improved with respect to toner deterioration.
[0071]
Example 3
The toner supply amount adjusting means 7 and 10 of Examples 1 and 2 used a rod-like body having a rectangular cross section, but in this embodiment, a rod-like body having a circular cross section was used. Other configurations are basically the same as those in the first or second embodiment.
[0072]
In this embodiment, specifically, as shown in FIG. 9, a toner amount supply adjusting means 11 having a resin rod 11a as a support and a conductive resin 11b coated on the outer peripheral surface thereof is used. As shown in FIG. 10, toner amount supply adjusting means 12 made of a circular metal rod such as stainless steel can also be used.
[0073]
According to the toner supply amount adjusting unit 11, it is possible to reduce the load on the toner moving in the region where the toner supply roller and the toner supply amount adjusting unit are opposed to each other. It can be greatly suppressed.
[0074]
In particular, as in the second embodiment shown in FIG. 6, when the toner supply amount adjusting unit 11 is brought into contact with the toner supply roller 4, the contact surface of the toner supply amount adjusting unit 11 with the toner supply roller 4 becomes a curved surface. As a result, the contact pressure in the contact region can be dispersed.
[0075]
Therefore, according to the present embodiment, the pressure received by the toner when the toner is removed from the toner supply roller 4 at the contact area is greatly reduced, and the effect of preventing the toner deterioration shown in the second embodiment is further improved. Can do. The effect of this embodiment can also be obtained by the toner amount supply adjusting means 12 of FIG.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a developing device using non-magnetic one-component toner, even if the remaining amount of toner decreases, a necessary amount of toner is always secured on the developing roller, and toner deterioration and Development can be performed satisfactorily without causing a low density at the trailing edge of the image, and a high-quality output image can be obtained, and the life of the developing device can be extended. Furthermore, since a developing roller having a resistance region that is easy to manufacture can be used, it is advantageous in terms of cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a developing device of the present invention.
2 is an explanatory diagram showing an installation position of a toner supply amount adjusting unit installed with respect to a toner supply roller of the developing device of FIG. 1;
3 is a cross-sectional view showing the toner amount supply adjusting means of FIG. 2;
4 is an explanatory diagram showing a toner flow in the vicinity of a toner supply roller of the developing device of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a toner flow in the vicinity of a toner supply roller of a conventional developing device.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another embodiment of the developing device of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing toner amount supply adjusting means installed on the toner supply roller of the developing device of FIG. 6;
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a toner flow in the vicinity of a toner supply roller of the developing device of FIG. 6;
FIG. 9 is a cross-sectional view showing toner amount supply adjusting means used in still another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing still another example of toner amount supply adjusting means usable in the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional developing device.
[Explanation of symbols]
1 Developer
1a Toner Hopper
1b Development section
2 Development roller
4 Toner supply roller
6 Development blade
7, 10, 11, 12 Toner supply amount adjusting means
9 Toner supply power
100 photosensitive drum

Claims

A rotating developer carrier disposed in contact with or close to an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, and a one-component developer for developing the electrostatic latent image is supplied to the developer carrier. A developer supply member made of a rotating elastic body disposed in contact with the developer carrier and a developer supply member that regulates the amount of developer carried on the developer carrier and that develops more than the developer supply member. In a developing device comprising a developer amount regulating member disposed in contact with or in close proximity to the developer carrier on the downstream side in the rotation direction of the agent carrier,
A conductive developer supply amount adjusting means is installed on or above the developer supply member so as to be in non-contact with or in contact with the developer supply member, and above the developer supply member, the developer carrier and the developer supply amount. An area for storing the developer partitioned by the adjusting means is formed, and the developer carrying of the developer between the developer supply adjusting means and the developer carrying member is provided in the developer amount supply adjusting means. forming a supply electric field to the body direction, and applying the voltage forming the supply electric field to the developing agent supply means direction of the developer between the developer supply adjustment means, said developer supply means, said 2. A developing device according to claim 1, wherein the developer supply member and the developer carrier are moved in opposite directions at the contact portion, respectively, and the developer supply member and the developer carrier are at the same potential .

2. The developing device according to claim 1, wherein the developer supply amount adjusting means is arranged in such a manner that it intersects a horizontal tangent line passing through an upper surface of the developer supply member from the lower side and protrudes into a region above the tangent line.

3. The developing device according to claim 1, wherein the developer supply amount adjusting means includes a rod-shaped member made of conductive metal or conductive resin, or a rod-shaped member having a conductive metal or conductive resin on the developer supply member side.

The developing device according to claim 1, wherein the developer supply amount adjusting unit has a rectangular or circular cross-sectional shape.

The developing device according to claim 1, wherein the developer supply member is a foamed sponge roller.

The developer supply member is used as a first developer supply member, and a second developer supply member that rotates to supply the developer to the developer supply member is provided, and the first developer supply member and the second developer supply member are provided. The first developer supply having a partition wall having an opening through which the developer passes between the developer supply member and removed from the first developer supply member by the developer supply amount adjusting means. The developing device according to claim 1, wherein a flow of returning to the second developer supply member side through the opening is formed in the developer attached to the member.