JP4325426B2 - Developing device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、トナーと磁性キャリアとを具備した二成分現像剤を用い、像担持体上の静電潜像をトナー現像するように構成した現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。 The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and in particular, uses a two-component developer including a toner and a magnetic carrier to develop an electrostatic latent image on an image carrier with toner. The present invention relates to a developing device configured as described above and an improvement of an image forming apparatus using the developing device.
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置で使用される現像装置としては、所謂ハイブリッド現像方式を採用したものが知られている。
これは、感光体等の像担持体に対向し且つトナーを担持するドナーロールと、このドナーロールに対向し且つトナーと磁性キャリアとが含まれる二成分現像剤を担持するトナー搬送ロールとを備え、磁気ブラシによりトナー搬送ロールから大量の現像剤を供給し、ドナーロール上にトナー層を形成するようにしたものである(例えば特許文献1参照)。
このハイブリッド現像方式では、通常、二成分現像剤の撹拌によってトナーの帯電が行われるため十分な帯電量を確保しやすく、また、トナー搬送ロールからドナーロールへのトナーの供給が静電気力によって行われるため、ドナーロールに逆極性に帯電したトナーが供給されることもない。したがって、像担持体の非画像領域へのトナー付着がなく、かぶりの発生が防止される。更に、ドナーロールにはトナーのみしか供給されないため、磁性キャリアの像担持体への付着も防止される等の利点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, a device adopting a so-called hybrid developing method is known.
This includes a donor roll that faces an image carrier such as a photoconductor and carries toner, and a toner transport roll that carries a two-component developer that contains the toner and a magnetic carrier and that faces this donor roll. A large amount of developer is supplied from a toner conveying roll by a magnetic brush to form a toner layer on a donor roll (see, for example, Patent Document 1).
In this hybrid development system, since the toner is normally charged by stirring the two-component developer, it is easy to ensure a sufficient charge amount, and the toner is supplied from the toner transport roll to the donor roll by electrostatic force. Therefore, the toner charged with the reverse polarity is not supplied to the donor roll. Therefore, there is no adhesion of toner to the non-image area of the image carrier and the occurrence of fog is prevented. Further, since only the toner is supplied to the donor roll, there is an advantage that adhesion of the magnetic carrier to the image carrier is prevented.
しかしながら、この種のハイブリッド現像方式では、ドナーロール上でトナーが消費された部分に対してトナー供給領域でトナーを補充する方式が採られているが、トナーが消費された部分だけでなく、トナーが残存する非消費部分にもトナーが供給され、そのため前回のトナー消費パターンが現像された画像上に現れるという現像履歴の問題がある。 However, in this type of hybrid development method, a method of replenishing toner in the toner supply area with respect to a portion where the toner is consumed on the donor roll is adopted. However, not only the portion where the toner is consumed but also the toner However, there is a problem in the development history that toner is supplied to the remaining non-consumed portion, and the previous toner consumption pattern appears on the developed image.
また、ドナーロール上にてトナーの供給、掻き取りを繰り返すと、大きい粒径のトナーと小さい粒径のトナーとの物理的付着力の差(大きい粒径のトナーはドナーロールへの物理的付着力が小さいため、ニップ領域で受ける掻き取り力に対し容易に掻き取られるが、小さい粒径のトナーは逆に掻き取られにくい)により、ドナーロール上のトナーの粒径が徐々に小粒径化してくる。このドナーロール上での粒径の変化は、現像特性や転写特性に変化をもたらし、現像されないでドナーロール上にトナーが残ったままの状態に新しいトナーが供給された領域と、現像されてトナーが消費された状態に新しいトナーが供給された領域との間で、トナーの濃度差が生じ、これが画像欠陥(現像履歴)をもたらす可能性がある。 In addition, when toner supply and scraping are repeated on the donor roll, the difference in physical adhesion between the large particle size toner and the small particle size toner (the large particle size toner is physically attached to the donor roll). Because the adhesion force is small, it can be easily scraped against the scraping force received in the nip area, but the toner with a small particle size is difficult to be scraped.) It will turn. This change in the particle size on the donor roll causes a change in development characteristics and transfer characteristics, and a region where new toner is supplied without developing and the toner remains on the donor roll, and the toner is developed and developed. There is a possibility that a toner density difference occurs between the area where new toner is supplied in a state where the toner is consumed, and this may cause an image defect (development history).
そのため、現像領域を通過したドナーロールから一旦全てのトナーを除去し、その後ドナーロールとトナー供給用ロールとの対向部(トナー供給領域)でドナーロールにトナーを再び担持させる方式が知られている。例えば、トナー除去手段としてスクレーパを使用する方式があるが、この場合、スクレーパとドナーロールとの接触部でトナーが互いに融着するという問題がある。
そこで、トナー供給用ロールとは別に、新たにトナー回収用ロールを加え、ドナーロール上のトナーをトナー回収用ロールで掻き取る方式も開示されている(例えば特許文献2参照)。
Therefore, a method is known in which all the toner is once removed from the donor roll that has passed through the development area, and then the toner is again carried on the donor roll at a portion (toner supply area) between the donor roll and the toner supply roll. . For example, there is a system that uses a scraper as the toner removing means, but in this case, there is a problem that the toner is fused to each other at the contact portion between the scraper and the donor roll.
Therefore, a method of adding a new toner collecting roll separately from the toner supplying roll and scraping off the toner on the donor roll with the toner collecting roll is also disclosed (for example, see Patent Document 2).
しかし、この新たにトナー回収用ロールを追加する方式にあっては、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールへの現像剤供給量が不安定であると、ドナーロール上のトナー量が不安定となり、画像への濃度むらが発生する。
特に、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールとの間で、現像剤がストレスを受け易く、現像剤の流動性が低下してくると、一層顕著となる。
However, in this new method of adding a toner collection roll, if the amount of developer supplied to the toner supply roll and the toner collection roll is unstable, the amount of toner on the donor roll becomes unstable. , Uneven density occurs in the image.
In particular, it becomes more prominent when the developer is easily stressed between the toner supply roll and the toner collection roll, and the flowability of the developer decreases.
そのため、トナー供給用ロールとトナー回収用ロールを同一方向に回転させ(ロール同士の対向部位では互いに異なる方向に回転する)、更に、互いに近接配置させることで、現像剤搬送量を安定させる方式の提案がなされている(例えば特許文献3参照)。
しかしながら、この場合、二本のロール間のバイアスリークの問題が発生しやすく、特にトナー濃度が低下し且つ動作環境が高湿状況にあるときに顕著となる。更に、二本のロール間に入り込んだ現像剤がストレスを受け、現像剤の劣化が生じ易く、かぶりが発生する問題もあり、長期に亘って安定した現像特性が得られない課題がある。
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、現像剤の供給量が安定し、濃度むらを抑止できると共に、長期に亘る現像特性の安定した現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。
For this reason, the toner supply roll and the toner collection roll are rotated in the same direction (rotated in different directions at the opposite portions of the rolls), and further arranged close to each other to stabilize the developer transport amount. Proposals have been made (see, for example, Patent Document 3).
However, in this case, the problem of bias leakage between the two rolls is likely to occur, and is particularly noticeable when the toner concentration is lowered and the operating environment is in a high humidity state. Further, the developer entering between the two rolls is stressed, the developer is likely to be deteriorated, and there is a problem that fog occurs, and there is a problem that stable development characteristics cannot be obtained over a long period of time.
The present invention has been made in order to solve the above technical problems, and a developing device having a stable developer supply amount, capable of suppressing uneven density, and stable development characteristics over a long period of time. An image forming apparatus used is provided.
すなわち、本発明の基本的構成は、図1(a)(b)に示すように、静電潜像を担持する像担持体1に対向配置され表面にトナーを担持するトナー担持体2と、このトナー担持体2に対向する位置に配設されてトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤G(以降、適宜現像剤Gと称す)を担持搬送し且つトナー担持体2へトナーを供給する供給用現像剤担持体3と、トナー担持体2に対向する位置に配設されて現像剤Gを担持搬送し且つトナー担持体2からトナーを回収する回収用現像剤担持体4と、この二つの現像剤担持体3,4とトナー担持体2とに対向して配設されて二つの現像剤担持体3,4との間で現像剤Gを受け渡す搬送部材5と、この搬送部材5の一部を取り囲み且つ搬送部材5の周囲に現像剤搬送路を形成するガイド部材6とを備えたものである。
That is, as shown in FIGS. 1A and 1B, the basic configuration of the present invention includes a
このような技術的手段において、本願に係る現像装置は、二成分現像剤Gを用いるタイプのものであるため、トナーとしては種々の色成分を有するものが使用可能であり、単色の現像装置を備えた画像形成装置に適用可能であることは勿論のこと、複数の現像装置を備えた例えばフルカラーの画像形成装置に対しても適用可能である。
また、トナー担持体2は、少なくとも表面が弾性部材であることが好ましいが、金属であっても差し支えなく、弾性部材の場合像担持体1とは接触しても差し支えない。
そして、二つの現像剤担持体3,4は、内部に磁界発生手段を具備し、現像剤Gを担持搬送するものであれば適宜選定して差し支えなく、例えば、回転可能な非磁性スリーブと、この非磁性スリーブ内に固定的に配設され且つ磁界発生手段が設けられた磁石部材とを具備した態様がある。
更に、磁界発生手段は、複数の磁極を有しているものであればよく、例えば、磁極の構成例としては、現像に寄与するための現像磁極や、現像剤Gを捕獲できる機能を備えたピックアップ磁極や、現像剤Gを搬送する搬送磁極等を備えたものが挙げられるが、これに限られるものではなく、適宜選定してよい。
更にまた、二つの現像剤担持体3,4とトナー担持体2との間でトナーを有効に受け渡す観点からは、供給用現像剤担持体3とトナー担持体2との間、及び、回収用現像剤担持体4とトナー担持体2との間には、トナー担持体2に対しトナーを供給若しくは回収するための所定の電界が形成されていることが好ましく、このとき、現像剤担持体3,4へ印加されるバイアスは、直流電圧でもよいし、直流電圧に交流電圧が重畳されたものであっても差し支えない。
In such technical means, the developing device according to the present application is of the type using the two-component developer G, and therefore, toner having various color components can be used. Needless to say, the present invention can be applied to an image forming apparatus including a plurality of developing devices, for example, a full-color image forming apparatus.
The
The two
Further, the magnetic field generating means may be any means having a plurality of magnetic poles. For example, as a configuration example of the magnetic poles, a development magnetic pole for contributing to development and a function of capturing the developer G are provided. Examples include a pickup magnetic pole, a conveyance magnetic pole for conveying the developer G, and the like, but are not limited thereto, and may be appropriately selected.
Furthermore, from the viewpoint of effectively transferring the toner between the two
本発明における搬送部材5は、現像剤担持体3,4と同様、内部に磁界発生手段を具備し、また、供給用現像剤担持体3及び回収用現像剤担持体4から所定の間隔をおいて離れている態様であれば、トナー担持体2と接触した態様も可能である。
ここで、「二つの現像剤担持体3,4との間で二成分現像剤Gを受け渡す」とは、現像剤Gを二つの現像剤担持体3,4間で上流側の現像剤担持体から下流側の現像剤担持体へ直接渡す態様ではなく、搬送部材5を介して渡す態様を示すものである。
更に、搬送部材5は、二つの現像剤担持体3,4との対向部位において、同一方向に回転することが好ましく、このことにより、搬送部材5と二つの現像剤担持体3,4との対向部位において、搬送される現像剤Gのストレスが軽減されることとなる。
更にまた、本発明においては、搬送部材5の近傍でトナー担持体2とは反対の方向に設けたガイド部材6によって、搬送部材5上を搬送される現像剤Gがスムーズに搬送されるようになる。
尚、本発明で使用されるトナーは、磁性キャリア(キャリア)に付着するものであれば、磁性でも非磁性でもよい。
Similarly to the
Here, “delivering the two-component developer G between the two
Further, the conveying
Furthermore, in the present invention, the developer G transported on the
The toner used in the present invention may be magnetic or non-magnetic as long as it adheres to a magnetic carrier (carrier).
上述のような態様において、現像装置を小型化するには、装置の各構成要素の小型化が必要となる。ここで、特に、搬送部材5に多数の磁極を配置したまま小型化するには、製法上の課題があり、安価で小型化を図ることが困難である。
これは、小径の磁石体を成形後に着磁する場合、磁極相互が干渉し合うため、例えば5極での着磁は難しく、また3極に減らしても通常の製法である一括着磁の方法では着磁が困難なことによる。そのため、小径の搬送部材5の作製に当たっては、例えば強磁性材料の希土類金属等を埋め込むような高コストの製法を用いることが必要となる。
In the above-described aspect, in order to reduce the size of the developing device, it is necessary to reduce the size of each component of the device. Here, in particular, in order to reduce the size while arranging a large number of magnetic poles on the conveying
This is because, when magnetizing a small-diameter magnet body after molding, the magnetic poles interfere with each other, so it is difficult to magnetize with, for example, 5 poles. This is because magnetization is difficult. For this reason, when manufacturing the small-
そのため、本発明における一態様としては、図1(a)に示すように、搬送部材5には一対の異極性の磁極α,βのみを具備し、この一対の異極性の磁極α,βは、前記二つの現像剤担持体3,4の夫々が有する複数の磁極のうち、搬送部材5に最近接する夫々の磁極m,nに対応した位置に配設されていることに特徴点を有する。
更に、この態様においては、特に、現像剤Gを供給用現像剤担持体3から搬送部材5を介して回収用現像剤担持体4へと流すようにした構成(Against構成)とすることが、搬送部材5での現像剤Gの搬送性に重力の作用を加味でき、ガイド部材6による現像剤搬送路によって現像剤Gの流れが確保できることから好ましい。このことにより、搬送部材5の小型化にあっても磁極配置が二極のみで構成されるため、容易に一括着磁ができるようになる。
Therefore, as one aspect of the present invention, as shown in FIG. 1 (a), the conveying
Furthermore, in this embodiment, in particular, the configuration in which the developer G flows from the
一方、本発明における他の態様としては、図1(b)に示すように、搬送部材5には一対の異極性の磁極α,βを具備させ、この一対の異極性の磁極α,βは、前記二つの現像剤担持体3,4の夫々が有する複数の磁極のうち、搬送部材5に最近接する夫々の磁極に対応した位置に配設され、更に、この一対の異極性の磁極α,βより小さな磁力を有する少なくとも一対の補助磁極αm,βmを前記一対の異極性の磁極α,β間で且つガイド部材6寄りに配設したことに特徴点を有する。
更に、この態様においては、特に、現像剤Gを回収用現像剤担持体4から搬送部材5を介して供給用現像剤担持体3へと流すようにした構成(With構成)の場合に、搬送部材5での上方への現像剤Gの搬送性が重力によって弱められても、補助磁極αm,βmによって現像剤Gの搬送性が確保されることから好ましい。そして、この補助磁極αm,βmを備える態様において、補助磁極αm,βmの磁力は一対の異極性の磁極α,βの着磁に影響しないように小さくする方がよい。このことにより、搬送部材5の一括着磁ができ、小型安価な搬送部材5が可能となる。
On the other hand, as another aspect of the present invention, as shown in FIG. 1B, the conveying
Further, in this embodiment, in particular, in the case of a configuration (With configuration) in which the developer G is allowed to flow from the
更にまた、本発明においては、搬送部材5に略同心円状に設けられたガイド部材6と搬送部材5との距離Dを、搬送部材5での現像剤Gの搬送性を確実にする観点から、次のように設定することが好ましい。
そのため、搬送部材5の磁力の影響を数値化するために、磁束密度指標の設定を行う。
今、図2に示すように、搬送部材5が複数の磁極(磁極1〜磁極3)を備えた円筒体7と仮定し、この中の一つの磁極(磁極2)に注目し、円筒体7の表面の磁力線が円筒体7の中心から放射状に伸びて歪曲がないものとする。
そこで、当該円筒体7の磁極表面の点Pの磁束密度をB0(mT)、円筒体7の半径をR(mm)、円筒体7の中心からP点を通って径方向に延長した点Qまでの距離をL(mm)としたときに、半径Rの位置と距離Lの位置での角度θに対する範囲を通過する単位長さあたりの磁力線の数φ(Wb/m)は一定であることから、図3の(2)式に示すような関係式が成り立つ。
これにより、点Qにおける磁束密度指標Bは、円筒体7の外周面上の磁束密度B0を用いて、図3(1)式で表される。
尚、磁束密度指標Bは、磁力線の方向が円筒体7の中心から放射状になるものと仮定して算出したが、厳密には、円筒体7の他の磁極によっても影響され、磁極の有する角度θの占有する面積を横切る磁力線数は、円筒体7の中心からの距離Lが遠くなるほど少なくなる。しかしながら、本発明においては、現像剤Gに磁極の影響の及ぶ範囲内を想定しているため、距離Lによる磁力線数の変化はないものとしても差し支えないと判断した。
このように、P点が円筒体7の磁極位置及びその近傍位置であれば上述の仮定が成り立つ。また、P点が磁極の位置と異なる位置の場合には、磁力線が放射状にはならないが、円筒体7中心からの角度θの占有する面積を横切る磁力線数は、上述のような点Pを磁極位置とした場合と同様の関係になるものと考えられる。よって、円筒体7表面の任意の点Pと、この点Pを通って径方向に延長した点Qとの磁束密度の関係から、一般的に点Qでの磁束密度指標を図3(1)式とすることが可能となる。
Furthermore, in the present invention, the distance D between the
Therefore, in order to quantify the influence of the magnetic force of the conveying
Now, as shown in FIG. 2, the conveying
Therefore, the magnetic flux density at the point P on the magnetic pole surface of the
Thereby, the magnetic flux density index B at the point Q is expressed by the equation (1) in FIG. 3 using the magnetic flux density B 0 on the outer peripheral surface of the
The magnetic flux density index B is calculated on the assumption that the direction of the magnetic field lines is radial from the center of the
Thus, the above assumption is valid if the point P is at the magnetic pole position of the
そして、この磁束密度指標Bを用いることで、ガイド部材6と搬送部材5との距離Dは、ガイド部材6の最下端より回収用現像剤担持体4側の現像剤ガイド面での磁束密度指標が40以上となるように設定することで、特に、Against構成での現像剤Gの流れが、搬送部材5の磁力の及ぶ範囲内に規制でき、重力の影響によるガイド部材6での現像剤Gの溜り発生を抑制することができる。また、このことは、With構成での現像剤Gの流れにおいても、同様の効果を奏する。
また、本発明は、上述された現像装置を含む画像形成装置をも対象とするものである。
By using this magnetic flux density index B, the distance D between the
The present invention is also directed to an image forming apparatus including the developing device described above.
本発明によれば、トナー担持体と、このトナー担持体にトナーを供給及び回収する二つの現像剤担持体とを備え、更に、これらと対向する位置に二つの現像剤担持体との間で現像剤を受け渡す搬送部材を配設したので、現像剤の流れが円滑になり、また、現像剤の受けるストレスも低減するため、現像履歴、濃度むらやかぶりのない現像装置を提供できる。
そして、特に、搬送部材には一対の異極性の磁極のみを有し、夫々の磁極は二つの現像剤担持体の夫々が有する複数の磁極のうち、搬送部材に最近接する夫々の磁極に対応した位置に配設するようにしたので、小型、安価な現像装置が可能になる。
一方、搬送部材には一対の異極性の磁極を具備させ、この一対の異極性の磁極は二つの現像剤担持体の夫々が有する複数の磁極のうち、搬送部材に最近接する夫々の磁極に対応した位置に配設され、更に、この一対の異極性の磁極より小さな磁力を有する少なくとも一対の補助磁極を一対の異極性の磁極間で且つガイド部材寄りに配設するようにしても、小型、安価な現像装置が可能になる。
また、この現像装置を使用することで、現像特性が安定した画像形成装置が提供できる。
According to the present invention, a toner carrier and two developer carriers for supplying and recovering toner to the toner carrier are provided, and further, between the two developer carriers at positions opposed to these. Since the conveying member for delivering the developer is provided, the flow of the developer becomes smooth and the stress received by the developer is reduced, so that a developing device free from development history, density unevenness and fogging can be provided.
In particular, the transport member has only a pair of magnetic poles of different polarities, and each magnetic pole corresponds to each of the magnetic poles closest to the transport member among the plurality of magnetic poles of each of the two developer carriers. Since it is arranged at the position, a small and inexpensive developing device is possible.
On the other hand, the conveying member is provided with a pair of magnetic poles having different polarities, and the pair of magnetic poles having different polarities correspond to the magnetic poles closest to the conveying member among the plurality of magnetic poles of the two developer carriers. Further, even if the at least one pair of auxiliary magnetic poles having a magnetic force smaller than that of the pair of different polarity magnetic poles is arranged between the pair of different polarity magnetic poles and closer to the guide member, the small size, An inexpensive developing device becomes possible.
Further, by using this developing device, an image forming apparatus having stable development characteristics can be provided.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図4は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態1を示す。
同図において、符号21は、矢印方向に回転する有機感光体からなる静電潜像を担持する感光体であり、この感光体21はスコロトロン等の帯電装置22によって帯電され、レーザ書き込み装置やLEDアレイを有する露光装置23によって静電潜像が書き込まれる。
この静電潜像は、光の当たった部分の感光体21表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 4 shows
In the figure,
The electrostatic latent image is formed as a potential image based on contrast with a high potential portion not exposed to light because the surface potential of the
また、現像装置30は、現像ハウジング31内にトナー及び磁性キャリア(キャリア)
からなる二成分現像剤(現像剤)を収容し、トナーを担持するドナーロール32と、トナー供給用のトナー供給ロール33と、トナー回収用のトナー回収ロール34と、現像剤を搬送する搬送ロール35とを備えている。
本実施の形態では、感光体21上のトナー画像は、現像装置30によって可視像化された後、転写ロール26によって、記録材28上に転写され、この転写された記録材28は、定着装置50に搬送され、この定着装置50により記録材28上のトナー画像が定着されるように構成されている。尚、定着装置50は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール51と加圧ロール52とを有し、この加熱ロール51と加圧ロール52との間に記録材28を通過させることで、トナー画像を記録材28に定着するように構成されている。
また、感光体21上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置29によって除去される。
Further, the developing
A
In the present embodiment, the toner image on the
The toner remaining on the
ここで、本件発明の特徴点である現像装置30について、図5に基づいて詳細に説明する。尚、本実施の形態においては、現像剤Gはトナー供給ロール33から搬送ロール35、トナー回収ロール34へと流れるように構成されている(Against方式)。
同図において、現像装置30は、感光体21に向かって開口する現像ハウジング31(図4参照)を有し、この現像ハウジング31の開口に面し且つ感光体21と対向して接触する位置に、ドナーロール32を矢印方向に回動自在に収容している。このドナーロール32にはバイアス電源37が接続され、所定の現像バイアスVBが印加されるようになっている。
本実施の形態では、このドナーロール32の外周部は所定の体積抵抗率を有したポリウレタン樹脂系の弾性部材で被覆した構成を採っているが、例えば、アルミニウムやステンレス等からなる金属ロールであっても差し支えない。また、ドナーロール32と感光体21とは接触した構成を採っているが、非接触であっても差し支えない。
Here, the developing
In the drawing, the developing
In the present embodiment, the outer peripheral portion of the
そして、ドナーロール32の後部(感光体21と反対側)には、トナー供給ロール33とトナー回収ロール34とがドナーロール32と夫々所定の距離(間隔)を置いて配設されている。
また、これらのトナー供給ロール33及びトナー回収ロール34には、夫々バイアス電源38,39が接続され、トナー供給ロール33からドナーロール32へトナーを供給するための供給バイアスVS、ドナーロール32からトナー回収ロール34へトナーを回収するための回収バイアスVRが印加されるようになっている。
更に、これらトナー供給ロール33及びトナー回収ロール34の後部には、トナー供給ロール33の外周部の現像剤Gをトナー回収ロール34へ受け渡すように現像剤Gを担持搬送する搬送ロール35が配設されている。
A
The
Further, at the rear of the
本実施の形態において、トナー供給ロール33、トナー回収ロール34、搬送ロール35は、回転可能な回転スリーブ33a〜35aと、この回転スリーブ33a〜35aの内部に固定的に配設され、複数の磁極を有する磁石体33b〜35bとを備えている。
トナー供給ロール33の磁石体33bは、その外周部に複数の磁極(S2,N1,S1,N2,N3)を備えており、ドナーロール32と対向する位置に磁極S1を設け、磁極N2と磁極N3の中間近傍で搬送ロール35と対向するように配置されている。尚、磁極の符号N,Sは夫々N極、S極であることを示している。
また、トナー回収ロール34の磁石体34bは、その外周部に複数の磁極(S4,S5,N4,S3,N5)を備えており、ドナーロール32と対向する位置に磁極S3を設け、磁極S5が搬送ロール35と対向する位置になるように配置されている。
更に、搬送ロール35の磁石体35bは、一対の磁極(S6,N6)が略正反対の位置に配置され、磁極S6がトナー供給ロール33の磁極N2と、また、磁極N6がトナー回収ロール34の磁極S5と夫々対応する位置に配置されている。
In the present embodiment, the
The
In addition, the
Further, the
また、搬送ロール35の後部には、搬送ロール35と略同心円状の半円形状で、現像剤搬送のガイドを行う搬送ガイド43を設け、現像剤Gが搬送ロール35の外周上を効率よく搬送されるようにしている。
そして、特に本実施の形態では、搬送ロール35と搬送ガイド43との距離Dは、前述した磁束密度指標Bを用いて設定され、搬送ガイド43の最下端よりトナー回収ロール34側(δ領域)での磁束密度指標Bが40以上となるように設定されている。
ここで、具体的な測定方法としては、(株)エーデーエス社製のガウスメータ MODEL HGM−8300−5を使用し、プローブを搬送ロール35表面に垂直に近接させた状態で測定した。
In addition, a
In particular, in the present embodiment, the distance D between the
Here, as a specific measurement method, Gauss meter MODEL HGM-8300-5 manufactured by ADS Co., Ltd. was used, and measurement was performed in a state in which the probe was vertically close to the surface of the
更に、本実施の形態においては、図5に示すように、トナー供給ロール33の磁極S2と対向する位置には、現像剤Gの層厚を規制するトリマ42が設けられている。
また、トナー回収ロール34の近傍には、トナー回収ロール34から剥離された現像剤Gを導くリリースガイド44が設けられている。
そして、搬送ガイド43の背後には、撹拌部材としての二個のオーガ41が配設され、トナー回収ロール34から回収された現像剤Gを撹拌帯電した後、トナー供給ロール33に現像剤Gを供給するように構成されている。尚、本実施の形態では、オーガ41を2個備える構成としたが、これに限らず、オーガ41の数はいくつであっても差し支えない。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a
In addition, a
Two
ここで、本実施の形態における搬送ロール35の磁石体35bの直径は10mm、回転スリーブ35aの直径は12mm、回転スリーブ35a表面での磁束密度は、磁極S6及び磁極N6共に80mTとなっている。
搬送ロール35の磁石体35bを作製するには、フェライト系粉末を含有したボンド磁石によって構成され、円柱の磁石体35bを成形した後、一括着磁することにより行われる。
図6は、磁石体35bを一括着磁するときの様子を示したものであり、(a)は磁石体35bに二個の磁極N,Sを形成する方式(本実施の形態に相当)、(b)は二個の磁極N,Sとこれより弱い磁極Nm,Smを形成する方式(後述する実施の形態2に示す方式に相当する)、(c)は三個以上の磁力の大きな磁極、例えばトナー供給ロール33のような五個の磁極S,N,N,S,Nを形成する方式を示している。
そして、これらの磁極を形成するためには、成形された磁石体35bに所定の磁極を形成するための着磁ヨーク51〜55を設置し、この着磁ヨーク51〜55のコイルに所定方向の電流を流すことで実施している。
現像装置の小型化のため磁石体35bの径を小さくする場合、磁石体の体積は径の2乗に比例して小さくなる。このため(c)のように五個の磁極を保ったまま径を小さくした場合、大きい径に比べて磁極あたりの磁石体の体積が小さくなり各磁極で所望の磁力が得られない。磁力を大きくするため着磁ヨークに流す電流を増やしてもフェライトの磁化が飽和するため磁力を大きくすることは難しい。
そこで、(a)のように、磁力の大きな二極のみを備えるように構成した場合、各磁極における所望の磁力を得るに十分な磁石体の体積を確保できるので、磁石体35bの径が小さい場合でも安定した所望の磁力での着磁が可能となる。また、(b)のように、磁力の大きな二極と小さな二極を備えるように構成した場合も、同様に、各磁極における所望の磁力を得るに十分な磁石体の体積を確保できるので、安定した所望の磁力に着磁できる。
したがって、本実施の形態のような磁極配置(二極)にあっては、通常の一括着磁が可能になり、安価な磁石体35bが可能になる。
Here, in this embodiment, the diameter of the
The
FIG. 6 shows a state in which the
In order to form these magnetic poles,
When the diameter of the
Therefore, as shown in (a), when it is configured to have only two poles having a large magnetic force, a sufficient volume of the magnet body can be secured to obtain a desired magnetic force at each magnetic pole, so the diameter of the
Therefore, in the magnetic pole arrangement (two poles) as in the present embodiment, normal collective magnetization is possible, and an
次に、本実施の形態に係る現像装置30の作動について説明する。
図5において、現像剤Gは、オーガ41により撹拌されて、トナーがマイナス極性に、キャリアがプラス極性に帯電された後、トナー供給ロール33の磁石体33bにある磁極S2の上流側の現像剤供給領域で、トナー供給ロール33に供給される。そして、現像剤Gはトリマ42の近傍に達すると磁極S2により穂立ちを形成する。更に、この現像剤Gの穂立ちはトリマ42で制御されることにより、現像剤層としてトナー供給ロール33の外周上に保持され、回転スリーブ33aの回転と共に矢印方向に搬送される。このとき、現像剤Gは磁石体33bにより形成されている磁力線に沿って磁気ブラシを構成している。
Next, the operation of the developing
In FIG. 5, the developer G is stirred by the
次に、現像剤Gは、トナー供給ロール33とドナーロール32とが対向する領域のトナー供給領域に進入すると、磁極S1の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを形成した現像剤Gのうちトナーのみが、トナー供給ロール33とドナーロール32との間に形成された電界の影響で、トナー供給ロール33からドナーロール32に静電吸引され、ドナーロール32に付着する。一方、トナーを失ったキャリア及びトナー供給領域を通過した現像剤Gは、トナー供給ロール33の磁石体33bと搬送ロール35の磁石体35bとの吸引磁界によって、トナー供給ロール33と搬送ロール35とが対向する領域で、搬送ロール35に受け渡される。
Next, when the developer G enters the toner supply area where the
搬送ロール35に受け渡された現像剤Gは、磁石体35bの吸引磁界並びに重力や搬送ガイド43の効果により搬送ロール35に保持され、その外周上を搬送された後、搬送ロール35の磁石体35bとトナー回収ロール34の磁石体34bとの吸引磁界によって、搬送ロール35とトナー回収ロール34とが対向する領域でトナー回収ロール34に受け渡される。
The developer G transferred to the
一方、ドナーロール32に供給されたトナーは、ドナーロール32の回転に従ってドナーロール32上を搬送され、ドナーロール32と感光体21との対向部位の現像領域で感光体21上に形成されている静電潜像の現像に利用される。また、現像に利用されることなく、現像領域を通過したトナーは、トナー回収ロール34の磁極S3近傍のトナー回収領域に送られる。
トナー回収領域に搬送されたトナーは、ドナーロール32とトナー回収ロール34との間に形成されている電界の影響を受け、トナー回収領域では、マイナス極性に帯電しているトナーがドナーロール32より高電位のトナー回収ロール34に吸引されると共に、トナー回収ロール34に形成されている磁気ブラシに掻き取られて、トナー回収ロール34側へ回収される。
また、トナー回収を終えた現像剤Gは、更にトナー回収ロール34の外周上を搬送され、リリースガイド44に沿ってトナー回収ロール34から剥離される。
そして、トナー回収ロール34から剥離された現像剤Gは、例えば図示外のパドル等の搬送補助手段によって、オーガ41に戻される。
On the other hand, the toner supplied to the
The toner conveyed to the toner collection area is affected by the electric field formed between the
Further, the developer G that has finished collecting the toner is further conveyed on the outer periphery of the
Then, the developer G peeled off from the
本実施の形態では、搬送ロール35と搬送ガイド43の下流側δ領域での距離Dは、磁束密度指標Bが40以上となるようになっているため、搬送ロール35に沿って流れる現像剤Gが、搬送ロール35の磁力の及ぶ範囲内に留まり、搬送ガイド43で重力の影響によって滞留することがない。また、搬送ロール35の磁極を一対の磁極S6,N6のみとしたことから、搬送ガイド43の中央近傍(γ領域)では磁力が弱く、この部分の搬送ガイド43の裏面側(オーガ41に面する側)への現像剤G付着を低減することができる。よって、現像剤Gの流れが円滑になり、濃度むら等の画像ディフェクトを防ぐようになっている。
更に、この現像装置30を用いることで、長期に亘って安定した画像が得られる画像形成装置が可能になる。
In the present embodiment, the distance D in the downstream δ region between the
Further, by using this developing
◎実施の形態2
図7は、本発明が適用された画像形成装置に使用される現像装置30の実施の形態2を示す。同図において、本実施の形態は実施の形態1における現像装置30と略同様に構成されるが、現像剤Gの流れが実施の形態1と異なり、トナー回収ロール34から搬送ロール35、トナー供給ロール33へと流れるように構成されている(With方式)。尚、実施の形態1と同様な構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
FIG. 7 shows a second embodiment of a developing
本実施の形態では、トナー供給ロール33の磁石体33bは、その外周部に磁極(N2,S1,N1,S2,S3)を備えており、ドナーロール32と対向する位置に磁極S1を設け、磁極N2の近傍で搬送ロール35と対向するように配置されている。
また、トナー回収ロール34の磁石体34bは、その外周部に複数の磁極(S6,N3,S4,N4,S5)を備えており、ドナーロール32と対向する位置に磁極S4を設け、磁極S5が搬送ロール35と対向する位置になるように配置されている。
In the present embodiment, the
Further, the
そして、特に本実施の形態では、搬送ロール35の磁石体35bは、一対の磁極N5,S7のうち、磁極N5の近傍がトナー回収ロール34と対向する位置になるように配置されている。更に、この一対の磁極N5,S7の間で現像剤Gの搬送路側に面する側には、これらの磁極N5,S7より小さな磁力を有する一対の補助磁極Sm,Nmが配置されている。
更に、本実施の形態では、撹拌部材としてのオーガ41は、搬送ロール35の下方に配置されている。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、搬送ロール35の磁石体35bの直径は10mm、回転スリーブ35aの直径は12mm、回転スリーブ35a表面での磁束密度は、磁極N5と磁極S7とが80mTとなっており、更に、補助磁極Sm、補助磁極Nmは40mTとなっている。したがって、この場合の磁石体35bを着磁するときに、補助磁極Sm,Nmが磁極N5,S7より十分に小さいため、一括着磁が可能となり製造コストが安価となる(着磁方法については図6参照)。
尚、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、搬送ガイド43のトナー回収ロール34側(δ領域)での距離Dは、磁束密度指標が40以上となるように配設されているため、この領域での現像剤Gの溜りを防ぐようになっている。
In particular, in the present embodiment, the
Furthermore, in the present embodiment, the
Also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, the diameter of the
In the present embodiment as well, as in the first embodiment, the distance D on the toner collection roll 34 side (δ region) of the
次に、本実施の形態に係る現像装置30の作動について説明する。
図7において、オーガ41によって撹拌帯電された現像剤Gは、トナー回収ロール34に供給される。
そして、現像剤Gは、トリマ42の近傍に達すると、磁極N3により穂立ちを形成する。更に、この現像剤Gの穂立ちはトリマ42で制御されることにより、現像剤層としてト
ナー回収ロール34の外周上に保持され、回転スリーブ34aの回転と共に搬送される。
Next, the operation of the developing
In FIG. 7, the developer G stirred and charged by the
When the developer G reaches the vicinity of the
次に、現像剤Gは、トナー回収ロール34とドナーロール32とが対向する領域のトナー回収領域に進入すると、磁極S4の磁気吸引力により磁気ブラシを形成しドナーロール32からトナーを回収する。このとき、ドナーロール32とトナー回収ロール34間の電界によってドナーロール32からトナー回収ロール34へトナーを吸引する静電気力が働き、ドナーロール32からトナー回収ロール34へのトナー回収を確実にしている。
Next, when the developer G enters the toner collection area where the
トナーを回収した現像剤Gは、トナー回収ロール34と搬送ロール35とが対向する領域近傍で、搬送ロール35に受け渡される。
搬送ロール35に受け渡された現像剤Gは、磁石体35bの吸引磁界により搬送ロール35に保持され、その外周上を搬送され、搬送ロール35の磁石体35bとトナー供給ロール33の磁石体33bとの吸引磁界によって、搬送ロール35とトナー供給ロール33とが対向する領域で、トナー供給ロール33に受け渡される。
The developer G from which the toner has been collected is transferred to the
The developer G transferred to the
トナー供給ロール33の外周上を搬送された現像剤Gは、磁極S1近傍のトナー供給領域で磁極S1の磁気吸引力により磁気ブラシを形成し、トナー供給ロール33とドナーロール32との間に形成された電界の影響で、トナー供給ロール33上のトナーがドナーロール32に供給される。
トナー供給を終えた現像剤Gは、トナー供給ロール33の磁極S2と磁極S3の反発磁界により、トナー供給ロール33から離れ、リリースガイド44に沿って、オーガ41に戻される。
The developer G conveyed on the outer periphery of the toner supply roll 33 forms a magnetic brush by the magnetic attractive force of the magnetic pole S1 in the toner supply region near the magnetic pole S1, and is formed between the
After the toner supply, the developer G is separated from the
本実施の形態においては、搬送ロール35の磁極配置を強い磁力の一対の磁極N5,S7と、弱い磁力の一対の補助磁極Sm,Nmを備えるようにしたので、これらのうち、補助磁極Sm,Nmが配置された部位では、搬送ガイド43の裏側のγ領域での磁力は弱くなっているため、リリースガイド44から回収される現像剤Gがオーガ41に戻るときに、この搬送ガイド43のγ領域への現像剤Gの付着を低減することができる。よって、現像剤Gの溜りを形成することもなく、現像剤Gの流れがスムーズになる。更に、搬送ガイド43での現像剤Gの溜りもない。
したがって、本実施の形態においても、現像履歴、濃度むらやかぶりのない、小型安価な現像装置が可能となる。
In the present embodiment, the magnetic pole arrangement of the
Therefore, also in this embodiment, a small and inexpensive developing device that does not have development history, density unevenness, and fogging can be realized.
本実施例は、実施の形態1(図5参照)における搬送ロールと搬送ガイドとの距離D(現像剤搬送方向下流側での距離)と磁束密度指標との関係について、搬送ロールからトナー回収ロールへの現像剤搬送特性を評価確認したものである。
本実施例における搬送ロールの磁石体の直径は10mm、回転スリーブの直径は12mmであり、回転スリーブ表面での磁束密度は、二極(図5の磁極S6及び磁極N6に相当)共に80mTであった。尚、本実施例では磁極N6の部位での磁束密度指標を要因とした。
結果は、図8に示すように、距離Dを広くすることで磁束密度指標は徐々に低下していき、その結果、距離Dが6mm以下(磁束密度指標が40以上)であれば、搬送ロールの下流側からトナー回収ロールへ良好な現像剤搬送性が確認された。一方、距離Dが7mm以上では、搬送ロールの下流側での現像剤溜りが発生した。
したがって、搬送ガイドの位置は、磁束密度指標として40以上あれば現像剤の流れを良好に保つことが確認された。
In this example, the relationship between the distance D (distance on the downstream side in the developer conveyance direction) between the conveyance roll and the conveyance guide in Embodiment 1 (see FIG. 5) and the magnetic flux density index is changed from the conveyance roll to the toner collection roll. Evaluation and confirmation of developer transport characteristics to
In this embodiment, the diameter of the magnet body of the transport roll is 10 mm, the diameter of the rotating sleeve is 12 mm, and the magnetic flux density on the surface of the rotating sleeve is 80 mT for both poles (corresponding to the magnetic pole S6 and magnetic pole N6 in FIG. 5). It was. In this embodiment, the magnetic flux density index at the magnetic pole N6 is used as a factor.
As shown in FIG. 8, as the distance D is increased, the magnetic flux density index gradually decreases. As a result, if the distance D is 6 mm or less (the magnetic flux density index is 40 or more), the transport roll Good developer transportability was confirmed from the downstream side to the toner collecting roll. On the other hand, when the distance D is 7 mm or more, a developer pool is generated on the downstream side of the transport roll.
Therefore, it was confirmed that the developer flow was kept good if the position of the conveyance guide was 40 or more as the magnetic flux density index.
1…像担持体,2…トナー担持体,3…供給用現像剤担持体,4…回収用現像剤担持体,5…搬送部材,6…ガイド部材,G…二成分現像剤,α…磁極,β…磁極,m…磁極,n…磁極,αm…補助磁極,βm…補助磁極
DESCRIPTION OF
Claims (6)
このトナー担持体に対向する位置に配設されてトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体へトナーを供給する供給用現像剤担持体と、
トナー担持体に対向する位置に配設されて二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体からトナーを回収する回収用現像剤担持体と、
この二つの現像剤担持体とトナー担持体とに対向して配設され且つ二つの現像剤担持体との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材と、
この搬送部材の一部を取り囲み且つ搬送部材の周囲に現像剤搬送路を形成するガイド部材とを備えた現像装置であって、
各現像剤担持体には夫々複数の磁極を具備させると共に、
搬送部材には一対の異極性の磁極のみを具備させ、この一対の異極性の磁極は、前記二つの現像剤担持体の夫々が有する複数の磁極のうち、搬送部材に最近接する夫々の磁極に対応した位置に配設されていることを特徴とする現像装置。 A toner carrying member facing the image carrying member carrying the electrostatic latent image and carrying toner on the surface;
A developer carrying body for supply, which is disposed at a position facing the toner carrying body, carries and conveys a two-component developer containing toner and a magnetic carrier, and supplies the toner to the toner carrying body;
A collecting developer carrier that is disposed at a position facing the toner carrier, carries and conveys the two-component developer, and collects toner from the toner carrier;
A conveying member disposed opposite to the two developer carriers and the toner carrier, and delivering a two-component developer between the two developer carriers;
A developing device including a guide member that surrounds a part of the conveying member and forms a developer conveying path around the conveying member;
Each developer carrier has a plurality of magnetic poles,
The transport member is provided with only a pair of different polarity magnetic poles, and the pair of different polarity magnetic poles is connected to each of the magnetic poles closest to the transport member among the plurality of magnetic poles of each of the two developer carriers. A developing device arranged at a corresponding position.
このトナー担持体に対向する位置に配設されてトナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体へトナーを供給する供給用現像剤担持体と、
トナー担持体に対向する位置に配設されて二成分現像剤を担持搬送し且つトナー担持体からトナーを回収する回収用現像剤担持体と、
この二つの現像剤担持体とトナー担持体とに対向して配設され且つ二つの現像剤担持体との間で二成分現像剤を受け渡す搬送部材と、
この搬送部材の一部を取り囲み且つ搬送部材の周囲に現像剤搬送路を形成するガイド部材とを備えた現像装置であって、
各現像剤担持体には夫々複数の磁極を具備させると共に、
搬送部材には一対の異極性の磁極を具備させ、この一対の異極性の磁極は、前記二つの現像剤担持体の夫々が有する複数の磁極のうち、搬送部材に最近接する夫々の磁極に対応した位置に配設され、更に、この一対の異極性の磁極より小さな磁力を有する少なくとも一対の補助磁極を前記一対の異極性の磁極間で且つガイド部材寄りに配設したことを特徴とする現像装置。 A toner carrying member facing the image carrying member carrying the electrostatic latent image and carrying toner on the surface;
A developer carrying body for supply, which is disposed at a position facing the toner carrying body, carries and conveys a two-component developer containing toner and a magnetic carrier, and supplies the toner to the toner carrying body;
A collecting developer carrier that is disposed at a position facing the toner carrier, carries and conveys the two-component developer, and collects toner from the toner carrier;
A conveying member disposed opposite to the two developer carriers and the toner carrier, and delivering a two-component developer between the two developer carriers;
A developing device including a guide member that surrounds a part of the conveying member and forms a developer conveying path around the conveying member;
Each developer carrier has a plurality of magnetic poles,
The conveying member is provided with a pair of magnetic poles having different polarities, and the pair of magnetic poles having different polarities correspond to the magnetic poles closest to the conveying member among the plurality of magnetic poles of each of the two developer carriers. Further, at least a pair of auxiliary magnetic poles having a magnetic force smaller than that of the pair of different polarity magnetic poles are arranged between the pair of different polarity magnetic poles and closer to the guide member. apparatus.
搬送部材が内部に磁極を具備した二成分現像剤を搬送可能な円筒体であって、当該円筒体表面の任意の点Pの磁束密度をB0(mT)、前記円筒体の半径をR(mm)、前記円筒体の中心からPを通って径方向に延長した点Qまでの距離をL(mm)としたときに、B(mT)=B0R/Lで求まる数値を点Qでの磁束密度指標とすると、
ガイド部材は搬送部材と略同心円状に設けられ、更に、ガイド部材と搬送部材との距離は、ガイド部材の最下端より回収用現像剤担持体に延びる現像剤ガイド面での磁束密度指標が40以上となるように設定されたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
The conveying member is a cylindrical body capable of conveying a two-component developer having a magnetic pole therein, wherein the magnetic flux density at an arbitrary point P on the surface of the cylindrical body is B 0 (mT), and the radius of the cylindrical body is R ( mm), and when the distance from the center of the cylindrical body to the point Q extending radially through P is L (mm), the numerical value obtained by B (mT) = B 0 R / L is the point Q If the magnetic flux density index of
The guide member is provided substantially concentrically with the conveying member. Further, the distance between the guide member and the conveying member is a magnetic flux density index on the developer guide surface extending from the lowest end of the guide member to the collecting developer carrier. A developing device characterized by being set as described above.
供給用現像剤担持体から搬送部材を介して回収用現像剤担持体へと二成分現像剤を流すように構成したことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
A developing device characterized in that a two-component developer is allowed to flow from a supply developer carrier to a recovery developer carrier via a conveying member.
回収用現像剤担持体から搬送部材を介して供給用現像剤担持体へと二成分現像剤を流すように構成したことを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 2, wherein
A developing device characterized in that a two-component developer is allowed to flow from a collecting developer carrier to a supply developer carrier via a conveying member.
この像担持体上の静電潜像を現像する請求項1乃至5のいずれかに記載の現像装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying an electrostatic latent image;
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1, which develops an electrostatic latent image on the image carrier.
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