JP4694874B2 - Developing device, process cartridge including the same, and image forming apparatus - Google Patents

Developing device, process cartridge including the same, and image forming apparatus Download PDF

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  • Magnetic Brush Developing In Electrophotography (AREA)
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Description

本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する複写機、プリンタ及びファクシミリなどの画像形成装置において、磁気ブラシによる現像と当該磁気ブラシによる転写残トナーの回収とを兼ねた現像装置、これを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile that forms an image using an electrophotographic method, and a developing device that combines development with a magnetic brush and recovery of transfer residual toner with the magnetic brush. The present invention relates to a provided process cartridge and an image forming apparatus.

従来から、画像形成装置の小型化の観点から、キャリアとトナーによる二成分現像剤を用いた磁気ブラシによる現像(いわゆる、磁気ブラシ法)と当該磁気ブラシによる転写残トナーの回収とを兼ねた現像装置が、画像形成装置に利用されている。一般に、磁気ブラシ法では、現像スリーブは回転させて、現像スリーブ内のマグネットローラは固定させて現像が行われる。マグネットローラが備える磁石のまわりに磁気力が働く空間が生じると、現像スリーブ表面に磁場が生じる。磁場の様子は、現像スリーブ表面に発生する法線方向の磁束密度(以下、「法線方向磁束密度」という。)で表される。現像領域に搬送された現像剤は、現像スリーブ表面に発生する法線方向磁束密度に沿って穂立ちし磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブが表面移動する方向に搬送され、像担持体表面に接触して静電潜像と擦れ合いながらトナーを供給して可視像化する。しかしながら、従来のこの磁気ブラシ法は、磁気ブラシによる転写残トナーの回収能力が低いために、現像スリーブの回転方向を像担持体の回転方向と同じにし、像担持体と対向する現像スリーブとの間の隙間(以下、「現像ギャップ」という。)における現像スリーブ表面の移動方向と像担持体表面の移動方向が逆になるようにして、転写残トナーの回収能力を高める必要があった。さらに、現像スリーブ表面に形成された磁気ブラシによって像担持体表面に一度形成されたトナー像をかきとる動作が入ることにより、画像を劣化させるという問題を生じていた。   Conventionally, from the viewpoint of miniaturization of an image forming apparatus, development that combines development with a magnetic brush using a two-component developer with a carrier and toner (so-called magnetic brush method) and recovery of transfer residual toner with the magnetic brush The apparatus is used for an image forming apparatus. In general, in the magnetic brush method, development is performed by rotating the developing sleeve and fixing the magnet roller in the developing sleeve. When a space where a magnetic force is generated around a magnet provided in the magnet roller, a magnetic field is generated on the surface of the developing sleeve. The state of the magnetic field is represented by the normal direction magnetic flux density generated on the surface of the developing sleeve (hereinafter referred to as “normal direction magnetic flux density”). The developer transported to the development region is spiked along the normal direction magnetic flux density generated on the surface of the development sleeve to form a magnetic brush. The magnetic brush is conveyed in the direction in which the developing sleeve moves, and contacts the surface of the image carrier to supply toner while rubbing against the electrostatic latent image to form a visible image. However, since the conventional magnetic brush method has a low ability to collect the transfer residual toner by the magnetic brush, the rotation direction of the developing sleeve is made the same as the rotation direction of the image carrier, and the development sleeve facing the image carrier is used. It was necessary to improve the recovery capability of the transfer residual toner so that the moving direction of the developing sleeve surface and the moving direction of the image carrier surface in the gap (hereinafter referred to as “developing gap”) are reversed. Further, there is a problem that the image is deteriorated by the operation of scraping off the toner image once formed on the surface of the image carrier by the magnetic brush formed on the surface of the developing sleeve.

上述の磁気ブラシ法の問題を解決するために改良を進めている従来技術としては、現像ニップ内の中央部の像担持体・現像剤担持体間距離(現像ギャップ)に対するニップ境界部の像担持体・現像剤担持体間距離(ニップ境界部間隔)の比を1.5以下とした例がある(例えば、特許文献1参照。)。また、現像剤遮断部材と対向する磁極における磁気パターンを現像剤遮断部材に対する現像剤の抜けを阻害するよう設定することを特徴とし、現像剤遮断部材との対向位置近傍で法線方向磁力を極大値に設定して接線方向磁力を極小値に設定し、また、層厚規制部材との対向位置近傍で、法線方向磁力を極小値に設定して接線方向磁力を極大値に設定した例がある(例えば、特許文献2参照。)。さらに、像担持体と同方向に回転する複数の現像剤担持体を近接させた状態で配置し、上流現像剤担持体が下流現像剤担持体の現像剤層厚規制部材を兼ねた現像装置において、画像形成時に各現像剤担持体に交流および直流成分のバイアスを印加することを特徴とし、該現像剤担持体を非画像形成動作時に交流成分を印加せず画像形成時と逆方向に所定の角度回転させ、逆方向回転の後、画像形成時と同じ方向に空回転動作させるとした例がある(例えば、特許文献3参照。)。さらに、例えば、弾性ゴム層の表面に導電性含フッ素樹脂からなる表面層を設けたローラ状の導電性接触子と、この導電性接触子に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、感光体と導電性接触子との間の摺察により、感光体上に残留するトナーを撹乱し非パターン化すると共に、トナーと感光体表面とを同極性に帯電する帯電撹乱手段を備え、現像手段における残留トナーの回収を促す記録装置(例えば、特許文献4参照。)、転写手段と帯電手段との間に磁場形成手段を設け、感光体表面に残留する磁性トナーの自転運動を促進する磁場を形成して、現像手段における残留トナーの回収を促すクリーナレス画像形成装置(例えば、特許文献5参照。)が開示されている。   As a conventional technique that has been improved in order to solve the problems of the magnetic brush method described above, the image bearing at the nip boundary with respect to the distance between the image bearing member and the developer bearing member (developing gap) in the center in the developing nip There is an example in which the ratio of the distance between the body and the developer carrying body (the gap between the nip boundaries) is 1.5 or less (see, for example, Patent Document 1). In addition, the magnetic pattern at the magnetic pole facing the developer blocking member is set so as to inhibit the developer from escaping from the developer blocking member, and the normal magnetic force is maximized in the vicinity of the position facing the developer blocking member. An example in which the tangential magnetic force is set to the minimum value and the tangential magnetic force is set to the maximum value near the position facing the layer thickness regulating member and the normal direction magnetic force is set to the minimum value. (For example, refer to Patent Document 2). Further, in the developing device in which a plurality of developer carriers rotating in the same direction as the image carrier are arranged close to each other, and the upstream developer carrier also serves as a developer layer thickness regulating member of the downstream developer carrier The image forming apparatus is characterized in that a bias of alternating current and direct current components is applied to each developer carrier during image formation, and the developer carrier is not applied with an alternating current component during non-image forming operation and has a predetermined direction opposite to that during image formation. There is an example in which an angular rotation is performed, and an idle rotation operation is performed in the same direction as the image formation after the reverse rotation (see, for example, Patent Document 3). Further, for example, a photosensitive member provided with a roller-like conductive contact provided with a surface layer made of a conductive fluorine-containing resin on the surface of the elastic rubber layer, and voltage applying means for applying a voltage to the conductive contact In the developing means, a charging disturbance means for charging the toner and the surface of the photosensitive member to the same polarity is provided by disturbing the toner remaining on the photosensitive member by non-patterning by rubbing between the toner and the conductive contact. A recording apparatus (for example, refer to Patent Document 4) that promotes the collection of residual toner, a magnetic field forming unit is provided between the transfer unit and the charging unit to form a magnetic field that promotes the rotation of the magnetic toner remaining on the surface of the photosensitive member. Thus, there is disclosed a cleanerless image forming apparatus (see, for example, Patent Document 5) that promotes the collection of residual toner in the developing unit.

特開2001−324873号公報JP 2001-324873 A 特開2002−182477号公報JP 2002-182477 A 特開2003−280389号公報JP 2003-280389 A 特許第3304379号公報Japanese Patent No. 3304379 特開平11−282253号公報JP-A-11-282253

しかしながら、特許文献1ないし3のいずれの開示技術でも、画像の劣化を防止するには不十分であり、また、特許文献4及び5の開示技術では、現像装置によるクリーニングを十分に行うことができない。
本発明は、上記従来技術にさらに改良を加え、現像剤担持体の回転方向を像担持体の回転方向と逆にした場合であっても、転写残トナーの回収能力を高く保ち、濃度むら等による画像不良の発生を防止することができる現像装置、これを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。
However, any of the disclosed techniques of Patent Documents 1 to 3 is insufficient to prevent image deterioration, and the disclosed techniques of Patent Documents 4 and 5 cannot sufficiently perform cleaning by a developing device. .
The present invention further improves the above prior art, and even when the rotation direction of the developer carrier is reversed to the rotation direction of the image carrier, the recovery ability of the transfer residual toner is kept high, density unevenness, etc. An object of the present invention is to provide a developing device capable of preventing the occurrence of image defects due to the above, a process cartridge and an image forming apparatus provided with the developing device.

上記課題を解決するため、本発明は、以下の特徴を有している。
本発明の現像装置は、現像剤を保持する回転部材と、その回転部材の内部に磁石を内包する構成にした現像剤担持体とを備え、像担持体上の静電潜像を可視化するとともに、像担持体上の残留トナーを除去する現像装置において、前記回転部材の回転方向と前記像担持体の回転方向とが逆であり、前記磁石の像担持体に対向する位置の磁極を少なくとも2極以上の極配置とし、その像担持体に対向する位置の磁極のうち現像剤担持体の回転方向の上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度よりも、その対向する位置の磁極よりさらに上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度を強くし、前記像担持体に対向する位置の少なくとも2極以上の磁極よりさらに現像剤担持体の回転方向の上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度を、前記像担持体に対向する位置の少なくとも2極以上の磁極において形成される法線方向磁束密度よりも強くしたことを特徴とする。
このように法線方向磁束密度の強さを設定することにより、現像剤担持体表面に形成されるキャリアの穂立ちが、現像ギャップ部において、現像ギャップ部のより上流側に傾くように形成されて磁気ブラシとなり、像担持体表面の転写残トナー像に長い距離接触し、転写残トナーをかきとる能力が向上する。このように現像装置におけるトナーの回収能力をさらに高めることで、二成分現像剤を用いた磁気ブラシによる現像と当該磁気ブラシによる転写残トナーの回収とを兼ねて、かつ、クリーニング装置を省略した現像装置を提供することができる。
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
The developing device of the present invention includes a rotating member that holds a developer, and a developer carrier that includes a magnet inside the rotating member, and visualizes an electrostatic latent image on the image carrier. In the developing device for removing the residual toner on the image carrier, the rotation direction of the rotating member is opposite to the rotation direction of the image carrier, and at least two magnetic poles of the magnet facing the image carrier are provided. More than the pole arrangement, the normal magnetic flux density of the magnetic pole located at the upstream side in the rotation direction of the developer carrier among the magnetic poles at the position opposed to the image carrier, The normal direction magnetic flux density formed at the magnetic pole located further upstream than the magnetic pole is strengthened, and at least two or more magnetic poles at positions facing the image carrier further upstream in the rotation direction of the developer carrier. On the magnetic pole located The normal flux density formed you are, characterized by being stronger than the normal flux density formed in at least two or more magnetic poles at a position opposing the image bearing member.
By setting the strength of the magnetic flux density in the normal direction in this way, the carrier spikes formed on the surface of the developer carrier are formed so as to be inclined to the upstream side of the development gap portion in the development gap portion. Thus, the magnetic brush is brought into contact with the transfer residual toner image on the surface of the image carrier for a long distance, and the ability to scrape off the transfer residual toner is improved. In this way, by further enhancing the toner recovery capability of the developing device, the development with the magnetic brush using the two-component developer and the recovery of the transfer residual toner with the magnetic brush are performed, and the cleaning device is omitted. An apparatus can be provided.

また、本発明の現像装置は、現像剤担持体の回転方向を、像担持体と対向する領域における回転方向と逆方向にすることを特徴とする。
像担持体上の潜像を現像する現像性を低下させることなく、トナーの回収能力を向上させた磁気ブラシ法を用いることにより、現像剤担持体の回転方向を像担持体の回転方向と逆にした場合であっても、転写残トナーの回収能力を高く保てるようにし、濃度むら等による画像不良の発生を防止することができるようにした。
Further, the developing device of the present invention is characterized in that the rotation direction of the developer carrier is opposite to the rotation direction in the region facing the image carrier.
By using the magnetic brush method with improved toner recovery capability without degrading the developability for developing the latent image on the image carrier, the rotation direction of the developer carrier is opposite to the rotation direction of the image carrier. Even in this case, the ability to collect the transfer residual toner can be kept high, and the occurrence of image defects due to density unevenness can be prevented.

本発明のプロセスカートリッジは、像担持体と現像装置を一体に支持し、画像形成装置本体から着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、前記現像装置は、上述の現像装置であることを特徴とする。
プロセスカートリッジに上述の現像装置を一体に支持することで、プロセスカートリッジの機能を向上させることができる。
The process cartridge of the present invention is a process cartridge that integrally supports the image carrier and the developing device and is detachable from the main body of the image forming apparatus, wherein the developing device is the above-described developing device.
The function of the process cartridge can be improved by integrally supporting the above developing device on the process cartridge.

本発明の画像形成装置は、像担持体と、像担持体を帯電する帯電手段と、像担持体に静電潜像を形成する情報書き込み手段と、像担持体上の静電潜像を可視化するとともに、像担持体上の残留トナーを除去する現像装置と、像担持体上に顕像化されたトナー像を記録紙へ転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、前記現像装置は、上述の現像装置であることを特徴とする。
画像形成装置に上述の現像装置を備えることで、メンテナンスなどの利便性を向上させて、画像形成装置の小型化とコスト削減を図ることができる。
The image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier, a charging unit for charging the image carrier, an information writing unit for forming an electrostatic latent image on the image carrier, and an electrostatic latent image on the image carrier is visualized. And an image forming apparatus comprising: a developing device that removes residual toner on the image carrier; and a transfer unit that transfers a toner image visualized on the image carrier to recording paper. The developing device described above.
By providing the above-described developing device in the image forming apparatus, convenience such as maintenance can be improved, and the image forming apparatus can be reduced in size and cost.

また、本発明の画像形成装置は、さらに、上述のプロセスカートリッジを備えることを特徴とする。
画像形成装置に上述のプロセスカートリッジを備えることで、メンテナンスなどの利便性を向上させることができる。
The image forming apparatus of the present invention further includes the above-described process cartridge.
By providing the above-described process cartridge in the image forming apparatus, convenience such as maintenance can be improved.

上記課題を解決するための手段により、本発明は、現像装置でのトナーの回収能力を向上させた磁気ブラシ法による現像装置、これを備えたプロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することができた。   By means for solving the above-mentioned problems, the present invention can provide a developing device using a magnetic brush method in which the toner collecting ability of the developing device is improved, a process cartridge and an image forming apparatus provided with the developing device. .

以下に、本発明を実施するための最良の形態を、図1から図3に基づいて説明する。ただし、これらは一実施形態にすぎず本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to FIGS. However, these are merely embodiments and do not limit the scope of the claims of the present invention.

図1は、現像装置を備えた画像形成装置の現像部付近を表した概略図である。
静電潜像が形成される像担持体1には、像担持体1表面に一様に電荷を帯電させる帯電装置2、静電潜像にトナーを付着させて可視像化しトナー像を形成する現像装置3、像担持体1表面のトナー像を記録紙へ転写する転写ローラ4、像担持体1表面の転写残トナーの電荷を制御するトナー電荷制御手段5が備えられている。ただし、この画像形成装置では、像担持体1の周囲には転写残のトナーをクリーニングして除去するクリーニング装置はなく、現像装置3が像担持体1の転写残のトナーを回収するクリーニング機能を兼ねている。現像装置3は、像担持体1表面の静電潜像部に供給されるトナーを携えてキャリアを保持する現像スリーブ7、現像スリーブ7の外周面に吸着するキャリア層厚を一定にするドクターブレード6、P1a〜P1cとP2〜P6の8個の磁石を備えるマグネットローラ8、非磁性トナーと磁性キャリアを混合した二成分現像剤を攪拌して現像スリーブ7に搬送する搬送スクリュー10から構成されている。
P1a、P1b、P1cは、横断面の小さい磁石によって構成されている。一般に、磁石の横断面を小さくすると磁気力が弱くなるため、本実施形態では、3つの磁石P1a、P1b、P1cを、比較的磁気力の強い希土類金属合金からなる磁石で構成している。希土類金属合金磁石のうち、代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石によれば、358[kJ/m]の最大エネルギー積を得ることができる。また、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石によれば、80[kJ/m]前後の最大エネルギー積を得ることができる。一般には、最大エネルギー積が36[kJ/m]前後、20[kJ/m]前後のフェライト磁石、フェライトボンド磁石等が用いられる。しかしながら、本実施形態のように希土類金属合金磁石を用いれば、これらに比べて強い磁力を確保することができる。このため、横断面の小さい磁石を用いても、現像スリーブ7の表面の磁気力を十分に確保することができる。
マグネットローラ8は、現像スリーブ7表面に磁場を生じさせ、その法線方向磁束密度に沿ってキャリアの穂を立たせるために、3つの磁石P1a、P1b、P1cを備えている。これらの磁石P1a、磁石P1b及び磁石P1cを、この順に現像スリーブ7の表面移動方向の上流側から並んで配置することによって、像担持体1と対向する位置の上流側からP1a、P1b、P1cのそれぞれの磁極が並んで位置することになる。
キャリアは鉄粉やフェライトなどの磁性体からなるため、現像スリーブ7表面に発生する法線方向磁束密度によって穂が立ち、チェーン状に並ぶ。キャリアは、現像に十分な電荷をトナーに発生させ、穂が立ってチェーン状に並んだキャリアにトナーを付着させることにより磁気ブラシを形成する。すなわち、現像ギャップ部において、トナーを付着させたキャリアが磁気力でチェーン状に連なり、磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ7が表面移動する方向に搬送され、像担持体1表面に接触して静電潜像と擦れ合いながらトナーを供給し可視像化する。さらに、像担持体1表面の転写残トナーを、擦れ合いながら回収することができる。
FIG. 1 is a schematic view showing the vicinity of a developing unit of an image forming apparatus provided with a developing device.
The image carrier 1 on which an electrostatic latent image is formed has a charging device 2 that uniformly charges the surface of the image carrier 1 and a toner image attached to the electrostatic latent image to form a visible toner image. A developing device 3, a transfer roller 4 for transferring the toner image on the surface of the image carrier 1 to a recording paper, and a toner charge control means 5 for controlling the charge of the transfer residual toner on the surface of the image carrier 1. However, in this image forming apparatus, there is no cleaning device that cleans and removes transfer residual toner around the image carrier 1, and the developing device 3 has a cleaning function of collecting the transfer residual toner of the image carrier 1. Also serves as. The developing device 3 includes a developing sleeve 7 that holds the carrier with toner supplied to the electrostatic latent image portion on the surface of the image carrier 1, and a doctor blade that makes the carrier layer thickness adsorbed to the outer peripheral surface of the developing sleeve 7 constant. 6, a magnet roller 8 having eight magnets P1a to P1c and P2 to P6, and a conveying screw 10 that agitates a two-component developer mixed with non-magnetic toner and a magnetic carrier and conveys it to the developing sleeve 7. Yes.
P1a, P1b, and P1c are configured by magnets having a small cross section. In general, since the magnetic force becomes weaker when the cross section of the magnet is reduced, in the present embodiment, the three magnets P1a, P1b, and P1c are made of magnets made of a rare earth metal alloy having a relatively strong magnetic force. Among rare earth metal alloy magnets, a typical iron neodymium boron alloy magnet can obtain a maximum energy product of 358 [kJ / m 3 ]. Moreover, according to the iron neodymium boron alloy bonded magnet, the maximum energy product of around 80 [kJ / m 3 ] can be obtained. Generally, a ferrite magnet, a ferrite bonded magnet, or the like having a maximum energy product of around 36 [kJ / m 3 ] or around 20 [kJ / m 3 ] is used. However, if a rare earth metal alloy magnet is used as in this embodiment, a stronger magnetic force can be ensured than these. For this reason, even if a magnet having a small cross section is used, the magnetic force on the surface of the developing sleeve 7 can be sufficiently secured.
The magnet roller 8 is provided with three magnets P1a, P1b, and P1c in order to generate a magnetic field on the surface of the developing sleeve 7 and make the ears of the carrier stand along the normal direction magnetic flux density. By arranging these magnets P1a, P1b, and magnets P1c in this order from the upstream side in the surface movement direction of the developing sleeve 7, the positions of P1a, P1b, and P1c from the upstream side of the position facing the image carrier 1 are arranged. Each magnetic pole will be located side by side.
Since the carrier is made of a magnetic material such as iron powder or ferrite, the spikes stand by the normal direction magnetic flux density generated on the surface of the developing sleeve 7 and are arranged in a chain shape. The carrier generates a magnetic brush by causing the toner to generate a sufficient charge for development and adhering the toner to the carrier that is lined up in a chain shape. That is, in the development gap portion, the carrier to which the toner is attached is linked in a chain shape by a magnetic force to form a magnetic brush. The magnetic brush is conveyed in the direction in which the developing sleeve 7 moves, contacts the surface of the image carrier 1 and supplies toner while making friction with the electrostatic latent image to make a visible image. Furthermore, the transfer residual toner on the surface of the image carrier 1 can be collected while being rubbed.

図2は、法線方向磁束密度の分布を実線で表した円グラフである。
マグネットローラ8は、P1a〜P1cとP2〜P6の8個の磁石を有する。マグネットローラ8が内包する複数の磁石のまわりに磁気力が働く空間が生じると、現像スリーブ7表面に磁場が発生する。磁場の様子は、現像スリーブ表面に発生する法線方向磁束密度で表される。計測装置には、ADS社製ガウスメーター(HGM―8300)とADS社製A1型アキシャルプローブを使用し、これらで測定した結果を円チャートレコーダにより記録した。本実施形態では、P1a、P1b、P1cのそれぞれの磁石が持つN極とS極の磁極により現像スリーブ7の表面に発生する法線方向磁束密度が100[mT]以上、200[mT]以下となるように設定されている。
本実施形態では、像担持体1と対向する位置に、現像スリーブ7の回転方向の上流側から並んで磁石P1a、P1b、P1cを配置することによりその磁極を二極以上の極配置とし、前記像担持体1と対向する磁極のうち前記現像スリーブ7の回転方向の上流側に位置するP1aの磁極において形成される法線方向磁束密度よりも、それよりもさらに上流に配置されるP6の磁極において形成される法線方向磁束密度が強くなるようにした。本実施形態では、P1b<P1a<P6の関係が成り立つようにそれぞれの法線方向磁束密度の強さを設定している。このように法線方向磁束密度の強さを設定することにより、現像スリーブ7表面に形成されるキャリアの穂立ちが、現像ギャップ部において、現像ギャップ部のより上流側に傾くように形成されて磁気ブラシとなり、像担持体1表面の転写残のトナー像に長い距離接触して、転写残トナーをかきとる能力が向上する。その結果、現像装置3でのトナー回収能力が飛躍的に向上し、二成分現像剤における、クリーニング装置を省略した磁気ブラシ法による現像装置3を提供することができる。さらに、長い距離接触できることで、現像性を向上させ、画像かすれ、地かぶりのない高品位の画像を得ることができる。
FIG. 2 is a pie chart showing the distribution of normal direction magnetic flux density as a solid line.
The magnet roller 8 has eight magnets P1a to P1c and P2 to P6. When a space where a magnetic force is generated around a plurality of magnets included in the magnet roller 8, a magnetic field is generated on the surface of the developing sleeve 7. The state of the magnetic field is represented by the normal direction magnetic flux density generated on the surface of the developing sleeve. As a measurement device, an ADS Gauss meter (HGM-8300) and an ADS A1 type axial probe were used, and the results measured with these were recorded by a circular chart recorder. In the present embodiment, the normal direction magnetic flux density generated on the surface of the developing sleeve 7 by the magnetic poles of the north and south poles of the respective magnets P1a, P1b, and P1c is 100 [mT] or more and 200 [mT] or less. It is set to be.
In the present embodiment, magnets P1a, P1b, and P1c are arranged side by side from the upstream side in the rotation direction of the developing sleeve 7 at a position facing the image carrier 1, thereby setting the magnetic pole to two or more poles, Of the magnetic poles facing the image carrier 1, the P6 magnetic poles arranged further upstream than the normal direction magnetic flux density formed at the P1a magnetic poles located upstream in the rotation direction of the developing sleeve 7. The magnetic flux density in the normal direction formed in is increased. In the present embodiment, the strength of each normal direction magnetic flux density is set so that the relationship of P1b <P1a <P6 is established. By setting the strength of the magnetic flux density in the normal direction in this way, the carrier spikes formed on the surface of the developing sleeve 7 are formed so as to incline toward the upstream side of the developing gap portion in the developing gap portion. The magnetic brush is brought into contact with the toner image remaining on the surface of the image carrier 1 for a long distance, and the ability to scrape the toner remaining after transfer is improved. As a result, the toner recovery capability in the developing device 3 is dramatically improved, and the developing device 3 using the magnetic brush method in which the cleaning device is omitted in the two-component developer can be provided. Furthermore, since the contact can be made over a long distance, the developability can be improved, and a high-quality image without image fading or ground fogging can be obtained.

作用としては、像担持体1表面が一様に帯電され、矢印で示される露光部で画像が書き込まれると、その部分の電位が低下して、静電潜像が形成される。次に、像担持体1表面の静電潜像と現像スリーブ7表面との電気的差異により、現像スリーブ7表面のトナーが静電潜像部にのみ移動し可視像化される。可視像化されたトナー像は、転写ローラ4により、記録紙へ転写される。転写工程において、像担持体1表面のトナーは、記録紙にはすべて転写されず、像担持体1表面にはトナーが残留する。この転写残トナーは、トナー電荷制御手段5を通過する過程で極性が揃えられ、帯電ローラ2には付着しない電位に帯電される。この状態で、帯電ローラ2を通過して現像ギャップ部に達した転写残トナーは、上述した磁石の配置によって、現像ギャップ部のより上流側で穂立ちした磁気ブラシにより回収される。その結果、現像装置3でのトナーの回収能力が飛躍的に向上し、二成分現像剤における、クリーニング装置を省略した磁気ブラシ法による現像装置3を提供することができた。
また、従来は、現像スリーブ7の回転方向を像担持体1の回転方向と同じにし、現像ギャップ部における現像スリーブ7表面の移動方向と像担持体1表面の移動方向が反対になるようにして、転写残トナーの回収能力を高めていた。しかしながら、現像スリーブ7表面に形成された磁気ブラシによって、像担持体1表面に一度形成されたトナー像をかきとる動作が入るため、画像が劣化するという問題があった。そこで、本発明は、上述の問題を解決するために、トナーの回収能力を飛躍的に向上させた磁気ブラシ法を用いることにより、現像スリーブの回転方向を像担持体の回転方向と逆にすることで、濃度むら等による画像不良の発生を防止することができるようにした。
As an action, when the surface of the image carrier 1 is uniformly charged and an image is written in the exposure portion indicated by the arrow, the potential of the portion is lowered and an electrostatic latent image is formed. Next, due to the electrical difference between the electrostatic latent image on the surface of the image carrier 1 and the surface of the developing sleeve 7, the toner on the surface of the developing sleeve 7 moves only to the electrostatic latent image portion and is visualized. The visualized toner image is transferred onto the recording paper by the transfer roller 4. In the transfer step, the toner on the surface of the image carrier 1 is not completely transferred onto the recording paper, and the toner remains on the surface of the image carrier 1. This residual toner after transfer is charged with a potential that does not adhere to the charging roller 2 because it has the same polarity in the process of passing through the toner charge control means 5. In this state, the untransferred toner that has passed through the charging roller 2 and reached the development gap is collected by the magnetic brush that is raised on the upstream side of the development gap due to the above-described arrangement of the magnets. As a result, the toner collection capability of the developing device 3 has been dramatically improved, and the developing device 3 based on the magnetic brush method in which the cleaning device is omitted in the two-component developer can be provided.
Conventionally, the rotation direction of the developing sleeve 7 is the same as the rotation direction of the image carrier 1, and the movement direction of the surface of the development sleeve 7 and the movement direction of the surface of the image carrier 1 in the development gap are opposite. The recovery ability of the transfer residual toner was increased. However, the magnetic brush formed on the surface of the developing sleeve 7 performs an operation of scraping off the toner image once formed on the surface of the image carrier 1, so that there is a problem that the image deteriorates. Accordingly, in order to solve the above-described problems, the present invention uses the magnetic brush method in which the toner collection capability is remarkably improved, thereby reversing the rotation direction of the developing sleeve from the rotation direction of the image carrier. As a result, it is possible to prevent the occurrence of image defects due to uneven density.

図3は、画像形成装置の構成を示した図である。
画像形成装置100は、画像形成部101、それを載せる給紙テーブル200、画像形成装置本体101上に取り付けるスキャナ400、さらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)300から構成される。
本実施形態の画像形成装置100は、像担持体1と、当該像担持体1の周囲に設けた帯電装置2、現像装置3とを備えた画像形成手段50を4つに並列させて、カラー画像を形成するタンデム型画像形成装置である。画像形成手段50の上部には、画像情報に基づいて像担持体1をレーザ光により露光し潜像を形成する露光装置51が設けられている。また、各像担持体1と対向する位置には、無端状のベルト部材からなる中間転写ベルト40が設けられている。1次転写領域には、像担持体1上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト40に転写する一次転写手段92が配置されている。2次転写領域においては支持ローラ47のバイアスによって、トナー像が中間転写ベルト40から転写紙に転写される。その後定着装置55で、トナーが溶融・固着されて転写紙上に定着され、排紙ローラ86によって排紙トレイ87に排出される。なお、本実施形態の画像形成手段50は、像担持体1、帯電装置2、および現像装置3を一体に支持したプロセスカートリッジとして構成して画像形成装置100から着脱可能としているが、プロセスカートリッジを、像担持体1と現像装置3のみを一体的に構成して着脱可能としてもよい。
このように画像形成手段50を、画像形成装置本体100から着脱可能なプロセスカートリッジをとして構成することにより、メンテナンスなどの利便性を向上させることができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the image forming apparatus.
The image forming apparatus 100 includes an image forming unit 101, a paper feed table 200 on which the image forming unit 101 is placed, a scanner 400 mounted on the image forming apparatus main body 101, and an automatic document feeder (ADF) 300 mounted thereon.
The image forming apparatus 100 according to this embodiment includes four image forming units 50 each including an image carrier 1, a charging device 2 and a developing device 3 provided around the image carrier 1. A tandem image forming apparatus for forming an image. Above the image forming means 50, there is provided an exposure device 51 that exposes the image carrier 1 with laser light based on image information to form a latent image. Further, an intermediate transfer belt 40 made of an endless belt member is provided at a position facing each image carrier 1. In the primary transfer area, primary transfer means 92 for transferring the toner images of the respective colors formed on the image carrier 1 to the intermediate transfer belt 40 is disposed. In the secondary transfer region, the toner image is transferred from the intermediate transfer belt 40 to the transfer paper by the bias of the support roller 47. Thereafter, the toner is melted and fixed by the fixing device 55 and fixed onto the transfer paper, and is discharged onto the paper discharge tray 87 by the paper discharge roller 86. The image forming unit 50 of the present embodiment is configured as a process cartridge that integrally supports the image carrier 1, the charging device 2, and the developing device 3 , and is detachable from the image forming apparatus 100. Alternatively, only the image carrier 1 and the developing device 3 may be integrally configured to be detachable.
By configuring the image forming unit 50 as a process cartridge that is detachable from the image forming apparatus main body 100 as described above, convenience such as maintenance can be improved.

現像装置を備えた画像形成装置の現像部付近を表した概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the vicinity of a developing unit of an image forming apparatus including a developing device. 法線方向磁束密度の分布を実線で表した円グラフである。It is a pie chart showing the distribution of normal direction magnetic flux density with a solid line. 画像形成装置の構成を示した図である。1 is a diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 像担持体
2 帯電装置
3 現像装置
4 転写ローラ
5 トナー電荷制御手段
6 ドクターブレード
7 現像スリーブ
8 マグネットローラ
10 搬送スクリュー
40 中間転写ベルト
44、45、46、47 支持ローラ
50 画像形成手段
51 露光装置
55 定着装置
60 原稿台
62 コンタクトガラス
63 第一走行体
64 第二走行体
65 結像レンズ
66 読み取りセンサ
72、80 給紙ローラ
73 ペーパーバンク
74 給紙カセット
75、82 分離ローラ
76、78 給紙路
77 搬送ローラ
79 レジストローラ
81 手差しトレイ
83 手差し給紙路
85 切換爪
86 排出ローラ
87 排紙トレイ
92 一次転写手段
100 画像形成装置
101 画像形成部
200 給紙テーブル
300 原稿自動搬送装置(ADF)
400 スキャナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image carrier 2 Charging device 3 Developing device 4 Transfer roller 5 Toner charge control means 6 Doctor blade 7 Developing sleeve 8 Magnet roller 10 Conveying screw 40 Intermediate transfer belts 44, 45, 46, 47 Support roller 50 Image forming means 51 Exposure device 55 Fixing device 60 Document base 62 Contact glass 63 First traveling body 64 Second traveling body 65 Imaging lens 66 Reading sensor 72, 80 Paper feed roller 73 Paper bank 74 Paper feed cassette 75, 82 Separation rollers 76, 78 Paper feed path 77 Conveyance roller 79 Registration roller 81 Manual feed tray 83 Manual feed path 85 Switching claw 86 Discharge roller 87 Discharge tray 92 Primary transfer means 100 Image forming apparatus 101 Image forming section 200 Paper feed table 300 Automatic document feeder (ADF)
400 scanner

Claims (5)

現像剤を保持する回転部材と、
その回転部材の内部に磁石を内包する構成にした現像剤担持体とを備え、
像担持体上の静電潜像を可視化するとともに、像担持体上の残留トナーを除去する現像装置において、
前記回転部材の回転方向と前記像担持体の回転方向とが逆であり、
前記磁石の像担持体に対向する位置の磁極を少なくとも2極以上の極配置とし、その像担持体に対向する位置の磁極のうち現像剤担持体の回転方向の上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度よりも、その対向する位置の磁極よりさらに上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度を強くし、
前記像担持体に対向する位置の少なくとも2極以上の磁極よりさらに現像剤担持体の回転方向の上流側に位置する磁極において形成される法線方向磁束密度を、前記像担持体に対向する位置の少なくとも2極以上の磁極において形成される法線方向磁束密度よりも強くした
ことを特徴とする現像装置。
A rotating member holding the developer;
A developer carrier configured to enclose a magnet inside the rotating member;
In a developing device for visualizing an electrostatic latent image on an image carrier and removing residual toner on the image carrier,
The rotation direction of the rotation member and the rotation direction of the image carrier are opposite,
The magnetic poles at positions facing the image carrier of the magnet are arranged in at least two or more poles, and the magnetic poles located at the upstream side in the rotation direction of the developer carrier among the magnetic poles at the positions facing the image carrier are formed. The normal direction magnetic flux density formed at the magnetic pole located further upstream than the magnetic pole at the opposite position is made stronger than the normal direction magnetic flux density ,
The normal direction magnetic flux density formed at the magnetic pole located at the upstream side in the rotation direction of the developer carrying member further than the at least two or more magnetic poles at the position facing the image carrying member, the position facing the image carrying member. A developing device characterized in that it is stronger than the magnetic flux density in the normal direction formed by at least two magnetic poles .
前記現像装置は、現像剤担持体の回転方向を、像担持体と対向する領域における回転方向と逆方向にする
ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
The developing device according to claim 1, wherein the developing device rotates the developer carrying member in a direction opposite to a rotation direction in a region facing the image carrying member.
像担持体と現像装置を一体に支持し、画像形成装置本体から着脱可能としたプロセスカートリッジにおいて、
前記現像装置は、請求項1又は2に記載の現像装置である
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。
In the process cartridge that integrally supports the image carrier and the developing device and is detachable from the image forming apparatus main body,
The developing device according to claim 1, wherein the developing device is a developing device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の現像装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1.
請求項3に記載のプロセスカートリッジを備える
ことを特徴とする画像形成装置。
An image forming apparatus comprising the process cartridge according to claim 3.
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