JP4764667B2 - Developing device, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents
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Description
本発明は、現像装置、これを用いたプロセスカートリッジおよび画像形成装置に関し、さらに詳しくは、転写残トナーの回収機能を有する現像機構に関する。 The present invention relates to a developing device, a process cartridge using the same, and an image forming apparatus, and more particularly to a developing mechanism having a transfer residual toner collecting function.
複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、帯電装置により一様帯電された感光体などの潜像担持体に対して画像情報に対応した静電潜像が形成され、この静電潜像がトナーなどの現像剤により可視像処理され、可視像がシートなどの記録媒体に転写されて定着されることにより複写出力が得られるようになっている。 In an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile, a printer, or a printing machine, an electrostatic latent image corresponding to image information is formed on a latent image carrier such as a photoconductor uniformly charged by a charging device, The electrostatic latent image is subjected to a visible image processing with a developer such as toner, and the visible image is transferred to a recording medium such as a sheet and fixed to obtain a copy output.
静電潜像の可視像処理に用いられる構成として、二成分系現像剤を用いた磁気ブラシ現像が周知である。
磁気ブラシ現像では、現像剤担持体の表面に現像剤を搬送し、現像剤をブラシ状(磁気ブラシ)に保持させて像担持体に接触させ、静電潜像が形成された像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によってトナーが潜像面に選択的に付着することにより、現像が行われる。
上記現像剤担持体は、通常、円筒状のスリーブ(現像スリーブ)として構成され、このスリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成する磁石体(磁石ローラ)をスリーブ内部に備えている。
As a configuration used for visible image processing of an electrostatic latent image, magnetic brush development using a two-component developer is well known.
In magnetic brush development, the developer is transported to the surface of the developer carrier, the developer is held in a brush shape (magnetic brush) and brought into contact with the image carrier, and an image carrier on which an electrostatic latent image is formed The toner is selectively attached to the latent image surface by an electric field between the sleeve to which an electrical bias is applied and development is performed.
The developer carrier is usually configured as a cylindrical sleeve (developing sleeve), and a magnet body (magnet roller) that forms a magnetic field so as to cause the developer to rise on the sleeve surface is provided inside the sleeve. ing.
穂立ちの際、キャリアが磁石ローラで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。 At the time of spike, the carrier is spiked on the sleeve so as to follow the lines of magnetic force generated by the magnet roller, and charged toner is attached to the carrier related to the spike.
上記磁石ローラは、複数の磁極を有し、それぞれの磁極を形成する磁石が棒状などに構成されていて、特にスリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像主磁極を備えている。
上記スリーブと磁石ローラの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっており、現像領域に搬送された現像剤は上記現像主磁極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながら、トナー供給を行う。なお、現像領域とは、現像剤担持体上で磁気ブラシが立ち上がり潜像担持体と接触している範囲とする。
The magnet roller has a plurality of magnetic poles, and the magnets forming the respective magnetic poles are formed in a rod shape or the like. In particular, the magnet roller has a developing main magnetic pole that raises the developer in the developing region portion of the sleeve surface.
When at least one of the sleeve and the magnet roller moves, the developer that has risen on the surface of the sleeve moves, and the developer conveyed to the developing area follows the magnetic field lines generated from the developing main magnetic pole. The developer chain spike comes into contact with the surface of the latent image carrier so as to bend, and the developer developer chain spike contacts the electrostatic latent image based on the relative linear velocity difference from the latent image carrier. Supply toner while rubbing each other. The developing area is a range in which the magnetic brush rises on the developer carrier and is in contact with the latent image carrier.
通常、記録材(転写紙等)への転写後に像担持体上に残留したトナーを回収するためにクリーニング装置が設けられているが、このクリーニング装置をなくして装置の簡略化及び小型化を図った、いわゆるクリーナーレスプロセスが実用化されている。
クリーニング装置を無くした場合に像担持体上の残留トナー、いわゆる転写残トナーを回収して再使用可能とするための構成として、現像装置に装備さている現像スリーブを用い、この現像スリーブと像担持体との間の間隔を所定条件に設定するとともに像担持体から現像スリーブへのトナーの移動を可能にする電位の付与を行うことでカブリ防止とトナーの回収とを可能にした構成がある(例えば、特許文献1)。
Usually, a cleaning device is provided to collect toner remaining on the image carrier after transfer to a recording material (transfer paper or the like). However, the cleaning device is eliminated to simplify and reduce the size of the device. The so-called cleaner-less process has been put into practical use.
When the cleaning device is eliminated, a developing sleeve provided in the developing device is used as a configuration for collecting the residual toner on the image carrier, so-called transfer residual toner, so that it can be reused. There is a configuration in which anti-fogging and toner collection are possible by setting a distance between the image forming member and a predetermined condition and applying a potential that enables the toner to move from the image carrier to the developing sleeve ( For example, Patent Document 1).
またこれとは別の構成例として、像担持体の移動方向に沿って上流側及び下流側に現像スリーブを配置し、上流側の現像スリーブには像担持体との間に低周波交流バイアスを印可し、下流側の現像スリーブには像担持体の表面電位と同極性の現像バイアスを印加させるようにした構成がある(例えば、特許文献2)。 As another configuration example, developing sleeves are arranged on the upstream side and the downstream side in the moving direction of the image carrier, and a low-frequency AC bias is provided between the upstream side and the image carrier. There is a configuration in which a developing bias having the same polarity as the surface potential of the image carrier is applied to the downstream developing sleeve (for example, Patent Document 2).
各特許文献に開示されている構成においては、像担持体上の転写残トナーの回収効率に関する効果は得られるものの、回収した転写残トナーの取り扱いについては何ら考慮されていない。つまり、回収されたトナーは回収部である現像装置においてそのまま再使用することまで考慮されていない。 In the configuration disclosed in each patent document, although an effect relating to the recovery efficiency of the transfer residual toner on the image carrier can be obtained, no consideration is given to the handling of the recovered transfer residual toner. In other words, the collected toner is not taken into consideration until it is reused as it is in the developing device as the collection unit.
従って、二成分系現像剤に用いられるトナーが消費された場合には新規トナーを補充することが必要となり、結果として、リサイクル環境を提供することができない。 Therefore, when the toner used for the two-component developer is consumed, it is necessary to replenish new toner, and as a result, a recycling environment cannot be provided.
本発明の目的は、上記従来の現像装置、特に現像同時クリーニング機能を有した現像装置における問題に鑑み、単に回収するにとどまらず回収したトナーをそのまま再使用に供することができる状態とすることができる構成を備えた現像装置、プロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a state in which the recovered toner can be reused as it is, not only for the recovery, in view of the problems in the above-described conventional developing device, particularly the developing device having the simultaneous development cleaning function. It is an object of the present invention to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus having a configuration that can be used.
請求項1記載の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分系現像剤を用いた磁気ブラシ中のトナーにより潜像担持体に担持されている静電潜像の反転現像が可能な現像装置であって、内部に上記二成分系現像剤中のキャリアを吸着保持する磁極を備え、該二成分系現像剤に含まれるトナーを供給するための供給電界を形成可能であると共に、近傍に配置されている層厚規制部材により二成分系現像剤の担持量を規定される現像剤供給手段と、上記現像剤供給手段に隣接して配置されて静電潜像を担持している潜像担持体と対向して配置されるとともに上記潜像担持体に対するトナー供給用の現像電界を形成可能な現像剤担持手段とを備え、上記現像剤担持手段は、上記現像剤供給手段との隣接位置において該現像剤担持手段側で形成される供給電界により供給されるトナーを表面に担持して該トナーを上記現像電界により供給する際に、上記潜像供給手段との対向位置で該潜像担持体と同じ方向に移動し、上記現像剤供給手段との隣接位置に向けて表面に残留するトナーを回収する際に、上記トナーの供給方向と逆方向に移動し、上記潜像担持体に残留するトナーを上記現像剤供給手段との隣接位置に向けて回収する際には、上記現像電界が上記潜像担持体へのトナー供給時の電界強度を低下され、上記供給電界が上記現像電界の変更に合わせて上記隣接位置に移動したトナーを回収できる電界強度に変更されることを特徴としている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a developing device capable of reversal development of an electrostatic latent image carried on a latent image carrier by toner in a magnetic brush using a two-component developer containing toner and a magnetic carrier. In addition, a magnetic field for attracting and holding the carrier in the two-component developer is provided inside, and a supply electric field for supplying the toner contained in the two-component developer can be formed and arranged in the vicinity. A developer supplying means for defining the carrying amount of the two-component developer by the layer thickness regulating member, and a latent image carrying that is arranged adjacent to the developer supplying means and carries an electrostatic latent image And a developer carrying means that can form a developing electric field for supplying toner to the latent image carrier, and the developer carrying means is positioned adjacent to the developer supply means. Formed on the developer carrying means side The toner is carried on the surface of the toner supplied by the supply electric field when supplied by the developing electric field, move in the same direction as the latent image bearing member at a position opposed to the aforementioned latent image supply means, the developer When collecting the toner remaining on the surface toward the position adjacent to the supply means , the toner moves in the direction opposite to the toner supply direction, and the toner remaining on the latent image carrier is adjacent to the developer supply means. When the toner is collected toward the position, the developing electric field reduces the electric field strength when supplying toner to the latent image carrier, and the supplied electric field moves to the adjacent position in accordance with the change of the developing electric field. It is characterized in that the electric field strength can be recovered.
請求項2記載の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分系現像剤を用いた磁気ブラシ中のトナーにより潜像担持体に担持されている静電潜像の反転現像が可能な現像装置であって、内部に上記二成分系現像剤中のキャリアを吸着保持する磁極を備え、該二成分系現像剤に含まれるトナーを供給するための供給用電界を形成可能であると共に、近傍に配置されている層厚規制部材により二成分系現像剤の担持量を規定される現像剤担持手段と、 上記潜像担持体と対向して配置されるとともに上記潜像担持体に対する現像電界を形成可能な現像剤供給手段とを備え、上記現像剤供給手段は、上記潜像担持体の移動方向において上記現像剤担持体よりも上流側に配置されて上記潜像担持体と上記現像剤担持体との両者に対向し、上記潜像担持体との対向位置での移動方向が該潜像担持体の移動方向と相反する方向とされ、上記潜像担持体から転写残トナーを回収することを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a developing device capable of reversal development of an electrostatic latent image carried on a latent image carrier by toner in a magnetic brush using a two-component developer containing toner and a magnetic carrier. A magnetic field for adsorbing and holding the carrier in the two-component developer is formed inside, and a supply electric field for supplying toner contained in the two-component developer can be formed, A developer carrying means for defining the carrying amount of the two-component developer by the arranged layer thickness regulating member, and a developing electric field for the latent image carrying body, which is arranged to face the latent image carrying body. A developer supply means that is capable of being disposed on the upstream side of the developer carrier in the moving direction of the latent image carrier, and the latent image carrier and the developer carrier. And the latent image carrying The moving direction at the position facing the body is opposite to the moving direction of the latent image carrier, and the transfer residual toner is collected from the latent image carrier .
請求項3記載の発明は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分系現像剤を用いた磁気ブラシ中のトナーにより潜像担持体に担持されている静電潜像の反転現像が可能な現像装置であって、内部に上記二成分系現像剤中のキャリアを吸着保持する磁極と該二成分系現像剤に含まれるトナーを供給するための供給電界を形成可能であると共に、近傍に配置されている層厚規制部材により二成分系現像剤の担持量を規定される現像剤担持手段と、上記潜像担持体と対向して該潜像担持体配置されるとともに上記潜像担持体に対する現像電界を形成可能な現像剤供給手段とを備え、上記現像剤担持手段は、上記潜像担持体の移動方向において上記現像剤供給手段よりも上流側に配置されて上記潜像担持体と上記現像剤担持体との両者に対向し、上記潜像担持体との対向位置での移動方向が該潜像担持体の移動方向と相反する方向とされ、上記潜像担持体からトナーを回収することを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a developing device capable of reversal development of an electrostatic latent image carried on a latent image carrier by toner in a magnetic brush using a two-component developer containing toner and a magnetic carrier. In addition, a magnetic pole for attracting and holding the carrier in the two-component developer and a supply electric field for supplying toner contained in the two-component developer can be formed inside, and the magnetic field is disposed in the vicinity. A developer carrying means whose carrying amount of the two-component developer is regulated by the layer thickness regulating member, and the latent image carrying body arranged opposite to the latent image carrying body and a developing electric field for the latent image carrying body a formable developer supply means, said developer carrying means is disposed on the upper stream side than the developing agent supply means in the direction of movement of the latent image carrier the latent image bearing member and the developing opposed to both the carrier, the latent Movement direction at the position facing the carrying body is the moving direction and the opposite direction of the latent image bearing member is characterized by recovering the toner from the latent image carrier.
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のうちの一つに記載の現像装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。 A fourth aspect of the invention is characterized in that the developing device according to one of the first to third aspects is used in an image forming apparatus.
請求項5記載の発明は、請求項4記載の画像形成装置において、上記潜像担持体は、表面エネルギーを低くされていることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourth aspect , the latent image carrier has a low surface energy.
請求項6記載の発明は、請求項4または5記載の画像形成装置において、上記二成分系現像剤に含まれるトナーは、円形度が90〜97%の含有率が80%を超えるものが用いられることを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the fourth or fifth aspect , the toner contained in the two-component developer has a circularity of 90 to 97% and a content ratio exceeding 80%. It is characterized by being able to.
請求項7記載の発明は、請求項4乃至6のうちの一つに記載の画像形成装置において、上記潜像担持体に形成される潜像の現像方式が反転現像を用いる場合には、潜像の形成条件および各手段へのバイアス印加条件として、
VL<VSL<VB<VD
ただし、VL:潜像電位(露光御電位)、VSL:供給バイアス、VB:現像バイアス、VD:帯電電位の関係を設定されていることを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to any one of the fourth to sixth aspects, when the developing method of the latent image formed on the latent image carrier uses reversal development, a latent image is formed. As image formation conditions and bias application conditions to each means,
V L <V SL <V B <V D
However, the relationship is set such that V L : latent image potential (exposure control potential), V SL : supply bias, V B : development bias, and V D : charging potential.
請求項8記載の発明は、請求項4乃至7のうちの一つに記載の画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジであって、上記潜像担持体およびこれを一様帯電する帯電装置と該潜像担持体に形成された静電潜像を可視像処理する現像装置とが纏めてユニット内に配置され、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられていることを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a process cartridge used in the image forming apparatus according to any one of the fourth to seventh aspects, the latent image carrier, a charging device for uniformly charging the latent image carrier, and the latent image carrier. A developing device that performs visible image processing on the electrostatic latent image formed on the image carrier is collectively disposed in the unit, and is detachably attached to the image forming apparatus main body.
請求項1記載の発明によれば、現像剤担持体が潜像担持体に対するトナーの供給時と回収時とで移動方向を切り換えられると共に、転写残トナーの回収時には現像剤担持手段および現像剤供給手段のそれぞれにおいて反転現像に用いられるトナーの回収が行える電界強度を設定されるようになっているので、反転現像された潜像担持体から現像剤担持手段に回収され転写残トナーを現像剤供給手段に取り込み、現像剤供給手段側で再攪拌、再帯電を行えることで再現像に用いる処理が可能となる。 According to the first aspect of the present invention , the movement direction of the developer carrying member can be switched between supplying and collecting the toner to the latent image carrying member, and at the time of collecting the transfer residual toner, the developer carrying means and the developer supply. Since the electric field intensity is set so that the toner used for reversal development can be collected in each of the means, the reversal-developed latent image carrier is collected on the developer carrying means and the transfer residual toner is supplied as the developer. The processing used for re-development becomes possible by taking in the means and performing re-stirring and re-charging on the developer supply means side.
請求項2記載の発明によれば、潜像担持体の回転方向に対して転写残トナーの回収部材である現像剤供給手段の移動方向が設定されることにより転写残トナーを掻き取りやすくして磁気ブラシへのトナーの回収効率を向上させることができる。 According to the second aspect of the present invention, the moving direction of the developer supply means that is a transfer residual toner collecting member is set with respect to the rotation direction of the latent image carrier, so that the transfer residual toner can be easily scraped off. The recovery efficiency of the toner to the magnetic brush can be improved.
請求項3記載の発明によれば、潜像担持体に対向している現像剤担持体と転写残トナーの回収部材として機能させ、現像剤供給手段を現像剤の供給部材として機能させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the developer carrying member facing the latent image carrying member and the transfer remaining toner collecting member can function, and the developer supplying means can function as the developer supplying member. .
請求項4記載の発明によれば、潜像担持体上の転写残トナーを回収するにとどまらず、回収されたトナーの再使用を可能にして省エネ効果を向上させることが可能となる。 According to the fourth aspect of the invention, it is possible not only to collect the transfer residual toner on the latent image carrier, but also to reuse the collected toner, thereby improving the energy saving effect.
請求項5記載の発明によれば、潜像担持体の表面エネルギーが低くされることにより転写残トナーが潜像担持体上から剥離しやすい状態とすることができ、回収に用いられる手段による掻き取り効果を向上させることが可能となる。 According to the fifth aspect of the present invention, the surface energy of the latent image carrier is lowered, whereby the transfer residual toner can be easily peeled off from the latent image carrier, and scraping by means used for recovery is performed. The effect can be improved.
請求項6記載の発明によれば、転動しやすい状態となる円形度が90〜97パーセントのトナーが用いられる場合、換言すれば、クリーニングブレードなどを用いた場合にすり抜けやすく回収が困難な場合に相当していても、転写残トナーの回収効率を向上させることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, when a toner having a circularity of 90 to 97% that is easy to roll is used, in other words, when a cleaning blade or the like is used, it is easy to slip through and is difficult to collect. Even in this case, it is possible to improve the recovery efficiency of the transfer residual toner.
請求項7記載の発明によれば、潜像形成条件および各手段へのバイアス条件を設定することにより、転写残トナーの回収時での搬送性を高めて回収効率を向上させることができるとともに再帯電しやすくして再使用条件を容易に設定できるようにすることが可能となる。 According to the seventh aspect of the present invention, by setting the latent image forming condition and the bias condition for each means, it is possible to improve the transportability at the time of collecting the transfer residual toner and improve the collecting efficiency, and again. It becomes possible to make it easy to charge and to enable easy setting of reuse conditions.
請求項8記載の発明によれば、潜像担持体および帯電装置そして現像装置を纏めて収納したユニットが装置本体に対して着脱可能に設けられているので、トナーの供給部および転写残トナーの回収部の占有スペースを小さく纏めて装置の大型化を防止することが可能となる。 According to the eighth aspect of the present invention, the unit containing the latent image carrier, the charging device, and the developing device is detachably attached to the main body of the apparatus. It is possible to prevent the size of the apparatus from being increased by reducing the space occupied by the recovery unit.
以下、図示実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
図1は、本発明実施例による現像装置が適用される画像形成装置を説明するための模式図である。
同図において画像形成装置100は、レーザ光による書き込みを行うレーザプリンタであり、潜像担持体としてのドラム状の感光体1を備えている。
感光体1の周囲には、感光体1の回転方向に沿って画像形成処理を行うための帯電装置2,書き込み装置3,現像装置4,転写装置5,クリーニング装置6が配置されている。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an image forming apparatus to which a developing device according to an embodiment of the present invention is applied.
In FIG. 1, an
Around the photoreceptor 1, a
このような構成を備えたプリンタにおいては、帯電装置2により一様帯電された感光体1に対して画像情報に基づいて変調されたレーザ光を書き込み光とする書き込み装置3により感光体軸方向に走査されて書き込み処理が行われて静電潜像が形成され、形成された静電潜像に対しては現像装置4からのトナーによって図1中、符号A1で示す感光体1と現像装置4とが対向する現像領域において可視像処理が行われる。
可視像処理により感光体1上に担持されているトナー像は、図示しない給紙装置からレジストローラ7によりレジストタイミングを設定されて給送される転写紙20に対して転写装置5を介して静電転写される。転写装置5は、感光体1上のトナー像と逆極性の電荷を付与することによりトナーを転写紙20に向けて静電転移させることでトナー像を転写する。転写されたトナー像を担持した転写紙20は、転写後、図示しない定着装置によって定着されて画像出力物とされる。
In a printer having such a configuration, a
The toner image carried on the photosensitive member 1 by the visible image processing is transferred via the
上述したプリンタの構成装置の一部は、図2に示すように、纏めて収納できるユニット内に配置し、このユニットで構成されるプロセスカートリッジをプリンタ本体に対して着脱可能に設けることも可能である。プロセスカートリッジに納められる装置としては、感光体1と帯電装置2および現像装置4が対象となる。
As shown in FIG. 2, a part of the above-described printer configuration apparatus is arranged in a unit that can be stored together, and a process cartridge constituted by this unit can be detachably provided to the printer main body. is there. As a device stored in the process cartridge, the photosensitive member 1, the charging
本実施例によるレーザプリンタに用いられる感光体1の構成は次の通りとされている。
感光体1はアルミ等の素管に感光性を有する無機又は有機感光体を塗布し、感光層を形成したものであるが、厚みの比較的薄いポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ニッケル等に感光層を形成したベルト感光体を使用することも可能である。なお、本実施形態では負極性に一様帯電する感光体1を使用しているが、トナーの帯電極性等との関係を考慮し必要に応じて正極性に一様帯電するものを使用してもよい。また、本実施例では、感光体1の直径が50mmであり、線速200mm/secで回転駆動されている。
The structure of the photoreceptor 1 used in the laser printer according to this embodiment is as follows.
The photosensitive member 1 is obtained by applying a photosensitive inorganic or organic photosensitive member to an element tube such as aluminum to form a photosensitive layer, and has a relatively thin polyethylene terephthalate (PET) or polyethylene naphthalate (PEN). It is also possible to use a belt photoreceptor in which a photosensitive layer is formed on nickel or the like. In this embodiment, the negatively charged photosensitive member 1 is used. However, in consideration of the relationship with the charging polarity of the toner, a positively charged one is used as necessary. Also good. In this embodiment, the photosensitive member 1 has a diameter of 50 mm and is driven to rotate at a linear speed of 200 mm / sec.
感光体1に関しては、表面エネルギーを低減させたものが用いられている。つまり、本実施例における感光体1は、表面の摩擦係数が所定の範囲内にある感光体1を使用した。具体的には、表面の最大静止摩擦係数μを0.1≦μ≦0.4の範囲内に設定してある。このように、感光体1の表面の最大静止摩擦係数μを上記所定値にすることにより、本来感光体1への付着に不必要な地汚れトナーが現像領域で付着しにくくなり、転写残トナーの除去効率を高めることができる。 As for the photoreceptor 1, one having a reduced surface energy is used. That is, the photoconductor 1 in this embodiment has a surface friction coefficient within a predetermined range. Specifically, the maximum static friction coefficient μ of the surface is set within a range of 0.1 ≦ μ ≦ 0.4. As described above, by setting the maximum static friction coefficient μ on the surface of the photoreceptor 1 to the predetermined value, it becomes difficult for dirt toner, which is originally unnecessary to adhere to the photoreceptor 1, to adhere to the developing region, and the transfer residual toner. The removal efficiency can be increased.
感光体1の表面エネルギーを低減させるための摩擦係数の範囲である0.1〜0.4を維持するために、本実施例では感光体1の表面に所定タイミングを以て潤滑剤を塗布するようになっている。
潤滑剤を塗布する方法としては、従来から公知の方法を採用することができる。例えば、特開平4−372981号公報において、「体積平均粒径4〜10μmのトナ−を使用したとき、感光体の摩擦係数を低下させる物質を感光体上に供給する。潤滑剤の供給は一定枚数おきに直接塗布、又は潤滑剤を担持した部材を常時又は一定枚数おきに感光体に当接させても良い。」等のように、開示されている。このように感光体表面に潤滑剤を塗布することにより、感光体1の表面の最大静止摩擦係数μを0.1〜0.4の範囲に維持することができる。なお、上記潤滑剤を感光体1の表面に塗布する代わりに、感光体1の表面部を構成する感光材料自体に予め潤滑剤を入れておいてもよい。
In this embodiment, a lubricant is applied to the surface of the photoconductor 1 at a predetermined timing in order to maintain a friction coefficient range of 0.1 to 0.4 for reducing the surface energy of the photoconductor 1. It has become.
A conventionally known method can be employed as a method of applying the lubricant. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 4-372811, “When a toner having a volume average particle size of 4 to 10 μm is used, a substance that lowers the coefficient of friction of the photosensitive member is supplied onto the photosensitive member. Supply of lubricant is constant. It may be directly applied every other number, or a member carrying a lubricant may be brought into contact with the photosensitive member constantly or every certain number of times. Thus, by applying the lubricant to the surface of the photoreceptor, the maximum static friction coefficient μ on the surface of the photoreceptor 1 can be maintained in the range of 0.1 to 0.4. Instead of applying the lubricant to the surface of the photoreceptor 1, a lubricant may be added in advance to the photosensitive material itself constituting the surface portion of the photoreceptor 1.
感光体1の最大摩擦係数μは、図3に示す測定システムを用いて測定したものである。 The maximum friction coefficient μ of the photoconductor 1 is measured using the measurement system shown in FIG.
まず、用紙(株式会社リコー製、TYPE6200、A4サイズ、T目)を297mm×30mmに切り、両端に糸101をつけて測定紙片100を作成する。この測定紙片100の特性は、表1のとおりである。
First, a paper sheet (TYPE 6200, A4 size, T mesh) manufactured by Ricoh Co., Ltd. is cut into 297 mm × 30 mm, and
次に、テーブル102の上の支持部材103にセットした感光体1の上に、上記測定紙片100を裏面が接触するように載せて、測定紙片100の一方の糸101に0.98N(=100g重)の重り104をつけ、もう一方の糸101をデジタルフォースゲージ(デジタルプッシュプルゲ−ジ)105に接続する。そして、上記重り104で測定紙片100を引っ張り、測定紙片100が動き出した時のゲ−ジ105の値を読む。このときの値をF[N]とすると、最大静止摩擦係数μは次の式(1)で求められる。
Next, the
μ={ln(F/0.98)}/(π/2)・・・(1)
感光体1の表面に潤滑剤等を塗布しない未処理の場合における上記感光体の最大静止摩擦係数μの測定値は、0.5〜0.6であり、経時で増加する傾向にある。これに対して、潤滑剤を塗布した感光体1の測定を行うとその値μは0.1〜0.4の範囲であった。
μ = {ln (F / 0.98)} / (π / 2) (1)
The measured value of the maximum static friction coefficient μ of the photoconductor in the case where the surface of the photoconductor 1 is not treated with lubricant or the like is 0.5 to 0.6 and tends to increase with time. On the other hand, when the photoreceptor 1 coated with a lubricant was measured, the value μ was in the range of 0.1 to 0.4.
感光体1に形成された静電潜像の現像に用いられる現像装置4は、図4にその構成が示されている。
図4において、現像装置4のケーシング401の内部には、感光体1側から、現像剤中のトナーの担持体としての現像ローラ402、トナー供給部材としての磁気ブラシローラ403、攪拌・搬送部材404、405が配設されている。
ケーシング401内のトナー10と磁性粒子11とを含む二成分現像剤(以下「現像剤」という。)12は、攪拌・搬送部材404、405で攪拌され、その一部が、磁気ブラシローラ403上に担持される。
磁気ブラシローラ403上の現像剤12は、現像剤規制部材としての規制ブレード406で層厚が規制された後、トナー供給領域A2で現像ローラ402に接触する。このトナー供給領域A2で磁気ブラシローラ403上の現像剤12よりトナー10のみ分離されて現像ローラ402に供給される。
The configuration of the developing
In FIG. 4, a developing
A two-component developer (hereinafter referred to as “developer”) 12 containing the
The
本実施例における現像装置4では、アルミ素管をベースとした剛体のドラム状の感光体1を用いているので、現像ローラ402としてはゴム材料が良好で、硬度は10〜70°(JIS−A)の範囲が良好である。
現像ローラ402の直径は10〜30mmが好適である。本実施例では直径16mmのものを用いた。
また、現像ローラ402の表面は適宜あらして粗さRz(十点平均粗さ)を1〜4μmとした。この表面粗さRzの範囲は、トナー10の体積平均粒径に対して13〜80%となり、現像ローラ402の表面に埋没することなくトナー10が搬送される範囲である。
Since the developing
The diameter of the developing
Further, the surface of the developing
現像ローラ402のゴム材料として使用できるものとしては、シリコン、ブタジエン、NBR、ヒドリン、EPDM等を挙げることができる。また、いわゆるベルト感光体を使用した場合には現像ローラ402の硬度は低くする必要がないので、金属ローラ等も使用可能である。
Examples of materials that can be used as the rubber material for the developing
現像ローラ402の表面には、経時品質を安定化させるために適宜コ−ト材料を被覆することが有好である。また、本実施例における現像ローラ402の機能はトナーを担持するためだけのものであり、従来の一成分現像装置のようにトナー10と現像ローラ402との摩擦帯電によるトナー10への帯電電荷付与の必要がないために、現像ローラ402は電気抵抗、表面性、硬度と寸法精度を満たせば良く、材料の選択幅は格段に増えることとなる。
The surface of the developing
現像ローラ402の表層コート材料としては、帯電がトナー10と逆極性でも良いし、トナーを所望の極性に摩擦帯電する機能を持たせない場合は同極性でも良い。前者の表層コート材料としては、シリコン、アクリル、ポリウレタン等の樹脂、ゴムを含有する材料を挙げることができる。また後者の表層コート材料としては、フッ素を含有する材料を挙げることができる。フッ素を含んだいわゆるテフロン(登録商標)系材料は表面エネルギーが低く、離型性が優れるため、経時におけるトナーフィルミングが極めて発生しにくい。
また、上記表層コート材料に用いることができる一般的な樹脂材料として、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニールエーテル(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン重合体(FEP)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PVF)等を挙げることができる。これに導電性を得るために適宜カ−ボンブラック等の導電性材料を含有させることが多い。更に均一に現像ローラ402にコートできるように、他の樹脂を混ぜ合わせることもある。電気抵抗に関してはコート層を含めてバルクの体積抵抗率を設定するもので、103〜108Ω・cmに設定できるようにベース層の抵抗と調整を行う。本実施例で使用するベース層の体積抵抗率は103〜105Ω・cmであるので、表層の体積抵抗率は少し高めに設定することがある。
The surface layer coating material of the developing
Also, as general resin materials that can be used for the surface layer coating material, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene polymer (FEP) , Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), chlorotrifluoroethylene / ethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), etc. Can be mentioned. In order to obtain conductivity, a conductive material such as carbon black is often contained in this. In order to coat the developing
現像ローラ402の表面部の体積抵抗率に関しては、図5(A)及び(B)に示す方法で測定したものである。
まず、測定対象の現像ローラ402を、接地された導電性のベース板300上にセットし、現像ローラ402の芯金(回転軸)402aの両端にそれぞれにF=4.9N(=500gf)の荷重をかけ、全体でF=9.8N(1kgf)の荷重をかける。これにより、図5(B)に示すようにベース板300との間にニップWを形成する。
現像ローラ402の芯金402aには、電流計301を介して直流電源302を接続する。そして、直流電圧V(=1V)を印加し、そのときの電流値I[A]を読み取る。
この印加電圧値V[V]及び電流値I[A]の測定値と、各種寸法L1[cm]、L2[cm]及びW[cm]の測定値とを用いて、次式により現像ローラ402の弾性層402bの体積抵抗率ρvを次の式(2)によって求める。
The volume resistivity of the surface portion of the developing
First, the developing
A
Using the measured values of the applied voltage value V [V] and current value I [A] and the measured values of various dimensions L1 [cm], L2 [cm], and W [cm], the developing
ρv=(V/I)・(L1×W)/L2・・・(2)
また、上記現像ローラ402のコ−ト層の厚みは5〜50μmの範囲が良好で、50μmを越えるコート層の硬度とベース層の硬度差が大きい場合で応力が発生した時にひび割れ等の不具合が生じやすくなる。また5μmを下回ると表面磨耗が進むとベース層の露出が発生してトナーが付着しやすくなる。
ρv = (V / I) · (L1 × W) / L2 (2)
Further, the thickness of the coating layer of the developing
一方、現像装置4に用いられる現像剤12を構成するトナー10は、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤(CCA)及び色剤を混合したものであり、その周りにシリカ、酸化チタン等の外添剤を添加することで流動性を高めている。
添加剤の粒径は通常0.1〜1.5μmの範囲である。色剤としてはカーボンブラック、フタロシアニンブルー、キナクリドン、カーミン等を挙げることができる。
トナー10は更に場合によってはワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。
On the other hand, the
The particle size of the additive is usually in the range of 0.1 to 1.5 μm. Examples of the colorant include carbon black, phthalocyanine blue, quinacridone, and carmine.
In some cases, the
トナー10の体積平均粒径は3〜12μmの範囲が好適である。本実施例で用いたトナー10の体積平均粒径は7μmであり、1200dpi以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。また、本実施例では、帯電極性が負極性のトナー10を使用しているが、感光体1の帯電極性などに応じて帯電極性が正極性のトナーを使用してもよい。さらに、階調性を上げる目的で、トナーは、円形度が90〜97パーセントの含有率が80%を超えるものが使用される。
The volume average particle diameter of the
現像剤を磁気ブラシとして構成するための磁性粒子11は、金属もしくは樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性粒子11の粒径は20〜50μmの範囲が好適である。また、磁性粒子11の抵抗は、ダイナミック抵抗DRで104〜108Ωの範囲が好適である。ここで、上記磁性粒子11のダイナミック抵抗DRの測定は、図6に示す測定装置を用いて次のように行った。
まず、接地した台座200の上方に、固定磁石を所定位置に内蔵した直径φ20mmの回転可能なスリーブ201をセットする。このスリーブ201の表面には、幅W=65mm及び長さL=0.5〜1mmの対向面積を有する対向電極(ドクタ)202を、ギャップg=0.9mmで対向させる。次に、スリーブ201を回転速度600rpm(線速628mm/sec)で回転駆動し始める。そして、回転しているスリーブ201上に測定対象の磁性粒子を所定量(14g)だけ担持させ、該スリーブ201の回転により該磁性粒子を10分間攪拌する。次に、スリーブ201に電圧を印加しない状態で、スリーブ201と対向電極202との間を流れる電流III[A]を電流計203で測定する。次に、直流電源204からスリーブ201に耐圧上限レベル(高抵抗シリコンコートキャリアでは400Vから鉄粉キャリアでは数V)の印加電圧E[V]を5分間印加する。本実施例では200Vを印加した。そして、電圧Eを印加した状態でスリーブ201と対向電極202との間を流れる電流IRQ[A]を電流計203で測定する。これらの結果から、次の式(3)を用いてダイナミック抵抗DR[Ω]を算出する。
The magnetic particles 11 for constituting the developer as a magnetic brush contain a magnetic material such as ferrite with a metal or resin as a core, and the surface layer is coated with a silicon resin or the like. The particle size of the magnetic particles 11 is preferably in the range of 20 to 50 μm. The resistance of the magnetic particles 11 is preferably in the range of 10 4 to 10 8 Ω in terms of dynamic resistance DR. Here, the measurement of the dynamic resistance DR of the magnetic particles 11 was performed as follows using the measuring apparatus shown in FIG.
First, a
DR=E/(IRQ−III)・・・(3)
図4において、磁気ブラシローラ403は、複数の磁極を有する磁石部材407を内蔵した非磁性の回転可能なスリーブ408で構成されている。
磁石部材407は固定配置され、現像剤12がスリーブ408上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。本実施例で用いたスリーブ408は、直径がφ18mmであり、表面粗さRz(十点平均粗さ)が10〜20μmの範囲に入るようにサンドブラスト処理されている。
DR = E / (I RQ -I II) ··· (3)
In FIG. 4, the
The
磁気ブラシローラ403に内蔵された磁石部材407は、規制ブレード406による規制箇所から磁気ブラシローラ403の回転方向にN極(N1)、S極(S1)、N極(N2)、S極(S2)、S極(S3)の5つの磁極を有する。なお、磁石部材407の磁極の配置は、図4の構成に限定されるものではなく、磁気ブラシローラ403の周囲の規制ブレード406等の配置に応じて他の配置に設定してもよい。
The
磁石部材407の磁力により、スリーブ408上にトナー10及び磁性粒子11からなる現像剤13がブラシ状に担持される。そして、磁気ブラシローラ403上の磁気ブラシ中のトナー10は、磁性粒子11と混合されることで規定の帯電量を得る。この磁気ブラシローラ403上のトナーの帯電量としては、−10〜−40[μC/g]の範囲が好適である。
Due to the magnetic force of the
現像ローラ402は、磁気ブラシローラ403内の磁極N2に隣接するトナー供給領域A2で磁気ブラシローラ4上の磁気ブラシと接触するようにして対向するとともに、現像領域A1で感光体1に対向するように配設されている。また、本実施形態では規制ブレード406と磁気ブラシローラ403の間の最近接部における間隔が500μmに設定され、また規制ブレード406に対向した磁石部材407の磁極N1を、規制ブレード406との対向位置よりも磁気ブラシローラ403の回転方向上流側に数度傾斜して位置している。これにより、ケーシング401内における現像剤12の循環流を容易に形成することができる。
The developing
一方、規制ブレード406は、磁気ブラシローラ403との対向部で磁気ブラシローラ403上に形成された現像剤12の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所定量の現像剤がトナー供給領域に搬送されるようにするとともに、現像剤12中のトナー10と磁性粒子11との摩擦帯電を促進させている。
On the other hand, the
また、現像ローラ402及び磁気ブラシローラ403はそれぞれ、図示しない回転駆動装置により図4の矢印b方向及びc方向に回転駆動され、トナー供給領域A2では両ローラの表面が互いに逆方向に移動するようになっている。本実施形態では、感光体1の線速200mm/sに対し、現像ローラ402を線速300mm/sで回転駆動している。また、トナー供給領域A2における現像ローラ402と磁気ブラシローラ403のスリーブとのギャップは0.6mmに設定してある。
Further, the developing
さらに、現像ローラ402の軸部には、現像領域A1に現像電界を形成するための現像バイアスVbを印加する電源409が接続されている。また、磁気ブラシローラ403のスリーブ408には、トナー供給領域A2にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給バイアスVSを印加する電源410が接続されている。
Further, a
このような構成の現像装置4においては、トナー10と磁性粒子11とが混合された現像剤12が用いられ、現像剤12中の両成分が攪拌・搬送部材404,405や磁気ブラシローラ403のスリーブ408の回転力、磁石部材407の磁力によって攪拌混合されることにより摩擦帯電されてトナー10に電荷が付与される。
一方、磁気ブラシローラ403上に担持された現像剤12は、規制ブレード406によって規制され、現像剤12の一定量がトナー供給バイアスで形成された電界等により、現像ローラ402に転移し、残りはケーシング401内に戻される。
トナー供給領域A2では、磁気ブラシ中のトナーが分離されて現像ローラ402に転移し、薄層状のトナー10が担持される。そして、現像ローラ402上に担持された薄層状のトナー10は、該ローラ402の回転により現像領域A1に搬送される。そして、上記現像バイアスで形成された現像電界により、感光体1上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像される。
In the developing
On the other hand, the
In the toner supply area A2, the toner in the magnetic brush is separated and transferred to the developing
以上のような構成を前提として、以下に本実施例の特徴となる構成について説明する。
本実施例の特徴は、感光体1上の転写残トナーを除去するための装置として従来用いられていたクリーニング装置を不要にするとともに感光体1から回収したトナーを再使用に供する点にある。つまり、クリーニング装置による転写残トナーの回収を現像装置4において行い、回収したトナーを再使用できる状態に復元させるようになっている。
Based on the above configuration, a configuration that is a feature of the present embodiment will be described below.
This embodiment is characterized in that a cleaning device that has been conventionally used as a device for removing the transfer residual toner on the photosensitive member 1 is unnecessary, and the toner collected from the photosensitive member 1 is reused. That is, the transfer residual toner is collected in the developing
図7は、図4に示した構成の現像装置4を対象とした場合の構成を示している。なお、図7以降の図においては、図4に示した構成部材を簡略化して示してあり、同じ機能を有するものは同符号で示してあり、用いるトナーは負帯電のものとする。
同図において、トナーの担持体である現像ローラ402は、感光体1に対して接触している関係とされ、トナーの供給手段である磁気ブラシローラ403は、現像ローラ402に対して非接触な関係とされ、現像ローラ402との間でトナーの受け渡しができる構成とされている。
本実施例では、現像ローラ402が、感光体1へのトナーの供給態位と感光体1から転写残トナーを回収する態位とを選択されるようになっている。
つまり、現像ローラ402は、正逆回転可能に設けられており、トナーの供給時には感光体1との対向位置で同じ方向に移動する回転方向(図4および7中、符号bで示す方向)を設定され、転写残トナーの回収時にはトナーの供給時と逆方向(図7中、符号dで示す方向)となるように回転方向が設定されている。
FIG. 7 shows a configuration when the developing
In the drawing, the developing
In this embodiment, the developing
That is, the developing
現像ローラ402は、トナーの供給態位にあるときの線速として、前述したように、感光体1の線速200mm/secに対して1.5倍の300mm/secに設定され、逆方向に回転してトナーの回収態位にあるときの線速が150mm/secに設定されている。
一方、トナーの供給時と回収時とで現像ローラ402および磁気ブラシローラ403に対する印加バイアスが切り換えられるようになっており、本実施例では、トナーの回収時の印加バイアスとして、現像ローラ402側がトナー供給時に用いられる−300Vから0Vに切り換えられるとともに、磁気ブラシローラ403側では現像ローラ402側のバイアス変更に合わせて+200Vに設定される。これにより、現像ローラ402に対して感光体1側の転写残トナーが転移すると、磁気ブラシローラ403に形成されている磁気ブラシを構成する磁性粒子に付着させることができる。この結果、磁気ブラシローラ403に移動したトナーの増加により一時的にトナー濃度が高まるが、攪拌・搬送部材404,405の位置に持ち来されることで再帯電されて所定電位の帯電状態に矯正されることになる。このため、感光体1から回収された転写残トナーは、回収されてから再帯電されて現像に用いることができるようになる。
As described above, the developing
On the other hand, the bias applied to the developing
次に本発明の別実施例について説明する。
図8および図9に示す実施例は、感光体1に対する現像ローラ402および磁気ブラシローラ403の対向関係を同じとする一方で、感光体1の移動方向に対して現像ローラ402および磁気ブラシローラ403の配置位置を異ならせた点を特徴としている。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the developing
図8において、感光体1の移動方向である回転方向に対して現像スリーブ403よりも上流側に磁気ブラシローラ403が配置されており、磁気ブラシローラ403が感光体2と現像ローラ402との両者に対向できる関係とされている。さらに、感光体1の回転方向に対して現像ローラ402が感光体1との対向位置で同じ方向に移動する回転方向とされ、磁気ブラシローラ403は、感光体1との対向位置で相反する方向となる回転方向が設定されている。この構成は、請求項4記載の発明の実施例に相当している。
この構成においては、磁気ブラシローラ403により感光体1上の転写残トナーが回収される。
回収されたトナーは再帯電のために攪拌・搬送部材404,405に向けて磁気ブラシローラ403によって移送されるとともに磁気ブラシローラ403からは現像ローラ402に向けて磁気ブラシ中のトナーが供給される。この構成では、感光体1の回転方向に対して転写残トナーの回収部材である磁気ブラシローラ403の移動方向が設定されることにより転写残トナーを掻き取りやすくして磁気ブラシへのトナーの回収効率を向上させることができる。
特に、転写残トナーはバイアス特性によって負帯電しており、この転写残トナーに接触する磁気ブラシ中の磁性粒子、いわゆるキャリアはトナーの消費によりトナーの量が減少している関係でトナーとの間の摩擦帯電によって生起される極性である正帯電状態にあるので、感光体1上の転写残トナーが磁気ブラシに対して容易に転移して回収されることになる。
In FIG. 8, a
In this configuration, the transfer residual toner on the photoreceptor 1 is collected by the
The collected toner is transferred by the
In particular, the transfer residual toner is negatively charged due to the bias characteristic, and the magnetic particles in the magnetic brush, which is in contact with the transfer residual toner, so-called carrier, is in contact with the toner because the amount of toner is reduced due to toner consumption. Therefore, the transfer residual toner on the photoreceptor 1 is easily transferred to the magnetic brush and collected.
このような帯電状態によるトナーの回収効率を向上させるための帯電条件として、本実施例では、反転現像を前提とした場合に、感光体1の帯電電位(VD)が、VD=−500〜−60(V)、潜像部電位(VL)が、VL=−50〜−100(V)、現像バイアス(VB)がVB=−200〜−450(V)、図4におい符号A2で示したトナー供給領域にトナー供給用電界を形成するために用いられる供給バイアス(VSL)が、VSL=−250〜−500(V)にそれぞれ設定され、これら各電位同士の関係を、VL<VSL<VB<VDとされている。 As a charging condition for improving the toner recovery efficiency in such a charged state, in this embodiment, when reversal development is assumed, the charging potential (V D ) of the photoreceptor 1 is V D = −500. ˜−60 (V), latent image portion potential (V L ) is V L = −50 to −100 (V), development bias (V B ) is V B = −200 to −450 (V), FIG. A supply bias (V SL ) used to form a toner supply electric field in the toner supply region indicated by the odor symbol A2 is set to V SL = −250 to −500 (V), respectively. The relationship is V L <V SL <V B <V D.
一方、図9に示す構成は、感光体1の回転方向に対して磁気ブラシローラ403よりも上流側に現像ローラ402が配置されており、図8に示した場合と違って、現像ローラ402により転写残トナーの回収を行わせる一方、磁気ブラシローラ403を現像部材として機能させるようになっている。現像ローラ402は、図9において矢印で示すように、感光体1の回転方向に対して図8に示した磁気ブラシローラ403と同様な回転方向を設定されている。図9に示す構成において磁気ブラシローラ403は、表面に担持した現像剤が、図4に示したものと同様な構成の規制ブレード406によって層厚が規制されてトナーのみを感光体1に対向させるようになっている。この構成において、現像スリーブ402が転写残トナーの回収を行う際には、図4に示した例と同様な原理により、反転現像に用いられたトナーが現像スリーブに移行することができる現像電解強度が設定されることで可能となる。
On the other hand, in the configuration shown in FIG. 9, the developing
このような構成においては、磁気ブラシローラ403に形成されている磁気ブラシ中の磁性粒子(キャリア)により捕獲された感光体1上の転写残トナーは、攪拌領域に戻されて再度攪拌・搬送に供されることで再帯電され、磁気ブラシローラ403に汲み上げられる。
磁気ブラシローラ403は、現像スリーブ402での転写残トナーの回収を行わせる際、図8において用いた反転現像を前提とする帯電条件が設定されることにより、感光体1の静電潜像に対しては、磁気ブラシローラ403に担持されたトナーが転移し、現像スリーブ402に対しては反発される関係となることで転移することなく攪拌領域に搬送されることになる。つまり、上述した帯電条件とは、感光体1の帯電電位(V D )、潜像部電位(V L )、現像バイアス(V B )トナー供給用電界を形成するために用いられる供給バイアス(V SL )とした場合の、V L <V SL <V B <V D とする関係である。
In such a configuration, the transfer residual toner on the photosensitive member 1 captured by the magnetic particles (carrier) in the magnetic brush formed on the
When the
本発明者は、本実施例による現像装置を用いた転写残トナーの回収構成と従来のクリーニングブレードを用いたクリーニング装置を用いた転写残トナーの回収構成とを、感光体1の地肌汚れの有無から比較したところ、図10に示す結果を得た。
図10に示す結果から明らかなように、本実施例による転写残トナーの回収構成が従来のクリーニング装置を用いた場合に比較して地肌汚れが解消されている。
The present inventor has determined whether the transfer residual toner is collected using the developing device according to the present embodiment and the transfer residual toner is collected using the cleaning device using the conventional cleaning blade. As a result, the results shown in FIG. 10 were obtained.
As is clear from the results shown in FIG. 10, the background stain is eliminated in the transfer residual toner collecting configuration according to this embodiment as compared with the case where the conventional cleaning device is used.
図10に示す結果は、透明粘着テープに感光体1の表面を写し取り、これを転写紙に貼り付けて光学濃度差(ΔID)を比較して得たものである。
図10に示すような結果が得られる原因としては、従来のクリーニング装置を用いた場合にブレードによって感光体表面が傷つけられ、傷の部分にトナーが付着してしまうと除去されないまま残ることで感光体表面が汚損されることが考えられる。これに対して、本実施例による転写残トナーの回収構成では、感光体1の表面への摺擦部材が存在しないことによって、上述した不具合がほとんど生じない。
The results shown in FIG. 10 are obtained by copying the surface of the photosensitive member 1 onto a transparent adhesive tape and affixing the surface to a transfer paper to compare the optical density difference (ΔID).
The reason why the results shown in FIG. 10 are obtained is that the surface of the photoreceptor is damaged by the blade when a conventional cleaning device is used, and if toner adheres to the scratched part, it remains unremoved. It is considered that the body surface is soiled. On the other hand, in the transfer residual toner collecting configuration according to the present embodiment, the above-described problems hardly occur because there is no sliding member on the surface of the photoreceptor 1.
本実施例では、現像装置4に用いられるトナーの粒径および帯電分布と画像品質との関係にも着目している。つまり、トナーの粒径と回収効率との関係による地肌汚れへの影響および画像品質への影響を実験により明らかにしている。
トナーの粒径及び帯電量分布の測定には、E−SPART ANALYZER(ホソカワミクロン株式会社製の分析装置であり、以下、「E−SPART分析装置」という。)を使用した。このE−SPART分析装置は、二重ビーム周波数偏移型レーザードップラー速度計と静電界中で粒子の動きを摂動させる弾性波とを用いた方法を採用し、現像ローラ402上のトナーにエアを吹き付けて飛ばし、電界中の動きを捉えることでトナー個々の粒径と帯電量のデータを得られるものである。本確認実験では3000個のトナーをサンプリングして分布の相違を見た。
ここで、各トナーにおいて電荷がトナー全体にわたって均一に存在するならば、トナー帯電量はトナー粒径の3乗に比例するが、実際にはトナー粒径そのものに比例している。このようにトナー帯電量とトナー粒径とが比例関係にあるため、本確認実験では、主としてトナーの帯電量qを粒径dで除した値、すなわちトナー粒径の影響をなくした(q/d)の値についてトナーの個数分布を測定した。
In this embodiment, attention is also paid to the relationship between the particle size and charge distribution of the toner used in the developing
For measurement of toner particle size and charge amount distribution, E-SPART ANALYZER (Analyzer manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd., hereinafter referred to as “E-SPART analyzer”) was used. This E-SPART analyzer employs a method using a dual beam frequency shift laser Doppler velocimeter and an elastic wave that perturbs the movement of particles in an electrostatic field, and applies air to the toner on the developing
Here, if the charge is uniformly present throughout the toner in each toner, the toner charge amount is proportional to the third power of the toner particle diameter, but is actually proportional to the toner particle diameter itself. Thus, since the toner charge amount and the toner particle size are in a proportional relationship, in this confirmation experiment, the value obtained by dividing the toner charge amount q by the particle size d, that is, the influence of the toner particle size is eliminated (q / The toner number distribution was measured for the value of d).
図11は、上記E−SPART分析装置で測定した現像ローラ402上と回収されたトナーを供給する領域でのトナー帯電量分布の比較測定結果である。
図11からも明らかなように、本実施例においては、現像ローラ402に担持されるトナーの帯電量分布プロファイルは、回収直後の逆帯電量率21.4%と比較して6.1%という結果となり、回収されたトナーを再供給する条件が整えられ、しかも地肌汚れに関しても問題がなく、高品質の画像を得ることが可能となる。
FIG. 11 shows a comparative measurement result of the toner charge amount distribution on the developing
As is apparent from FIG. 11, in this embodiment, the charge amount distribution profile of the toner carried on the developing
また、図12は、球形トナーと従来の粉砕トナーによる回収残トナー量を比較評価した結果を示す図であり、この評価は、感光体1の地肌汚れによる光学濃度差(ΔID)を測定して得た結果である。
図12からも明らかなように、球形トナーの法が回収効率が高いことがわかる。
FIG. 12 is a diagram showing the result of comparative evaluation of the amount of residual toner collected by using spherical toner and conventional pulverized toner. This evaluation is based on the measurement of the optical density difference (ΔID) due to background contamination of the photoreceptor 1. It is the obtained result.
As is apparent from FIG. 12, it can be seen that the spherical toner method has high recovery efficiency.
1 感光体
4 現像装置
402 現像ローラ
403 磁気ブラシローラ
409,410 バイアス電源
50 プロセスカートリッジ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
内部に上記二成分系現像剤中のキャリアを吸着保持する磁極を備え、該二成分系現像剤に含まれるトナーを供給するための供給電界を形成可能であると共に、近傍に配置されている層厚規制部材により二成分系現像剤の担持量を規定される現像剤供給手段と、
上記現像剤供給手段に隣接して配置されて静電潜像を担持している潜像担持体と対向して配置されるとともに上記潜像担持体に対するトナー供給用の現像電界を形成可能な現像剤担持手段とを備え、
上記現像剤担持手段は、上記現像剤供給手段との隣接位置において該現像剤担持手段側で形成される供給電界により供給されるトナーを表面に担持して該トナーを上記現像電界により供給する際に、上記潜像供給手段との対向位置で該潜像担持体と同じ方向に移動し、上記現像剤供給手段との隣接位置に向けて表面に残留するトナーを回収する際に、上記トナーの供給方向と逆方向に移動し、
上記潜像担持体に残留するトナーを上記現像剤供給手段との隣接位置に向けて回収する際には、上記現像電界が上記潜像担持体へのトナー供給時の電界強度を低下され、上記供給電界が上記現像電界の変更に合わせて上記隣接位置に移動したトナーを回収できる電界強度に変更されることを特徴とする現像装置。 A developing device capable of reversal development of an electrostatic latent image carried on a latent image carrier by toner in a magnetic brush using a two-component developer containing toner and a magnetic carrier,
A layer that is provided with a magnetic pole for attracting and holding the carrier in the two-component developer inside, can form a supply electric field for supplying toner contained in the two-component developer, and is disposed in the vicinity Developer supply means for regulating the amount of the two-component developer carried by the thickness regulating member;
Development that is disposed adjacent to the developer supply means and is opposed to a latent image carrier that carries an electrostatic latent image and that can form a developing electric field for supplying toner to the latent image carrier. Agent carrying means,
It said developer carrying means, when supplying the toner by the developing electric field carries the toner supplied by the supply electric field formed developer carrying means side in adjacent position between the developing agent supply means to the surface to, at the time of collecting the toner to move in the same direction as the latent image bearing member at a position opposed to the aforementioned latent image supply means, remaining on the surface toward the adjacent position between the developing agent supply means, of the toner Move in the opposite direction to the supply direction,
When the toner remaining on the latent image carrier is collected toward the position adjacent to the developer supply means, the development electric field reduces the electric field strength when supplying toner to the latent image carrier, and The developing device, wherein the supply electric field is changed to an electric field intensity capable of collecting the toner moved to the adjacent position in accordance with the change of the developing electric field.
内部に上記二成分系現像剤中のキャリアを吸着保持する磁極を備え、該二成分系現像剤に含まれるトナーを供給するための供給用電界を形成可能であると共に、近傍に配置されている層厚規制部材により二成分系現像剤の担持量を規定される現像剤供給手段と、
上記潜像担持体と対向して配置されるとともに上記潜像担持体に対するトナー供給用の現像電界を形成可能な現像剤担持手段とを備え、
上記現像剤供給手段は、上記潜像担持体の移動方向において上記現像剤担持体よりも上流側に配置されて上記潜像担持体と上記現像剤担持手段との両者に対向し、上記潜像担持体との対向位置での移動方向が該潜像担持体の移動方向と相反する方向とされ、上記潜像担持体から転写残トナーを回収することを特徴とする現像装置。 A developing device capable of reversal development of an electrostatic latent image carried on a latent image carrier by toner in a magnetic brush using a two-component developer containing toner and a magnetic carrier,
A magnetic pole for attracting and holding the carrier in the two-component developer is provided inside, and a supply electric field for supplying the toner contained in the two-component developer can be formed, and is arranged in the vicinity. A developer supply means for defining the carrying amount of the two-component developer by the layer thickness regulating member;
A developer carrying means disposed opposite to the latent image carrier and capable of forming a developing electric field for supplying toner to the latent image carrier;
The developer supply means is disposed upstream of the developer carrier in the moving direction of the latent image carrier, and faces both the latent image carrier and the developer carrier, so that the latent image A developing device characterized in that a moving direction at a position facing the carrier is opposite to a direction of movement of the latent image carrier, and the transfer residual toner is collected from the latent image carrier .
内部に上記二成分系現像剤中のキャリアを吸着保持する磁極と該二成分系現像剤に含まれるトナーを供給するための供給電界を形成可能であると共に、近傍に配置されている層厚規制部材により二成分系現像剤の担持量を規定される現像剤供給手段と、
上記潜像担持体と対向して該潜像担持体配置されるとともに上記潜像担持体に対する現像電界を形成可能な現像剤担持手段とを備え、
上記現像剤担持手段は、上記潜像担持体の移動方向において上記現像剤供給手段よりも上流側に配置されて上記潜像担持体と上記現像剤担持体との両者に対向し、上記潜像担持体との対向位置での移動方向が該潜像担持体の移動方向と相反する方向とされ、上記潜像担持体からトナーを回収することを特徴とする現像装置。 A developing device capable of reversal development of an electrostatic latent image carried on a latent image carrier by toner in a magnetic brush using a two-component developer containing toner and a magnetic carrier,
A magnetic pole for attracting and holding the carrier in the two-component developer and a supply electric field for supplying the toner contained in the two-component developer can be formed inside, and the layer thickness is arranged in the vicinity. Developer supply means in which the carrying amount of the two-component developer is defined by the member;
A developer carrying means that is disposed opposite to the latent image carrier and capable of forming a developing electric field for the latent image carrier;
It said developer carrying means is disposed on the upper stream side than the developing agent supply means in the direction of movement of the latent image bearing member opposed to both the said latent image bearing member and said developer carrying member, the latent A developing device characterized in that a moving direction at a position facing the image carrier is opposite to a moving direction of the latent image carrier, and the toner is collected from the latent image carrier .
上記潜像担持体は、表面エネルギーを低くされていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4.
An image forming apparatus, wherein the latent image carrier has a low surface energy.
上記二成分系現像剤に含まれるトナーは、円形度が90〜97%の含有率が80%を超えるものが用いられることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4 or 5, wherein:
An image forming apparatus, wherein the toner contained in the two-component developer is one having a circularity of 90 to 97% and a content ratio exceeding 80%.
上記潜像担持体に形成される潜像の現像方式が反転現像を用いる場合には、潜像の形成条件および各手段へのバイアス印加条件として、
VL<VSL<VB<VD
ただし、VL:潜像電位(露光御電位)、VSL:供給バイアス、VB:現像バイアス、VD:帯電電位の関係を設定されていることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 4, wherein:
When the development method of the latent image formed on the latent image carrier uses reversal development, the latent image formation conditions and bias application conditions to each means are as follows:
V L <V SL <V B <V D
However, the image forming apparatus is characterized in that the relationship of V L : latent image potential (exposure control potential), V SL : supply bias, V B : development bias, and V D : charging potential is set.
上記潜像担持体およびこれを一様帯電する帯電装置と該潜像担持体に形成された静電潜像を可視像処理する現像装置とが纏めてユニット内に配置され、画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられていることを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge for use in the image forming apparatus according to claim 4,
The latent image carrier, a charging device for uniformly charging the latent image carrier, and a developing device for processing a visible image of the electrostatic latent image formed on the latent image carrier are collectively arranged in a unit, and the image forming apparatus main body A process cartridge, wherein the process cartridge is detachable from the process cartridge.
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