JP4772217B2

JP4772217B2 - Developing apparatus and developer recovery method in tandem type image forming apparatus

Info

Publication number: JP4772217B2
Application number: JP2001187060A
Authority: JP
Inventors: 義夫小沢; 俊紀西村; 昌一坂田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2021-06-20
Also published as: JP2003005523A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式により複数色のそれぞれに対応した画像を形成する複数の感光体を有したタンデム型の複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置における現像装置及び現像剤回収方法に係り、特に、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、現像ロール上に帯電したトナーのみを保持させて静電潜像担持体（感光体）上の静電潜像に飛翔させ、該潜像を現像するようにした非接触現像方式を用い、現像履歴や連続印字時における画像濃度の変動を抑え、長期にわたって安定した画像を維持できるタンデム型画像形成装置における現像装置及び現像剤回収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させる２成分現像剤を使用し、現像ロール上に帯電されたトナーのみを保持させて静電潜像担持体（感光体）上の静電潜像に飛翔させて潜像を現像する非接触現像方式は、非接触の１成分現像の手段として検討されてきたが、近年、高速画像形成が可能な現像方式として、特に静電潜像担持体（感光体）上に複数のカラー画像を順次形成する１ドラム色重ね方式用としても検討されてきた。この方式では、静電潜像担持体（感光体）上に正確にトナーを重ねることで色ズレの少ないカラー画像形成が可能であり、カラーの高画質化に対応する技術として注目されている。
【０００３】
また、近年高速化のため、複数色のそれぞれに対応した複数の感光体を用い、記録部材の送りに同期させてカラー画像を形成し、記録部材上で色重ねを行うタンデム方式が注目されてきている。この方式では、高速性に優れている利点があるものの、各色の電子写真プロセス部材を並べて配置しなければならないために大型化する欠点を有していた。この対策として、感光体同志の間隔を狭くし、小型化した画像形成ユニットを配置した小型タンデム型画像形成装置が提案されている。
【０００４】
そしてこのように構成された小型のタンデム型画像形成装置においては、画像形成ユニットの幅方向のサイズを極小にするため、現像装置を縦型とすることが有利である。すなわち、感光体の上部方向に現像装置を配置することがレイアウト上望ましい。しかしながら従来の２成分現像方式では、このように現像装置を縦型に配置した場合、現像剤の還流、すなわち現像剤撹拌部から感光体に近接した現像部材への供給が複雑になり、装置の小型化に限界が生じると共に感光体へのキャリアの付着、トナーの帯電量低下によるトナーの飛散が避けられないという問題があった。
【０００５】
他の方法として、キャリアを用いない１成分現像方式も提案されているが、現像ロールを感光体に接触する方式では感光体のトルク変動をきたし、タンデム型の弱点である色ずれを助長させてしまう欠点があった。また、感光体に非接触な方式では、トナーをチャージロールで帯電させ、弾性規制ブレードで現像ロール上の層厚を規制していたため、トナーの添加剤がチャージロールに付着して帯電能力が低下したり規制ブレードにトナーが付着し、層形成が不均一になってしまって画像欠陥をきたすことがあった。
【０００６】
これらの問題を解決する手段の一つとして、タンデム型画像形成装置においても、前記したような２成分現像剤を用いてトナーを帯電させ、その後感光体に対して非接触でトナーを飛翔させる方式が提案されてきた。このような従来技術としては、米国特許第３，８６６，５７４号公報に、静電潜像担持体（感光体）に対して非接触に設置したドナーロール（現像ロール）上に非磁性トナーで薄層を形成し、交流電界によって静電潜像担持体（感光体）上の潜像に該トナーを飛翔させる提案がなされている。また米国特許第３，９２９，０９８号公報には、磁気ロールを用いて現像剤をドナーロールに進ませ、このドナーロール上にトナーを転移させてトナー層を形成する現像装置が示されている。
【０００７】
しかしながらこれらの提案では、二成分現像剤を採用してドナーロール上への薄層形成は可能なものの、トナーの帯電が高くなった場合にドナーロール上のトナーの分離が困難になり、強い交流電界が必要とされる。この電界が静電潜像担持体（感光体）上のトナー層を乱してしまうので、色重ねなどには問題を有していた。そのため特開平３−１１３４７４号公報には、ドナーロールと静電潜像担持体（感光体）の間にワイヤーからなる補助電極を設け、この補助電極に弱い交流電界を印加して現像されたトナーを乱さないようにした、いわゆるパウダークラウド現像法が提案されている。
【０００８】
また、上記した従来の技術は、トナーの帯電制御が複雑で感光体に高い表面電位と大きな現像電界を印加することを必要としていた。そのため、現像ロール上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じると、そのロール上におけるトナーの付着状態とトナーの電位差にばらつきが生じる関係から、図６に示したように前の現像画像の一部が次の現像時に残像（ゴースト）として現れる現象、いわゆる履歴現象が発生するが、これを防止するために複雑な機構が必要で、小型の電子写真プロセスには実用化されていなかった。すなわちこの図６において、６０、６１は矩形の黒ベタで構成されたソリッド画像であり、６２、６３はそれに続くこのソリッド画像より広いハーフトーン画像で、現像ロール上にトナーの消費領域と非消費領域とが生じた場合、このソリッド画像６０、６１に続けてこのハーフトーン画像６２、６３を印字すると、図６（ｂ）における６４のような残像（ゴースト）が生じる。
【０００９】
これを防止するため特開平１１−２３１６５２号公報には、現像ロール上の現像残トナーを掻き取るための部材と、掻き取られたトナーの回収装置に関しての提案がなされている。また、特開平７−７２７３３号公報（ＵＳＰ５，４２０，３７５号公報）には、コピーとコピーの間や紙間を利用して電位差で現像ロール上のトナーを磁気ロールに回収し、トナーの帯電を安定させる方法が提案され、さらに磁気ブラシを用いた履歴現象の対応策として、特開平７−１２８９８３号公報に、磁気ロールの磁束密度の半値幅領域を広く設定することにより、現像ロール上のトナーの回収と供給を図る提案がなされている。
【００１０】
そして理論面では、電子写真学会誌第１９巻第２号（１９８１）に東芝（株）から、二成分現像剤を用いた現像ロール上のトナー層の形成についての報告がなされ、特開昭５９−１２１０７７号公報に特許としての出願がある。また、現像ロール上のトナーを確実に回収する方法として、特開２０００−８１７８８公報に専用の回収ロールを用いる提案がなされている。
【００１１】
また、タンデム型の現像装置の制御方法として特開昭６３−２４９１６４号公報には、転写工程を行っている画像形成部以外の画像形成部における現像装置の動作を停止させ、現像剤の劣化を防ぐようにした出願がなされている。また、特開平６−６７５４６号公報には、現像ロールと磁気ロール間に印加する高圧を高周波数で切り替え、磁気ロールから現像ロールにトナーを供給する電界と現像ロールから磁気ロールにトナーを剥離する電界とを交互に形成する技術、また、磁気ロールとは別にトナー剥離部材を設け、現像ロール上のトナーを電気的に剥離して回収し、その後、剥離回収されたトナーを電気的に磁気ロールに回収させる技術が提案されている。
【００１２】
また、現像スリーブ上に２成分現像剤で形成した磁気ブラシで直接感光体上の潜像を現像するようにした現像装置における残像を防止する技術として、特開２０００−１９８４５公報には、現像スリーブに近接して設置したパドルホイールと、パドルホイールに現像剤を供給する撹拌スクリューとを備え、かつ、前記現像スリーブのパドルホイールとの最近接位置近辺に同極性の磁極を配置し、その磁極の反発磁界によって現像スリーブ上の現像処理後の現像剤をはぎ取ってパドルホイール側に送り、ゴーストの発生を防止するようにした現像装置が示されている。
【００１３】
また、２成分現像剤を用いた画像形成装置においてトナーを確実に帯電させるため、例えば特開平５−３４１６５０号公報、実開平７−３２６５７号公報などには、パドルミキサーを用いた撹拌装置が示され、さらに、特公平７−９９４４４号公報には、現像スリーブの上部に現像剤溜まり部を形成する穂高規制部材を位置させ、その現像剤溜まり部中に現像剤撹拌ローラを設け、かつ、この現像剤撹拌ローラの支軸に楕円板を所定の角度で取り付け、この楕円板を掬い上げ板で連結して現像剤を撹拌、帯電するようにした現像装置が示されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記特開平３−１１３４７４号公報に記載されたパウダークラウド現像法は、補助電極のワイヤーが非常に汚れやすく、また、振動による画像劣化等が発生するため、あまり一般的な方法とはなっていない。さらに特開平１１−２３１６５２号公報、特開平７−７２７３３号公報（ＵＳＰ５，４２０，３７５号公報）、特開平７−１２８９８３号公報、特開昭５９−１２１０７７号公報、特開２０００−８１７８８公報などに示された装置も、トナーの掻き取り装置や回収ロールの設置が必要であったり、特別な回収バイアスの印加などによってトナーのストレスが増し、トナーの耐久性能劣化の要因になったり、次の現像タイミングでの現像ロールの層形成に時間を要し、高速性を損なったりしていた。また長期使用時に、キャリアの耐久性能劣化によってトナーの帯電性が変化し、現像ロール上のトナーの帯電特性が大きく変化して補給トナーや回収トナーの帯電の分布が広くなり、帯電不良によるトナーの飛散やカブリの原因になっていた。さらに劣化したキャリアの交換の煩わしさがあり、実用にはいたっていないのが実情である。
【００１５】
また、タンデム型の現像装置の制御方法としての特開昭６３−２４９１６４号公報や特開平６−６７５４６号公報に示された装置は、転写工程を行っている画像形成部以外の現像装置の動作を停止させたり、現像ロールと磁気ロール間に印加する高圧を高周波数で切り替える装置や制御が必要であり、高価にならざるを得ないと共に、現像装置はトナーロールや磁気ロール、及び撹拌部材を横に並べた構成となっており、小型化が難しいという欠点がある。
【００１６】
さらに特開２０００−１９８４５公報に示された機構は、パドルホイールが十字状をしており、現像スリーブからはがされた現像剤は、撹拌スクリューまで搬送されないと新トナーとの混合撹拌がされず、場合によってははがされた直後にそのまま現像スリーブに戻される可能性もある。また、特開平５−３４１６５０号公報、実開平７−３２６５７号公報、に示された現像装置におけるパドルは、現像剤中のトナー分布を迅速に均一化させ、主撹拌部材に供給（現像ローラにではない）するのが目的であり、機構的に残像の発生を防止する効果は期待できない。また特公平７−９９４４４号公報に示された機構では、同じ２成分現像剤を使用してはいるものの、現像スリーブと現像剤撹拌ローラの間に現像剤溜まり部を形成する穂高規制部材が設けられており、現像ロール上にトナー薄層のみを形成し、現像ロール上の現像残トナーを磁気ロール上に形成した磁気穂で回収すると共に、この回収したトナーも新規トナーと一緒に撹拌してゴーストを防止せねばならぬハイブリッド型現像装置には使えない。
【００１７】
本発明は上記の事情に鑑み、現像装置を複雑にすることなく連続現像時の残像の発生を防ぎ、確実に帯電されたトナーを現像ロールに供給し、長期にわたって安定した画像品質が得られると共に小型に構成できる現像装置を提供し、それによってタンデム画像形成装置を小型に、安価に構成することが課題である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明においては、磁気ロール上に２成分現像剤で磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシで現像ロール上にトナー薄層を形成して感光体上に形成された潜像を現像すると共に現像後に現像ロール上に残ったトナーを回収するように構成した現像装置において、前記２成分現像剤を撹拌してトナーを帯電させる撹拌部材を、回転軸に螺旋状に設けたスクリューを有し、該スクリュー間に回転軸と直交するよう立設したパドルを設けたパドルミキサーと、回転軸に螺旋状に設けたスクリューを有して新規トナーを含んだ現像剤を撹拌、帯電させ、前記パドルミキサーに供給する撹拌ミキサーとで構成した。このようにすることによって、このパドルミキサーで現像ロール上に残ったトナーを回収した磁気ブラシを掬い上げることができ、新旧トナーを混合してトナーを確実に帯電させると共に残像の発生が防止でき、現像装置を複雑にすることなく連続現像時の残像の発生を防いで、長期にわたって安定した画像品質が得られる現像装置を構成することができる。
【００１９】
また、本発明においては、各感光体の非画像形成期間、又は画像形成開始前に、現像ロールと磁気ロール、及びパドルミキサーを回転させたまま表面電位を等しくした等電位状態を発生させ、現像ロール上のトナーの大半を前記磁気ブラシで回収するようにし、次の現像タイミング時に現像の履歴を残さない画像が得られるようにした。前記した従来技術では、逆電位を印加することで、現像ロール上のトナーの全てを磁気ブラシに回収する提案もあるが、トナーの劣化の要因になることや、次の現像タイミングでの現像ロールの層形成に時間を要し、高速性を損なってしまうことがあるが、本発明の方法ではこういったことも防止できる。
【００２０】
そのため本発明においては、請求項１に記載したように、
複数色のそれぞれに対応した感光体に対面配置して感光体上に形成された潜像を現像する現像ロールと、２成分現像剤により磁気ブラシを形成し、前記現像ロール上にトナー薄層を形成すると共に現像ロール上に残ったトナーを回収する磁気ロールと、前記２成分現像剤を撹拌、帯電させて前記磁気ロールに供給する撹拌部材とを有したタンデム型画像形成装置における現像装置において、
前記撹拌部材は、掻き取り面が回転軸の回転方向と対面する面を有するパドルを有して磁気ロール上に形成された磁気ブラシを掻き取るパドルミキサーと、回転軸に螺旋状に設けたスクリューを有して新規トナーを含んだ現像剤を撹拌、帯電させ、前記パドルミキサーに供給する撹拌ミキサーとで構成され、前記パドルミキサーのパドルでトナーを回収した磁気ロール上の磁気ブラシを掻き取ると共に新規現像剤と混合撹拌し、現像ロール上のトナーを入れ替えるように構成し、
前記撹拌ミキサーとパドルミキサーを現像剤容器下部に配置すると共に、パドルミキサー下方空間に現像位置側に向けて前記磁気ロールと現像ロールを順に配置したことを特徴とする。
【００２１】
このように現像装置を構成することにより、パドルミキサーのパドルで現像残トナーを回収した磁気ロール上の磁気ブラシを掻き取ることができるから、効率よく新旧トナーを混合してトナーを確実に帯電させると共に残像の発生が防止でき、現像装置を複雑にすることなく連続現像時の残像の発生を防いで長期にわたって安定した画像品質が得られる。
【００２３】
そして、このように現像装置の主要構成要素を配置することにより、各色毎に複数の感光体と現像装置を設けなければならないタンデム型画像形成装置においても、互いの感光体や現像装置を近接して設置することができるから画像形成装置そのものを小型に構成することが可能となり、また現像装置を縦型にした場合の前記した現像剤の還流などの問題点、すなわち現像剤撹拌部から感光体に近接した現像スリーブへの供給が複雑になると共に感光体へのキャリアの付着、トナーの飛散なども、磁気ロール上の磁気ブラシをパドルミキサーが掻き取って撹拌するため生じることがない。そのため、タンデム型画像形成装置を、小型に、安価に構成できる。
【００２４】
そして磁気ロールと現像ロールの回転速度は、請求項２に記載したように、
前記磁気ロールの回転速度を前記現像ロールの回転速度より速くし、また前記パドルミキサーを磁気ロールに対し、カウンタ回転若しくは収束差を持たせた回転、又はカウンタ回転かつ収束差を持たせた回転として設けたことを特徴とする。
【００２５】
このように、磁気ロールの回転速度を前記現像ロールの回転速度より速く設定することにより、磁気ブラシが現像ローラに接触する機会を増加させることができ、トナーの回収性を効果的に増加させ、確実に現像残トナーを回収できる。
【００２６】
そしてパドルミキサーは請求項３に記載したように、
前記パドルミキサーは、回転軸に螺旋状に設けたスクリューを有し、前記パドルは、一端をスクリューに接してスクリュー間隔より小さな幅で立設したことを特徴とする。
【００２７】
このようにパドルの一端をミキサー上に設けたスクリューに接するようにすると共にスクリュー間隔より小さな幅で立設することにより、トナーがスクリューによって水平方向に移動すると共にパドルによってミキサーの回転軸法線方向にも放出され、新規に補給されたトナーと磁気ロールが回収したトナーの撹拌、入れ替えが促進できる。
【００２８】
そして請求項４は、このように構成した現像装置における現像剤の回収方法であって、
複数色のそれぞれに対応した感光体と現像装置を有し、各現像装置は撹拌部材によって２成分現像剤を撹拌、帯電させて磁気ロール上に磁気ブラシを形成し、現像ロールにトナーを供給して形成された薄層で前記感光体上の潜像を現像すると共に現像ロール上に残ったトナーを前記磁気ブラシで回収するようにしたタンデム型画像形成装置における現像剤回収方法であって、
前記撹拌部材は、掻き取り面が回転軸の回転方向と対面する面を有するパドルを有して磁気ロール上に形成された磁気ブラシを掻き取るパドルミキサーと、回転軸に螺旋状に設けたスクリューを有して新規トナーを含んだ現像剤を撹拌、帯電させて前記パドルミキサーに供給する撹拌ミキサーとで構成され、
前記撹拌ミキサーとパドルミキサーを現像剤容器下部に配置すると共に、パドルミキサー下方空間に現像位置側に向けて前記磁気ロールと現像ロールを順に配置されており、
各感光体の非画像形成期間又は画像形成開始前の任意の設定時間に前記現像ロールと磁気ロール、及びパドルミキサーを回転させたまま現像ロールと磁気ロールの表面電位を等しくした等電位状態を発生させ、該等電位状態で前記現像ロール上のトナーを前記磁気ロール上の磁気ブラシに回収すると共に、前記パドルミキサーのパドルで磁気ブラシを掻き取って新規現像剤と混合撹拌し、現像ロール上のトナーを入れ替えるようにしたことを特徴とする。
【００２９】
このように、非画像形成期間又は画像形成開始前の任意の設定時間に、現像ロールと磁気ロール、及びパドルミキサーを回転させたまま現像ロールと磁気ロールの表面電位を等しくした等電位状態を発生させることにより、現像ロールにトナーが付着する静電気力が無くなり、その結果、現像ロールと磁気ロールとの周速差による磁気ブラシ効果により、トナーに負担をかけずに効率よく現像残トナーを磁気ロールに回収することができる。従って、残像の原因となる現像残トナーを容易に回収し、カブリの発生を回避しつつ残像の発生を抑制して、鮮明な画像を形成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３１】
図１は本発明になる現像装置を有した画像形成装置の一実施例の概略構成であり、図２は本発明になる画像形成装置における現像装置の断面図、図３は本発明になる画像形成装置における現像装置を構成するパドルミキサーと撹拌ミキサーの形状を示した図、図４は本発明になる画像形成装置における現像装置の立体構成図、図５は本発明になる現像装置と従来の現像装置における現像ロールの回転回数によるトナー層形成状況を示したグラフである。
【００３２】
図１において、１はタンデム型画像形成装置本体、２は現像装置、３は感光体、４は露光ユニット、５は記録媒体の搬送ベルト、６は現像剤容器、７は記録媒体を収容した給紙カセット、８は感光体３を帯電させるための帯電器、９は感光体３上のトナー像を記録媒体に転写するための転写バイアスを印加するための転写装置、１０は記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置であり、図２、図３、図４において、２０はトナー薄層を担持して感光体３上の静電潜像を現像する現像ロール、２１は内部に配設された磁石によって現像剤に含まれるキャリアで磁気ブラシを発生させ、現像ロール２０上にトナー薄層を形成する磁気ロール、２２は図３に詳細を示したように、回転軸３１に螺旋状に設けたスクリュー３０とパドル３３とを有して現像剤を撹拌すると共に、現像ロール２０上の現像残トナーを回収した磁気ブラシをパドル３３で掻き取る方向に回転し、現像剤を回収して撹拌するパドルミキサー、２３は回転軸に螺旋状に設けたスクリューを有する現像剤の撹拌ミキサー、２４は磁気ロール２１上の磁気ブラシの層規制をする穂切りブレード、２５はトナー濃度を検出するトナー濃度センサ、ＡＣ３０ｂは交流バイアス電源、ＤＣ３０ａ、ＤＣ３１ａは直流バイアス電源、３０はパドルミキサー２２の回転軸３１に螺旋状に設けたスクリュー、３１はパドルミキサー２２の軸、３３はパドル、４０は現像剤補給孔、４１は現像装置２に設けた仕切り壁である。
【００３３】
最初にタンデム型画像形成装置の動作を簡単に説明しておくと、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックなどのそれぞれの色に対応した現像剤容器６から現像装置２に供給されたトナーとキャリアからなる２成分現現像剤は、図２に示した撹拌ミキサー２３及びパドルミキサー２２によって撹拌、帯電され、穂切りブレード２４で層規制されながら磁気ロール２１上に磁気ブラシを形成し、磁気ロール２１と現像ロール２０間の電位差、｜ＤＣ３１ａ−ＤＣ３０ａ｜によってその磁気ブラシから現像ロール２０にトナーのみの薄層を形成する。そして図示していない制御回路からプリント開始の信号が来ると、図１における給紙カセット７から記録媒体が送り出されて搬送ベルト５に送られ、その記録媒体が各色の感光体３に達するタイミングに合うように、帯電器８による感光体３の帯電、露光ユニット４に送られた画像信号による感光体３への露光と潜像の形成、現像ロール２０への交流バイアスの印加による現像ロール２０上のトナーによる該潜像の現像が行われ、記録媒体が感光体３に達すると、転写装置９による転写バイアスが印加されて記録媒体にトナー像が転写される。そしてこの工程が、各色に対応した感光体３で順次繰り返され、各色の画像が記録媒体に順次転写されて定着装置１０で定着されて排紙される。
【００３４】
そして本発明においては、現像ロール２０上のトナーのみの薄層のうち、感光体３上の潜像の現像に用いられなかったトナー、すなわち現像残トナーは、磁気ロール２１上に形成した磁気ブラシを現像ロール２０に接触させ、各ロールの周速差で生じるブラシ効果で回収できるようにした。そしてさらにこの磁気ロール２１の磁気ブラシで回収したトナーは、この磁気ブラシをパドルミキサー２２のパドル３３で掻き取ることで新しい現像剤と混合できるようにし、その混合した現像剤をさらに現像ロール２０に供給することで、掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく、容易にトナーの回収と入れ替えを行える構成とした。
【００３５】
このように、現像ロール２０上の現像残トナーを回収した磁気ロール２１上の磁気ブラシをパドルミキサー２２のパドル３３で掻き取ることができるようパドルミキサー２２は、図３に示すように、掻き取り面がミキサーの軸３１の回転方向と対面するようにし、かつ、一端が軸３１上に設けたスクリュー３０に接し、スクリュー間隔より小さな幅で他端を開放して立設してあると共に、この磁気ブラシを掻き取る方向に回転させている。そのため、磁気ロール２１上に形成された現像剤による磁気ブラシが回収したトナーは、このパドル３３が磁気ブラシを掻き取ることで回収され、ミキサー２２の回転軸法線方向に放出されると共にスクリュー３０で水平方向にも移動され、新規に補給されたトナーと回収したトナーが撹拌され、入れ替えを促進できるようになっている。
【００３６】
キャリアとしては、体積固有抵抗が１０^７Ωｃｍ、飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径３５μｍのフェライトキャリアを用いた。高磁力でしかも低抵抗キャリアとしては、マグネタイトキャリア、Ｍｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｍｇ系フェライトなどがあり、これらのキャリアをそのまま用いても良いが、抵抗を上げない範囲で表面処理して用いることも可能である。このキャリアは、現像ロール２０上の現像残トナーの回収とその後のトナー供給の役割を有し、抵抗値が１０^６Ωｃｍ〜１０^９Ωｃｍの範囲のキャリアであれば、現像ロール２０と磁気ロール２１間のニップで強固に静電的に付着したトナーを磁気ブラシで引き剥がし、現像に必要なトナーを供給することができる。
【００３７】
この時、トナーとの接点を増やすためには、４０μｍ以下の小径のキャリアを用い、キャリアの表面積を高めることが好ましい。このキャリアの抵抗値が１０^６Ωｃｍ以下の低抵抗では、現像ロール２０上の現像残トナーを回収して現像ゴースト対策には有効であるが、正確な帯電をトナーに付与しカブリの発生の無い現像を維持することは困難であり、さらに長期間運転した場合に現像ロール表面からトナーが飛散し、帯電器や露光ユニット４を汚染する不具合を発生させてしまう。また、１０^９Ωｃｍ以上の抵抗では、帯電性能を付与することは可能であるが帯電が上昇しやすい問題がある。キャリアの抵抗値を適正にすることで、現像ロール２０上のトナーを回収しつつ、確実に帯電させたトナーを現像ロール２０に再度投入することが可能になる。
【００３８】
一方トナーは帯電量を５〜２０μＣ／ｇに制御することで、トナー飛散、カブリを防止し、なお且つ、低電界で現像することによって現像ロール２１上に現像履歴現象を残さず、トナーの回収性に優れた現像システムを提供できる。帯電されたトナーは、キャリアと共に磁気ロール２１上に磁気ブラシを形成し、磁気ロール２１と現像ロール２０間の電位差｜ＤＣ３１ａ−ＤＣ３０ａ｜で現像ロール２０上に薄層を形成し、感光体３との間の直流、交流の重畳されたバイアスによって感光体３に飛翔し、潜像を現像する。このとき現像ロール２０上の現像残トナーは、磁気ロール２１上に形成された磁気ブラシが現像ロール２０上のトナー層に接触することで、各ロールの周速差で生じるブラシ効果で回収され、パドルミキサー２２での撹拌によって掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく、容易にトナーの回収と入れ替えを可能にする。
【００３９】
本発明におけるトナーの混合割合は、キャリアおよびトナーの合計量に対し、トナー２〜４０重量％、好ましくは３〜３０重量％、より好ましくは４〜２５重量％である。トナーの混合割合が２重量％未満であると、トナー帯電量が高くなって、十分な画像濃度が得られなくなり、４０重量％を超えると十分な帯電量が得られなくなるため、トナーが現像装置から飛散し画像形成装置内を汚染したり、面像上にトナーカブリが生じる。
【００４０】
また、現像剤の入れ替えを促進するため本発明においては、磁気ロール２１の回転速度を現像ロール２０の速度より早く、かつ、現像ロールの回転速度の２倍以下に設定し、また前記パドルミキサーの回転速度と磁気ロールの回転速度に差を設け、パドルミキサーを磁気ロールに対し、カウンタ回転するようにした。このように線速差を設けることでトナーの回収性が向上し、適切なトナー濃度に設定された現像材を現像ロールに供給することで均一なトナー層を形成することが可能になるが、この線速差を２倍以上にすると磁気ロール２１の負荷が大きくなり、実用的でなくなる。
【００４１】
感光体３の感光材料としてａ−Ｓｉ感光体を用いた場合、その表面の露光後電位は１０Ｖ以下の非常に低い特徴を有しているが、その膜厚を薄くすると飽和帯電電位が低下し、絶縁破壊に至る耐電圧が低下する。その一方で、潜像形成した時における感光体３の表面の電荷密度は向上し、現像性能は向上する傾向がある。この特性は、誘電率が約１０程度と高いａ−Ｓｉ感光体では、膜厚を２５μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下とした場合に特に顕著である。この場合、直流の現像バイアスＤＣ３０ａは１５０Ｖ以下、さらに好ましくは１００Ｖ以下とし、交流成分としてＡＣ３０ｂをＶ_ｐ−ｐ５００〜２０００Ｖ、周波数を１〜３ｋＨｚに設定して現像することが可能である。
【００４２】
画像形成装置に用いる感光体３としては、従来から有機感光体（ＯＰＣ）が知られているが、このＯＰＣ感光体は感光層表面が軟らかく、クリーニングブレードの摺擦で感光層が削れやすいという問題があった。そこで、ＯＰＣ感光体と比較して表面が硬質であり、耐久性や機能保持性（メンテナンスフリー）に優れていることから、感光層の厚さが２５μｍ以上のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）感光体が近年使用されている。しかしながら、ａ−Ｓｉ感光体はグロー放電分解法等を用いて製膜するため、このように感光層が厚いと製造時間や製造コストがかかり、経済的に不利であるが、前記したように膜厚を２５μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下とすることで、かかる問題も解決できる。
【００４３】
感光体３として正帯電の有機感光体（ＯＰＣ）を用いた場合は、残留電位を１００Ｖ以下にするため、感光層の膜厚を２５μｍ以上に設定し、電荷発生材料の添加量を増やすことが特に重要である。特に単層構造のＯＰＣは、感光層の中に電荷発生材を添加することから感光層の膜減りによっても感度変化が少なく、有利である。この場合でも、現像バイアスＤＣ３０ａは４００Ｖ以下、さらに好ましくは３００Ｖ以下に設定することが、トナーに強い電界をかけることを防止する意味でも好ましい。
【００４４】
この様に現像バイアスを低く設定することは、薄膜のａ−Ｓｉ感光体の絶縁破壊を抑制すると共にトナーの過剰帯電を防止し、現像の履歴現象の発生を抑止するのに有効である。また、現像ロール２０上に１０〜１００μｍ、好ましくは３０〜７０μｍのトナー層を形成し、現像ロール２０と感光体３とのギャップを１５０〜４００μｍ、好ましくは２００〜３００μｍとし、この空間を直流と交流電界によってトナーを感光体３上に飛翔させることで、鮮明な画像を得ることができる。
【００４５】
このように構成した本発明のタンデム型画像形成装置における現像装置において、穂切りブレード２４と磁気ロール２１とのギャップを０．３から１．５ｍｍ、磁気ロール２１と現像ロール２０間のギャップを同様に０．３から１．５ｍｍ程度とし、現像ロール２０上のトナーの薄層を、６から１００μｍ、好ましくは３０から７０μｍの厚さとなるようにした。この厚さは、トナーの平均粒径を７μｍとした場合、トナーの５層から１０層程度に相当する値である。また、現像ロール２０と感光体３との間のギャップを、１５０から４００μｍ、好ましくは２００から３００μｍとした。このギャップが１５０μｍより狭いとカブリの要因になり、４００μｍより広いとトナーを感光体３に飛翔させることが困難になって、十分な画像濃度を得ることが出来ない。また、選択現像を発生させる要因になる。
【００４６】
そしてこのように構成した現像装置は、図２、図４に詳細を示したように、現像剤容器６からの現像剤補給孔４０の下部に撹拌ミキサー２３を設置し、さらに仕切り壁４１を介してパドルミキサー２２を設置してある。そしてこのパドルミキサー２２の下方空間の現像位置側に磁気ロール２１と現像ロール２０を配置し、さらに感光体３と現像ロール２０が対面するよう配置してある。そのため、現像剤容器６から現像剤補給孔４０を通して補給された現像剤は、撹拌ミキサー２３で移動されながら撹拌されてトナーが帯電され、仕切り壁４１の両端（図４参照）からパドルミキサー２２側に補給される。そしてこのパドルミキサー２２のスクリュー３０による移動、パドル３３によるパドルミキサー２２の回転軸法線方向への放出でさらに撹拌、帯電されながら適正なレベルに帯電され、磁気ロール２１に供給されてこの磁気ロール２１上に磁気ブラシを形成する。そしてこの磁気ブラシは穂切りブレード２４によって一定の層厚とされ、前記したように磁気ロール２１と現像ロール２０間の電位差、｜ＤＣ３１ａ−ＤＣ３０ａ｜によって、現像ロール２０上にトナーのみの薄層を形成する。
【００４７】
そして、現像ロール２０に現像用の交流バイアスを印加することでこの現像ロール２０上のトナーが感光体３に飛翔し、感光体３上の潜像が現像されると、この現像ロール２０上の現像に使われなかったトナーは、磁気ロール２１の磁気ブラシの周速差で生じるブラシ効果で回収され、さらにその回収したトナーを含んだ磁気ブラシはパドルミキサー２２のパドル３３で掻き取られ、新トナーを含んだ現像剤と混合されて撹拌され、再度磁気ロール２１上に磁気ブラシを形成すべく磁気ロール２１に供給される。そして、磁気ロール２１に供給されて形成された磁気ブラシによって、現像ロール２０にトナー薄層を形成することで、掻き取りブレードなどの特別な装置を設けることなく、容易にトナーの回収と入れ替えを行うことができる。
【００４８】
そして本発明においては、各プロセスユニットの複数の画像を連続形成する際の１つの画像を現像してから次の画像の現像を開始するまでの非画像形成期間又は画像形成開始前の任意の設定時間に、前記現像ロール２０と磁気ロール２１、及びパドルミキサー２２を回転させたまま現像ロール２０と磁気ロール２１の表面電位ＤＣ３１ａとＤＣ３０ａを等しくした等電位状態を発生させ、そしてこの等電位状態で前記現像ロール２０上の現像残トナーを磁気ブラシで回収する。なおこの非画像形成期間は、複数の画像を連続形成する際だけでなく、画像形成開始前、例えば図示していない制御回路からプリント開始の信号が来て記録媒体が給紙カセット７から搬送ベルト５に送り出されるまでの期間などでも良い。さらにこの非画像形成期間の検出も、図示していない制御回路からプリント開始の信号、露光ユニット４に送られる印字画像データなどに基づいて検出してもよいし、給紙カセット７において、記録媒体の先端や後端により検出するようにしてもよい。
【００４９】
そして現像ロール２０と磁気ロール２１の表面電位の等電位状態は、両表面電位差｜ＤＣ３１ａ−ＤＣ３０ａ｜が０Ｖとなればよいから、例えば両電位を０Ｖとしたり、５０Ｖなど、任意の電位でおこなってもよい。またこの等電位状態は、現像ロール２０と磁気ロール２１の両表面電位を制御して実現してもよいし片側の表面電位を他方に合わせるように制御してもよく、さらに非画像形成期間の全期間を等電位状態にするのではなく、一部分だけを等電位状態にするようにしてもよい。
【００５０】
このように、非画像形成期間、又は画像形成開始前に、現像ロールと磁気ロール、及びパドルミキサーを回転させたまま表面電位を等しくした等電位状態を発生させることにより、現像ロールにトナーが付着する静電気力が無くなり、その結果、現像ロールと磁気ロールとの周速差による磁気ブラシ効果により、トナーに負担をかけずに効率よく現像残トナーを磁気ロールに回収することができる。従って、残像の原因となる現像残トナーを容易に回収し、カブリの発生を回避しつつ残像の発生を抑制して、鮮明な画像を形成することができる。
【００５１】
このように構成した本発明になるタンデム型画像形成装置における現像装置により現像ロール２０上に形成されたトナー薄層と、従来のパドルのないスクリューだけを用いた撹拌装置で構成した現像装置で形成されたトナー薄層の形成状況を評価したグラフ図５に示した。この評価は、プロセス速度８４ｍｍ／ｓｅｃ、印字速度１４枚／分の図１に示すような評価機を用意して行った。この図５において、縦軸は現像ロール２０上に形成されるトナー層の重量（ｍｇ／ｃｍ^２）、横軸は現像ロール２０の回転数であり、図６に示したような現像ゴーストを抑制するためには、現像ロール１回目から１．０ｍｇ／ｃｍ^２成以上のトナーを確保する必要がある。
【００５２】
この図５から明らかなように、従来のパドルのないスクリューだけを用いた撹拌装置で構成した現像装置では、現像ロール２０上に均一な現像性を得るのに必要なトナー量を形成するためにはこの現像ロール２０を２回転以上させる必要があり、１回転では図６に示すような残像を生じてしまう。この現象は、現像した後で現像ロール２０上のトナー量が不均一なために発生する。この現象を解消するには現像タイミングまでに現像ロールを空回し、十分なトナー量を確保する必要があるが、感光体３に対して現像ロール２０の回転数を上げると現像材に対する負荷が増大し、トナーの帯電の劣化を生じてしまう。他の方法としては十分な現像間隔を確保する方法があるが、印字速度が低下してしまう。
【００５３】
それに反して本発明になる現像装置では、現像ロール２０の１回転目から必要なトナー量が得られており、それに伴い、図６に示したような残像が発生することも防止される。すなわち本発明の現像装置では、現像後における現像ロール２０上の現像残トナーの入れ替えが促進されて均一となり、従来装置のように現像タイミングまでに現像ロールを空回ししたり、十分な現像間隔を確保する等のことをせずに済み、現像剤に対する負荷の増大やトナーの帯電の劣化を生じる心配や、印字速度の低下などのことを生じることがなく、選択現像による現像性の低下の心配もない。これによって、カラー画像とモノクロ画像が混在した印刷を行う場合でも、各色の現像量を一定に保ち良好な現像性を維持することが可能になる。
【００５４】
【発明の効果】
以上種々述べてきたように、本発明の請求項１に記載した発明によれば、パドルミキサーのパドルで現像残トナーを回収した磁気ロール上の磁気ブラシを掻き取ることができるから、効率よく新旧トナーを混合してトナーを確実に帯電させると共に残像の発生が防止でき、現像装置を複雑にすることなく連続現像時の残像の発生を防いで長期にわたって安定した画像品質が得られる。
【００５５】
そして請求項２に記載した本発明によれば、各色毎に複数の感光体と現像装置を設けねばならぬタンデム型画像形成装置においても、互いの感光体や現像装置を近接して設置することができるから画像形成装置そのものを小型に構成することが可能となり、また現像装置を縦型にした場合の前記した現像剤の還流などの問題点、すなわち現像剤撹拌部から感光体に近接した現像スリーブへの供給が複雑になると共に感光体へのキャリアの付着、トナーの飛散なども、磁気ロール上の磁気ブラシをパドルミキサーが掻き取って撹拌するから生じることがない。そのため、タンデム型画像形成装置を、小型に、安価に構成できる。
【００５６】
そして請求項３に記載した本発明によれば、磁気ロールの回転速度を前記現像ロールの回転速度より早く設定することにより、磁気ブラシが現像ローラに接触する機会を増加させることができ、トナーの回収性を効果的に増加させ、確実に現像残トナーを回収できる。
【００５７】
そして請求項４に記載した本発明によれば、パドルの一端をミキサー上に設けたスクリューに接すると共にスクリュー間隔より小さな幅で立設することにより、トナーがスクリューによって水平方向に移動すると共にパドルによってミキサーの回転軸法線方向にも放出され、新規に補給されたトナーと磁気ロールが回収したトナーの撹拌、入れ替えが促進できる。
【００５８】
そして請求項５に記載した本発明によれば、非画像形成期間又は画像形成開始前の任意の設定時間に、現像ロールと磁気ロール、及びパドルミキサーを回転させたまま現像ロールと磁気ロールの表面電位を等しくした等電位状態を発生させることにより、現像ロールにトナーが付着する静電気力が無くなり、その結果、現像ロールと磁気ロールとの周速差による磁気ブラシ効果により、トナーに負担をかけずに効率よく現像残トナーを磁気ロールに回収することができる。従って、残像の原因となる現像残トナーを容易に回収し、カブリの発生を回避しつつ残像の発生を抑制して、鮮明な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる現像装置を有した画像形成装置の一実施例の概略構成である。
【図２】本発明になる画像形成装置における現像装置の断面図である。
【図３】本発明になる画像形成装置における現像装置を構成するパドルミキサーと撹拌ミキサーの形状を示した図である。
【図４】本発明になる画像形成装置における現像装置の立体構成図である。
【図５】本発明になる現像装置と従来の現像装置における現像ロールの回転回数によるトナー層形成状況を示したグラフである。
【図６】残像（ゴースト）の発生を説明するための図である。
【符号の説明】
３感光体
２０現像ロール
２１磁気ロール
２２パドルミキサー
２３撹拌ミキサー
２４穂切りブレード
２５トナー濃度センサ
ＤＣ３０ａ直流バイアス電源
ＡＣ３０ｂ交流バイアス電源
ＤＣ３１ａ直流バイアス電源
４０現像剤補給孔
４１仕切り壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device and a developing device in an image forming apparatus such as a tandem copying machine, a printer, a facsimile, or a composite machine having a plurality of photoconductors that form images corresponding to a plurality of colors by an electrophotographic method. In particular, a two-component developer that charges a nonmagnetic toner using a magnetic carrier is used, and only the charged toner is held on a developing roll to hold an electrostatic latent image carrier (photoconductor). A tandem type that can maintain a stable image over a long period of time by using a non-contact development method that develops the latent image by flying to the upper electrostatic latent image, suppressing fluctuations in image density during development history and continuous printing The present invention relates to a developing device and a developer recovery method in an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a two-component developer that uses a magnetic carrier to charge non-magnetic toner is used, and only the charged toner is held on the developing roll to hold the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrier (photoconductor). The non-contact development method for developing a latent image by flying on an image has been studied as a non-contact one-component development means. However, as a development method capable of forming a high-speed image in recent years, in particular, an electrostatic latent image carrier. A one-drum color superposition method for sequentially forming a plurality of color images on a (photosensitive member) has also been studied. In this method, it is possible to form a color image with little color misregistration by accurately superimposing toner on an electrostatic latent image carrier (photosensitive member), and is attracting attention as a technique for improving the color image quality.
[0003]
In recent years, a tandem system that uses a plurality of photoconductors corresponding to each of a plurality of colors, forms a color image in synchronization with feeding of a recording member, and superimposes colors on the recording member has been attracting attention for speeding up. ing. Although this method has an advantage of being excellent in high speed performance, it has a drawback of increasing the size because the electrophotographic process members of the respective colors have to be arranged side by side. As a countermeasure, there has been proposed a small tandem type image forming apparatus in which the interval between the photoconductors is narrowed and a downsized image forming unit is arranged.
[0004]
In the small tandem type image forming apparatus configured as described above, it is advantageous to make the developing device a vertical type in order to minimize the size of the image forming unit in the width direction. That is, it is desirable in terms of layout that the developing device is arranged in the upper direction of the photosensitive member. However, in the conventional two-component development system, when the developing device is arranged vertically as described above, the reflux of the developer, that is, the supply from the developer stirring unit to the developing member adjacent to the photosensitive member becomes complicated, and There has been a problem that there is a limit to downsizing, and carrier scattering on the photoreceptor and toner scattering due to a decrease in toner charge amount cannot be avoided.
[0005]
As another method, a one-component developing method that does not use a carrier has been proposed, but the method in which the developing roll is in contact with the photosensitive member causes torque fluctuations of the photosensitive member, and promotes color misregistration that is a weak point of the tandem type. There was a drawback. In the non-contact system, the toner is charged by the charge roll and the layer thickness on the developing roll is regulated by the elastic regulation blade, so that the toner additive adheres to the charge roll and the charging ability is lowered. In some cases, the toner adheres to the regulating blade and the layer formation becomes non-uniform, resulting in image defects.
[0006]
As one of the means for solving these problems, in the tandem type image forming apparatus, the toner is charged using the two-component developer as described above, and then the toner is ejected in a non-contact manner with respect to the photoreceptor. Has been proposed. As such prior art, US Pat. No. 3,866,574 discloses a non-magnetic toner on a donor roll (developing roll) placed in a non-contact manner with respect to an electrostatic latent image carrier (photoconductor). Proposals have been made to form a thin layer and cause the toner to fly to a latent image on an electrostatic latent image carrier (photoconductor) by an alternating electric field. U.S. Pat. No. 3,929,098 discloses a developing device that uses a magnetic roll to advance a developer to a donor roll and transfers toner onto the donor roll to form a toner layer. .
[0007]
However, in these proposals, it is possible to form a thin layer on the donor roll using a two-component developer, but when the charge of the toner becomes high, it becomes difficult to separate the toner on the donor roll, and a strong AC An electric field is required. Since this electric field disturbs the toner layer on the electrostatic latent image carrier (photosensitive member), there is a problem with color superposition and the like. For this reason, Japanese Patent Laid-Open No. 3-113474 discloses a toner developed by providing an auxiliary electrode made of a wire between a donor roll and an electrostatic latent image carrier (photoconductor), and applying a weak alternating electric field to the auxiliary electrode. A so-called powder cloud development method has been proposed in which the above is not disturbed.
[0008]
Further, the above-described conventional technique requires complicated charging control of the toner, and it is necessary to apply a high surface potential and a large developing electric field to the photoreceptor. Therefore, when a toner consumption area and a non-consumption area are generated on the developing roll, the relationship between the toner adhesion on the roll and the potential difference between the toners varies, and as shown in FIG. A phenomenon that a part appears as an afterimage (ghost) at the time of the next development, that is, a so-called hysteresis phenomenon occurs. However, a complicated mechanism is required to prevent this phenomenon, and it has not been put to practical use in a small electrophotographic process. That is, in FIG. 6, 60 and 61 are solid images composed of rectangular solid black, and 62 and 63 are subsequent halftone images wider than the solid image. When the halftone images 62 and 63 are printed after the solid images 60 and 61, an afterimage (ghost) such as 64 in FIG. 6B is generated.
[0009]
In order to prevent this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-231652 proposes a member for scraping off the development residual toner on the developing roll and a collecting device for the scraped toner. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-72733 (US Pat. No. 5,420,375) discloses that toner on a developing roll is collected in a magnetic roll by a potential difference between copies and between papers to charge the toner. As a countermeasure against the hysteresis phenomenon using a magnetic brush, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-128983 discloses a method of setting a wide half-value width region of the magnetic flux density of the magnetic roll. Proposals have been made to collect and supply toner.
[0010]
In terms of theory, a report on the formation of a toner layer on a developing roll using a two-component developer was made by Toshiba Corp. in Journal of Electrophotographic Society, Vol. 19, No. 2 (1981). No.-121077 has a patent application. As a method for reliably collecting the toner on the developing roll, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-81788 proposes using a dedicated collecting roll.
[0011]
Japanese Patent Laid-Open No. 63-249164 discloses a method for controlling a tandem type developing device, in which the operation of the developing device in the image forming unit other than the image forming unit performing the transfer process is stopped, and the developer is deteriorated. An application has been filed to prevent this. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-67546 discloses that the high voltage applied between the developing roll and the magnetic roll is switched at a high frequency, and the toner is peeled from the developing roll to the magnetic roll. A technology for alternately forming an electric field, and a toner peeling member is provided separately from the magnetic roll, and the toner on the developing roll is electrically peeled and collected, and then the separated and collected toner is electrically magnetically rolled. The technology to make it collect is proposed.
[0012]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19845 discloses a developing sleeve as a technique for preventing an afterimage in a developing device in which a latent image on a photoreceptor is directly developed with a magnetic brush formed of a two-component developer on a developing sleeve. A paddle wheel installed close to the paddle wheel and a stirring screw for supplying developer to the paddle wheel, and a magnetic pole of the same polarity is arranged near the position closest to the paddle wheel of the developing sleeve. A developing device is shown in which the developer after development processing on the developing sleeve is peeled off by a repulsive magnetic field and sent to the paddle wheel side to prevent the occurrence of ghost.
[0013]
In order to reliably charge the toner in the image forming apparatus using the two-component developer, for example, JP-A-5-341650, JP-A-7-32657, and the like show a stirring device using a paddle mixer. Further, in Japanese Patent Publication No. 7-99444, a head height regulating member that forms a developer reservoir is located at the top of the developing sleeve, and a developer stirring roller is provided in the developer reservoir, and this There is shown a developing device in which an elliptic plate is attached to a support shaft of a developer stirring roller at a predetermined angle, and the elliptic plate is connected by a scooping plate to stir and charge the developer.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, the powder cloud development method described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-113474 is not a very general method because the wire of the auxiliary electrode is very dirty and image deterioration due to vibration occurs. Absent. Further, JP-A-11-231652, JP-A-7-72733 (USP 5,420,375), JP-A-7-128983, JP-A-59-121077, JP-A-2000-81788, etc. The equipment shown in Fig. 1 also requires the installation of a toner scraping device and a collection roll, the toner stress increases due to the application of a special collection bias, etc. It took time to form a layer of the developing roll at the development timing, and the high speed was impaired. In addition, during long-term use, the chargeability of the toner changes due to deterioration of the durability of the carrier, the charging characteristics of the toner on the developing roll change significantly, and the charge distribution of the replenishment toner and the recovered toner becomes wider. It was a cause of scattering and fogging. Furthermore, there is a troublesome replacement of a deteriorated carrier, and the actual situation is not practical.
[0015]
In addition, the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 63-249164 and 6-67546 as a control method for a tandem type developing apparatus operates the developing apparatus other than the image forming unit performing the transfer process. Or a device that controls the high voltage applied between the developing roll and the magnetic roll at a high frequency is necessary and expensive, and the developing device must be equipped with a toner roll, a magnetic roll, and a stirring member. It has a side-by-side configuration and has the drawback of being difficult to downsize.
[0016]
Further, in the mechanism disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-19845, the paddle wheel has a cross shape, and the developer peeled off from the developing sleeve is not mixed and stirred with new toner unless it is conveyed to the stirring screw. In some cases, it may be returned to the developing sleeve immediately after being peeled off. Further, the paddles in the developing devices disclosed in JP-A-5-341650 and JP-A-7-32657 quickly uniformize the toner distribution in the developer and supply it to the main stirring member (to the developing roller). It is not intended to prevent the occurrence of afterimages mechanically. In the mechanism disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-99444, although the same two-component developer is used, a head height regulating member for forming a developer reservoir is provided between the developing sleeve and the developer stirring roller. Only a thin toner layer is formed on the developing roll, and the development residual toner on the developing roll is collected by the magnetic spike formed on the magnetic roll, and the collected toner is stirred together with the new toner. It cannot be used in a hybrid developing device that must prevent ghosts.
[0017]
In view of the above circumstances, the present invention prevents the occurrence of afterimages during continuous development without complicating the developing device, and reliably supplies charged toner to the developing roll, so that stable image quality can be obtained over a long period of time. It is an object to provide a developing device that can be made compact, and thereby to make the tandem image forming device compact and inexpensive.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, a magnetic brush is formed on a magnetic roll with a two-component developer, and a thin toner layer is formed on the developing roll with this magnetic brush to form a latent image formed on a photoreceptor. And a developing device configured to collect the toner remaining on the developing roll after development, and a screw provided with a stirring member spirally provided on the rotation shaft for stirring the two-component developer and charging the toner A paddle mixer provided with a paddle standing between the screws so as to be orthogonal to the rotation axis, and a screw containing a spiral provided on the rotation axis to stir and charge the developer containing the new toner. And a stirring mixer to be supplied to the paddle mixer. By doing so, it is possible to scoop up the magnetic brush that collects the toner remaining on the developing roll with this paddle mixer, and to mix the new and old toners to reliably charge the toner and to prevent the occurrence of afterimages, It is possible to constitute a developing device that can prevent the occurrence of an afterimage during continuous development without complicating the developing device and can obtain stable image quality over a long period of time.
[0019]
Further, in the present invention, an equipotential state in which the surface potentials are made equal while the developing roll, the magnetic roll, and the paddle mixer are rotated before the image forming period of each photoconductor or before the start of image formation is developed. Most of the toner on the roll was collected by the magnetic brush so that an image that did not leave a development history was obtained at the next development timing. In the above-described prior art, there is also a proposal to collect all of the toner on the developing roll on the magnetic brush by applying a reverse potential, but this may cause deterioration of the toner and the developing roll at the next development timing. It takes time to form the layer, and the high-speed performance may be impaired, but this can also be prevented by the method of the present invention.
[0020]
  Therefore, in the present invention, as described in claim 1,
  A developing roll for developing a latent image formed on the photosensitive member facing the photosensitive member corresponding to each of a plurality of colors, a magnetic brush is formed with a two-component developer, and a toner thin layer is formed on the developing roll. In a developing device in a tandem type image forming apparatus, comprising: a magnetic roll that forms and collects toner remaining on the developing roll; and a stirring member that stirs, charges, and supplies the two-component developer to the magnetic roll.
  The stirring member includes a paddle mixer that has a paddle having a scraping surface facing the rotation direction of the rotating shaft and scrapes the magnetic brush formed on the magnetic roll, and a screw provided spirally on the rotating shaft The developer containing the new toner is stirred, charged, and supplied to the paddle mixer, and the magnetic brush on the magnetic roll from which the toner is collected by the paddle of the paddle mixer is scraped off. Mix and agitate with a new developer to replace the toner on the developing roll.,
  The stirring mixer and the paddle mixer are arranged at the lower part of the developer container, and the magnetic roll and the developing roll are arranged in order in the space below the paddle mixer toward the developing position.It is characterized by that.
[0021]
By configuring the developing device in this manner, the magnetic brush on the magnetic roll from which the development residual toner is collected by the paddle of the paddle mixer can be scraped off, so that the toner is charged efficiently by mixing the old and new toner efficiently. At the same time, the occurrence of afterimages can be prevented, and the occurrence of afterimages during continuous development can be prevented without complicating the developing device, and stable image quality can be obtained over a long period of time.
[0023]
  AndBy disposing the main components of the developing device in this way, even in a tandem type image forming apparatus in which a plurality of photosensitive members and developing devices must be provided for each color, the photosensitive members and the developing devices are installed close to each other. Therefore, the image forming apparatus itself can be made compact, and problems such as the above-described reflux of the developer when the developing apparatus is a vertical type, that is, the proximity of the developer from the developer agitating unit to the photoreceptor. In addition, the supply to the developing sleeve is complicated, and carrier adhesion to the photoconductor and toner scattering do not occur because the magnetic brush on the magnetic roll is scraped and stirred by the paddle mixer. Therefore, the tandem type image forming apparatus can be configured to be small and inexpensive.
[0024]
  The rotational speed of the magnetic roll and the developing roll is claimed in claim2As described in
  The rotation speed of the magnetic roll is made faster than the rotation speed of the developing roll, and the paddle mixer is rotated with respect to the magnetic roll by counter rotation or convergence difference, or counter rotation and rotation with convergence difference. It is provided.
[0025]
Thus, by setting the rotational speed of the magnetic roll faster than the rotational speed of the developing roll, it is possible to increase the chance that the magnetic brush comes into contact with the developing roller, effectively increasing the toner recovery performance, The development residual toner can be reliably collected.
[0026]
  And the paddle mixer claims3As described in
  The paddle mixer has a screw spirally provided on a rotating shaft, and the paddle is erected with a width smaller than a screw interval with one end in contact with the screw.
[0027]
In this way, one end of the paddle is in contact with the screw provided on the mixer, and the toner is moved horizontally by the screw by standing up with a width smaller than the screw interval, and the normal direction of the rotation axis of the mixer by the paddle In addition, the agitation and replacement of the newly released toner and the toner collected by the magnetic roll can be promoted.
[0028]
  And claims4Is a method of collecting the developer in the developing device configured as described above,
  Each developing device has a photosensitive member and a developing device corresponding to each of a plurality of colors. Each developing device stirs and charges a two-component developer by a stirring member to form a magnetic brush on the magnetic roll, and supplies toner to the developing roll. A developer collecting method in a tandem type image forming apparatus in which a latent image on the photoreceptor is developed with a thin layer formed in the above manner and toner remaining on a developing roll is collected with the magnetic brush,
  The stirring member includes a paddle mixer that has a paddle having a scraping surface facing the rotation direction of the rotating shaft and scrapes the magnetic brush formed on the magnetic roll, and a screw provided spirally on the rotating shaft And a stirring mixer that stirs, charges, and charges the developer containing the new toner to the paddle mixer,
  The stirring mixer and the paddle mixer are disposed at the lower part of the developer container, and the magnetic roll and the developing roll are sequentially disposed in the space below the paddle mixer toward the development position side,
  An equipotential state in which the surface potentials of the developing roll and the magnetic roll are made equal while the developing roll, the magnetic roll, and the paddle mixer are rotated during the non-image forming period of each photoconductor or an arbitrary set time before the start of image formation is generated. In the equipotential state, the toner on the developing roll is collected on the magnetic brush on the magnetic roll, and the magnetic brush is scraped off with the paddle of the paddle mixer and mixed and stirred with a new developer. The toner is replaced.
[0029]
In this way, an equipotential state in which the surface potentials of the developing roll and the magnetic roll are made equal while the developing roll, the magnetic roll, and the paddle mixer are rotated during the non-image forming period or any set time before the start of image formation is generated. This eliminates the electrostatic force that causes toner to adhere to the developing roll. As a result, the magnetic brush effect due to the peripheral speed difference between the developing roll and the magnetic roll effectively removes the development residual toner without burdening the toner. Can be recovered. Therefore, it is possible to easily collect the development residual toner that causes the residual image, and to suppress the occurrence of the residual image while avoiding the occurrence of fogging, thereby forming a clear image.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. This is just an example.
[0031]
FIG. 1 is a schematic configuration of one embodiment of an image forming apparatus having a developing device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the developing device in the image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is an image according to the present invention. FIG. 4 is a three-dimensional configuration diagram of the developing device in the image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram illustrating the developing device according to the present invention and a conventional one. 6 is a graph showing a toner layer formation state depending on the number of rotations of the developing roll in the developing device.
[0032]
In FIG. 1, 1 is a tandem image forming apparatus main body, 2 is a developing device, 3 is a photosensitive member, 4 is an exposure unit, 5 is a conveyance belt for a recording medium, 6 is a developer container, and 7 is a supply containing a recording medium. A paper cassette, 8 is a charger for charging the photoconductor 3, 9 is a transfer device for applying a transfer bias for transferring the toner image on the photoconductor 3 to the recording medium, and 10 is transferred to the recording medium. 2, 3, and 4, reference numeral 20 denotes a developing roll that carries a toner thin layer and develops an electrostatic latent image on the photosensitive member 3, and 21 is arranged inside. A magnetic roll for generating a magnetic brush with a carrier contained in the developer by a magnet provided to form a thin toner layer on the developing roll 20, 22 is spirally formed on the rotating shaft 31, as shown in detail in FIG. Screw 30 and paddle 33 provided in A paddle mixer for rotating the magnetic brush that collects the development residual toner on the developing roll 20 in the direction of scraping with the paddle 33 and collecting and stirring the developer. A developer agitation mixer having a screw provided in a spiral shape, 24 a spike cutting blade for regulating the layer of the magnetic brush on the magnetic roll 21, 25 a toner concentration sensor for detecting the toner concentration, AC30b for an AC bias power source, and DC30a , DC 31a is a DC bias power source, 30 is a screw provided spirally on the rotating shaft 31 of the paddle mixer 22, 31 is a shaft of the paddle mixer 22, 33 is a paddle, 40 is a developer supply hole, and 41 is provided in the developing device 2. It is a partition wall.
[0033]
First, the operation of the tandem type image forming apparatus will be briefly described. It consists of a toner and a carrier supplied from the developer container 6 corresponding to each color such as yellow, cyan, magenta and black to the developing device 2. The two-component current developer is stirred and charged by the stirring mixer 23 and the paddle mixer 22 shown in FIG. 2 and forms a magnetic brush on the magnetic roll 21 while being layer-controlled by the ear-cutting blade 24. A thin layer of toner only is formed on the developing roll 20 from the magnetic brush by the potential difference between the rolls 20 | DC31a−DC30a |. When a print start signal is received from a control circuit (not shown), the recording medium is sent out from the paper feed cassette 7 in FIG. 1 and sent to the conveying belt 5, and the recording medium reaches the photosensitive member 3 for each color. In accordance with this, the charging unit 8 is charged by the charger 8, the photosensitive member 3 is exposed by the image signal sent to the exposure unit 4, a latent image is formed, and an AC bias is applied to the developing roll 20. When the latent image is developed with the toner, and the recording medium reaches the photoreceptor 3, a transfer bias is applied by the transfer device 9 to transfer the toner image to the recording medium. This process is sequentially repeated on the photoreceptors 3 corresponding to the respective colors, and images of the respective colors are sequentially transferred onto a recording medium, fixed on the fixing device 10 and discharged.
[0034]
In the present invention, of the thin layer of only the toner on the developing roll 20, the toner that has not been used for developing the latent image on the photoreceptor 3, that is, the development residual toner, is a magnetic brush formed on the magnetic roll 21. Was brought into contact with the developing roll 20 so that it could be recovered by the brush effect caused by the peripheral speed difference of each roll. Further, the toner collected by the magnetic brush of the magnetic roll 21 can be mixed with a new developer by scraping the magnetic brush with the paddle 33 of the paddle mixer 22, and the mixed developer is further transferred to the developing roll 20. By supplying the toner, it is possible to easily collect and replace the toner without providing a special device such as a scraping blade.
[0035]
As shown in FIG. 3, the paddle mixer 22 scrapes off the magnetic brush on the magnetic roll 21 that collects the development residual toner on the developing roll 20 with the paddle 33 of the paddle mixer 22. The surface is opposed to the rotation direction of the shaft 31 of the mixer, one end is in contact with the screw 30 provided on the shaft 31, and the other end is opened with a width smaller than the screw interval. The magnetic brush is rotated in the scraping direction. Therefore, the toner collected by the magnetic brush by the developer formed on the magnetic roll 21 is collected by the paddle 33 scraping the magnetic brush, and is discharged in the normal direction of the rotation axis of the mixer 22 and the screw 30. Thus, the newly replenished toner and the collected toner are agitated to facilitate the replacement.
[0036]
The carrier has a volume resistivity of 10⁷A ferrite carrier with Ωcm, saturation magnetization of 70 emu / g, and average particle size of 35 μm was used. Examples of high magnetic force and low resistance carriers include magnetite carriers, Mn ferrites, Mn-Mg ferrites, etc. These carriers may be used as they are, but they may be used after being surface-treated within a range where resistance is not increased. Is possible. This carrier has the role of collecting the development residual toner on the developing roll 20 and the subsequent toner supply, and has a resistance value of 10⁶Ωcm to 10⁹If the carrier is in the range of Ωcm, the toner that is strongly and electrostatically attached at the nip between the developing roll 20 and the magnetic roll 21 can be peeled off with a magnetic brush, and the toner necessary for development can be supplied.
[0037]
At this time, in order to increase the contact point with the toner, it is preferable to use a carrier having a small diameter of 40 μm or less and to increase the surface area of the carrier. The resistance value of this carrier is 10⁶A low resistance of Ωcm or less is effective as a countermeasure against development ghosts by collecting the development residual toner on the development roll 20, but it is difficult to maintain the development without causing fogging with accurate charging. In addition, when the toner is further operated for a long time, the toner is scattered from the surface of the developing roll, which causes a problem of contaminating the charger and the exposure unit 4. 10⁹With a resistance of Ωcm or more, charging performance can be imparted, but there is a problem that charging tends to increase. By making the resistance value of the carrier appropriate, it is possible to recharge the charged toner to the developing roller 20 while collecting the toner on the developing roller 20.
[0038]
On the other hand, by controlling the charge amount of toner to 5 to 20 μC / g, toner scattering and fogging can be prevented, and by developing at a low electric field, no development history phenomenon is left on the developing roll 21 and the toner is recovered. A development system with excellent properties can be provided. The charged toner forms a magnetic brush on the magnetic roll 21 together with the carrier, forms a thin layer on the developing roll 20 with a potential difference | DC31a-DC30a | between the magnetic roll 21 and the developing roll 20, and A latent image is developed by flying to the photosensitive member 3 by a bias in which DC and AC are superimposed. At this time, the development residual toner on the developing roll 20 is collected by the brush effect generated by the peripheral speed difference of each roll when the magnetic brush formed on the magnetic roll 21 comes into contact with the toner layer on the developing roll 20, It is possible to easily collect and replace the toner without providing a special device such as a scraping blade by stirring with the paddle mixer 22.
[0039]
The mixing ratio of the toner in the present invention is 2 to 40% by weight, preferably 3 to 30% by weight, and more preferably 4 to 25% by weight with respect to the total amount of the carrier and the toner. When the mixing ratio of the toner is less than 2% by weight, the toner charge amount becomes high and a sufficient image density cannot be obtained, and when it exceeds 40% by weight, a sufficient charge amount cannot be obtained. The toner image is scattered and contaminates the inside of the image forming apparatus, or toner fog occurs on the surface image.
[0040]
In order to promote the replacement of the developer, in the present invention, the rotation speed of the magnetic roll 21 is set to be higher than the speed of the development roll 20 and less than or equal to twice the rotation speed of the development roll. A difference was made between the rotation speed and the rotation speed of the magnetic roll, and the paddle mixer was rotated counter to the magnetic roll. By providing the linear velocity difference in this way, the toner recoverability is improved, and it becomes possible to form a uniform toner layer by supplying the developer set to an appropriate toner concentration to the developing roll. If this linear velocity difference is doubled or more, the load on the magnetic roll 21 increases, which is not practical.
[0041]
When an a-Si photosensitive member is used as the photosensitive material of the photosensitive member 3, the surface has a very low post-exposure potential of 10 V or less. However, when the film thickness is reduced, the saturation charging potential is lowered. In addition, the withstand voltage leading to dielectric breakdown decreases. On the other hand, when the latent image is formed, the charge density on the surface of the photoreceptor 3 is improved, and the development performance tends to be improved. This characteristic is particularly noticeable when the film thickness is 25 μm or less, more preferably 20 μm or less, for an a-Si photoreceptor having a high dielectric constant of about 10. In this case, the DC developing bias DC30a is set to 150V or less, more preferably 100V or less, and AC30b is set to V as the AC component._p-pIt is possible to develop with 500 to 2000 V and a frequency of 1 to 3 kHz.
[0042]
As the photoreceptor 3 used in the image forming apparatus, an organic photoreceptor (OPC) has been conventionally known. However, this OPC photoreceptor has a problem that the surface of the photosensitive layer is soft and the photosensitive layer is easily scraped by rubbing with a cleaning blade. was there. Therefore, since the surface is harder than the OPC photoconductor and is excellent in durability and function retention (maintenance-free), an amorphous silicon (a-Si) photoconductor having a photosensitive layer thickness of 25 μm or more. Has been used in recent years. However, since the a-Si photosensitive member is formed by using a glow discharge decomposition method or the like, if the photosensitive layer is thick as described above, manufacturing time and manufacturing cost are increased, which is economically disadvantageous. Such a problem can be solved by setting the thickness to 25 μm or less, more preferably 20 μm or less.
[0043]
When a positively charged organic photoconductor (OPC) is used as the photoconductor 3, in order to reduce the residual potential to 100 V or less, the film thickness of the photosensitive layer is set to 25 μm or more, and the amount of charge generation material added can be increased. Of particular importance. In particular, OPC having a single-layer structure is advantageous because a charge generating material is added to the photosensitive layer, and therefore the sensitivity change is small even when the photosensitive layer is reduced. Even in this case, the development bias DC30a is preferably set to 400 V or less, more preferably 300 V or less, from the viewpoint of preventing a strong electric field from being applied to the toner.
[0044]
Setting the developing bias to be low in this manner is effective in suppressing the dielectric breakdown of the thin film a-Si photoreceptor, preventing the toner from being overcharged, and suppressing the development history phenomenon. Further, a toner layer of 10 to 100 μm, preferably 30 to 70 μm, is formed on the developing roll 20, and the gap between the developing roll 20 and the photoreceptor 3 is set to 150 to 400 μm, preferably 200 to 300 μm. A sharp image can be obtained by causing the toner to fly on the photoreceptor 3 by an alternating electric field.
[0045]
In the developing device in the tandem type image forming apparatus of the present invention configured as above, the gap between the trimming blade 24 and the magnetic roll 21 is 0.3 to 1.5 mm, and the gap between the magnetic roll 21 and the developing roll 20 is the same. The thickness of the toner layer on the developing roll 20 is 6 to 100 μm, preferably 30 to 70 μm. This thickness is a value corresponding to about 5 to 10 layers of toner when the average particle size of the toner is 7 μm. Further, the gap between the developing roll 20 and the photoreceptor 3 was set to 150 to 400 μm, preferably 200 to 300 μm. If the gap is smaller than 150 μm, it causes fogging. If the gap is larger than 400 μm, it becomes difficult to cause the toner to fly to the photoreceptor 3, and a sufficient image density cannot be obtained. Further, it becomes a factor that causes selective development.
[0046]
In the developing device configured as described above, as shown in detail in FIGS. 2 and 4, the stirring mixer 23 is installed below the developer supply hole 40 from the developer container 6, and the partition wall 41 is further interposed. A paddle mixer 22 is installed. The magnetic roll 21 and the developing roll 20 are arranged on the developing position side of the space below the paddle mixer 22, and the photosensitive member 3 and the developing roll 20 are arranged so as to face each other. Therefore, the developer replenished from the developer container 6 through the developer replenishment hole 40 is agitated while being moved by the agitating mixer 23 to charge the toner, and the paddle mixer 22 side from both ends of the partition wall 41 (see FIG. 4). Will be replenished. Then, the paddle mixer 22 is moved by the screw 30 and the paddle 33 is discharged in the normal direction of the rotation axis of the paddle mixer 22 to be charged to an appropriate level while being stirred and charged, and supplied to the magnetic roll 21 to be supplied to the magnetic roll 21. A magnetic brush is formed on 21. This magnetic brush has a constant layer thickness by the cutting blade 24, and as described above, a thin layer of toner only is formed on the developing roll 20 by the potential difference between the magnetic roll 21 and the developing roll 20, | DC31a-DC30a |. Form.
[0047]
Then, by applying a developing AC bias to the developing roll 20, the toner on the developing roll 20 flies to the photoreceptor 3, and when the latent image on the photoreceptor 3 is developed, The toner that has not been used for development is recovered by the brush effect generated by the difference in the peripheral speed of the magnetic brush of the magnetic roll 21, and the magnetic brush containing the recovered toner is scraped off by the paddle 33 of the paddle mixer 22. It is mixed with a developer containing toner, stirred, and supplied to the magnetic roll 21 to form a magnetic brush on the magnetic roll 21 again. Then, a toner thin layer is formed on the developing roll 20 by a magnetic brush formed by being supplied to the magnetic roll 21, so that the toner can be easily collected and replaced without providing a special device such as a scraping blade. It can be carried out.
[0048]
In the present invention, a non-image forming period from the development of one image when continuously forming a plurality of images of each process unit to the start of the development of the next image or an arbitrary setting before the start of image formation In time, an equipotential state in which the surface potentials DC31a and DC30a of the developing roll 20 and the magnetic roll 21 are made equal is generated while the developing roll 20, the magnetic roll 21, and the paddle mixer 22 are rotated. The development residual toner on the developing roll 20 is collected with a magnetic brush. Note that this non-image forming period is not only for continuously forming a plurality of images, but also before the start of image formation, for example, a print start signal comes from a control circuit (not shown), and the recording medium is fed from the paper feed cassette 7 to the transport belt. It may be a period until it is sent to 5. Further, the non-image forming period may be detected based on a print start signal from a control circuit (not shown), print image data sent to the exposure unit 4, etc. It may be detected by the leading edge or the trailing edge of.
[0049]
The equipotential state of the surface potentials of the developing roll 20 and the magnetic roll 21 is sufficient if the surface potential difference | DC31a-DC30a | is 0 V. For example, both potentials are set to 0 V or 50 V, for example. Also good. Further, this equipotential state may be realized by controlling both surface potentials of the developing roll 20 and the magnetic roll 21, or may be controlled so that the surface potential on one side is matched with the other. Instead of setting the entire period to the equipotential state, only a part may be set to the equipotential state.
[0050]
In this way, before the start of image formation, or before the start of image formation, toner is attached to the developing roll by generating an equipotential state in which the surface potential is made equal while the developing roll, the magnetic roll, and the paddle mixer are rotated. As a result, the development residual toner can be efficiently collected in the magnetic roll without imposing a burden on the toner by the magnetic brush effect due to the difference in peripheral speed between the developing roll and the magnetic roll. Therefore, it is possible to easily collect the development residual toner that causes the residual image, and to suppress the occurrence of the residual image while avoiding the occurrence of fogging, thereby forming a clear image.
[0051]
Formed by a developing device constituted by a toner thin layer formed on the developing roll 20 by the developing device in the tandem type image forming apparatus according to the present invention configured as described above and a conventional stirring device using only a screw without a paddle. FIG. 5 is a graph for evaluating the formation state of the toner thin layer. This evaluation was performed by preparing an evaluation machine as shown in FIG. 1 with a process speed of 84 mm / sec and a printing speed of 14 sheets / min. In FIG. 5, the vertical axis represents the weight of the toner layer formed on the developing roll 20 (mg / cm²), The horizontal axis represents the number of rotations of the developing roll 20, and in order to suppress the development ghost as shown in FIG. 6, 1.0 mg / cm from the first developing roll.²It is necessary to secure a toner that is equal to or better than the product.
[0052]
As can be seen from FIG. 5, in the conventional developing device composed of a stirring device using only a screw without a paddle, in order to form a toner amount necessary to obtain uniform developability on the developing roll 20. The developing roll 20 needs to be rotated twice or more, and an afterimage as shown in FIG. 6 is generated in one rotation. This phenomenon occurs because the amount of toner on the developing roll 20 is not uniform after development. In order to eliminate this phenomenon, it is necessary to idle the developing roll before the development timing to ensure a sufficient amount of toner. However, if the number of rotations of the developing roll 20 with respect to the photoreceptor 3 is increased, the load on the developer increases. As a result, toner charging is deteriorated. As another method, there is a method of ensuring a sufficient development interval, but the printing speed is lowered.
[0053]
On the other hand, in the developing device according to the present invention, a necessary toner amount is obtained from the first rotation of the developing roll 20, and accordingly, an afterimage as shown in FIG. 6 is prevented from occurring. That is, in the developing device of the present invention, the replacement of the development residual toner on the developing roll 20 after the development is promoted and becomes uniform, and the developing roll is idled by the development timing as in the conventional device, or a sufficient development interval is provided. There is no need to secure it, and there is no concern about an increase in the load on the developer or deterioration of toner charging, or a reduction in printing speed without causing a decrease in printing speed. Nor. As a result, even when printing in which a color image and a monochrome image are mixed, the development amount of each color can be kept constant and good developability can be maintained.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in claim 1 of the present invention, the magnetic brush on the magnetic roll from which the undeveloped toner is collected by the paddle of the paddle mixer can be scraped off. It is possible to reliably charge the toner by mixing the toner and to prevent the occurrence of the afterimage, and to prevent the occurrence of the afterimage during the continuous development without complicating the developing device and to obtain a stable image quality over a long period of time.
[0055]
According to the second aspect of the present invention, even in a tandem type image forming apparatus in which a plurality of photoconductors and developing devices must be provided for each color, the photoconductors and the developing devices are installed close to each other. Therefore, the image forming apparatus itself can be made compact, and problems such as the above-described reflux of the developer when the developing device is a vertical type, that is, development in the vicinity of the photosensitive member from the developer stirring unit. The supply to the sleeve is complicated, and carrier adhesion to the photosensitive member and toner scattering do not occur because the paddle mixer scrapes off and stirs the magnetic brush on the magnetic roll. Therefore, the tandem type image forming apparatus can be configured to be small and inexpensive.
[0056]
According to the third aspect of the present invention, by setting the rotation speed of the magnetic roll faster than the rotation speed of the developing roll, it is possible to increase the chance that the magnetic brush contacts the developing roller. It is possible to effectively increase the recoverability and reliably collect the development residual toner.
[0057]
According to the fourth aspect of the present invention, one end of the paddle is in contact with the screw provided on the mixer and is erected with a width smaller than the screw interval, so that the toner moves in the horizontal direction by the screw and the paddle It is also released in the normal direction of the rotation axis of the mixer, and the stirring and replacement of newly supplied toner and the toner collected by the magnetic roll can be promoted.
[0058]
According to the fifth aspect of the present invention, the surfaces of the developing roll and the magnetic roll while the developing roll, the magnetic roll, and the paddle mixer are rotated during the non-image forming period or an arbitrary set time before the start of image formation. By generating an equipotential state with the same potential, there is no electrostatic force that the toner adheres to the developing roll, and as a result, the magnetic brush effect due to the peripheral speed difference between the developing roll and the magnetic roll does not place a burden on the toner In addition, the development residual toner can be efficiently collected on the magnetic roll. Therefore, it is possible to easily collect the development residual toner that causes the residual image, and to suppress the occurrence of the residual image while avoiding the occurrence of fogging, thereby forming a clear image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration of an embodiment of an image forming apparatus having a developing device according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a developing device in the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a view showing shapes of a paddle mixer and a stirring mixer constituting a developing device in the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 4 is a three-dimensional configuration diagram of a developing device in the image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a toner layer formation state according to the number of rotations of the developing roll in the developing device according to the present invention and the conventional developing device.
FIG. 6 is a diagram for explaining the occurrence of an afterimage (ghost).
[Explanation of symbols]
3 Photoconductor
20 Developing roll
21 Magnetic roll
22 paddle mixer
23 Stir mixer
24 Hobiri Blade
25 Toner density sensor
DC30a DC bias power supply
AC30b AC bias power supply
DC31a DC bias power supply
40 Developer supply hole
41 partition wall

Claims

A developing roll for developing a latent image formed on the photosensitive member facing the photosensitive member corresponding to each of a plurality of colors, a magnetic brush is formed with a two-component developer, and a toner thin layer is formed on the developing roll. In a developing device in a tandem type image forming apparatus, comprising: a magnetic roll that forms and collects toner remaining on the developing roll; and a stirring member that stirs, charges, and supplies the two-component developer to the magnetic roll.
The stirring member includes a paddle mixer that has a paddle having a scraping surface facing the rotation direction of the rotating shaft and scrapes the magnetic brush formed on the magnetic roll, and a screw provided spirally on the rotating shaft The developer containing the new toner is stirred, charged, and supplied to the paddle mixer, and the magnetic brush on the magnetic roll from which the toner is collected by the paddle of the paddle mixer is scraped off. Mix and stir with a new developer, and replace the toner on the developing roll .
The developing in the tandem type image forming apparatus, wherein the stirring mixer and the paddle mixer are arranged in a lower part of the developer container, and the magnetic roll and the developing roll are sequentially arranged in the space below the paddle mixer toward the developing position side. apparatus.

The rotation speed of the magnetic roll is made faster than the rotation speed of the developing roll, and the paddle mixer is rotated with respect to the magnetic roll by counter rotation or convergence difference, or counter rotation and rotation with convergence difference. The developing device in the tandem type image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing device is provided.

2. The tandem type according to claim 1, wherein the paddle mixer has a screw spirally provided on a rotation shaft, and the paddle is erected with a width smaller than a screw interval with one end in contact with the screw. A developing device in the image forming apparatus.

Each developing device has a photosensitive member and a developing device corresponding to each of a plurality of colors. Each developing device stirs and charges a two-component developer by a stirring member to form a magnetic brush on the magnetic roll, and supplies toner to the developing roll. A developer collecting method in a tandem type image forming apparatus in which a latent image on the photoreceptor is developed with a thin layer formed in the above manner and toner remaining on a developing roll is collected with the magnetic brush,
The stirring member includes a paddle mixer that has a paddle having a scraping surface facing the rotation direction of the rotating shaft and scrapes the magnetic brush formed on the magnetic roll, and a screw provided spirally on the rotating shaft And a stirring mixer that stirs, charges, and charges the developer containing the new toner to the paddle mixer,
The stirring mixer and the paddle mixer are disposed at the lower part of the developer container, and the magnetic roll and the developing roll are sequentially disposed in the space below the paddle mixer toward the development position side,
An equipotential state in which the surface potentials of the developing roll and the magnetic roll are made equal while the developing roll, the magnetic roll, and the paddle mixer are rotated during the non-image forming period of each photoconductor or an arbitrary set time before the start of image formation In the equipotential state, the toner on the developing roll is collected on the magnetic brush on the magnetic roll, and the magnetic brush is scraped off with the paddle of the paddle mixer and mixed and stirred with a new developer. A developer recovery method in a tandem type image forming apparatus, wherein toner is replaced.