JP4862503B2 - Developing device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、特に、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が使用される現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。 The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly to a developing device in which a two-component developer containing toner and a carrier is used and an image forming apparatus using the developing device.
一般に、電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としてトナー及びキャリアを含む二成分現像剤(現像剤)を用いる二成分現像方式では、従来より、表面にブラスト処理を施した現像スリーブが設けられた現像ロールが用いられてきた。しかし、このような表面にブラスト処理がなされた現像スリーブを用いると、経時変化により現像スリーブでの現像剤搬送量の変化が生じ、次第に現像剤搬送量の低下を来すようになり、画像濃度低下や画像むら等の画像欠陥が発生する問題があった。 In general, in a two-component development method using a two-component developer (developer) including a toner and a carrier as a developing device used in an image forming apparatus such as an electrophotographic method, a developing sleeve having a blasted surface has been conventionally used. A provided developing roll has been used. However, when a developing sleeve having such a surface blasted is used, the developer conveying amount in the developing sleeve changes due to changes over time, and the developer conveying amount gradually decreases, resulting in an image density. There has been a problem that image defects such as reduction and image unevenness occur.
そのため、現像剤搬送量を維持するために、表面に例えばV字状の溝加工を施した現像スリーブを用いる提案がなされている(特許文献1,2参照)。特許文献1には、溝の数量と溝ピッチとの関係を考慮することで溝ピッチに起因する画像むらを低減させる方式の提案がなされている。また、特許文献2には、通常の磁性キャリアを用いた現像剤を使用したときの溝の内部の粗さをその他の表面の粗さより粗くすることで、溝での現像剤の安定した搬送性を確保しようとした方式の提案がなされている。
Therefore, in order to maintain the developer conveyance amount, a proposal has been made to use a developing sleeve having a V-shaped groove formed on the surface (see Patent Documents 1 and 2). Patent Document 1 proposes a method of reducing image unevenness caused by the groove pitch by considering the relationship between the number of grooves and the groove pitch. Further,
一方、近年の高画質化に対する要請から現像剤のキャリアとして、従来のフェライトキャリア等の不定形キャリアではなく、球形キャリアを使用する方式も提案されている(例えば特許文献3参照)。
球形キャリアを使用すると、現像スリーブ上の現像剤層厚を安定させ易くなり、現像特性が安定するようになると共に、キャリアに付着するトナーの劣化を抑えることも可能になり、現像剤自体の長寿命化を図ることもできるという利点がある。
On the other hand, a system using a spherical carrier instead of an amorphous carrier such as a conventional ferrite carrier is proposed as a developer carrier due to a recent demand for higher image quality (see, for example, Patent Document 3).
When a spherical carrier is used, the developer layer thickness on the developing sleeve can be easily stabilized, the development characteristics can be stabilized, and the deterioration of the toner adhering to the carrier can be suppressed. There is an advantage that the life can be extended.
更に、特許文献2では、従来のフェライトキャリアを用いた現像剤の搬送性を更に確保するため、溝と溝以外の現像スリーブの表面との表面粗さに差を持たせ、溝以外の表面の表面粗さが十点平均粗さRzで0.1μm以上5μm未満とすることが好ましいことが記されている。これにより、この表面が現像剤の摺動による経時変化によって摩耗されても、現像剤との摩擦抵抗の変化は小さく済み、現像剤搬送力の安定性は確保されるとしている。
しかしながら、このような従来の溝加工がなされた現像スリーブにおいても、球形キャリアを用いた現像剤を適用すると、現像スリーブ表面の摩耗や現像剤の劣化(キャリアやトナーの劣化)が生じ易いという新たな技術的課題が確認された。
Further, in
However, even in a developing sleeve having such a conventional groove processing, when a developer using a spherical carrier is applied, wear of the developing sleeve surface and deterioration of the developer (deterioration of carrier and toner) are likely to occur. Technical issues were identified.
本発明は、このような技術的課題を解決するためのものであり、二成分現像剤が担持搬送される現像剤担持体の表面を工夫すると共に使用する二成分現像剤を選定することで、現像剤及び現像剤搬送量を長期に亘って安定して維持するようにした現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。 The present invention is for solving such technical problems, and by devising the surface of the developer carrying member on which the two-component developer is carried and transported, and selecting the two-component developer to be used, A developing device capable of stably maintaining a developer and a developer transport amount over a long period of time and an image forming apparatus using the developing device are provided.
本件発明者らは、特に、二成分現像剤のキャリアに注目し、キャリアの形状並びに磁化の強さを変化させたときの現像剤担持体表面の摩耗状況や現像剤の劣化との関係について鋭意検討した結果、球形で低磁力のキャリアを使用すると、通常のフェライトキャリアを使用する場合よりも現像剤担持体表面による現像剤搬送力が低下する分、現像剤担持体との摺動による影響が大きく現れ、現像剤担持体の溝以外の部分での摩耗や現像剤自体の劣化が促進されるようになるが、キャリアの形状や低磁力のために現像剤による現像剤担持体への衝撃力が大きく低減するようになるとの知見を得て、本願発明を見出すに至った。 The inventors of the present invention pay particular attention to the carrier of the two-component developer, and are keen on the relationship between the state of wear of the developer carrier and the deterioration of the developer when the shape of the carrier and the strength of magnetization are changed. As a result of investigation, when a spherical, low-magnetic carrier is used, the developer carrying force on the surface of the developer carrying member is lower than when a normal ferrite carrier is used. It appears greatly, and the wear on the part other than the groove of the developer carrier and the deterioration of the developer itself are promoted. However, the impact of the developer on the developer carrier due to the carrier shape and low magnetic force. As a result, the present invention has been found.
すなわち、本発明の基本的構成は、図1に示すように、像担持体1に対向配置され且つトナー及びキャリアを含む二成分現像剤(現像剤)が担持搬送される現像剤担持体2を有し、像担持体1上の静電潜像を可視像化する現像装置において、現像剤は、形状係数SF−1が120以下で且つ磁場1000Oeにおける磁化の強さが30〜60emu/gのキャリアを用い、現像剤担持体2は、その表面に前記現像剤が摺動可能な平滑周面3を有し、この平滑周面3には現像剤が保持搬送可能な溝部4を形成したものであることを特徴とするものである。尚、ここで図1は本発明を示す模式図であり、本発明は図1に示される態様に限られないことは勿論である。
That is, as shown in FIG. 1, the basic configuration of the present invention includes a
このような技術的手段において、現像剤担持体2としては二成分現像剤(現像剤)を担持搬送しうるものであればよく、代表的態様としては、非磁性スリーブの内部に磁界発生部を備えた態様が挙げられる。また、現像剤担持体2と像担持体1の互いの移動方向は、対向部位で同方向(With方向)でもよいし、反対方向(Against方向)であっても差し支えない。
更に、現像剤担持体2はその表面に現像剤が保持搬送可能な溝部4が形成された平滑周面3を有すものであり、これらの平滑周面3及び溝部4は、少なくとも画像形成領域をカバーできる範囲に形成されていればよく、現像剤担持体2の表面(周面)全幅に亘って形成されていても差し支えない。
In such technical means, the
Further, the
また、本発明の現像剤担持体2は、その表面の平滑周面3上を現像剤が滑らかに摺動することで、この平滑周面3に対する現像剤による摺動摩耗を防ぎ、平滑周面3自体の摩耗や現像剤の劣化を防ぐことができるようになる。そのため、平滑周面3としてはその表面粗さが重要になり、現像剤が滑らかに摺動できるように、JIS B0601:2001に準拠した算術平均粗さRaが0.3μm以下となっている。また、より好ましくは、Raが0.2μm以下であることがよく、更には、平滑周面3の摺動性を一層考慮する観点から、Raが0.1μm以下であることが好ましい。仮に、平滑周面3のRaがこれより大きいと、現像剤担持体2への現像剤による摺動摩耗が発生し易くなり、現像剤担持体2による安定した現像剤搬送量が維持できなくなる。
また、平滑周面3を現像剤が摺動する観点から、平滑周面3は、その表面に現像剤との摩擦抵抗が小さい低摩擦層が施されていることが好ましい。この場合、平滑周面3上を現像剤がより滑り易くなり、現像剤による摺動摩耗を更に防ぐようになり、平滑周面3と現像剤の安定性を良好に保つことができるようになる。尚、この低摩擦層としては、現像剤との摩擦抵抗が小さい材料であればよく、例えばフッ素系樹脂層が挙げられる。
Further, the
Further, from the viewpoint of the developer sliding on the smooth
一方、本発明の溝部4の形状は特に限定せられず、代表的にはV字溝、U字溝、台形状溝等の溝4aを設けた態様が挙げられる。また、溝部4は平滑周面3に溝4aを連続的に形成したものであってもよいし、離散的に形成したものであってもよい。溝部4の形成方法は、特に制限されず、機械的な加工方法によってもよいし、化学的な方法によってもよい。
On the other hand, the shape of the
また、本発明の溝部4は、現像剤の搬送を担うようにする観点から、少なくとも現像剤担持体2の軸方向に沿う成分を有する複数の溝4aによって構成されることが好ましい。溝4aが少なくともこのような成分を持つことで、現像剤担持体2の回動による画像形成領域への現像剤の安定した搬送性が確保されるようになる。この場合、溝4aは連続的に延びていてもよいし、不連続に形成されていても差し支えない。
更に、上述の溝部4の一態様にあっては、安定した現像剤搬送量を維持する観点から、溝部4は、現像剤担持体2の軸方向に沿って延び且つ現像剤担持体2の平滑周面3の周方向に等間隔に配列された複数の溝4aによって構成されることが好ましい。尚、ここでいう「等間隔」とは、通常の製法におけるばらつきを含む寸法程度を意味する。
更にまた、上述の溝部4の他の態様としては、溝部4は、現像剤担持体2の平滑周面3に規則的且つ離散的に配置された複数の凹部を有し、この複数の凹部は現像剤担持体2の軸方向に連なって構成されることが好ましい。このように、規則的且つ離散的に凹部を配置することによっても現像剤搬送量を安定的に維持することができるようになり、また現像剤担持体2の軸方向には連なるように構成することで、現像剤担持体2の軸方向での均一な現像剤供給を行うことも可能になる。尚、凹部形状は特に限定せられず、円形、楕円形、長円形、矩形等の形状が挙げられる。
Moreover, it is preferable that the
Furthermore, in one aspect of the
Furthermore, as another aspect of the
そして、本発明においては、現像剤のキャリアとして、形状係数SF−1が120以下であり、また、磁場1000Oeにおける磁化の強さが30〜60emu/gのものを使用することに特徴がある。
このように形状係数SF−1が120以下の所謂球形キャリアであり、かつ、低磁力キャリアを使用することで、従来のフェライトキャリアを使用する場合に比べ、現像剤層厚が安定化させ易いという特徴の他、現像剤が現像剤担持体2に与える衝撃力が小さくなり、現像剤担持体2の摩耗や現像剤の劣化を更に防ぐことができるようになる。そのため、現像剤の長寿命化やキャリア自体の破壊が低減することでのクリーニングブレードの長寿命化(キャリアが破壊すると、破壊キャリアが像担持体1に付着し易くなり、像担持体1のクリーニングブレードの破損に繋がるようになる)等の利点がある。
In the present invention, a developer carrier having a shape factor SF-1 of 120 or less and a magnetization strength of 30 to 60 emu / g in a magnetic field of 1000 Oe is used.
Thus, it is a so-called spherical carrier having a shape factor SF-1 of 120 or less, and the use of a low magnetic force carrier makes it easier to stabilize the developer layer thickness than in the case of using a conventional ferrite carrier. In addition to the features, the impact force exerted by the developer on the
本発明でのキャリアの形状係数SF−1としては、現像剤層厚をより安定化させる観点から115以下のものがよい。また、このときのSF−1は次のように算出される。キャリアの投影像における最大絶対長をMLとし、キャリアの投影像面積をAとしたときに、SF−1=(ML2/A)×(π/4)×100となる。
仮に、現像剤の形状係数SF−1がこれより大きくなると、現像剤が現像剤担持体2表面と摺動し易くなり、現像剤担持体2の摺動摩耗を生じ易くなる。一方、磁化の強さが大きすぎると、現像剤の現像剤担持体2への磁気的吸引力が増加し、現像剤担持体2への衝撃力が高くなりすぎ、現像剤による現像剤担持体2の摺動摩耗が発生し易くなる。また、磁化の強さが小さすぎると、現像剤の現像剤担持体2への磁気吸引力が小さくなりすぎ、現像剤担持体2による現像剤搬送が不足するようになる。
また、本発明では、キャリアの比重は3.0以上4.0以下に設定されることが好ましく、これによれば、現像剤と現像剤担持体2との間の磁気的作用を保ちながら、キャリアとトナー間の衝撃力や現像剤と現像剤担持体2との衝撃力を低減することができるようになり、一層安定した現像特性を維持することができるようになる。
The carrier shape factor SF-1 in the present invention is preferably 115 or less from the viewpoint of further stabilizing the developer layer thickness. In addition, SF-1 at this time is calculated as follows. When the maximum absolute length in the projected image of the carrier is ML and the projected image area of the carrier is A, SF-1 = (ML 2 / A) × (π / 4) × 100.
If the shape factor SF-1 of the developer is larger than this, the developer easily slides on the surface of the
In the present invention, the specific gravity of the carrier is preferably set to 3.0 or more and 4.0 or less. According to this, while maintaining the magnetic action between the developer and the
そして、本発明は上述した現像装置に限られるものではなく、これらの現像装置を用いた画像形成装置をも対象とし、この場合、静電潜像が形成担持される像担持体1と、上述の現像装置を備えるようにすればよい。 The present invention is not limited to the above-described developing device, and is also intended for an image forming apparatus using these developing devices. In this case, the image carrier 1 on which an electrostatic latent image is formed and supported, and the above-described developing device. The developing device may be provided.
本発明によれば、トナー及びキャリアを含む二成分現像剤が担持搬送される現像剤担持体を有し、像担持体上の静電潜像を可視像化する現像装置において、現像剤のキャリアは、形状係数SF−1が120以下であり、かつ、磁場1000Oeにおける磁化の強さが30〜60emu/gのものを用い、現像剤担持体は、その表面に現像剤が摺動可能で且つ算術平均粗さRaが0.3μm以下の平滑周面を有し、この平滑周面には現像剤が保持搬送可能な溝部を形成するようにしたので、形状係数の小さい、所謂球形キャリアを用いた現像剤を使用するに際しても、キャリアの形状及び磁化の強さと平滑周面との相乗効果によりキャリアが摺動しても平滑周面が摩耗され難くなり、現像剤担持体表面の形状を長期的に安定させることができる。そのため、現像剤搬送量の安定化及び現像剤の劣化防止を図ることができるようになる。
また、このような現像装置を用いることで、現像剤搬送量が安定し、また、現像剤の劣化も抑えることができ、長期に亘って安定した画像が得られる画像形成装置を提供することが可能になる。
According to the present invention, in a developing device that has a developer carrying member on which a two-component developer containing toner and a carrier is carried and which visualizes an electrostatic latent image on the image carrying member, carrier shape factor SF-1 is 120 or less, and used as intensity of magnetization in a magnetic field 1000Oe is 30~60emu / g, the developer carrying member, the developer is slidable on the surface thereof In addition, a smooth peripheral surface having an arithmetic average roughness Ra of 0.3 μm or less is formed, and a groove portion on which the developer can be held and conveyed is formed on the smooth peripheral surface. Therefore, a so-called spherical carrier having a small shape factor is formed. Even when the developer used is used, even if the carrier slides due to the synergistic effect of the carrier shape and the strength of magnetization and the smooth peripheral surface, the smooth peripheral surface is hardly worn, and the shape of the surface of the developer carrier is reduced. Can be stabilized in the long term Therefore, it becomes possible to stabilize the developer transport amount and prevent the deterioration of the developer.
Further, by using such a developing device, it is possible to provide an image forming apparatus in which the developer transport amount is stable, the deterioration of the developer can be suppressed, and a stable image can be obtained over a long period of time. It becomes possible.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
◎実施の形態1
図2は、本発明が適用された現像装置を含む画像形成装置の実施の形態1を示す。同図において、符号21は、矢印方向に回転し、表面に有機光導電層等からなる感光層を含む像担持体としての感光体であり、この感光体21は帯電ロール等の帯電器22によって帯電され、レーザ書込装置等の露光器23によって静電潜像が書き込まれる。この書き込まれた静電潜像は、感光体21の光の当たった部分の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
Embodiment 1
FIG. 2 shows Embodiment 1 of an image forming apparatus including a developing device to which the present invention is applied. In the figure,
また、感光体21に対向して配置される現像装置30は、現像ハウジング31内に着色粒子であるトナーとトナーを担持して搬送するキャリアを含む二成分現像剤(現像剤)が収容され、現像剤担持体としての現像ロール32に現像剤を担持させ、この現像ロール32に図示外のバイアス電源からの現像バイアスを印加することで、現像ロール32側を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、感光体21上の静電潜像の画像部を現像剤中の帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
Further, the developing
更に、感光体21の周囲には転写器24が設けられ、この転写器24は、例えば感光体21に圧接配置される転写ロールにて構成され、図示外のバイアス電源によって感光体21上のトナー像を記録材26側に引き付ける方向の転写バイアスを印加することで、感光体21上で現像されたトナー像を記録材26に転写させるようにしたものである。更にまた、転写後に感光体21上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーナー25によって除去される。
また、本実施の形態では、感光体21上のトナー像が転写された記録材26は、定着器50に搬送され、この定着器50により記録材26上のトナー像が定着される。定着器50としては、例えばヒートロール方式が採用され、加熱ロール51と加圧ロール52とを有し、この加熱ロール51と加圧ロール52との間に記録材26を通過させることによりトナー像を記録材26に定着するようになる。
Further, a
In this embodiment, the
本実施の形態における現像装置30は、図3に示すように、感光体21に向かって開口する現像ハウジング31を有し、この現像ハウジング31の開口に面して現像ロール32を配設し、現像ロール32の上方位置で現像ロール32と近接する位置に現像ロール32上の現像剤の層厚規制を行う層厚規制部材(トリマ)33を設けたものとなっている。
また、現像ハウジング31内の現像ロール32の背後には、現像剤を撹拌搬送しながら現像剤の帯電を行うと共に現像ロール32側に現像剤を供給する撹拌部材としてのオーガー34(34a,34b)が設けられている。本実施の形態のオーガー34は、現像ロール32側に主として現像ロール32への現像剤供給を行うサプライオーガー34aを配設し、このサプライオーガー34aの背後には、現像ハウジング31の一部で構成される仕切壁31aを介して主として現像剤の混合撹拌を行うアドミクスオーガー34bを配設したものとなっている。
As shown in FIG. 3, the developing
Further, behind the developing
そして、本実施の形態の現像ロール32は、表面が所定の形状の非磁性の現像スリーブ32aを回転可能に設け、この現像スリーブ32aの内部に5個の磁極を固定配置した磁界発生手段としてのマグネットロール32bを設けている。また、マグネットロール32b内の磁極は、感光体21と対向する位置に現像磁極としてのS1磁極を設け、S1磁極より下流側で略現像ロール32の下方位置には搬送磁極としてのN1磁極、N1磁極より下流側にはピックオフ磁極として作用するS2磁極及びピックアップ磁極としてのS3磁極を設け、更に、トリマ33と略対向する位置にはトリマ磁極としてのN2磁極が配置されている。そのため、隣接する同極性のS2磁極とS3磁極とで反発磁極を形成し、これらの磁極作用によって現像スリーブ32a上の現像剤をピックオフするようになっている。尚、マグネットロール32bの磁極配置はこれに限らず、適宜選定するようにすればよい。
The developing
特に、本実施の形態の現像スリーブ32aは、図4(a)に示すような断面構造を有している。この現像スリーブ32aには、平滑周面321と、この平滑周面321に設けられた台形状の複数の溝322を有しており、平滑周面321の表面粗さはJIS B0601:2001に準拠して算出される算術平均粗さRaが0.3μmのものとなっている。尚、この算術平均粗さRaとしては、好ましくは0.2μm以下、更に0.1μm以下が好適である。
また、溝322は、現像スリーブ32aの周面に現像スリーブ32aの回転軸方向に沿って複数設けられたものであり、夫々略等間隔(ピッチ)に配置されている。そして、本例では、例えば溝322のピッチは0.3〜1.0mm、溝322の幅(周面の開口幅)は50〜200μm、溝322の深さ(最深部)は30〜150μmとなるように設定されている。
In particular, the developing
Further, a plurality of
このような構成の現像スリーブ32aを作製するには、例えばアルミ合金等の金属パイプ周面にダイスによって溝加工をした後、周面を機械研磨することによってなされる。 尚、現像スリーブ32aの材料としては非磁性材料であればよく、アルミ合金に限らず、例えば非磁性ステンレス合金であってもよい。また、溝322の形状は台形状に限らず、例えばV字状、U字状、矩形状等適宜選定される。
In order to produce the developing
また、本実施の形態における現像剤としては、所謂球形の低磁力キャリアを用いる特徴がある。本実施の形態では、形状係数SF−1が115で、磁場1000Oe{106/(4π)(A/m)}における磁化の強さが60emu/g(2.4π×10−5Wb・m/kg)のキャリアを用いた。ここで、形状係数は、上述したSF−1=(ML2/A)×(π/4)×100にて算出されるが、キャリアの絶対最大長MLやキャリアの投影像面積Aは、光学顕微鏡を用いて倍率500倍に拡大したキャリア像を撮影し、得られた画像情報をインターフェイスを介して、例えばニレコ社製画像解析装置(LUZEXIII)に導入して画像解析した結果から求めることができる。尚、形状係数SF−1は、無作為にサンプリングした1000個のキャリアを測定して得られるような平均値が好適である。また、このキャリアの比重は3.6であった。 Further, the developer in the present embodiment is characterized by using a so-called spherical low magnetic carrier. In this embodiment, the shape factor SF-1 is 115, and the strength of magnetization in a magnetic field of 1000 Oe {10 6 / (4π) (A / m)} is 60 emu / g (2.4π × 10 −5 Wb · m). / Kg) carrier was used. Here, the shape factor is calculated by SF-1 = (ML 2 / A) × (π / 4) × 100 described above, but the absolute maximum length ML of the carrier and the projected image area A of the carrier are optical A carrier image magnified at a magnification of 500 times is photographed using a microscope, and the obtained image information can be obtained from an image analysis result introduced into, for example, an image analysis apparatus (LUZEXIII) manufactured by Nireco Corporation via an interface. . The shape factor SF-1 is preferably an average value obtained by measuring 1000 randomly sampled carriers. The specific gravity of this carrier was 3.6.
次に、このような現像装置30における作動について説明する。図3において、オーガー34によって帯電された現像剤は、サプライオーガー34aの作用と現像ロール32のピックアップ磁極(S3磁極)の作用によって現像ロール32上に供給される。現像ロール32(具体的には現像スリーブ32a)に供給された現像剤は現像スリーブ32aの回転に伴って移動し、トリマ33との対向位置にてマグネットロール32bのN2磁極の作用によって穂立ちがなされた磁気ブラシを、現像スリーブ32aとトリマ33とのギャップ(トリマギャップ)によって所定の層厚に規制することで所定の現像剤層厚となる。この所定の層厚に規制された現像剤は、現像スリーブ32aと感光体21との対向領域である現像領域にて、図示外の現像バイアスの作用によって現像がなされて、現像剤中のトナーによって感光体21上の静電潜像が顕像化される。現像を終えてトナーが少なくなった現像剤は、そのまま現像スリーブ32aの回転に伴って現像スリーブ32a上を移動し、N1磁極を超えてS2磁極の方へ搬送され、S2磁極とS3磁極のピックオフ作用によって現像スリーブ32aから剥離されるようになる。
Next, the operation of the developing
このような現像剤の搬送経路にあって、特にトリマ33近傍では、球形の低磁力キャリアを使用することによってトリマギャップを通過できる現像剤量が均一化され易いが、反面トリマ磁極のN2磁極によって現像スリーブ32a側に吸引される現像剤の吸引力が弱く、トリマ33の上流側での現像剤のよどみが発生し易くなる。そのため、この部位では現像スリーブ32a上を現像剤が摺動し易くなり、現像スリーブ32a表面に摺動摩耗が発生し易くなる。しかしながら、本実施の形態では、現像スリーブ32aに平滑周面321を採用することで、現像剤が平滑周面321を滑らかに摺動するようになり、現像剤による摺動摩耗が発生することは少なく、更に、球形の低磁力キャリアは通常のフェライトキャリアに比べ表面硬度も小さく且つ現像スリーブ32aへの衝撃力も小さくなることから平滑周面321を摩耗することが更に少なくなる。一方、現像スリーブ32aによる現像剤の搬送力は溝322によって確保されているため、長期に亘って安定した現像剤搬送量を確保できるようになる。
In such a developer transport path, especially in the vicinity of the
更に、このような磁極配置を持った現像スリーブ32a上では、その他の部位、例えば、ピックオフ磁極のS2磁極の上流側等でも磁極配置や磁極の強さの影響によって現像剤のよどみが発生し易く、これらの部位でも現像スリーブ32a表面の摺動摩耗が発生し易くなるが、本実施の形態では、平滑周面321によって摺動摩耗を抑えることができるため、現像ロール32としての現像剤搬送量を長期に亘って安定させることができるようになる。
Furthermore, on the developing
仮に、現像剤のキャリアとして通常のフェライトキャリアを使用すると、キャリアの表面に露出しているフェライトの凹凸により平滑周面321が傷付けられ易くなり、現像剤と平滑周面321との摺動が徐々に摺動摩耗に向かうようになる。そのため、平滑周面321の平滑性が損なわれ、この部位でも容易に現像剤の搬送力が生じるようになる(この部位にも磁気ブラシが形成し易くなる結果、単なる摺動面ではなくなる)。その結果、現像スリーブ32aでの現像剤搬送量が増加するようになり、現像領域での現像剤過多による現像剤詰まりを生じたり、画像濃度の変化等を来すようになる。しかしながら、本実施の形態では、球形の低磁力キャリアを使用することでこのような問題の発生を抑えることが有効になされるようになる。
If a normal ferrite carrier is used as the developer carrier, the smooth
また、本実施の形態では現像スリーブ32aとして図4(a)に示す構成を示したが、例えば図4(b)に示すような構成とすることも可能である。同図において、平滑周面321には、現像スリーブ32aの最表面にフッ素系樹脂等からなる低摩擦物質をコーティング処理したコート層321aが施されている。
このようにコート層321aを施すことで、平滑周面321での現像剤が一層滑らかに摺動するようになり摺動摩耗の低減を図ることができ、安定した平滑周面321を維持することができるようになる。そのため、現像スリーブ32aでの現像剤搬送量を長期に亘って安定させることができるようになる。
In the present embodiment, the configuration shown in FIG. 4A is shown as the developing
By applying the
更に、本実施の形態では、現像装置30内のトリマ33を現像ロール32の上方に配置し、現像ロール32上の現像剤の搬送方向を反時計回りにする構成を示したが、例えばトリマ33を現像ロール32の下方に配置し、現像ロール32での現像剤の搬送経路を時計回りにするように構成した現像装置30とするようにしても差し支えない。
更に、本実施の形態では、単色の画像形成装置を示したが、本実施の形態の現像装置30を複数備え、例えばフルカラーの画像形成装置とするようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the configuration in which the
Furthermore, in the present embodiment, a monochromatic image forming apparatus is shown. However, a plurality of developing
◎実施の形態2
図5は、本発明が適用された画像形成装置の実施の形態2の現像装置に用いられる現像ロール32の部分拡大図を示すものである。本実施の形態の画像形成装置及び現像装置は実施の形態1と略同様の構成のため、ここではその説明は省略し、現像ロール32についてのみ説明する。尚、実施の形態1と同様の構成要素について同様の符号を付し、ここではその詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is a partially enlarged view of the developing
本実施の形態の現像ロール32は、現像スリーブ32aの表面形状が実施の形態1と異なり、溝の形状が離散的に配置された円形凹部323となっており、現像スリーブ32a上にこの円形凹部323を千鳥状に配置したものとなっている。
また、このとき、円形凹部323の径をD1とし、現像スリーブ32aの軸方向に配列された円形凹部323間の間隔をD2としたときに、D1>D2となるようにして、現像スリーブ32aでの現像剤搬送が軸方向に亘って満遍なくなされるようになっている。
そして、本実施の形態においても、これらの円形凹部323以外の平滑周面321の表面粗さは0.3μmとなっている。
そのため、本実施の形態でも実施の形態1と同様の効果を奏する。
Unlike the first embodiment, the developing
At this time, when the diameter of the circular
Also in the present embodiment, the surface roughness of the smooth
Therefore, the present embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
本実施の形態では、溝形状として円形凹部323を用いたが、凹部形状は特にこれに限られず、楕円形、長円形、矩形等であっても差し支えない。尚、いずれの形状にあっても、現像スリーブ32aの軸方向に亘って現像剤搬送が満遍なくなされるようになっていることは云うまでもない。
In this embodiment, the
本実施例は、実施の形態1の現像装置の構成において、現像スリーブの平滑周面の表面粗さを変えたときの現像剤搬送量の変化並びに現像剤の劣化状況を評価したものである。
使用した現像剤のキャリアは、形状係数SF−1が115であり、磁場1000Oe{106/(4π)(A/m)}における磁化の強さが60emu/g(2.4π×10−5Wb・m/kg)のキャリアとし、現像スリーブの平滑周面の表面粗さはRaが0.2μmと0.7μmの2種とした。
In this example, in the configuration of the developing device of the first embodiment, the change in the developer conveyance amount and the deterioration state of the developer when the surface roughness of the smooth circumferential surface of the developing sleeve is changed are evaluated.
The developer carrier used has a shape factor SF-1 of 115 and a magnetization strength of 60 emu / g (2.4π × 10 −5 ) in a magnetic field of 1000 Oe {10 6 / (4π) (A / m)}. The surface roughness of the smooth peripheral surface of the developing sleeve was Ra of 0.2 μm and 0.7 μm.
評価は、評価モデルとして、トナーを補給しない状況下で、現像スリーブを長時間(具体的には6時間)連続的に回転させ、現像スリーブ上の現像剤量の測定及びトナーの表面状態の観察を行った。
結果は、現像剤量を図6に、トナーの表面状態を図7に示す。
現像剤量は、初期値はRaが0.7μmの方が表面が粗い分現像剤量が若干多くなるが、3時間後には初期値に比べ約30%減少し、6時間後には40%以上減少した。これに比べ、Raが0.2μmでは、3時間で約13%、6時間でも約18%の減少に留まった。通常、20%程度の変化であれば実際の現像装置での問題は許容されると考えられ、このことからも現像スリーブの平滑周面の粗さについてはRaが0.2μmの方が良好であることが確認された。
フェライトキャリアの場合には、キャリアの形状として表面に鋭い凸部があることにより現像スリーブの平滑周面が傷つけられ、表面粗さが大きくなり現像剤量が増加するのに対し、球状キャリアでは表面に鋭い凸部がないため表面粗さを却って小さくする方に働き現像剤量は低下するようになる。尚、ブラスト処理を施した現像スリーブに対して球形キャリアを使用すると、表面粗さが小さくなり現像剤量は低下する方向に働く。
As an evaluation model, the developing sleeve is continuously rotated for a long period of time (specifically, 6 hours) as an evaluation model, and the amount of developer on the developing sleeve is measured and the surface state of the toner is observed. Went.
As a result, the developer amount is shown in FIG. 6, and the surface state of the toner is shown in FIG.
As for the amount of developer, the initial value of Ra is 0.7 μm, and the amount of developer is slightly increased due to the rougher surface, but after 3 hours it is reduced by about 30% compared to the initial value, and after 6 hours it is 40% or more. Diminished. In contrast, when Ra was 0.2 μm, the decrease was about 13% in 3 hours and about 18% in 6 hours. In general, if the change is about 20%, it is considered that the problem in the actual developing device is acceptable. From this, the roughness of the smooth peripheral surface of the developing sleeve is better when Ra is 0.2 μm. It was confirmed that there was.
In the case of a ferrite carrier, the smooth peripheral surface of the developing sleeve is damaged due to the sharp protrusion on the surface as the shape of the carrier, and the surface roughness increases and the amount of developer increases, whereas the surface of a spherical carrier increases. Since there are no sharp protrusions, the surface roughness is reduced and the developer amount is reduced. When a spherical carrier is used for the developing sleeve subjected to the blasting process, the surface roughness is reduced and the developer amount is reduced.
一方、トナーの表面状態については、トナーへの外添剤の埋まり込み状態を顕微鏡観察で評価し、グレード分けしたところ、Raが0.7μmでは3時間でグレードが3に、6時間でグレードが5になった。一方、Raが0.2μmでは3時間でグレードが2に、6時間でグレードが3になった。このトナーへの外添剤の埋まり込みはグレードが大きくなるほど外添剤がトナー中に埋まり込む方向であり、このようにトナーが埋まり込むことでトナーの帯電量が所望の値にならなかったり、帯電分布が広くなりすぎたり、流動性が悪くなったりする。このグレードとしては、通常3以下であれば使用可能と考えられ、このことからも現像スリーブの平滑周面の粗さについてはRaが0.2μmの方が良好であることが確認された。
そして、Raが0.2μmの現像スリーブを用いた現像装置を搭載した画像形成装置にて、実際の印刷を行ったところ、長期に亘って画像欠陥のない出力画像が得られることを確認した。
On the other hand, the surface condition of the toner was evaluated by microscopic observation of the state in which the external additive was embedded in the toner, and graded. When Ra was 0.7 μm, the grade changed to 3 in 3 hours and the grade in 6 hours. It became 5. On the other hand, when Ra was 0.2 μm, the grade became 2 in 3 hours and the grade became 3 in 6 hours. The embedding of the external additive in the toner is in the direction in which the external additive is embedded in the toner as the grade increases, and the toner charge amount does not reach a desired value by embedding the toner in this way, The charge distribution becomes too wide or the fluidity becomes poor. As this grade, it is considered that it can be used if it is usually 3 or less. From this, it was confirmed that the roughness of the smooth peripheral surface of the developing sleeve is better when Ra is 0.2 μm.
Then, when actual printing was performed with an image forming apparatus equipped with a developing device using a developing sleeve with a Ra of 0.2 μm, it was confirmed that an output image without image defects was obtained over a long period of time.
その後、更に平滑周面の表面粗さについて本実施例と同様の評価を行い、Raが0.3μm以下であれば問題がなく、更に、Raが0.3μmより0.2μm、更には0.1μmとすることで、特性の向上がなされることが確認され、Raが0.3μm以下であれば十分な効果が得られることが確認された。
更に、現像剤のキャリアの形状係数SF−1が120のものについても評価した結果、本実施例と同様の効果があることが確認され、形状係数SF−1が120以下であれば十分な効果が得られることが確認された。また、磁場1000Oe{106/(4π)(A/m)}における磁化の強さが30〜60emu/g(1.2π〜2.4π×10−5Wb・m/kg)であれば同様の効果があることが確認された。尚、これらのキャリアの比重はいずれも3.0〜4.0の範囲内であった。
以上のことから、本件の有効性が確認された。
Thereafter, the surface roughness of the smooth peripheral surface is evaluated in the same manner as in the present example. If Ra is 0.3 μm or less, there is no problem, and Ra is from 0.3 μm to 0.2 μm, and further, 0. It was confirmed that the characteristics were improved by setting the thickness to 1 μm, and it was confirmed that a sufficient effect was obtained if Ra was 0.3 μm or less.
Furthermore, as a result of evaluating the developer carrier having a shape factor SF-1 of 120, it was confirmed that the same effect as in this example was obtained. If the shape factor SF-1 is 120 or less, a sufficient effect is obtained. It was confirmed that The same applies if the strength of magnetization in a magnetic field of 1000 Oe {10 6 / (4π) (A / m)} is 30 to 60 emu / g (1.2π to 2.4π × 10 −5 Wb · m / kg). It was confirmed that there is an effect. The specific gravity of these carriers was in the range of 3.0 to 4.0.
From the above, the effectiveness of this case was confirmed.
1…像担持体,2…現像剤担持体,3…平滑周面,4…溝部,4a…溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image carrier, 2 ... Developer carrier, 3 ... Smooth peripheral surface, 4 ... Groove part, 4a ... Groove
Claims (7)
現像剤は、形状係数SF−1が120以下で且つ磁場1000Oeにおける磁化の強さが30〜60emu/gのキャリアを用い、
現像剤担持体は、その表面に前記現像剤が摺動可能で且つ算術平均粗さRaが0.3μm以下の平滑周面を有し、この平滑周面に現像剤が保持搬送可能な溝部を形成したものであることを特徴とする現像装置。 In a developing device that has a developer carrier that is disposed opposite to an image carrier and carries a two-component developer including toner and carrier, and visualizes an electrostatic latent image on the image carrier,
The developer uses a carrier having a shape factor SF-1 of 120 or less and a magnetization strength of 30 to 60 emu / g in a magnetic field of 1000 Oe,
The developer carrying member has a smooth circumferential surface on which the developer can slide and an arithmetic average roughness Ra of 0.3 μm or less, and a groove portion on which the developer can be held and conveyed is provided on the smooth circumferential surface. A developing device formed.
平滑周面は、表面に現像剤との摩擦抵抗の小さな低摩擦層が施されていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The developing device, wherein the smooth peripheral surface is provided with a low friction layer having a small frictional resistance with the developer on the surface.
溝部は、少なくとも現像剤担持体の軸方向に沿う成分を有する複数の溝によって構成されることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The developing device according to claim 1, wherein the groove portion includes at least a plurality of grooves having components along the axial direction of the developer carrying member.
溝部は、現像剤担持体の軸方向に沿って延び且つ現像剤担持体の平滑周面の周方向に等間隔に配列された複数の溝によって構成されることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 3 .
The developing device is characterized in that the groove portion includes a plurality of grooves extending along the axial direction of the developer carrying member and arranged at equal intervals in the circumferential direction of the smooth circumferential surface of the developer carrying member.
溝部は、現像剤担持体の平滑周面に規則的且つ離散的に配置された複数の凹部を有し、この複数の凹部は現像剤担持体の軸方向に連なって構成されることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The groove portion has a plurality of concave portions regularly and discretely arranged on the smooth peripheral surface of the developer carrier, and the plurality of concave portions are configured to be continuous in the axial direction of the developer carrier. Developing device.
キャリアは、比重が3.0以上4.0以下に設定されることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The developing device according to claim 1, wherein the carrier has a specific gravity of not less than 3.0 and not more than 4.0.
請求項1乃至6のいずれかに記載の現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which an electrostatic latent image is formed and carried;
An image forming apparatus, comprising a developing device according to any one of claims 1 to 6.
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