JP5086593B2 - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents

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本発明は、現像ローラを有する現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device having a developing roller, a process cartridge, and an image forming apparatus.

電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ、或いはそれらの少なくも2つの機能を有する複合機等の画像形成装置において、感光体ドラムや感光体ベルト等の潜像担持体上に形成された静電潜像を現像装置によって現像することにより可視像が得られる。かかる現像装置において、非磁性体のトナーと磁性体のキャリアを混合した現像剤を用いた所謂二成分現像方式もよく知られており、広く用いられている。
二成分現像方式では、現像ローラ外周面に現像剤を磁気吸着させて磁気ブラシを形成し、現像ローラと潜像担持体の間で現像可能電界が確保されている現像領域において、静電潜像が形成された潜像担持体と電気的バイアスが印加されたスリーブとの間の電界によって、前記磁気ブラシから対向する潜像担持体の潜像面へトナーを選択的に供給付着することにより、静電潜像を現像させる。
現像ローラは、一般に、非磁性体よりなる円筒状の現像スリーブを有し、このスリーブ表面に現像剤の穂立ちを生じさせるように磁界を形成するマグネットロールをスリーブ内部に備えている。穂立ちの際、キャリアがマグネットロールで生じる磁力線に沿うようにスリーブ上に穂立ちすると共に、この穂立ちに係るキャリアに対して帯電トナーが付着されている。マグネットロールは、複数の磁極が磁石等で形成されていて、特にスリーブ表面の現像領域部分では現像剤を立ち上げる現像磁極を備えている。現像スリーブとマグネットロールの少なくとも一方が動くことでスリーブ表面に穂立ちを起こした現像剤が移動するようになっており、現像領域に搬送された現像剤は現像主極から発せられる磁力線に沿って穂立ちを起こし、この現像剤のチェーン穂は撓むように潜像担持体表面に接触し、接触した現像剤のチェーン穂が潜像担持体との相対線速差に基づいて静電潜像と擦れ合いながらトナー供給を行う。
In an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a laser beam printer, a facsimile, or a complex machine having at least two functions thereof, it is formed on a latent image carrier such as a photosensitive drum or a photosensitive belt. A visible image is obtained by developing the electrostatic latent image with a developing device. In such a developing device, a so-called two-component developing system using a developer in which a non-magnetic toner and a magnetic carrier are mixed is well known and widely used.
In the two-component development method, a developer is magnetically attracted to the outer peripheral surface of the developing roller to form a magnetic brush, and an electrostatic latent image is developed in a developing area where a developable electric field is secured between the developing roller and the latent image carrier. By selectively supplying and adhering toner from the magnetic brush to the latent image surface of the opposing latent image carrier by the electric field between the latent image carrier formed with the sleeve to which an electrical bias is applied, The electrostatic latent image is developed.
The developing roller generally has a cylindrical developing sleeve made of a non-magnetic material, and is provided with a magnet roll that forms a magnetic field on the sleeve surface so as to generate a spike of developer on the sleeve surface. At the time of spike, the carrier spikes on the sleeve so as to follow the lines of magnetic force generated by the magnet roll, and charged toner is attached to the carrier related to the spike. The magnet roll has a plurality of magnetic poles formed of magnets or the like, and includes a developing magnetic pole for starting up the developer, particularly in the developing region portion of the sleeve surface. When at least one of the developing sleeve and the magnet roll moves, the developer having raised the sleeve surface moves, and the developer conveyed to the developing area follows the magnetic lines generated from the developing main pole. The developer chain spike comes into contact with the surface of the latent image carrier so as to bend, and the developer chain spike that comes into contact with the electrostatic latent image is rubbed based on the relative linear velocity difference from the latent image carrier. Supply toner while matching.

近年、電子写真方式の画像形成装置においては高画質、コンパクト、低コスト化のニーズが高まり、その達成手段として現像剤に用いるキャリア・トナーの小径化や潜像担持体と現像ローラとのギャップを狭めるなどの手段が採用され、高画質化に効果があることは証明されている。しかもコンパクト化ということで、ユニット内の空間を少なくし、現像剤の量も少量にしている。しかし、その一方で副作用として現像剤の連れ回りが発生しやすくなっている。
この現像剤の連れ回りは、使用した現像剤を現像スリーブから離し、フレッシュな現像剤を現像スリーブに汲み上げれば、発生しないが、ユニットのコンパクト化のために現像剤剥離極と汲み上げ極の距離が近くなっていることと、キャリア・トナーの小径化を行うことにより、現像剤の流動性が落ちてしまい現像スリーブから現像剤の剥離が遅くなり、連れ回りや現像剤循環部からの汲み上げムラが発生しやすくなってしまう。そのために、画像濃度の不均一画像が発生してしまう。
また、現像剥離極磁極とその下流の汲み上げ磁極との磁束密度分布が寄与し、磁極間の距離を離すことにより、現像剤の剥離位置と汲み上げ位置が遠くなるので良化する傾向にあるが、現像装置構成とのマッチングを考慮すると磁気特性設計自由度が高いとはいえず改善が困難である。
In recent years, there has been a growing need for high image quality, compactness, and low cost in electrophotographic image forming apparatuses. As a means for achieving this, the diameter of carriers and toners used in developers and the gap between latent image carriers and developing rollers have been reduced. It has been proved that measures such as narrowing are adopted and it is effective in improving the image quality. Moreover, because of compactness, the space in the unit is reduced and the amount of developer is also reduced. However, as a side effect, the accompanying developer is likely to occur.
This rotation of the developer does not occur if the developer used is separated from the developing sleeve and the fresh developer is pumped up to the developing sleeve, but the distance between the developer peeling electrode and the pumping electrode is reduced in order to make the unit compact. By reducing the diameter of the carrier and toner, the fluidity of the developer will drop, and the developer will be peeled off from the developing sleeve more slowly. Is likely to occur. For this reason, an image with nonuniform image density is generated.
In addition, the magnetic flux density distribution between the development peeling pole and the pumping magnetic pole downstream from it contributes, and by separating the distance between the magnetic poles, the developer peeling position and the pumping position tend to improve, Considering matching with the developing device configuration, the degree of freedom in designing magnetic characteristics is not high, and improvement is difficult.

特許文献1には、内部に固定された磁界発生手段を有し、表面上に磁性キャリアとトナーとからなる2成分現像剤を担持して回転する非磁性現像スリーブからなる現像剤担持体と、該現像剤担持体上に担持された現像剤の量を規制する剛体からなる現像剤量規制部材とを備えた現像装置を用いて像担持体上の静電潜像をトナー像化する画像形成装置において、上記現像スリーブと上記像担持体とのギャップが0.4mm以下であり、かつ、上記磁性キャリアがすくなくとも結着樹脂と粒子を有するコート膜を有し、該粒子径Dと該結着樹脂膜厚hが1<[D/h]<10であることを特徴する画像形成装置が開示されている。これにより、2成分現像剤を用いた画像形成装置において、画質向上のため現像能力を高めるとともに、汲み上げ量の変動を抑制して現像領域へ安定した現像剤の搬送を行い、高品位な画像を長期にわたり得ることができた。
また、特許文献2には、回転可能な非磁性円筒及び該非磁性円筒の内部にあって、複数の磁極を形成するための磁石を不動に設置した磁界発生手段を備えた現像ローラと、磁性キャリアと非磁性トナーより成る2成分現像剤を収容する現像容器と、該現像容器にあって上記2成分現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、前記現像ローラを囲うケース部材とを有し、前記現像剤を前記非磁性円筒の回転により搬送し、像担持体上の静電潜像を磁気ブラシ現像する2成分現像装置において、前記磁界発生手段を構成する磁極の中で、現像位置を通過した現像剤を前記現像ローラから分離させる2つの同極性磁極の極間で形成される反発磁界の最も低い部位で当該現像ローラの周面に立てた法線ベクトルが前記ケース部材の内壁面で反射して作られる法線反射ベクトルの向きを、前記現像位置から離れる側の水平線に対して、0度〜70度とし、かつ前記2つの同極性磁極の中、前記現像ローラの回転方向下流側に位置する磁極の法線方向のピーク磁力を35mT以上55mT以下としたことを特徴とする現像装置が開示されている。これにより、磁界発生手段を備えた現像ローラ51と、2成分現像剤を収容する現像容器内で現像剤を攪拌搬送する攪拌搬送手段と、現像ローラを囲うケース部材とを有し、上記現像剤を現像ローラ51の回転により搬送し、感光体ドラム20上の静電潜像を磁気ブラシ現像する2成分現像装置において、省スペース、高速化を図りつつ、画像濃度ムラ等の異常画像を抑えることができた。
しかしながら、両手段では連れ回りや現像剤循環部からの汲み上げムラの発生を十分に抑制できず、問題となっていた。
Patent Document 1 includes a developer carrying member including a non-magnetic developing sleeve that has a magnetic field generating means fixed therein, and carries a two-component developer comprising a magnetic carrier and a toner on the surface and rotates. Image formation for forming an electrostatic latent image on an image carrier into a toner image using a developing device including a developer amount regulating member made of a rigid body for regulating the amount of developer carried on the developer carrier. In the apparatus, the gap between the developing sleeve and the image carrier is 0.4 mm or less, and the magnetic carrier has at least a coating film having a binding resin and particles, and the particle diameter D and the binding An image forming apparatus is disclosed in which the resin film thickness h is 1 <[D / h] <10. As a result, in an image forming apparatus using a two-component developer, the developing ability is enhanced to improve the image quality, and the developer is stably conveyed to the development area while suppressing fluctuations in the pumping amount, thereby producing a high-quality image. I was able to get it for a long time.
Patent Document 2 discloses a developing roller including a nonmagnetic cylinder that can rotate and a magnetic field generating unit that is fixedly installed with magnets for forming a plurality of magnetic poles inside the nonmagnetic cylinder, and a magnetic carrier. And a developer container containing a two-component developer made of non-magnetic toner, an agitating / conveying means for agitating and conveying the two-component developer in the developer container, and a case member surrounding the developing roller, In a two-component developing device that conveys developer by rotating the non-magnetic cylinder and develops an electrostatic latent image on an image carrier by magnetic brush development, the developer passes through the developing position in the magnetic poles constituting the magnetic field generating means. A normal vector standing on the peripheral surface of the developing roller at the lowest repulsive magnetic field formed between the poles of two same-polarity magnetic poles that separate the developer from the developing roller is reflected by the inner wall surface of the case member. Made The direction of the normal reflection vector is set to 0 to 70 degrees with respect to the horizontal line on the side away from the developing position, and the magnetic pole located on the downstream side in the rotation direction of the developing roller among the two same-polarity magnetic poles. A developing device is disclosed in which the peak magnetic force in the normal direction is 35 mT or more and 55 mT or less. Thus, the developing roller 51 provided with a magnetic field generating means, an agitating / conveying means for agitating and conveying the developer in a developing container containing a two-component developer, and a case member surrounding the developing roller, the developer In the two-component developing device that conveys the toner by rotating the developing roller 51 and magnetic brush develops the electrostatic latent image on the photosensitive drum 20, the abnormal image such as uneven image density is suppressed while saving space and increasing the speed. I was able to.
However, both methods have been problematic because they cannot sufficiently suppress the occurrence of follow-up and pumping unevenness from the developer circulation section.

特開2003−233255号公報JP 2003-233255 A 特開2005−266366号公報JP 2005-266366 A

そこで、本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、画像濃度不均一や画像ムラの解消された現像ローラ、前記現像ローラを有する現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することである。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the problem is that a developing roller in which non-uniform image density and image unevenness are eliminated, a developing device having the developing roller, a process cartridge, and an image forming apparatus. Is to provide.

前記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の現像装置は、現像剤を汲み上げて、磁気ブラシを形成し、潜像担持体に現像剤を摺擦する現像ローラを備える現像装置において、前記現像ローラは、非磁性スリーブと、前記非磁性スリーブ内に固定配置されたマグネットロールとを有し、前記マグネットロールが、半径方向に対して、現像剤汲み上げ磁極と、第1の現像剤搬送磁極と、現像剤穂立ちのための主磁極と、第2の現像剤搬送磁極と、現像剤剥離磁極との少なくとも5極を備え、前記現像剤剥離磁極の法線方向に対する磁束密度の半値幅が、半径方向に対して15°以上25°以下であって、前記現像ローラにおける現像剤搬送磁極の下側に現像剤規制部材を配置していることを特徴とする。ここで、半値幅とは、法線方向の磁力分布曲線の最高法線磁力の半分の値を指す部分の角度幅のことである。
た、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤剥離磁極が、半径方向に対して前記非磁性スリーブ回転上流側に向いていることを特徴とする。
また、本発明の現像装置は、さらに、前記現像剤剥離磁極が、前記現像ローラの中心より上側に配置していることを特徴とする。
The features of the present invention, which is a means for solving the above problems, are listed below.
The developing device of the present invention includes a developing roller that draws up the developer, forms a magnetic brush, and slides the developer on the latent image carrier, and the developing roller includes a non-magnetic sleeve and the non-magnetic sleeve. and a magnet roll which is fixedly disposed in the magnetic sleeve, the magnet roll, to the radial direction, and the magnetic pole scooping developer, a first current image agent transport poles, the main for developer bristle a magnetic pole, and a second current image agent transport poles, with at least 5 poles and the developer peeling pole, the half-value width of the magnetic flux density with respect to the normal direction of the developer peeling poles, 15 ° or more with respect to the radial direction The developer regulating member is disposed below the developer conveying magnetic pole in the developing roller at 25 ° or less. Here, the half-value width, Ru der that the angular width of the portion refers to a half value of the maximum normal force in the normal direction of the magnetic force distribution curve.
Also, the developing device of the present invention, further, the developer peeling pole, characterized in that facing the said non-magnetic sleeve rotation upstream side with respect to the radial direction.
The developing device of the present invention is further characterized in that the developer peeling magnetic pole is disposed above the center of the developing roller.

本発明のプロセスカートリッジは、少なくとも潜像担持体と現像装置とを一体に支持しているプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、上記いずれかの現像装置を有することを特徴とする。
本発明の画像形成装置は、少なくとも潜像担持体と、前記潜像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、を備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、上記いずれかの現像装置を有することを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記画像形成装置は、上記のプロセスカートリッジを着脱可能に備えることを特徴とする。
The process cartridge of the present invention is a process cartridge that integrally supports at least a latent image carrier and a developing device, wherein the process cartridge includes any one of the developing devices described above .
An image forming apparatus according to the present invention includes at least a latent image carrier and a developing device that develops a latent image formed on the latent image carrier . It has a developing device.
The image forming apparatus of the present invention, further, the image forming apparatus is characterized by comprising a process cartridge of the upper Symbol detachably.

本発明は、前記解決するための手段によって、画像濃度不均一や画像ムラの解消された現像ローラを有する現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することが可能となった。 According to the present invention, it is possible to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus having a developing roller in which uneven image density and image unevenness are eliminated by the means for solving the problems.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that it is easy for a person skilled in the art to make other embodiments by changing or correcting the present invention within the scope of the claims, and these changes and modifications are included in the scope of the claims. The following description is an example of the best mode of the present invention, and does not limit the scope of the claims.

以下、本発明を画像形成装置に適用した実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置としての電子写真方式フルカラープリンタを示す。このプリンタの画像ユニット10は、矢印方向に無端移動する像担持体としての中間転写ベルト11を備え、中間転写ベルト11の下部張架面には、トナー像形成手段である4個の画像形成ユニット12Y、12C、12M、12Kが配置されている。画像形成ユニットの番号に沿えたY、C、M、Kは、扱うトナーの色と対応するもので、Yはイエロー、Cはシアン、Mはマゼンタ、Kはブラックを意味している。画像形成ユニットに備えられ、中間転写ベルト11とともに回転する潜像担持体(以下、感光体)40に対しても同じようにY、C、M、Kを沿えている。なお感光体40Y〜40Kは等間隔に配置され、少なくとも画像形成時には中間転写ベルト11との張架部の一部と接触するようになっている。
Embodiments in which the present invention is applied to an image forming apparatus will be described below.
FIG. 1 shows an electrophotographic full-color printer as an image forming apparatus according to this embodiment. An image unit 10 of the printer includes an intermediate transfer belt 11 as an image carrier that moves endlessly in the direction of an arrow. Four image forming units, which are toner image forming means, are provided on a lower stretched surface of the intermediate transfer belt 11. 12Y, 12C, 12M, and 12K are arranged. Y, C, M, and K along the number of the image forming unit correspond to the color of the toner to be handled, Y means yellow, C means cyan, M means magenta, and K means black. Similarly, Y, C, M, and K are provided along a latent image carrier (hereinafter referred to as a photoreceptor) 40 that is provided in the image forming unit and rotates together with the intermediate transfer belt 11. The photoconductors 40Y to 40K are arranged at equal intervals so as to be in contact with a part of a stretched portion with the intermediate transfer belt 11 at least during image formation.

図2は、画像形成ユニットを示す図である。扱うトナーの色は異なるが、画像形成ユニット12Y、12C、12M、12Kの構成はそれぞれ同じであるので、その構成を画像形成ユニット12として図2により説明する。図2において、プリンタの動作時に、不図示の駆動源により、矢印方向に回転するよう支持された円筒状の感光体40が配設されている。そして、感光体40の周囲には、静電写真プロセスに従い帯電装置41、露光装置、現像装置1、クリーニング装置42、光除電装置などの作像部材や電位センサ、画像センサが配されているが、それらの構成・作動は基本的に公知であるので、説明の簡略化のために、ここでは本発明と特に関わりのある部分について述べる。   FIG. 2 is a diagram illustrating the image forming unit. Although the toner colors to be handled are different, the image forming units 12Y, 12C, 12M, and 12K have the same configuration, and the configuration will be described as the image forming unit 12 with reference to FIG. In FIG. 2, a cylindrical photosensitive member 40 supported to rotate in the direction of the arrow by a drive source (not shown) during operation of the printer is disposed. In addition, an image forming member such as a charging device 41, an exposure device, a developing device 1, a cleaning device 42, and a photostatic device, an electric potential sensor, and an image sensor are arranged around the photoconductor 40 in accordance with an electrophotographic process. Since their configuration and operation are basically known, for the sake of simplification of description, portions particularly related to the present invention will be described here.

一様帯電された感光体40の表面は、画像情報に基づいた露光により静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置1により現像され、感光体表面上にトナー像が形成される。トナー像は転写帯電器13により中間転写ベルト11(図1)に転写させられる。中間転写ベルト11に転写されたイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色トナー像は重ね合わされ、給紙ユニット14(図1)から給紙ローラ、レジストローラ対を経て搬送された用紙上に二次転写ローラ15を用いて転写される。転写終了後の用紙は、定着ユニット16によりトナー像を定着され、片面画像形成の場合には、そのまま機外に排出され、両面画像形成の場合には、公知のように、反転路(図示せず)を介した後、両面部(図示せず)を通って再び二次転写ユニットへ送られる。
なお本実施形態では、少なくとも感光体40と現像装置1とでカートリッジユニットが構成され、更に帯電装置41、クリーニング装置42、除電装置を備えてプロセスカートリッジが構成可能である。プロセスカートリッジと称する場合、現像装置1と他のプロセス手段が一体となって着脱可能にされたものであり、上記カートリッジユニットだけでもプロセスカートリッジとなり得るし、現像装置1と感光体40と帯電装置41、現像装置1と感光体40と帯電装置41とクリーニング装置42など、様々なバリエーションが存在し得る。
An electrostatic latent image is formed on the surface of the uniformly charged photoreceptor 40 by exposure based on image information. This electrostatic latent image is developed by the developing device 1 to form a toner image on the surface of the photoreceptor. The toner image is transferred to the intermediate transfer belt 11 (FIG. 1) by the transfer charger 13. The yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K) color toner images transferred to the intermediate transfer belt 11 are superimposed and fed from the paper feed unit 14 (FIG. 1) to the paper feed rollers and registration rollers. The image is transferred using a secondary transfer roller 15 onto the sheet conveyed through the pair. After the transfer, the toner image is fixed by the fixing unit 16 and is discharged out of the apparatus as it is in the case of single-sided image formation. In the case of double-sided image formation, a reversing path (not shown) is known. Through the double-sided portion (not shown), and again sent to the secondary transfer unit.
In this embodiment, at least the photosensitive member 40 and the developing device 1 constitute a cartridge unit, and a process cartridge can be constituted by further including a charging device 41, a cleaning device 42, and a charge eliminating device. When referred to as a process cartridge, the developing device 1 and other process means are integrated and detachable, and the cartridge unit alone can be a process cartridge, or the developing device 1, the photoreceptor 40, and the charging device 41. Various variations such as the developing device 1, the photoreceptor 40, the charging device 41, and the cleaning device 42 may exist.

次に作像部について図2を用いて説明する。図2のカートリッジは感光体40と現像装置1、帯電装置41(本実施例では帯電ローラ)、クリーニング装置42(本実施例ではクリーニングブレード)を一体としたプロセスカートリッジである。現像装置1には感光体40上に書込手段43により光学的に形成された感光体40上の潜像に対しトナーの可視化像を形成する現像ローラ2があり、その現像ローラ現像領域の上流側には現像ローラ2上の現像剤量をある一定量に規制する規制部材4(以降の現像ドクタ4とする)がある。現像装置1内の現像タンク部にはトナー粒子と磁性粒子(キャリア)を混合した2成分現像剤が納められており、その現像剤は2本の搬送スクリュ、第1搬送スクリュ5aと第2搬送スクリュ5bにより循環している。また、第2搬送スクリュ5bの下側にはトナー濃度センサ6が配置され、現像タンク内のトナー濃度を随時計測し、適正値に収まるよう制御している。また、現像ドクタ4右側には現像ニップ部からのトナー飛散を防止するための入口シール7が配置されている。   Next, the image forming unit will be described with reference to FIG. 2 is a process cartridge in which the photosensitive member 40, the developing device 1, the charging device 41 (charging roller in this embodiment), and the cleaning device 42 (cleaning blade in this embodiment) are integrated. The developing device 1 includes a developing roller 2 that forms a toner visualized image on a latent image on the photoconductor 40 optically formed by a writing unit 43 on the photoconductor 40, and upstream of the developing roller development area. On the side, there is a regulating member 4 (hereinafter referred to as a developing doctor 4) that regulates the amount of developer on the developing roller 2 to a certain amount. A developing tank portion in the developing device 1 contains a two-component developer in which toner particles and magnetic particles (carriers) are mixed. The developer includes two conveying screws, a first conveying screw 5a and a second conveying screw. It is circulated by the screw 5b. Further, a toner concentration sensor 6 is disposed below the second conveying screw 5b, and the toner concentration in the developing tank is measured at any time and controlled so as to be within an appropriate value. In addition, an inlet seal 7 for preventing toner scattering from the developing nip portion is disposed on the right side of the developing doctor 4.

現像ローラ2は、非磁性スリーブである現像スリーブ21とマグネットロール22からなり、マグネットロールは、それぞれ役割によって着磁幅や、磁束密度が異なっている。
現像剤剥離磁極23の法線方向磁束密度の減衰率が40%以上とした場合、磁束密度はローラ表面から離れるに従って急激に低下するため、現像剤によって形成される磁気ブラシは短く密である。そのため、現像剤剥離磁極23から現像剤が現像スリーブ21からスムーズに剥離し、連れ回りしにくい現像ローラ2を得ることができる。
高い磁束密度を得るためには、マグネットロール22に高い磁気特性を持った材料を用いることで達成できるが、これらの材料は一般的に高価なため、ローラ全体に用いるとローラコストが高くなってしまうという問題点がある。そこで、現像剤剥離磁極23を、希土類金属を含む材料を用いることにより、低コストで磁束密度の高い現像ローラ2を提供することができる。希土類磁石材料としては、一般的にはNd−Fe−B磁石粉やSm−Fe−N磁石粉を高分子化合物に混合・混錬したプラスチックマグネットを用いることが加工上・コスト上望ましい。この場合の磁気特性としては最大エネルギー積(BHmax)で8MGOe以上であることが望ましく、材料としては磁気異方性を持った材料をマグネット成形時に磁界を印加させながら成形を行い、材料を異方化して用いることで高い磁気特性を得ることができる。また磁気異方性を持つことにより現像剤剥離磁極23の磁束密度の法線方向を半径方向に対して現像スリーブ回転上流側に向けることができる(図3参照)。
現像剤剥離磁極23に高い磁気特性を持った材料を用いることで、現像剤剥離磁極23としての法線方向磁束密度を得るために必要な体積を従来のマグネットよりも狭くすることができるため、着磁幅も狭くすることができる。よって現像剤剥離磁極23と現像剤汲み上げ磁極24の磁極間を広げることができ、現像剤の剥離がしやすくなる効果を得られることができる。
The developing roller 2 includes a developing sleeve 21 and a magnet roll 22 which are nonmagnetic sleeves, and the magnet rolls have different magnetization widths and magnetic flux densities depending on their roles.
When the attenuation rate of the magnetic flux density in the normal direction of the developer peeling magnetic pole 23 is 40% or more, the magnetic flux density decreases rapidly as the distance from the roller surface increases, so the magnetic brush formed by the developer is short and dense. Therefore, the developer can be smoothly peeled off from the developer peeling magnetic pole 23 from the developing sleeve 21, and the developing roller 2 that is difficult to rotate can be obtained.
In order to obtain a high magnetic flux density, it can be achieved by using materials having high magnetic properties for the magnet roll 22, but since these materials are generally expensive, the roller cost increases when used for the entire roller. There is a problem that. Therefore, by using a material containing rare earth metal for the developer peeling magnetic pole 23, it is possible to provide the developing roller 2 having a high magnetic flux density at low cost. As a rare earth magnet material, it is generally desirable in terms of processing and cost to use a plastic magnet in which Nd—Fe—B magnet powder or Sm—Fe—N magnet powder is mixed and kneaded with a polymer compound. In this case, it is desirable that the maximum energy product (BHmax) is 8 MGOe or more as a magnetic characteristic, and as a material, a material having magnetic anisotropy is molded while applying a magnetic field at the time of magnet molding, and the material is anisotropic. High magnetic properties can be obtained by using the same. Further, by having magnetic anisotropy, the normal direction of the magnetic flux density of the developer peeling magnetic pole 23 can be directed to the upstream side of the developing sleeve rotation with respect to the radial direction (see FIG. 3).
By using a material having high magnetic properties for the developer peeling magnetic pole 23, the volume necessary for obtaining the normal direction magnetic flux density as the developer peeling magnetic pole 23 can be made smaller than that of the conventional magnet. The magnetization width can also be reduced. Therefore, the gap between the developer peeling magnetic pole 23 and the developer pumping magnetic pole 24 can be widened, and the effect of facilitating the developer peeling can be obtained.

希土類磁石以外の材料としては、磁性粉に高分子化合物を混合した、プラスチックマグネットもしくはゴムマグネットを用いることが多い。磁性粉としては、SrフェライトもしくはBaフェライトを用い、高分子化合物としては6PAもしくは12PA等のPA系材料、EEA(エチレン・エチル共重合体)・EVA(エチレン・ビニル共重合体)等のエチレン系化合物、CPE(塩素化ポリエチレン)等の塩素系材料、NBR等のゴム材料が使用できる。特にEA成分25%〜35%であるエチレンエチルアクリレートでは、生産性に優れた押出し成型に適切であり、低コストの現像ローラを提供することができる。   As materials other than rare earth magnets, plastic magnets or rubber magnets, in which polymer compounds are mixed with magnetic powder, are often used. Sr ferrite or Ba ferrite is used as the magnetic powder, and PA-based materials such as 6PA or 12PA are used as the polymer compound, and ethylene-based materials such as EEA (ethylene / ethyl copolymer) / EVA (ethylene / vinyl copolymer). Compounds, chlorine-based materials such as CPE (chlorinated polyethylene), and rubber materials such as NBR can be used. In particular, ethylene ethyl acrylate having an EA component of 25% to 35% is suitable for extrusion molding with excellent productivity, and can provide a low-cost developing roller.

また、上記に示した現像ローラ2は粒径が50μm以下のキャリア、10μm以下の重合トナーを用いた場合、より顕著な現像剤連れ回り余裕度を高める効果が期待できる。すなわち、小粒径キャリア/重合トナーを用いることで感光体40上の潜像を忠実に再現でき、高画質の画像を得られ、かつ現像剤連れ回り性能に優れた現像装置を得ることができるためである。また、本発明の現像ローラ2は画像形成装置にプロセスカートリッジ形態で使用すれば、交換が容易であり、常に高画質画像を提供することができる。   In addition, when the developing roller 2 shown above uses a carrier having a particle diameter of 50 μm or less and a polymerized toner having a particle diameter of 10 μm or less, it is possible to expect a more remarkable effect of increasing the margin for carrying the developer. That is, by using a small particle size carrier / polymerized toner, the latent image on the photoreceptor 40 can be faithfully reproduced, a high-quality image can be obtained, and a developing device with excellent developer rotation performance can be obtained. Because. Further, if the developing roller 2 of the present invention is used in the form of a process cartridge in an image forming apparatus, the developing roller 2 can be easily replaced and can always provide a high-quality image.

図4は、従来例のマグネットローラの磁束密度分布を示す図である。また、図5は実施例1のマグネットローラの磁束密度分布を示す図であり、図6は実施例2のマグネットローラの磁束密度分布を示す図であり、図7は実施例3のマグネットローラの磁束密度分布を示す図である。従来例は現像剤剥離磁極23の半値幅が35°である。実施例1は現像剤剥離磁極23の半値幅が25°、実施例2は15°、実施例3は、実施例1の半値幅で磁化方向が半径方向に対して現像スリーブ回転上流側に向けたものである。   FIG. 4 is a diagram showing a magnetic flux density distribution of a conventional magnet roller. 5 is a diagram showing the magnetic flux density distribution of the magnet roller of the first embodiment, FIG. 6 is a diagram showing the magnetic flux density distribution of the magnet roller of the second embodiment, and FIG. 7 is the diagram of the magnet roller of the third embodiment. It is a figure which shows magnetic flux density distribution. In the conventional example, the half width of the developer peeling magnetic pole 23 is 35 °. In the first embodiment, the half width of the developer peeling magnetic pole 23 is 25 °, in the second embodiment, 15 °, and in the third embodiment, the half width is the same as that of the first embodiment, and the magnetization direction is toward the upstream side of the developing sleeve rotation with respect to the radial direction. It is a thing.

これらの現像ローラ2を用い、平均粒径55μmと35μmのキャリアを用いて画像の確認を行った。評価は5段階評価とし、5が最も良好で、画像ムラ、画像均一性、画像の滑らかさである粒状度について評価を行った。   Using these developing rollers 2, images were confirmed using carriers having an average particle diameter of 55 μm and 35 μm. Evaluation was made on a five-point scale, with 5 being the best, and the granularity, which is image unevenness, image uniformity, and image smoothness, was evaluated.

Figure 0005086593
Figure 0005086593

その結果は表1に示す通りで従来例に対して画質を改善する効果が得られた。現像剤剥離磁極23の半値幅を25°以下とすることで、現像剤連れ回りによる画像ムラや画像濃度均一性が改善された。磁化方向が半径方向に対して現像スリーブ回転上流側に向けるとより高い改善効果が確認された。   As a result, as shown in Table 1, the effect of improving the image quality with respect to the conventional example was obtained. By setting the half width of the developer peeling magnetic pole 23 to 25 ° or less, image unevenness and image density uniformity due to the rotation of the developer are improved. A higher improvement effect was confirmed when the magnetization direction was directed to the upstream side of the developing sleeve rotation with respect to the radial direction.

本発明では、現像剤剥離極の法線方向磁束密度の広がりを小さく抑えることができるので、現像剤汲み上げ極との距離を離すことができ、現像剤の連れ回り余裕度の高い現像ローラを提供できる。また、現像剤剥離極における現像剤の穂立ちを短くすることができ、スムーズな現像剤の剥離を行うことができる現像ローラを提供できる。
本発明では、磁気特性の高い希土類元素を含むマグネットブロックを現像剥離極に使用すると、磁束密度の半値幅を狭く、減衰率が高いマグネットローラが構成でき、現像剤の連れ回り余裕度の高い現像ローラを提供することができる。また、磁束密度の方向に自由度があり、現像剤連れ回り余裕度の高い現像ローラを提供することができる。さらに、磁束密度の方向をより現像剤汲み上げ磁極より遠くすることができ、現像剤連れ回り余裕度の高い現像ローラを提供することができる。
本発明では、生産性に優れた押出し成型が可能なため、低コストの現像ローラを提供することができる。また、押出成型における配向性が高い材料を使用しているため、低コストで現像剤連れ回り余裕度の高い現像ローラを提供することができる。さらに、現像剤規制部材が、現像ローラの略下側に配置されている現像装置に対して、現像剤連れ回り余裕度の高い現像ローラを提供することができる。
本発明では、粒径50μm以下のキャリアを用いるため、現像剤連れ回り余裕度の高い良好な画像特性の現像装置を得ることができる。また、平均粒径10μm以下の重合トナーを用いるため、現像剤連れ回り余裕度の高い良好な画像特性の現像装置を得ることができる。
本発明では、プロセスカートリッジとすることにより、交換が容易であり、常に高画質画像を提供できる。また、常に高画質画像の画像形成装置を提供することができる。
In the present invention, since the spread of the magnetic flux density in the normal direction of the developer peeling pole can be suppressed small, the developing roller can be separated from the developer pumping pole and has a high margin of developer revolving. it can. In addition, it is possible to provide a developing roller that can shorten the rise of the developer at the developer peeling electrode and can smoothly remove the developer.
In the present invention, when a magnet block containing a rare earth element having high magnetic properties is used for the development peeling pole, a magnetic roller with a narrow half-value width of magnetic flux density and a high attenuation rate can be configured, and development with a high degree of margin of developer follow-up is possible. A roller can be provided. In addition, it is possible to provide a developing roller that has a high degree of freedom in the direction of magnetic flux density and has a high margin with which the developer can move. Furthermore, the direction of the magnetic flux density can be further away from the developer pumping magnetic pole, and a developing roller having a high margin for the developer rotation can be provided.
In the present invention, since extrusion molding with excellent productivity is possible, a low-cost developing roller can be provided. In addition, since a material having high orientation in extrusion molding is used, it is possible to provide a developing roller having a high margin for carrying the developer at a low cost. Furthermore, it is possible to provide a developing roller having a high margin of developer rotation with respect to the developing device in which the developer regulating member is disposed substantially below the developing roller.
In the present invention, since a carrier having a particle size of 50 μm or less is used, it is possible to obtain a developing device having a good image characteristic with a high margin of developer rotation. In addition, since a polymerized toner having an average particle size of 10 μm or less is used, a developing device having good image characteristics with a high margin for the rotation of the developer can be obtained.
In the present invention, by using a process cartridge, replacement is easy, and a high-quality image can always be provided. In addition, it is possible to provide an image forming apparatus that always provides high-quality images.

本実施形態に係る画像形成装置としての電子写真方式フルカラープリンタを示す図である。1 is a diagram illustrating an electrophotographic full-color printer as an image forming apparatus according to an exemplary embodiment. 画像形成ユニットを示す図である。It is a figure which shows an image forming unit. 現像剤剥離磁極の磁束密度の法線方向を、半径方向に対して現像スリーブ回転上流側に向けた図である。FIG. 6 is a diagram in which the normal direction of the magnetic flux density of the developer peeling magnetic pole is directed to the upstream side of the developing sleeve rotation with respect to the radial direction. 従来例のマグネットローラの磁束密度分布を示す図である。It is a figure which shows magnetic flux density distribution of the magnet roller of a prior art example. 実施例1のマグネットローラの磁束密度分布を示す図である。It is a figure which shows magnetic flux density distribution of the magnet roller of Example 1. FIG. 実施例2のマグネットローラの磁束密度分布を示す図である。It is a figure which shows magnetic flux density distribution of the magnet roller of Example 2. FIG. 実施例3のマグネットローラの磁束密度分布を示す図である。It is a figure which shows magnetic flux density distribution of the magnet roller of Example 3.

符号の説明Explanation of symbols

1 現像装置
2 現像ローラ
4 規制部材(現像ドクタ)
5a 第1搬送スクリュ
5b 第2搬送スクリュ
6 トナー濃度センサ
7 入口シール
10 画像ユニット
11 中間転写ベルト
12 画像形成ユニット
13 転写帯電器
14 給紙ユニット
15 二次転写ローラ
16 定着ユニット
21 現像スリーブ(非磁性スリーブ)
22 マグネットロール
23 現像剤剥離磁極
24 現像剤汲み上げ磁極
40 感光体(潜像担持体)
41 帯電装置
42 クリーニング装置
43 書込手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Developing apparatus 2 Developing roller 4 Restriction member (Development doctor)
5a First conveying screw 5b Second conveying screw 6 Toner density sensor 7 Entrance seal 10 Image unit 11 Intermediate transfer belt 12 Image forming unit 13 Transfer charger 14 Paper feeding unit 15 Secondary transfer roller 16 Fixing unit 21 Developing sleeve (nonmagnetic) sleeve)
22 Magnet roll 23 Developer peeling magnetic pole 24 Developer pumping magnetic pole 40 Photoconductor (latent image carrier)
41 Charging device 42 Cleaning device 43 Writing means

Claims (6)

現像剤を汲み上げて、磁気ブラシを形成し、潜像担持体に現像剤を摺擦する現像ローラを備える現像装置において、
前記現像ローラは、非磁性スリーブと、前記非磁性スリーブ内に固定配置されたマグネットロールとを有し、
前記マグネットロールが、半径方向に対して、現像剤汲み上げ磁極と、第1の現像剤搬送磁極と、現像剤穂立ちのための主磁極と、第2の現像剤搬送磁極と、現像剤剥離磁極との少なくとも5極を備え、
前記現像剤剥離磁極の法線方向に対する磁束密度の半値幅が、半径方向に対して15°以上25°以下であって、
前記現像ローラにおける現像剤搬送磁極の下側に現像剤規制部材を配置している
ことを特徴とする現像装置。
In a developing device including a developing roller that draws up the developer, forms a magnetic brush, and rubs the developer against the latent image carrier,
The developing roller has a non-magnetic sleeve and a magnet roll fixedly disposed in the non-magnetic sleeve,
The magnet roll, to the radial direction, and the magnetic pole scooping developer, a first current image agent transport poles, a main magnetic pole and the second current image agent transport poles for the developer bristles, developer It has at least 5 poles with peeled magnetic poles,
The full width at half maximum of the magnetic flux density with respect to the normal direction of the developer peeling magnetic pole is 15 ° or more and 25 ° or less with respect to the radial direction,
A developing device, wherein a developer regulating member is disposed below the developer conveying magnetic pole in the developing roller.
請求項1に記載の現像装置において、
前記現像剤剥離磁極が、半径方向に対して前記非磁性スリーブ回転上流側に向いている
ことを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1,
The developing device according to claim 1, wherein the developer peeling magnetic pole is directed to the upstream side of the rotation of the nonmagnetic sleeve with respect to a radial direction .
請求項1又は2に記載の現像装置において、
前記現像剤剥離磁極が、前記現像ローラの中心より上側に配置している
ことを特徴とする現像装置。
The developing device according to claim 1 or 2 ,
The developing device, wherein the developer peeling magnetic pole is disposed above a center of the developing roller .
少なくとも潜像担持体と現像装置とを一体に支持しているプロセスカートリッジにおいて、In a process cartridge that integrally supports at least the latent image carrier and the developing device,
前記プロセスカートリッジは、請求項1ないし3のいずれかに記載の現像装置を有するThe process cartridge includes the developing device according to claim 1.
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。A process cartridge characterized by that.
少なくとも潜像担持体と、At least a latent image carrier;
前記潜像担持体に形成された潜像を現像する現像装置と、を備える画像形成装置において、An image forming apparatus comprising: a developing device that develops the latent image formed on the latent image carrier;
前記画像形成装置は、請求項1ないし3のいずれかに記載の現像装置を有するThe image forming apparatus includes the developing device according to claim 1.
ことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus.
請求項5に記載の画像形成装置において、The image forming apparatus according to claim 5.
前記画像形成装置は、請求項4に記載のプロセスカートリッジを着脱可能に備えるThe image forming apparatus includes a process cartridge according to claim 4 detachably.
ことを特徴とする画像形成装置。An image forming apparatus.
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