JP5114107B2 - Developing device and image forming apparatus equipped with the same - Google Patents
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本発明は、キャリア及びトナーを有する2成分現像剤を用いた現像装置及びこれを搭載した画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device using a two-component developer having a carrier and a toner, and an image forming apparatus equipped with the developing device.
この種の現像装置では、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナー画像を現像し、このトナー画像を用紙に転写及び定着させる。
ここで、この現像装置には、いわゆるハイブリッド現像による方式がある。詳しくは、当該方式は、2成分現像方式と1成分現像方式とを組み合わせたものであり、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させ、このトナーのみをドラムに供給し、その表面にトナー画像を現像している。
In this type of developing device, a toner image is developed on the surface of a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed, and the toner image is transferred and fixed on a sheet.
Here, this developing apparatus has a so-called hybrid development system. Specifically, this method is a combination of the two-component development method and the one-component development method, and a non-magnetic toner is charged using a magnetic carrier, and only this toner is supplied to the drum, and the toner is applied to the surface The image is being developed.
そして、当該方式を用いた技術が開示されており(例えば、特許文献1参照)、ドラムに対峙する現像ロールと、このロールに対峙する磁気ブラシロールとを備え、このブラシロールには、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成する磁石が設けられている。また、現像ロールのスリーブ内にも磁石が設けられており、磁気ブラシの密度が高められている。そして、このスリーブにはトナーのみの薄層が形成される。 And the technique using the said system is disclosed (for example, refer patent document 1), It is equipped with the image development roll which faces a drum, and the magnetic brush roll which faces this roll. A magnet that forms a magnetic brush made of toner is provided. A magnet is also provided in the sleeve of the developing roll, and the density of the magnetic brush is increased. A thin layer of toner only is formed on the sleeve.
しかしながら、上述した現像ロールでは、その磁石の幅がスリーブの幅よりも短く形成されている。この磁石を配置させるためには、その両端部分をフランジで支持する必要があるからである。
また、上述した磁気ブラシロールでは、上記スリーブの幅に亘って形成されたトナー層を現像後に掻き取るために、その磁石の幅が上記スリーブの幅よりも長く形成されている。
However, in the developing roll described above, the width of the magnet is shorter than the width of the sleeve. This is because it is necessary to support both ends of the magnet with flanges in order to arrange the magnet.
Further, in the magnetic brush roll described above, the width of the magnet is formed longer than the width of the sleeve in order to scrape off the toner layer formed over the width of the sleeve after development.
すなわち、磁気ブラシロールの磁石の幅は現像ロールのスリーブの幅よりも大きく、このスリーブの幅は現像ロールの磁石の幅よりも大きいことから、このスリーブの両端部分にはその磁石ない領域が存在し、これでは、この両端部分に形成されたトナー層は回収され難くなり、次回の現像に差が生じて画像乱れを招くとの問題がある。 That is, the width of the magnet of the magnetic brush roll is larger than the width of the sleeve of the developing roll, and the width of this sleeve is larger than the width of the magnet of the developing roll. However, in this case, the toner layers formed at both end portions are difficult to be collected, and there is a problem that a difference occurs in the next development and image distortion is caused.
このように、上記従来の技術では、現像ロールのスリーブの両端部分における画像乱れの防止については依然として課題が残されており、このスリーブ幅を大きな印字可能幅にする点については格別な配慮がなされていない。なお、スリーブ幅を大きな印字可能幅にするために、幅の長いスリーブに変更することも考えられるが、これでは現像装置の大型化を招くとの問題が別途生じてしまう。 As described above, in the above-described conventional technology, there is still a problem with respect to prevention of image disturbance at both end portions of the sleeve of the developing roll, and special consideration is given to making the sleeve width a large printable width. Not. In order to make the sleeve width a large printable width, it may be possible to change the sleeve to a sleeve having a longer width, but this causes another problem that the developing device is increased in size.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解消し、現像ロールのスリーブの両端部分における画像乱れの防止を図ることができる現像装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a developing device capable of solving the above-described problems and preventing image disturbance at both end portions of the sleeve of the developing roll, and an image forming apparatus equipped with the developing device.
上記目的を達成するための第1の発明は、キャリアを用いてトナーを帯電させ、トナーを像担持体に供給してトナー画像を現像させる現像装置であって、像担持体に対峙した開口を有するハウジングと、ハウジング内に配設されており、キャリア及びトナーによる磁気ブラシを形成させる磁石を備えた磁気ロールと、開口にて磁気ロールの回転軸線に対して略平行に並設されており、磁石の軸方向の幅よりも短い幅のスリーブを備えるとともに、スリーブの回転軸方向の幅よりも短い幅に形成され、磁気ブラシから移送されたトナーの薄層を形成させる磁石を備えた現像ロールと、トナー画像の現像後におけるスリーブの端部分に形成されたトナー層をスリーブの略中央部分に形成されたトナー層とともに磁気ブラシで回収すべく、スリーブの略中央部分に対峙した磁気ブラシの密度に対してスリーブの端部分に対峙した磁気ブラシの密度を相対的に高くするブラシ密度強化手段とを具備する。
またブラシ密度強化手段は、スリーブの端部分に対峙した磁気ブラシを形成させる磁石の主極磁力の値を、スリーブの略中央部分に対峙した磁気ブラシを形成させる磁石の主極磁力の値よりも約10mT以上20mT以下の大きな値に設定することを特徴とする。
A first invention for achieving the above object is a developing device for developing a toner image by charging a toner using a carrier and supplying the toner to the image carrier, and having an opening facing the image carrier. A housing having a magnet, a magnetic roll provided with a magnet for forming a magnetic brush made of a carrier and toner, and a parallel opening substantially parallel to the rotation axis of the magnetic roll at the opening; A developing roll comprising a sleeve having a width shorter than the width in the axial direction of the magnet and a magnet formed to a width shorter than the width in the rotational axis direction of the sleeve and forming a thin layer of toner transferred from the magnetic brush If, in order to recover in both the magnetic brush and the toner layer of the toner layer formed on the end portion of the sleeve after development is formed in a substantially central portion of the sleeve of the toner image, the sleeve Comprising a brush density reinforcing means for relatively high density of magnetic brush facing the end portion of the sleeve with respect to the density of the magnetic brush facing the substantially central portion.
Further, the brush density strengthening means is configured so that the value of the main pole magnetic force of the magnet that forms the magnetic brush facing the end portion of the sleeve is larger than the value of the main pole magnetic force of the magnet that forms the magnetic brush facing the substantially central portion of the sleeve. It is characterized by being set to a large value of about 10 mT or more and 20 mT or less.
第1の発明によれば、キャリア及びトナーからなる2成分現像剤が用いられており、磁気ロールでは、この現像剤による磁気ブラシが形成される。詳しくは、このブラシは磁気ロール内の磁石によって形成され、現像ロールにトナーの薄層を形成させる。そして、このトナーが像担持体に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ロールのトナー層を掻き取って回収する。 According to the first invention, a two-component developer composed of a carrier and a toner is used, and a magnetic brush made of this developer is formed on the magnetic roll. Specifically, this brush is formed by a magnet in a magnetic roll, and forms a thin layer of toner on the developing roll. The toner image is developed by supplying the toner to the image carrier. On the other hand, this brush scrapes off and collects the toner layer of the developing roll after development.
ここで、この磁気ブラシの軸方向の幅は、現像ロールのスリーブの幅よりも長く形成されているので、現像後の総てのトナー層を掻き取ることができ、現像ロールにおけるトナー層の未回収領域をなくすことができる。
これに対し、例えば現像ロールに磁石を設けるために、その両端部分を支持するフランジをスリーブに設ける場合のように、現像ロールの磁石の幅がスリーブの幅よりも短く形成されるときには、このスリーブの両端部分には磁石のない領域が存在することになる。つまり、スリーブの略中央部分に形成されたトナー層は回収される一方、この両端部分に形成されたトナー層は回収され難くなる。
Here, since the width of the magnetic brush in the axial direction is longer than the width of the sleeve of the developing roll, all the toner layers after development can be scraped off, and the toner layer in the developing roll is not yet removed. The collection area can be eliminated.
On the other hand, when a magnet is provided on the developing roll, for example, when the width of the magnet of the developing roll is formed to be shorter than the width of the sleeve, as in the case of providing a flange supporting both ends of the sleeve, this sleeve There will be areas without magnets at both ends. That is, the toner layer formed at the substantially central portion of the sleeve is collected, but the toner layer formed at both end portions is difficult to collect.
しかしながら、ブラシ密度強化手段は、現像ロールのスリーブの端部分に形成されたトナー層がその略中央部分に形成されたトナー層と同様に回収できるように、このスリーブの端部分に対峙した磁気ブラシの密度を強化しているので、スリーブの両端部分に形成されたトナー層も、その略中央部分に形成されたトナー層と同様に回収可能になる。この結果、次回の現像に差が生じ難くなり、画像乱れ等が回避可能になる。
しかも、現像ロールのスリーブの幅を長くすることなく、このスリーブの端部分に形成されたトナー層がその略中央部分に形成されたトナー層と同様に回収できることから、現像装置の小型化に寄与する。
However, the brush density enhancing means has a magnetic brush facing the end portion of the sleeve so that the toner layer formed on the end portion of the sleeve of the developing roll can be collected in the same manner as the toner layer formed on the substantially central portion thereof. Therefore, the toner layer formed at both end portions of the sleeve can be recovered in the same manner as the toner layer formed at the substantially central portion thereof. As a result, a difference is less likely to occur in the next development, and image disturbance or the like can be avoided.
In addition, the toner layer formed at the end of the sleeve can be recovered in the same manner as the toner layer formed at the substantially central portion without increasing the width of the sleeve of the developing roll, thereby contributing to downsizing of the developing device. To do.
またブラシ密度強化手段は、磁気ブラシを形成させる磁石の主極磁力の値について、スリーブの端部分に対峙する値をスリーブの略中央部分に対峙する値よりも約10mT以上20mT以下の大きな値に設定しており、このスリーブの端部分におけるブラシ密度が略中央部分におけるブラシ密度よりも高められているので、現像ロールのスリーブの両端の磁石が存在しない部分のトナー層を回収することが可能となるため、現像ロールのスリーブの幅はより大きな印字可能幅になる。 Further, the brush density enhancing means sets the value of the main pole magnetic force of the magnet that forms the magnetic brush to a value that is about 10 mT or more and 20 mT or less greater than the value that faces the end portion of the sleeve than the value that faces the substantially central portion of the sleeve. Since the brush density at the end portion of the sleeve is higher than the brush density at the substantially central portion, it is possible to collect the toner layer in the portion where the magnets at both ends of the sleeve of the developing roll are not present. Therefore, the width of the sleeve of the developing roll becomes a larger printable width.
第2の発明は、第1の発明の構成において、ブラシ密度強化手段は、スリーブの端部分に対峙した磁気ブラシを形成させる磁石の主極角度の位置を、スリーブの略中央部分に対峙した磁気ブラシを形成させる磁石の主極角度の位置よりも、磁気ロールの回転方向で見て上流側に約5°以上移動した位置に設定することを特徴とする。
第2の発明によれば、第1の発明の作用に加えてさらに、ブラシ密度強化手段は、磁気ブラシを形成させる磁石の主極角度の位置について、スリーブの端部分に対峙する位置をスリーブの略中央部分に対峙する位置よりも、磁気ロールの回転方向で見て上流側に約5°以上移動した位置に設定しており、このスリーブの端部分におけるブラシ密度を中央部分におけるブラシ密度よりも高められていることから、現像ロールのスリーブの両端の磁石が存在しない部分のトナー層を回収することが可能となるため、現像ロールのスリーブの幅はより大きな印字可能幅になる。
According to a second aspect of the invention, in the configuration of the first aspect of the invention, the brush density enhancing means is configured such that the position of the main pole angle of the magnet that forms the magnetic brush facing the end portion of the sleeve faces the substantially central portion of the sleeve. It is characterized in that it is set at a position moved about 5 ° or more upstream from the position of the main pole angle of the magnet forming the brush in the rotation direction of the magnetic roll.
According to the second invention, in addition to the action of the first invention, the brush density enhancing means further sets the position of the sleeve opposite to the end portion of the sleeve with respect to the position of the main pole angle of the magnet that forms the magnetic brush. It is set at a position moved about 5 ° or more upstream in the rotation direction of the magnetic roll from the position facing the substantially central portion, and the brush density at the end portion of this sleeve is set to be higher than the brush density at the central portion. Since the height is raised, it is possible to collect the toner layer in the portion where the magnets at both ends of the sleeve of the developing roll do not exist, so that the width of the sleeve of the developing roll becomes a larger printable width.
第3の発明は、第1や第2の現像装置を搭載した画像形成装置であることを特徴とする。
第3の発明によれば、第1や第2の発明の作用に加えてさらに、現像ロールのスリーブの幅がより大きな印字可能幅になり、次回の現像に差が生じ難くなることから、良好な画像形成が行われ、画像形成装置の信頼性向上に寄与するし、また、現像ロールのスリーブの幅を長くすることなく、より大きな印字可能幅になるので、画像形成装置の小型化にも寄与する。
The third invention is an image forming apparatus equipped with the first and second developing devices.
According to the third invention, in addition to the effects of the first and second inventions, the width of the sleeve of the developing roll becomes a larger printable width, and it is difficult to make a difference in the next development. Image formation is performed and contributes to improving the reliability of the image forming apparatus, and the printable width is increased without increasing the width of the sleeve of the developing roll. Contribute.
本発明によれば、幅の長いスリーブを用いることなく、このスリーブ幅をより大きな印字可能幅にする現像装置及びこれを搭載した画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a developing device and an image forming apparatus equipped with the developing device in which the sleeve width is made larger without using a long sleeve.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施例であるタンデム方式のカラープリンタの概略構成図であり、同図の右方向がプリンタ1の正面に対応し、左方向が背面に対応している。
同図に示されるように、この装置本体2の下部には用紙のカセット3が配置されており、カセット3には画像形成前の用紙Pが積層状態で収容され、この用紙Pはローラ21を介して1枚ずつ分離され、カセット3から左方向に向けて送出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a tandem color printer according to the present embodiment, in which the right direction corresponds to the front of the printer 1 and the left direction corresponds to the back.
As shown in the figure, a paper cassette 3 is arranged at the lower part of the apparatus
カセット3から送出された用紙Pは本体2の左側面に沿って上方に向けて搬送される。この本体2の内部には、用紙搬送方向でみて下流側にフィードローラ22、レジストローラ24、画像形成部4及び転写部71が順番に配置されている。この画像形成部4の下方には露光ユニット20が備えられており、このユニット20からは画像形成部4の感光体ドラム(像担持体)5に向けてレーザ光が照射される。
The paper P delivered from the cassette 3 is conveyed upward along the left side surface of the
また、用紙搬送方向でみて転写部71の下流側には、定着部72及び排出分岐部74が順番に配置され、片面印刷の場合には、定着部72から排出された用紙Pは排出分岐部74を経て排紙トレイ76に排出される。
一方、この排出分岐部74とカセット3との間には両面印刷用ユニット78が配置されており、このユニット78では定着部72から排出された用紙Pをレジストローラ24に戻し、画像形成部4に向けて再び送出する。
In addition, a
On the other hand, a
ここで、本実施例の画像形成部4は、4つの画像形成ユニット4a,4b,4c,4dで構成されている。これら各ユニット4a〜4dは、プリンタ1の正面側から背面側に向けて順に配列され、異なる4色(イエロー、マゼンタ、シアン及びブラック)の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程を通じてイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの画像を順次形成している。
Here, the image forming unit 4 according to the present exemplary embodiment includes four
具体的には、各ユニット4a〜4dには、各対応色の可視像(トナー画像)を担持するドラム5a,5b,5c,5dが設けられている。各ドラム5a〜5dは本体2に対して回転自在に設置され、図示しない駆動モータによって同図の反時計回りに駆動する。
また、各ドラム5a〜5dの周囲の適宜位置には、それぞれ対応する帯電器6a,6b,6c,6d、現像装置7a,7b,7c,7d、クリーニング部8a,8b,8c,8dや、中間転写ローラ9a,9b,9c,9dが設けられている。
Specifically, each of the
Further, at appropriate positions around the
この帯電器6a〜6dでは、対応するドラム5a〜5dの表面を一様に帯電させる。また、現像装置7a〜7dでは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナーを用いてドラム5a〜5dの表面に静電的に付着させる。これにより、ドラム5a〜5dの表面には、露光ユニット20による静電潜像に応じたトナー画像が現像される。そして、これらドラム5a〜5d上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト10上に順次転写され、1ページ分のトナー画像として合成される。
In the
詳しくは、上記ベルト10は、誘電体樹脂製のシート材の両端部分を重ね合わさせて接合したエンドレス形状のベルトや、継ぎ目を有しないシームレスのベルトが用いられており、駆動ローラ12と搬送ローラ11との間に掛け回され、図示しない駆動モータによって同図の時計回りに走行する。
このベルト10は、ドラム5a〜5dと中間転写ローラ9a〜9dとの間を走行しており、これにより、ドラム5a〜5d上に形成されたトナー画像はベルト10上に1次転写される。なお、クリーニング部8a〜8dでは、ドラム5a〜5d上に残留したトナーが除去される。
Specifically, the
The
上述した転写部71は駆動ローラ12に隣接して設けられ、この転写部71のローラとベルト10との間を用紙Pが通過すると、ベルト10上に転写されたトナー画像は用紙Pに2次転写され、この用紙Pは定着部72に向けて搬送される。
ところで、本実施例のドラム5a〜5dの外周面には、非晶質シリコン系の層が形成されており、同図において各ドラム5a〜5dの右側には現像装置7a〜7dが設置されている。
The
By the way, amorphous silicon layers are formed on the outer peripheral surfaces of the
本実施例の各現像装置7には、いわゆるハイブリッド現像による方式が採用されている。すなわち、磁性キャリアを用いて非磁性のトナーを帯電させ、この帯電されたトナーのみをドラム5に向けて飛翔させており、非接触の現像方式によってトナー画像をドラム5に現像している。
より具体的には、図2に示されたハウジング30を有しており、本実施例のハウジング30は、ドラム5に対峙する開口32と、この開口32から下方に向けて延設する周壁34と、この周壁34の下端部分に形成される底壁36とを有している。
Each developing
More specifically, the
この底壁36には上述のキャリア及びトナーが収納され、撹拌ミキサー40及びパドルミキサー44がそれぞれ配置されている。各ミキサー40,44の軸42,46はハウジング30に対して回転自在に支持されており、これらミキサー40,44が図示しない駆動モータによって回転すると、キャリア及びトナーが撹拌されてトナーを帯電させる。そして、これらキャリア及びトナーはミキサー44を介して磁気ブラシロール(磁気ロール)50に搬送される。
The
磁気ブラシロール50は、ミキサー44の上方に配設されており、図3に示されるように、その軸52はハウジング30に対して回転自在に支持されている。本実施例の軸52はフランジ部58を有し、フランジ部58の外周には管状のブラシ側スリーブ54が嵌合されている。これにより、軸52が図示しない駆動モータによって回転すると、このスリーブ54は図2の時計回りに回転する。
The
一方、ブラシ側スリーブ54内において、軸52の同一線上には保持軸53が配設されている。この保持軸53の外周側にはブラシ側磁石(磁石)56が所定の主極磁力や主極角度を有して保持されており、ミキサー44からのキャリア及びトナーを吸引して磁気ブラシを形成させる。詳しくは、本実施例では、このブラシ側磁石56の両端側はフランジ58にそれぞれ狭持され、このスリーブ54の回転軸方向幅はブラシ側磁石56の軸方向幅よりも長く形成されているので、当該磁気ブラシは、スリーブ54の外周面において、ブラシ側磁石56を有する領域に形成される。
On the other hand, a holding
また、この磁気ブラシの厚さは穂切りブレード38で規制されており(図2)、所定の直流(DC)バイアスが印加されると、磁気ブラシはトナーを現像ロール60に向けて搬送させる。一方、この磁気ブラシは現像後のトナー層を現像ロール60から掻き取っている。
このように、当該磁気ブラシでは、強固に付着したトナー層を現像ロール60から機械的な力で引き剥がす一方、現像に必要な新たなトナーを現像ロール60に供給しており、上記現像剤にはトナーの回収と供給との役割が求められる。この役割を果たすには、体積固有抵抗106から1013Ωcmのキャリアを用い、また、平均粒径50μm以下のキャリアを用いてトナーとの接点を増やすことが望ましい。そこで、本実施例のキャリアには、体積固有抵抗1010Ωcm、飽和磁化65emu/g、平均粒径45μmのコーティングフェライトキャリアが用いられている。
Further, the thickness of the magnetic brush is regulated by the pan blade 38 (FIG. 2), and when a predetermined direct current (DC) bias is applied, the magnetic brush conveys the toner toward the developing
As described above, in the magnetic brush, the toner layer firmly attached is peeled off from the developing
そして、上述した磁気ブラシによれば、現像後のトナーは掻き取りブレードなどの特別な装置を設けなくて済み、この磁気ブラシは、スリーブ64上のトナー層に接触し、各ロール50,60の回転速度差によるブラシ効果と、ミキサー40,44での攪拌による磁気ブラシの現像剤の入れ替えとによってトナーの回収と搬送とが容易にされている。
According to the above-described magnetic brush, it is not necessary to provide a special device such as a scraping blade for the toner after development. This magnetic brush contacts the toner layer on the
なお、この現像剤の入れ替えを促進するには、ブラシロール50の回転速度を、現像ロール60の回転速度の約1から2倍に設定すれば良い。これにより、スリーブ64上のトナーを回収するとともに、適切なトナー濃度に設定された現像剤を現像ロール60に供給し、均一なトナー層を形成できる。また、均一な画像濃度を維持するには、現像タイミング以外の時間において、各ロール50,60の電位差を同電位にすれば良い。これにより、トナーに負担をかけることなく、スリーブ64上のトナーをブラシロール50に回収できる。
In order to promote the replacement of the developer, the rotational speed of the
この現像ロール60は、開口32にてブラシロール50の上方に配設されている。
ロール60の軸62は、図3に示されるように、ブラシロール50の回転軸線に対して略平行に並設されており、ハウジング30に回転自在に支持されている。また、本実施例の軸62もフランジ部68を有し、その外周にも管状の現像側スリーブ64が嵌合されている。これにより、軸62が図示しない駆動モータによって回転すると、スリーブ64は図2の時計回りに回転する。
The developing
As shown in FIG. 3, the
このスリーブ64内においても、軸62の同一線上には保持軸63が配設されており、現像側磁石(磁石)66が所定の主極磁力や主極角度を有して保持されている。これにより、各ロール50,60に対峙した部分の磁気ブラシの密度が高められる。そして、これらブラシロール50と現像ロール60との電位差によって、ブラシロール50から移送されたトナーのみの薄層が形成される。
Also in the
なお、当該薄層の厚さは、上記現像剤の抵抗や各ロール50,60の回転速度差などによっても変化するが、本実施例では、上記電位差を約100Vから約350Vに設定して薄層の厚さを調整している。この電位差を大きく設定するに連れて薄層の厚みが増すからである。
そして、本実施例では、この現像側磁石66の両端側もまたフランジ68にそれぞれ狭持されており、このスリーブ64の回転軸方向幅がブラシ側磁石56の軸方向幅よりも短く形成されているので、当該薄層はスリーブ64の外周面の全領域に亘って形成される。
Although the thickness of the thin layer varies depending on the resistance of the developer and the difference in rotational speed between the
In this embodiment, both end sides of the developing
また、上述した各軸52,62は軸受70に支持され、この軸受70は、軸52を回転中心として回動可能に構成されている。そして、現像バイアス、すなわち、所定の直流(DC)バイアスを重畳した交流(AC)バイアスが印加されると、現像ロール60のトナーがドラム5に向けて飛翔する。これにより、各ドラム5の表面にはトナー画像が現像されることになる。なお、トナーの飛散を防止するために、本実施例では交流(AC)バイアスは現像の直前に印加されている。
The
ここで、本実施例の如く各ドラム5の感光材料として非晶質シリコン系を用いた場合には、その表面の露光後の電位は20V以下の非常に低い特徴を有するが、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。一方、潜像形成したときのドラム5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程度になる当該ドラム5の膜厚が25μm以下、さらに好ましくは20μm以下の場合に特に顕著である。そこで、現像バイアスのDC成分は150V以下、AC成分はVP−P=500から2000V、周波数1から4kHzに設定して現像することが可能である。
Here, when an amorphous silicon-based material is used as the photosensitive material of each
なお、仮に、このドラムに正帯電の有機感光体(OPC)を用いた場合には、残留電位を100V以下にするために、その膜厚を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剤を添加することから、この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。この場合にも、現像バイアスのDC成分は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。 If a positively charged organic photoreceptor (OPC) is used for this drum, the film thickness is set to 25 μm or more in order to make the residual potential 100 V or less, and the amount of charge generation material added is Increasing is particularly important. In particular, OPC having a single layer structure is advantageous in that a charge generating agent is added to the photosensitive layer, so that the sensitivity change is small even when the photosensitive layer is reduced. Also in this case, the DC component of the developing bias 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.
ところで、図4にも示される如く、本実施例では、現像側スリーブ64の回転軸方向幅は現像側磁石66の軸方向幅よりも長く形成されている。換言すれば、このスリーブ64の両端部分には、現像側磁石66のない領域(約4から5mm程度)がそれぞれ存在しており、上述の如くトナーの薄層はスリーブ64の外周面の全領域に亘って形成されるものの、当該薄層の性質は、現像側磁石66のある領域と、現像側磁石66のない領域とは異なることになる。
Incidentally, as shown in FIG. 4, in this embodiment, the width in the rotation axis direction of the developing
より詳しくは、磁気ブラシが現像後のトナー層を現像ロール60から掻き取る際に、現像側磁石66のある領域のトナーは掻き取れるのに対し、現像側磁石66のない領域のトナーが掻き取れないとの懸念がある。
そこで、本実施例では、図示しないコントローラにブラシ密度強化部(ブラシ密度強化手段)80を設け(図3)、現像側磁石66のある領域に対峙するブラシ側磁石56の主極磁力や主極角度と、現像側磁石66のない領域に対峙するブラシ側磁石56の主極磁力や主極角度とをそれぞれ異ならせている。
More specifically, when the magnetic brush scrapes off the developed toner layer from the developing
Therefore, in this embodiment, a brush density enhancement unit (brush density enhancement means) 80 is provided in a controller (not shown) (FIG. 3), and the main pole magnetic force and main pole of the
具体的には、まず、本実施例のブラシ密度強化部80は、現像側磁石66のない領域、つまり、現像側スリーブ64の両端部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力の値を、現像側磁石66のある領域、例えば、現像側スリーブ64の略中央部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力の値よりも約10mT以上の大きな値に設定している。
Specifically, first, the brush
換言すれば、仮に、現像側スリーブ64の略中央部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力の値がXmTに設定されているとすれば、このスリーブ64の両端部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力は、X+10mTからX+20mTの範囲内の大きな値に設定して磁気ブラシの密度を強化し、現像側スリーブ64の軸方向幅がより大きな印字可能幅となるようにしている。
In other words, if the value of the main pole magnetic force of the
さらに、本実施例のブラシ密度強化部80は、現像側磁石66のない領域、つまり、現像側スリーブ64の両端部分に対峙したブラシ側磁石56の主極角度の位置(磁力ピーク位置)を、現像側磁石66のある領域、例えば、現像側スリーブ64の略中央部分に対峙したブラシ側磁石56の主極角度の位置(磁力ピーク位置)よりも、磁気ブラシロール50の回転方向で見て上流側に約+5°以上移動させた位置に設定している。
Further, the brush
すなわち、現像側スリーブ64の略中央部分を示す図5(A)では、仮に、現像側磁石66の主極角度の位置は、現像ロール60の回転方向で見て上流側に約+Y°に設定され、ブラシ側磁石56の主極角度の位置も、ブラシロール50の回転方向で見て上流側に約+Z°に設定されているとすれば、現像側スリーブ64の両端部分を示す図5(B)では、ブラシ側磁石56の主極角度は、ブラシロール50の回転方向で見て上流側に+5°以上移動させた位置、つまり、Z+5°からZ+15°の位置が磁力ピーク位置となるように大きな値に設定して磁気ブラシの密度を強化し、現像側スリーブ64の軸方向幅がより大きな印字可能幅となるようにしている。
That is, in FIG. 5A showing the substantially central portion of the developing
そして、この現像装置7を搭載したプリンタ1では、カセット3から用紙Pが1枚ずつ分離して送出され、この用紙Pはレジストローラ24に到達する。このローラ24は、用紙Pの斜め送りを矯正しつつ、画像形成部4で形成されるトナー画像とのタイミングを計りながら、用紙Pを転写部71へと送出する。
In the printer 1 equipped with the developing
また、上記コントローラからの画像データに基づき、プリンタ1では露光ユニット20によるレーザ光の照射が制御される。これにより、画像形成部4において各ドラム5a〜5d上に原稿画像の静電潜像が作られ、続いてこの潜像から各ドラム5a〜5d上にトナー画像が形成され、中間転写ベルト10に転写合成される。続いて、このベルト10に転写合成されたトナー画像は転写部71にて用紙Pに転写される。
Further, based on the image data from the controller, the printer 1 controls the irradiation of the laser beam by the
その後、用紙Pは未定着トナー画像を担持した状態で定着部72に向けて送られる。次いで、定着部72から排出された用紙Pは排出分岐部74を通ってトレイ76に排出される。
この片面印刷に対し、両面印刷を行う場合には、定着部72から排出された用紙Pは排出分岐部74にてユニット78側に引き戻され、この用紙Pはレジストローラ24を経て、再び転写部71に向けて送られる。そして、この場合には、用紙Pの未だ印刷がされていない方の面にトナー画像が転写される。
Thereafter, the paper P is fed toward the fixing
When double-sided printing is performed in contrast to this single-sided printing, the paper P discharged from the fixing
以上のように、本実施例によれば、磁性キャリア及び非磁性のトナーからなる2成分現像剤が用いられており、ミキサー40,44では、キャリアを用いてトナーを帯電させる。次いで、磁気ブラシロール50では、これらキャリアとトナーによる磁気ブラシが形成される。詳しくは、このブラシはブラシ側磁石56によって形成され、現像ロール60とブラシロール50との電位差によって現像ロール60にトナーのみの薄層を形成させる。そして、このトナーがドラム5に供給されることにより、トナー画像が現像される。一方、このブラシは、現像後には現像ロール60のトナー層を掻き取って回収する。
As described above, according to this embodiment, the two-component developer including the magnetic carrier and the nonmagnetic toner is used, and the
ここで、この磁気ブラシの軸方向の幅は、現像側スリーブ64の幅よりも長く形成されているので、このスリーブ64の両端に形成されたトナー層を含む現像後の総てのトナー層を掻き取ることができ、現像ロール60におけるトナー層の未回収領域をなくし、トナーの飛散が防止可能になる。
これに対し、例えば現像側磁石66を設けるために、その両端部分を支持するフランジ68をスリーブ64に設ける場合のように、現像側磁石66の幅が現像側スリーブ64の幅よりも短く形成されるときには、このスリーブ64の両端部分には磁石のない領域が存在することになる。つまり、現像側スリーブ64の略中央部分に形成されたトナー層は回収される一方、この両端部分に形成されたトナー層は回収され難くなり、次回の現像に差が生じて画像乱れ等を招くことになる。
Here, since the width of the magnetic brush in the axial direction is longer than the width of the developing
On the other hand, for example, in order to provide the developing
しかしながら、ブラシ密度強化部80は、現像側スリーブ64の幅がより大きな印字可能幅になるように、このスリーブ64の端部分に対峙した磁気ブラシの密度を強化しているので、現像側スリーブ64の両端部分に形成されたトナー層も、その略中央部分に形成されたトナー層と同様に回収可能になる。この結果、次回の現像に差が生じ難くなり、画像乱れ等が回避可能になる。
しかも、現像ロール60のスリーブを幅の長いスリーブに変更することなく、このスリーブ64の幅がより大きな印字可能幅になることから、現像装置7の小型化に寄与する。
However, the brush
In addition, the
そして、より具体的には、ブラシ密度強化部80は、磁気ブラシを形成させるブラシ側磁石56の主極磁力の値について、現像側スリーブ64の端部分に対峙する値を現像側スリーブ64の略中央部分に対峙する値よりも約10mT以上の大きな値に設定しており、このスリーブ64の端部分におけるブラシ密度が略中央部分におけるブラシ密度よりも高められているので、現像側スリーブ64の両端の磁石が存在しない部分のトナー層を回収することが可能となるため、スリーブ64の幅はより大きな印字可能幅になる。
More specifically, the brush
さらに、ブラシ密度強化部80は、ブラシ側磁石56の主極角度の位置(磁力ピーク位置)についても、スリーブ64の端部分に対峙する位置をスリーブ64の略中央部分に対峙する位置よりも、ブラシロール50の回転方向で見て上流側に約5°以上移動した位置に設定しており、このスリーブ64の端部分におけるブラシ密度を中央部分におけるブラシ密度よりもさらに高められていることから、現像側スリーブ64の両端の磁石が存在しない部分のトナー層を回収することが可能となるため、上記主極磁力の値の設定と相俟って、スリーブ64の幅をより一層大きな印字可能幅にすることができる。
Further, the brush
これらの点について詳述すると、図6には、現像側スリーブ64の両端部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力の値が、このスリーブ64の略中央部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力の値を基準として、+5mTから+20mTの範囲内の値に設定するとともに、現像側スリーブ64の両端部分に対峙したブラシ側磁石56の主極角度の位置が、このスリーブ64の略中央部分に対峙したブラシ側磁石56の主極角度の位置を基準として、−5°から+15°の範囲内の値に設定した実験結果が示されている。
Specifically, in FIG. 6, the value of the main pole magnetic force of the brush-
当該実験では、現像側スリーブ64の幅よりも大きな幅の画像を形成させ、カブリマージン差及びハーフ画像濃度差の各項目で画像を評価したものである。
カブリとは、現像装置7における未回収トナーの飛散によって画像上にトナーが被る現象であり、カブリマージンとは、このカブリが発生するドラム5の表面電位と発生しない表面電位との差であり、本実験ではドラム5の表面電位を振ってカブリの発生しない表面電位の最低値を記録している。
In this experiment, an image having a width larger than the width of the developing
The fog is a phenomenon in which the toner is covered on the image due to the scattering of unrecovered toner in the developing
そして、上記カブリマージン差とは、画像の端部分における上記表面電位の最低値と画像の略中央部分における上記表面電位の最低値との差であり、この差が20V以内である場合にのみ、同等である(図6中に○で示す)と評価する。
一方、ハーフ画像とは印字されたハーフトーンの画像のことであり、その反射濃度(マクベスRD912)の測定値を記録している。そして、上記ハーフ画像濃度差とは、画像の端部分における当該濃度の測定値と画像の略中央部分における当該濃度の測定値との差であり、この差が0.1以内である場合にのみ、同等である(図6中に○で示す)と評価する。
The fog margin difference is a difference between the minimum value of the surface potential at the end portion of the image and the minimum value of the surface potential at a substantially central portion of the image, and only when this difference is within 20V. It is evaluated that they are equivalent (indicated by ◯ in FIG. 6).
On the other hand, the half image is a printed halftone image, and the measured value of the reflection density (Macbeth RD912) is recorded. The half image density difference is a difference between the measured value of the density at the edge portion of the image and the measured value of the density at the substantially central portion of the image, and only when this difference is within 0.1. , Which are equivalent (indicated by a circle in FIG. 6).
そして、この図6に示されるように、同図(A)のカブリマージン差や、同図(B)のハーフ画像濃度差のいずれにおいても、スリーブ64の両端部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力の値が、スリーブ64の略中央部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力の値よりも+10mT未満の範囲で大きくした場合には、これら画像の端部分と画像の略中央部分とが明らかに違っていた。これは+10mT未満では、スリーブ64の両端部分に形成されたトナー層を依然として回収できないからである。
As shown in FIG. 6, the brush-
これに対し、スリーブ64の両端部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力の値が、スリーブ64の略中央部分に対峙したブラシ側磁石56の主極磁力の値よりも+10mT以上大きくした場合には、これら画像の端部分と画像の略中央部分とがほぼ等しくなっていた。
但し、+20mTを超えると、スリーブ64の両端部分には多くの電流が流れ、多くのトナー層が形成され易くなってトナーが飛散し易くなる。そこで、本実施例のように、約+10mTから約+20mTの範囲内の値に設定することが、高密度で掻き取り力の強い適切な磁気ブラシになることが分かる。
On the other hand, when the value of the main pole magnetic force of the
However, if it exceeds +20 mT, a large amount of current flows through both end portions of the
また、スリーブ64の両端部分に対峙したブラシ側磁石56の主極角度の位置が、スリーブ64の略中央部分に対峙したブラシ側磁石56の主極角度の位置よりも+5°未満の範囲で移動させた場合にも、これら画像の端部分と画像の略中央部分とが明らかに違っていた。これは+5°未満では、スリーブ64の両端部分には多くの電流が流れ、トナーが飛散し易くなるためである。
Further, the position of the main pole angle of the brush-
しかしながら、スリーブ64の両端部分に対峙したブラシ側磁石56の主極角度の位置が、スリーブ64の略中央部分に対峙したブラシ側磁石56の主極角度の位置よりも+5°以上移動させた場合には、これら画像の端部分と画像の略中央部分とがほぼ等しくなっていた。
但し、+15°を超えると、磁力が小さくなってこの両端部分に形成されたトナー層を回収できなくなる。そこで、本実施例のように、約+5°から約+15°の範囲内の値に設定することが、高密度で掻き取り力の強い適切な磁気ブラシになることが分かる。
However, when the position of the main pole angle of the
However, if it exceeds + 15 °, the magnetic force becomes small and the toner layers formed at both ends cannot be recovered. Therefore, it can be seen that setting to a value within the range of about + 5 ° to about + 15 ° as in this embodiment results in an appropriate magnetic brush with high density and strong scraping power.
さらに、スリーブ64の幅がより大きな印字可能幅になり、次回の現像に差が生じ難くなることから、良好な画像形成が行われ、プリンタ1の信頼性向上に寄与するし、また、このスリーブ64の幅を長くすることなく、より大きな印字可能幅になるので、画像形成部4の小型化、ひいてはプリンタ1の小型化にも寄与する。
本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
Further, since the width of the
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims.
例えば、本発明の画像担持体は4つの感光体ドラムに限定されるものではなく、また、上記実施例では画像形成装置としてプリンタに具現化した例を示しているが、本発明の画像形成装置は複合機、複写機やファクシミリ等にも当然に適用可能である。 For example, the image carrier of the present invention is not limited to four photosensitive drums. In the above embodiment, an example in which a printer is embodied as an image forming apparatus is shown. Naturally, it can also be applied to multifunction devices, copiers, facsimiles, and the like.
1 プリンタ(画像形成装置)
5 感光体ドラム(像担持体)
7 現像装置
30 ハウジング
32 開口
50 磁気ブラシロール(磁気ロール)
56 ブラシ側磁石(磁石)
60 現像ロール
64 現像側スリーブ(スリーブ)
66 現像側磁石(磁石)
80 ブラシ密度強化部(ブラシ密度強化手段)
1 Printer (image forming device)
5 Photosensitive drum (image carrier)
7 Developing
56 Brush side magnet (magnet)
60
66 Development-side magnet (magnet)
80 Brush density enhancement part (Brush density enhancement means)
Claims (3)
前記像担持体に対峙した開口を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配設されており、前記キャリア及び前記トナーによる磁気ブラシを形成させる磁石を備えた磁気ロールと、
前記開口にて前記磁気ロールの回転軸線に対して略平行に並設されており、前記磁石の軸方向の幅よりも短い幅のスリーブを備えるとともに、該スリーブの回転軸方向の幅よりも短い幅に形成され、前記磁気ブラシから移送されたトナーの薄層を形成させる磁石を備えた現像ロールと、
前記トナー画像の現像後における前記スリーブの端部分に形成されたトナー層を該スリーブの略中央部分に形成されたトナー層とともに前記磁気ブラシで回収すべく、該スリーブの略中央部分に対峙した前記磁気ブラシの密度に対して前記スリーブの端部分に対峙した前記磁気ブラシの密度を相対的に高くするブラシ密度強化手段とを具備し、
前記ブラシ密度強化手段は、前記スリーブの端部分に対峙した前記磁気ブラシを形成させる磁石の主極磁力の値を、該スリーブの略中央部分に対峙した前記磁気ブラシを形成させる磁石の主極磁力の値よりも約10mT以上20mT以下の大きな値に設定することを特徴とする現像装置。 A developing device for charging a toner using a carrier and supplying the toner to an image carrier to develop a toner image;
A housing having an opening facing the image carrier;
A magnetic roll provided in the housing and provided with a magnet for forming a magnetic brush with the carrier and the toner;
The opening is provided in parallel with the rotation axis of the magnetic roll, and includes a sleeve having a width shorter than the width of the magnet in the axial direction, and shorter than the width of the sleeve in the rotation axis direction. A developing roll having a magnet formed to a width and forming a thin layer of toner transferred from the magnetic brush;
Wherein in order to collect the toner layer formed on an end portion of the sleeve after the development of the toner images in both the magnetic brush and the toner layer formed at a substantially central portion of the sleeve and facing the substantially central portion of the sleeve Brush density strengthening means for relatively increasing the density of the magnetic brush opposed to the end portion of the sleeve with respect to the density of the magnetic brush ;
The brush density enhancing means is configured to determine a value of a main pole magnetic force of the magnet that forms the magnetic brush facing the end portion of the sleeve and a main pole magnetic force of the magnet that forms the magnetic brush facing the substantially central portion of the sleeve. The developing device is set to a value greater than about 10 mT and less than or equal to about 20 mT .
前記ブラシ密度強化手段は、前記スリーブの端部分に対峙した前記磁気ブラシを形成させる磁石の主極角度の位置を、該スリーブの略中央部分に対峙した前記磁気ブラシを形成させる磁石の主極角度の位置よりも、前記磁気ロールの回転方向で見て上流側に約5°以上移動した位置に設定することを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The brush density reinforcing means, the main pole angle of the magnet to form a magnetic brush of the position of the main pole angles and faces the substantially central portion of the sleeve of the magnet to form a magnetic brush which is opposite to the end portion of the sleeve The developing device is set to a position moved about 5 ° or more upstream from the position of the magnetic roll in the rotational direction of the magnetic roll .
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