JP5483138B2 - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置、これに採用される現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention is a copying machine, a facsimile, an image forming apparatus such as a printer, it relates to a developing device and a process cartridge employed in this.
従来、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を用いる現像装置が知られている。この現像装置では、現像剤を所謂磁気ブラシとして現像剤担持体上に担持して、現像剤担持体に対して一定の間隙(以下、ドクタギャップという)をもって配置された現像剤規制部材により所定の層厚に規制し、形成された現像剤薄層により感光体等の潜像担持体上の静電潜像を現像する。現像剤担持体としては、例えば、回転可能に配設され且つ二成分現像剤を担持搬送する円筒状の現像スリーブと、この現像スリーブ内に固定配置され且つ周囲に複数の磁極を配列する磁石ローラとを備えたものが用いられている。 Conventionally, a developing device using a two-component developer composed of a toner and a magnetic carrier is known. In this developing apparatus, a developer is carried on a developer carrying member as a so-called magnetic brush, and a predetermined amount is set by a developer regulating member arranged with a certain gap (hereinafter referred to as a doctor gap) with respect to the developer carrying member. The electrostatic latent image on the latent image carrier such as a photoconductor is developed by the formed developer thin layer with the layer thickness limited. As the developer carrying member, for example, a cylindrical developing sleeve that is rotatably arranged and carries and conveys a two-component developer, and a magnet roller that is fixedly arranged in the developing sleeve and has a plurality of magnetic poles arranged around it. The one with is used.
現像剤規制部では、ドクタギャップを通過できずに規制された現像剤のうち、現像スリーブと接触するもの以外は、磁石ローラで形成される磁場で拘束されて現像剤規制部材の上流側に滞留する。滞留した現像剤は、経時でパッキング状態となり、継続的にストレスを受け劣化する。現像剤劣化が進むと、現像剤搬送量が変動しやすくなり、現像剤薄層形成が不安定となってしまうという問題がある。 In the developer restricting portion, the developer restricted without being able to pass through the doctor gap is restricted by the magnetic field formed by the magnet roller and stays upstream of the developer restricting member, except for the developer that does not contact the developing sleeve. To do. The staying developer becomes a packing state over time, and continuously deteriorates due to stress. As developer deterioration progresses, the developer transport amount tends to fluctuate, and there is a problem that the developer thin layer formation becomes unstable.
本発明者は、特許文献1にて、現像剤規制部材上流側に滞留した現像剤の劣化を抑制するために、現像剤規制部材の現像剤搬送方向上流側で現像剤に対向する面を、現像剤規制部材の対向部位にある磁石ローラにより形成される磁場の磁場ベクトル方向と平行に形成した現像装置を提案している。この現像装置では、現像剤規制部材上流側の面の形状を規定することにより、現像剤規制部材上流側の現像剤の搬送性を向上させ、現像剤規制部材の対向部位にある磁石ローラの磁界により保持されている現像剤量が、現像剤規制部材を通過する現像剤量の2倍以下になるようにする。これにより、現像剤規制部材上流側の現像剤総量のうち、現像剤規制部材から力を受ける現像剤の相対量を低下させ、現像剤劣化を抑制している。 In order to suppress deterioration of the developer staying on the upstream side of the developer regulating member in Patent Document 1, the inventor has a surface facing the developer on the upstream side in the developer transport direction of the developer regulating member. A developing device is proposed which is formed in parallel with the magnetic field vector direction of the magnetic field formed by a magnet roller located at a position facing the developer regulating member. In this developing device, by defining the shape of the upstream surface of the developer regulating member, the developer conveying property on the upstream side of the developer regulating member is improved, and the magnetic field of the magnet roller at the site facing the developer regulating member is improved. The amount of developer held by is adjusted to be not more than twice the amount of developer passing through the developer regulating member. As a result, the relative amount of the developer that receives a force from the developer regulating member out of the total developer amount on the upstream side of the developer regulating member is reduced to suppress the developer deterioration.
しかしながら、高画質化、高耐久化のためには、特許文献1よりもさらに効果的に現像剤規制部材により規制されて上流側に滞留した現像剤の劣化を抑制することが望まれている。 However, in order to achieve high image quality and high durability, it is desired to suppress the deterioration of the developer that has been regulated by the developer regulating member and stayed on the upstream side more effectively than Patent Document 1.
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体上に担持された二成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部における現像剤劣化を抑制し、現像剤を安定して薄層に形成することのできる現像装置、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。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to prevent developer deterioration in a developer regulating unit that regulates the layer thickness of a two-component developer carried on a developer carrying member. suppressing, developing device a developer capable of forming a stable thin layer is to provide a process cartridge及 beauty image forming apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、複数の磁極を有する磁界発生手段を内包し、トナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体表面に対して一定の間隙をもって配置され該現像剤担持体表面に担持される現像剤の層厚を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、
上記磁界発生手段の複数の磁極のうち上記現像剤規制部材に対向する磁極を第1極、該第1極に対して上記現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に隣接する磁極から順に第2極、第3極としたとき、該第2極が該第1極及び該第3極と異極性であり、該第3極の磁力線の一部が該第2極を超えて該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍を通過して該現像剤担持体表面から離れ、且つ、該第1極の磁力線の一部が該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍を該第3極の磁力線と対向して通過するような磁場を形成し、該現像剤に該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍から該現像剤規制部材上流へ向かう方向の分力を持つ磁気力が作用するように、該磁界発生手段を構成し、
上記第3極の磁力線の一部と上記第1極の磁力線の一部とが対向する位置が、上記現像剤担持体表面の法線方向に関して、該現像剤担持体表面より上記現像剤規制部材が配置される上記一定の間隙以上離れ、かつ、該現像剤規制部材の根元端部よりも近くであることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1または2の現像装置において、上記第2極により上記現像剤担持体上に形成される法線方向磁束密度の最大値を30mT以上とすることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の何れかの現像装置において、上記第1極が上記現像剤担持体に現像剤を汲上げる汲上げ極であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3の何れかの現像装置において、トナーと磁性キャリアとを攪拌搬送するために内部に現像剤攪拌搬送部材をそれぞれ配置した第1攪拌部と第2攪拌部とを有し、該現像剤担持体上の現像剤を該第1攪拌部へ回収し、該第2攪拌部から該現像剤担持体に現像剤を供給することを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段との中より選ばれる少なくともひとつと、該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段とが一体的に形成され、画像形成装置本体に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項1、2、3または4の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、潜像を担持する潜像担持体と、該潜像担持体を帯電する帯電手段と、 該潜像担持体上の潜像を現像する現像手段と、該潜像担持体に残留する転写残トナーをクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項1、2、3または4の何れかの現像装置を用いたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes a developer carrier that contains a magnetic field generating means having a plurality of magnetic poles and carries and conveys a two-component developer composed of toner and a magnetic carrier, In a developing device including a developer regulating member that is disposed with a certain gap with respect to the surface of the developer carrying body and regulates a layer thickness of the developer carried on the surface of the developer carrying body.
Of the plurality of magnetic poles of the magnetic field generating means, the magnetic pole facing the developer regulating member is a first pole, and the magnetic poles adjacent to the first pole from the magnetic pole adjacent to the downstream side of the developer carrying direction of the developer carrier When the second pole and the third pole are used, the second pole is different in polarity from the first pole and the third pole, and a part of the magnetic force lines of the third pole exceeds the second pole and the developer. Passing through the vicinity of the downstream side of the downstream side of the regulating member and leaving the surface of the developer carrying member, and part of the magnetic force line of the first pole is located near the downstream side of the downstream side of the developer regulating member. A magnetic field is formed so as to pass opposite to the magnetic field lines of the third pole, and the developer has a component force in a direction from the vicinity of the downstream side of the downstream side of the developer regulating member toward the upstream side of the developer regulating member. Configure the magnetic field generating means so that a magnetic force acts ,
Position where a part and the opposing part and the first pole of magnetic field lines above Symbol third pole magnetic field lines, with respect to the normal direction of the surface of the developer carrying member, said developer regulating than developer carrying member surface It is characterized in that it is more than the above-mentioned fixed gap where the member is disposed and is closer to the root end of the developer regulating member.
According to a second aspect of the present invention, in the developing device of the first or second aspect, the maximum value of the normal direction magnetic flux density formed on the developer carrier by the second pole is 30 mT or more. It is what.
According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect , the first electrode is a pumping electrode that pumps the developer onto the developer carrier. is there.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first, second, and third aspects, the first agitating unit is provided with a developer agitating / conveying member disposed therein for agitating and conveying the toner and magnetic carrier. And a second agitation unit, wherein the developer on the developer carrier is collected into the first agitation unit, and the developer is supplied from the second agitation unit to the developer carrier. To do.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a latent image carrier that carries a latent image, a charging unit that charges the latent image carrier, and a cleaning unit that cleans transfer residual toner remaining on the latent image carrier. In the process cartridge in which at least one selected from the above and a developing means for developing the latent image on the latent image carrier are integrally formed and detachable from the image forming apparatus main body, the developing means The developing device according to any one of
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a latent image carrier that carries a latent image, a charging unit that charges the latent image carrier, a developing unit that develops a latent image on the latent image carrier, and the latent image carrier. An image forming apparatus comprising a cleaning unit that cleans transfer residual toner remaining on the image carrier, wherein the developing unit according to any one of
本発明においては、現像剤規制部材に対向するよう配置された第1極により、現像剤規制部材近傍の現像剤に現像剤担持体に向かう方向の磁気力を作用させる。さらに、現像剤規制部材の下流側面近傍を、同極性である第3極の磁力線の一部が通過し、これに対向するよう第1極の磁力線の一部が通過して、現像剤規制部材の下流側面近傍に磁場を形成する(図4参照)。この磁場により、現像剤には、放射状の磁気力、すなわち、現像剤には現像剤規制部材の下流側面近傍から上流へ向かう方向の分力を持つ磁気力が発生する(図5参照)。この分力は、現像剤規制部材上流側の現像剤には、現像剤規制部材より離れる方向となる。よって、現像剤規制部材に規制されて上流側に滞留する現像剤は、現像剤規制部材上流側壁面から離れるように移動する。このような現像剤の流れを作りだすことにより、現像剤がパッキング状態になることを回避して、現像剤の劣化を抑制する。
比較例として、従来の一般的現像装置では、第3極より形成される磁力線は第2極に流れ込み、現像剤規制部材の下流側面近傍で上述のように第1極の磁力線で対向することはない。このため、現像剤規制部材近傍の現像剤にはスリーブに向かう方向の磁気力のみ作用する(図12参照)。よって、現像剤規制部材上流部での現像剤の滞留を解消し難く、経時でパッキング状態となってしまう。
In the present invention, the magnetic force in the direction toward the developer carrying member is applied to the developer in the vicinity of the developer regulating member by the first pole disposed so as to face the developer regulating member. Further, a part of the magnetic field lines of the third pole having the same polarity pass in the vicinity of the downstream side surface of the developer regulating member, and a part of the magnetic field lines of the first pole pass so as to face the developer regulating member. A magnetic field is formed in the vicinity of the downstream side surface (see FIG. 4). By this magnetic field, a radial magnetic force is generated in the developer, that is, a magnetic force having a component force in the direction from the vicinity of the downstream side surface of the developer regulating member to the upstream is generated in the developer (see FIG. 5). This component force is away from the developer regulating member in the developer upstream of the developer regulating member. Therefore, the developer that is regulated by the developer regulating member and stays on the upstream side moves away from the upstream side wall surface of the developer regulating member. By creating such a developer flow, the developer is prevented from being in a packing state, and the deterioration of the developer is suppressed.
As a comparative example, in a conventional general developing device, the magnetic lines of force formed from the third pole flow into the second pole, and are opposed to the magnetic lines of force of the first pole as described above near the downstream side surface of the developer regulating member. Absent. For this reason, only the magnetic force in the direction toward the sleeve acts on the developer near the developer regulating member (see FIG. 12). Therefore, it is difficult to eliminate the stagnation of the developer in the upstream portion of the developer regulating member, and the packing state becomes over time.
以上、本発明によれば、現像剤担持体上に担持された二成分現像剤の層厚を規制する現像剤規制部における現像剤劣化を抑制し、現像剤を安定して薄層に形成することができるという優れた効果がある。 As described above, according to the present invention, the deterioration of the developer in the developer restricting portion that restricts the layer thickness of the two-component developer carried on the developer carrying member is suppressed, and the developer is stably formed into a thin layer. There is an excellent effect of being able to.
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、本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。この画像形成装置は、タンデム方式を採用してフルカラー画像を形成可能なカラー画像形成装置であり、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック(以下、Y,C,M,Kと記す)の各色トナー像を形成する作像装置17Y,C,M,Kを備えている。これらの作像装置17Y,C,M,Kの下方には、複数のローラ18,19に掛け回されて記録紙8を表面に担持して搬送しながら各作像装置17Y,C,M,Kの対向しながら移動する転写搬送ベルト15が配設されている。また、転写搬送ベルト15を挟んで各作像装置17Y,C,M,Kと対向する転写バイアスローラ5Y,C,M,Kを備えている。また、転写搬送ベルト15の記録紙搬送方向の転写バイアスローラ5Y,C,M,Kよりも下流側には、転写搬送ベルト15より分離した記録紙8上の未定着トナーを定着する定着装置24を備えている。また、画像形成装置本体上部には、定着装置24を通過しトナー像が定着した記録紙8を積載するための排紙トレイ25を備えている。
Embodiments in which the present invention is applied to an image forming apparatus will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present embodiment. This image forming apparatus is a color image forming apparatus that can form a full-color image by adopting a tandem method, and each color toner image of yellow, cyan, magenta, and black (hereinafter referred to as Y, C, M, and K) is used. Image forming devices 17Y, C, M, and K are provided. Below these
転写搬送ベルト15の下方には、記録紙8を収容する複数の給紙カセット20、21、22を備えている。また、転写搬送ベルト15と作像装置17Y,C,M,Kとが対向する転写領域に各給紙カセット20、21、22から記録紙8を供給する記録紙供給手段としての給紙搬送装置26と、各給紙カセット20、21、22から搬送されてきた記録紙を作像装置17Y,C,M,Kによる作像タイミングに合わせて供給するレジストローラ23とを備えている。
A plurality of
なお、図1では画像形成装置が図の左右方向において小型になるよう、転写搬送ベルト15が斜め方向に配設され、矢印で示す記録紙搬送方向が斜め方向となっている。これにより、画像形成装置は、図の左右方向における筐体の幅が、A3サイズの記録紙長手方向の長さよりも僅かに長い大きさとなっている。すなわち、画像形成装置は、内部に記録紙を収容するために最低限必要な大きさとされることで大幅に小型化されている。
In FIG. 1, the
各作像装置17Y,C,M,Kは、潜像担持体としてドラム状の感光体1Y,C,M,Kを有している。この感光体1Y,C,M,Kの回転方向に関して順に、それぞれ帯電装置2Y,C,M,K、現像装置3Y,C,M,K、クリーニング装置6Y,C,M,K、等を有している。また、帯電装置2Y,C,M,Kと現像装置3Y,C,M,Kとの間で書込み光Lを露光装置16Y,C,M,Kから照射される周知の構成である。感光体1Y,C,M,Kはドラム状でなく、ベルト状としても良い。
Each of the
また、図11に示すように、各作像装置17は、感光体1と、帯電装置2、現像装置3、クリーニング装置6の各プロセス手段を枠体(不図示)内に一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジ10の形態をなしてもよい。これにより、プリンタの長期使用に対しても、保守性、交換性を向上することができる。
Further, as shown in FIG. 11, each image forming device 17 integrally forms the photosensitive member 1 and the respective process means of the
このような構成の画像形成装置では、画像形成スタートとともに、各作像装置17Y,C,M,Kで各色トナー像が形成される。各作像装置17Y,C,M,Kでは、感光体1Y,C,M,Kが、図示されないメインモータにより回転駆動され、帯電装置2Y,C,M,Kによって一様帯電された後、露光装置16Y,C,M,Kより、画像を色分解した色毎の画像情報に応じて書込み光Lが照射され、静電潜像が形成される。感光体1Y,C,M,K上に形成された静電潜像は、現像装置3Y,C,M,Kにより現像し、各色トナー像を形成する。一方、レジストローラ23により作像装置17Y,C,M,Kによる作像タイミングに合わせて、給紙カセットより給紙搬送された記録紙8が、転写搬送ベルト15に担持されて転写領域に搬送される。各感光体1Y,C,M,K上に形成されたトナー像は、感光体1Y,C,M,Kと転写搬送ベルト15との対向部で転写バイアス手段5Y,C,M,Kにより転写搬送ベルト15上に担持された記録紙8に順次転写される。このようにしてY(イエロー)、C(シアン)、M(マゼンタ)、K(黒)の順で各感光体1Y,C,M,K上に形成されたトナー像が転写され、重ね合わせカラートナー像が形成される。トナー像を転写された記録紙8は、転写搬送ベルト15から分離され、定着装置24に搬送され、定着されてコピ−画像として機外の排紙トレイ25に排出される。一方、記録紙8上に転写した後の感光体1Y,C,M,Kは、クリ−ニング装置6Y,C,M,Kで転写残トナーを除去し、必要に応じて図示しない除電ランプで除電された後、再度、帯電装置2Y,C,M,Kで一様に帯電される動作を繰り返す。
In the image forming apparatus having such a configuration, each color toner image is formed by each of the
次に、現像装置について詳しく説明する。本実施形態の画像形成装置の現像装置3Y,C,M,Kは、画像形成物質として、互いに異なる色(Y,C,M,K)のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。このため、以下、添字Y,C,M,Kを省略し、現像装置3として説明する。
Next, the developing device will be described in detail. The developing
図2は、現像装置3の概略構成図である。現像装置3は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いた二成分現像装置である。図2に示すように、現像装置3は、感光体1と対向するよう設けられた現像剤担持体としての現像ローラ30と、現像ローラの軸と平行に配設され軸の一方向すなわち紙面手前側に現像剤を搬送する第1現像剤攪拌搬送部材34と、さらに平行に配設され軸の他方向すなわち紙面奥側に現像剤を搬送する第2現像剤攪拌搬送部材35とを有している。また、図2において反時計回りに回転する現像ローラ30の回転方向における、現像ローラ30と第1現像剤攪拌搬送部材34との対向領域の下流側において、現像ローラ30に汲上げられた現像剤を規制するよう現像ローラ30に対してドクタギャップをもって配置された現像剤規制部材33を有している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the developing
現像ローラ30は、円周方向に複数の磁石を配置した磁石ローラを内部に有し、その周囲を円筒状のスリーブが回転する構成となっている。スリーブはアルミ等の非磁性の金属で形成されている。磁石ローラは、各磁石が所定の方向を向くように固定されており、その周囲をスリーブが回転して、磁石によって引き付けた現像剤を搬送していく。一般的な現像装置では、スリーブ上の現像剤を、極性を交互に変えた磁極を用いて、現像剤をチェーン上の磁気ブラシを形成する。そして、スリーブを回転すると、磁気ブラシは、横転させながら、搬送されていく。
The developing
図3は、従来の一般的な現像装置において、内包する磁石ローラ32によりスリーブ31上に形成される磁束密度のベクトルの向きを図示したものである。図3の磁石ローラ32では、現像剤規制部材33に対向して配置される磁極を第1極、現像剤搬送方向に関してその下流側に順に配置される磁極を第2極、第3極とし、第1極と第3極とは互いに同極性であり、第2極は第1極及び第3極と異極性である。各磁極の磁力線は、隣接する磁極に流れ込む。このような磁場中を、磁性体で構成されたキャリアが通過すると、磁束密度に沿ってキャリアの磁化が起こり、磁気線に沿って、磁気ブラシを形成する。このとき、スリーブ31を回転させると、形成された磁場による磁力線に追って、形を変えながら、スリーブ31上を搬送される。ここで、現像剤規制部では、現像剤規制部材33とのドクタギャップを通過できずに規制された現像剤のうち、スリーブ31と接触するもの以外は、形成された磁場で拘束されて現像剤規制部材33の上流側に滞留し、経時の使用によりパッキング状態となる。パッキング状態となった現像剤は継続的にストレスを受けることで劣化する。現像剤が劣化すると、現像剤搬送量が低下して、現像剤の薄層形成が不安定になる。
FIG. 3 shows the direction of the magnetic flux density vector formed on the
図4に、本実施形態の画像形成装置に採用される現像装置3の磁石ローラ32により形成される磁束密度のベクトルの向きを図示する。現像剤規制部材33に対向して配置される第1極の磁力線は、下流に隣接する異極性の第2極に流れこみ、現像剤が現像剤規制部材33を通過して下流側に搬送されるよう磁場を形成する。また、第1極と同極性で、第2極よりも下流に配置される第3極の磁力線は、第2極に流れこむと共に、その一部は第2極の磁束密度ピーク位置(図中A)を超え、現像剤規制部材33の下流側側面近傍を通過してスリーブ31表面より離れる。また、同極である第1極の磁力線の一部が現像剤規制部材33の下流側側面近傍を第3極の磁力線と対向して通過すること(以下、対向部という)により、現像剤規制部材33の下流側面近傍に図4にしめす磁場を形成する。なお、磁極の極性はSまたはNで関係ないため、磁力線の向きが逆であっても同様である。
FIG. 4 illustrates the direction of the magnetic flux density vector formed by the
図5に、現像剤規制部材近傍の現像剤に作用する磁気力を示す。この現像装置では、現像剤規制部材33に対向するよう配置された第1極により、現像剤規制部材近傍の現像剤に作用する磁気力はスリーブ31に向かう方向を持つ。さらに、第1極と第3極の磁力線の対向部により形成された磁場により、対向部から放射状の磁気力が作用する。これは、現像剤規制部材33の上流側の現像剤には、現像剤規制部材33より上流側へ向かう方向の分力を持つ磁気力が作用する(図5参照)。現像剤規制部材33に規制されて上流側に滞留する現像剤は、上記磁気力により現像剤規制部材33の上流側面から離れるように移動する。このように、磁石ローラの磁極により、上記現像剤の流れを作りだすことにより、現像剤がパッキング状態になることを回避して、現像剤の劣化を抑制できる。
FIG. 5 shows the magnetic force acting on the developer near the developer regulating member. In this developing device, the magnetic force acting on the developer in the vicinity of the developer regulating member has a direction toward the
さらに、この磁気力は、スリーブ31に近づくに従ってスリーブ31表面に向かう法線成分が増加する。また、現像剤規制部材33から離れるに従い法線成分が増加する。このため、現像剤規制部材33の上流側の現像剤には、現像剤規制部材33から離れて上流側に向かい、回り込んで現像剤規制部材33とスリーブ31との間に流れ込む力が働くことになる。この力により、現像剤は安定して現像剤規制部材33との隙間を流れるようになる。このように、磁石ローラ32の磁力線による磁気力により、現像剤規制部材33との間に流れ込むような現像剤の流れを作りだしているので、環境等により現像剤の特性が変化しても、従来の現像装置と比較して、現像剤の特性変化による現像剤の搬送量の変化が少なく、現像剤薄層形成が安定する。
Further, as the magnetic force approaches the
また第3極と第1極との磁力線が対向する周方向の範囲としては、現像剤規制部材33の下流側側面近傍で、第2磁の法線方向磁束密度ピーク角度までの間に形成する必要がある。第2極の極法線磁束密度のピーク角度を超えて下流側に位置すると、磁気力は第2極に流れてしまって、現像剤規制部材33の上流側で対向部を形成することができない
Further, the circumferential range in which the magnetic lines of the third pole and the first pole face each other is formed in the vicinity of the downstream side surface of the
また、第3極と第1極との磁力線が対向する法線方向の範囲としては、スリーブ31よりドクタギャップの大きさよりも離れ、かつ、現像剤規制部材33の根元端部よりも近い位置、すなわち、現像剤規制部材33の下流側側面に対向する位置に存在するものが好ましい。これは、ドクタギャップよりも近い位置、すなわち現像剤が流れる領域に対向部が形成されると、その法線方向の力をうけ、現像剤がスリーブ31から離れるよう移動するため、好ましくない。一方、現像剤規制部材33の根元部を超えて形成しても、現像剤規制部材より上流側へ向かう方向の分力が少なくなるため、上述の現像剤の流れが作り難くなり好ましくない。
Further, the range in the normal direction in which the magnetic lines of force of the third pole and the first pole face each other is a position farther from the
このような磁束密度の作成方法としては、磁石ローラ32の磁極の強さのバランスを適切に設定することで可能になる。具体的な設定方法としては、まず第1極と第3極およびその下流側の第4極の強さを調整する。第1極近傍に上記対向部を形成したい場合には、第4極を第3極と比較して強くし、かつ、第1極を第3極よりも弱くする。これにより、第1極から流出した磁力線は、第1極側に偏る。この場合、上記磁力線の対向部は、スリーブ31近傍に形成されるため、その後、第2極の強さを調整することで、上記磁力線の対向部の法線位置を設定することができる。
Such a magnetic flux density can be created by appropriately setting the balance of the magnetic pole strength of the
これらの磁極の決定には、スリーブ31上の磁場分布を把握し、計測する必要がある。空間の密度を把握するには、磁気プローブなどを法線および接線方向に配置し、必要とする空間にプローブを配置して、計測する方法がある。また、次の式に当てはめることで、空間での磁場分布を精度よく求めることも可能である。
磁石表面における境界条件を考慮すると,磁界Hは、次式のように,法線方向成分Hrと接線方向成分Hθで表すことができる。
Considering the boundary conditions on the magnet surface, the magnetic field H can be expressed by a normal direction component Hr and a tangential direction component Hθ as shown in the following equation.
また、現像剤規制部材33の下流側側面近傍に形成される磁場により、磁力が低い場合、搬送のムラとなりやすい。そこで、下流側となる第2極の大きさを、30Tm以上とすることで、現像剤を安定して現像領域に搬送することができる。
Further, when the magnetic force is low due to the magnetic field formed in the vicinity of the downstream side surface of the
以下、本実施形態に係る現像装置3について、実験結果に基づき具体的に説明する。本実験では、磁束密度の向きが図6(a)、スリーブ31上の法線方向磁束密度分布が図6(b)となる現像ローラを作成し、図2の現像装置3に搭載した(以下、実施例という)。実施例の現像装置では、第3極と第1極との磁力線の対向部が、現像剤規制部材33から、第2極により発生する磁場の法線磁束密度のピーク角度までの間に存在する。また、従来一般的である、磁束密度の向きが図7(a)、スリーブ31上の法線方向磁束密度分布が図7(b)となる現像ローラを作成し、同様に図2の現像装置3に搭載した(以下、比較例という)。比較例の現像装置では、第3極の磁力線は第2極に流れ込み、第1極との対向部は存在しない。
Hereinafter, the developing
実施例、比較例の現像装置とも、現像剤規制部材32を通過する現像剤量が50[mg/cm2]となるようにドクタギャップを設定する。そして、現像スリーブ31の線速を200[mm/sec]として120分間、現像装置3のみを駆動し、10分おきに現像剤規制部材32を通過する現像剤量を測定した。図8に、測定結果を示す。図8に示すように、本実施例の現像装置3が、従来の現像装置ものと比較して、通過量の変化が少ないことが判る。
In both the developing devices of the example and the comparative example, the doctor gap is set so that the amount of developer passing through the
このように、本実施形態の現像装置3は、磁石ローラ32により、現像剤規制部材上流側の現像剤に作用する磁気力を利用し現像剤の動きを制御するものである。そのため、上流側に現像剤の存在しない空間が大きく、現像剤が動きやすいものほど、その効果が高い。このような現像装置の構成としては、第1極を現像剤汲上げ極としたものである。具体的には、現像剤攪拌部からスリーブ31を離して配置し、内包する磁石ローラ32の磁力により現像剤攪拌部から現像剤を引っ張り、スリーブ31に供給するものである。現像剤攪拌部からスリーブ31に移動する過程においては、キャリア間に隙間があるため、他のキャリアの影響が少なく、相対的に磁場の影響が大きくなる。よって、第1極を汲上げ極とすると、さらに現像剤の流れを作り出す効果が大きくなる。
As described above, the developing
図9は現像装置の変形例の概略構成図である。図9の現像装置は、二成分現像剤を、仕切り板を挟んで互いに逆の方向に攪拌搬送する第1現像剤攪拌搬送部材と第2現像剤攪拌搬送部材とをそれぞれ配置した第1攪拌部と第2攪拌部とを有している。第1現像剤攪拌搬送部材は、現像スリーブ31が感光体と対向する現像領域の下流側で、第2現像剤攪拌搬送部材が現像領域の上流側で、それぞれ軸方向に平行に現像スリーブ31と対向するように配置されている。この現像装置では、第2現像剤攪拌搬送部材で攪拌搬送される現像剤を第2攪拌部から現像ローラ30に供給し、現像領域を通過した現像ローラ30上の現像剤を第1現像剤攪拌搬送部材で第1攪拌部へ回収するという一方向の循環をするものである。このように、現像領域を通過した現像剤がすべて第1現像剤攪拌搬送部材側に戻されるため、第1現像剤攪拌搬送部材側の現像剤はすべて現像に使用されていないリフレッシュ(初期化)状態であり、トナー濃度が低下していない。したがって、第2現像剤攪拌搬送部材側のトナー濃度は、上流側から下流側にかけて常に一定であり、現像スリーブ31上のトナー濃度に差がなくなるため、濃度差がなく濃度追従性の良い均一な画像を得ることができる。また、現像領域へ搬送される現像剤は、充分に攪拌されて第2現像剤攪拌搬送部材側から汲上げられ、現像材規制部材と対向する領域を一回だけ通過してきた現像剤であるため、帯電条件が等しく、帯電量のバラツキが小さくなる。したがって、トナーが均一に帯電されているためトナー飛散や地肌汚れがなく、細部の画像バラツキのない良質な画像を形成することができる。その一方、現像ローラ30下流側において、現像剤が枯渇しやすいため、攪拌搬送部材の回転数を高くする必要があり、耐久性の低下という点で問題がある。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a modified example of the developing device. The developing device of FIG. 9 includes a first agitation unit in which a first developer agitating and conveying member and a second developer agitating and conveying member for agitating and conveying the two-component developer in opposite directions with a partition plate interposed therebetween, respectively. And a second stirring unit. The first developer agitating / conveying member is connected to the developing
そこで、図9の現像装置に、第3極と第1極との磁力線の対向部が上述の範囲にあり、第1極を汲上げ極とする磁石ローラ32を内包する現像ローラ30を用いる。図10(a)に、用いた磁石ローラの磁束密度の向きを、図10(b)に、スリーブ31上の法線方向磁束密度分布をしめす。このような磁石ローラ32を使用することで、第2攪拌部から供給される現像剤の取り込みが順調に行われる。よって、従来と比較して、現像ローラ30下流での現像剤の枯渇が発生し難くなる。
Therefore, the developing device of FIG. 9 uses the developing
以上、本発明を適用した画像形成装置の実施形態を説明したが、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ等周知のものであり、上記現像装置を採用して画像形成をおこなうものであればどのような形態のものでもよい。また、上記実施形態の画像形成装置はカラー画像を形成するものであるが、単色の画像を形成するものであってもよい。 The embodiment of the image forming apparatus to which the present invention is applied has been described above. However, the image forming apparatus is a known one such as a copying machine, a facsimile machine, a printer, etc., and can perform image formation using the above developing device. Any form may be used. Further, the image forming apparatus of the above embodiment forms a color image, but may form a single color image.
以上、本実施形態によれば、複数の磁極を有する磁界発生手段として磁石ローラ32を内包する現像スリーブ31からなる現像剤担持体を用いる現像装置3において、現像剤規制部材33の下流側側面近傍に、第1極と同極性で第2極よりも下流の第3極と、第1極との磁力線の対向して通過するような磁石ローラ32を用いる。この磁力線の対向部の影響により、現像剤規制部材33の上流側の現像剤には、現像剤担持体に向かう方向に加え、現像剤規制部材より上流側へ向かう方向の分力を持つ磁気力が作用する(図5参照)。現像剤規制部材に規制されて上流側に滞留する現像剤は、上記磁気力により現像剤規制部材上流側側面から離れるように移動する。磁界発生手段でこのような現像剤の流れを作りだすことにより、現像剤がパッキング状態になることを回避して、現像剤の劣化を抑制できる。
また、対向部の法線方向の範囲としては、スリーブ31よりドクタギャップの大きさよりも離れ、かつ、現像剤規制部材33の根元端部よりも近い位置、すなわち、現像剤規制部材の下流背面に対向する位置に存在するものが好ましい。これは、対向部がドクタギャップよりも近い位置、すなわち現像剤が流れる領域に形成されると、法線方向の力をうけ、現像剤がスリーブ31から離れるよう移動するため、好ましくない。一方、現像剤規制部材33の根元部を超えて形成しても、現像剤規制部材より上流側へ向かう方向の分力が少なくなるため、上述の現像剤の流れが作り難くなり好ましくない。
また、対向部近傍の磁場が低い場合、搬送のムラとなりやすい。そこで、対向部の下流側となる第2極の大きさを、30Tm以上とすることで、現像剤を安定して現像領域に搬送することができる。
また、現像装置3で、第1極を汲上げ極とする。現像装置3は、現像剤規制部材33上流側において、現像ローラ30の磁気力を利用し現像剤の動きを制御するものである。そのため、上流側に現像剤の存在しない空間が大きく、現像剤が動きやすいものほど、その効果が高い。このような現像装置の構成としては、第1極を現像剤汲上げ極としたものである。現像汲上げ時に、現像剤が攪拌部からスリーブ31に移動する過程においては、キャリア間に隙間があるため、他のキャリアの影響が少なく、相対的に磁場の影響が大きくなる。よって、第1極を汲上げ極とすると、さらに現像剤の流れを作り出す効果が大きくなる。
また、内部に現像剤攪拌搬送部材をそれぞれ配置した第1攪拌部と第2攪拌部とを有し、現像ローラ30上の現像剤を第1攪拌部へ回収し、第2攪拌部から現像ローラ30に現像剤を供給する現像装置に上述の磁石ローラを用いる。この現像装置では、現像ローラ30下流側において、現像剤が枯渇しやすい。そこで、第3極と第1極との磁力線の対向部が上述の範囲にあり、第1極を汲上げ極とする磁石ローラ32を内包する現像ローラ30を用いる。これにより、第2攪拌部から供給される現像剤の取り込みが順調に行われる。よって、従来と比較して、現像ローラ30下流での現像剤の枯渇が発生し難くなる。
また、感光体1と、帯電装置2、現像装置3、クリーニング装置6の各プロセス手段を枠体(不図示)内に一体的に形成し、画像形成装置本体に脱着可能なプロセスカートリッジ100の形態をなしてもよい。これにより、プリンタの長期使用に対しても、保守性、交換性を向上することができる。
As described above, according to the present embodiment, in the developing
Further, the range of the opposing portion in the normal direction is a position farther from the
Further, when the magnetic field in the vicinity of the facing portion is low, unevenness in conveyance is likely to occur. Therefore, by setting the size of the second pole on the downstream side of the facing portion to 30 Tm or more, the developer can be stably conveyed to the development area.
In the developing
In addition, the first agitation unit and the second agitation unit, each having a developer agitating / conveying member disposed therein, are collected, and the developer on the developing
In addition, a
1 感光体
2 帯電装置
3 現像装置
5 転写バイアスローラ
6 クリーニング装置
15 転写搬送ベルト
16 露光装置
17 作像装置
20,21,22 給紙カセット
24 定着装置
30 現像ローラ
31 スリーブ
32 磁石ローラ
33 現像剤規制部材
34 第1現像剤攪拌搬送部材
35 第2現像剤攪拌搬送部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
上記磁界発生手段の複数の磁極のうち上記現像剤規制部材に対向する磁極を第1極、該第1極に対して上記現像剤担持体の現像剤搬送方向下流側に隣接する磁極から順に第2極、第3極としたとき、該第2極が該第1極及び該第3極と異極性であり、該第3極の磁力線の一部が該第2極を超えて該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍を通過して該現像剤担持体表面から離れ、且つ、該第1極の磁力線の一部が該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍を該第3極の磁力線と対向して通過するような磁場を形成し、該現像剤に該現像剤規制部材の下流側面の下流側の近傍から該現像剤規制部材上流へ向かう方向の分力を持つ磁気力が作用するように、該磁界発生手段を構成し、
上記第3極の磁力線の一部と上記第1極の磁力線の一部とが対向する位置が、上記現像剤担持体表面の法線方向に関して、該現像剤担持体表面より上記現像剤規制部材が配置される上記一定の間隙以上離れ、かつ、該現像剤規制部材の根元端部よりも近くであることを特徴とする現像装置。 A developer carrier that contains a magnetic field generating means having a plurality of magnetic poles and carries and conveys a two-component developer composed of toner and a magnetic carrier, and a fixed gap with respect to the surface of the developer carrier. In a developing device comprising a developer regulating member that regulates the layer thickness of the developer carried on the surface of the developer carrying body,
Of the plurality of magnetic poles of the magnetic field generating means, the magnetic pole facing the developer regulating member is a first pole, and the magnetic poles adjacent to the first pole from the magnetic pole adjacent to the downstream side of the developer carrying direction of the developer carrier When the second pole and the third pole are used, the second pole is different in polarity from the first pole and the third pole, and a part of the magnetic force lines of the third pole exceeds the second pole and the developer. Passing through the vicinity of the downstream side of the downstream side of the regulating member and leaving the surface of the developer carrying member, and part of the magnetic force line of the first pole is located near the downstream side of the downstream side of the developer regulating member. A magnetic field is formed so as to pass opposite to the magnetic field lines of the third pole, and the developer has a component force in a direction from the vicinity of the downstream side of the downstream side of the developer regulating member toward the upstream side of the developer regulating member. Configure the magnetic field generating means so that a magnetic force acts ,
A position where a part of the magnetic field lines of the third pole and a part of the magnetic field lines of the first pole are opposed to each other from the surface of the developer carrier with respect to the normal direction of the surface of the developer carrier. A developing device characterized in that it is more than the above-mentioned fixed gap where it is disposed and closer to the root end of the developer regulating member .
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