JP7147036B2 - developing device - Google Patents

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本発明は、トナーとキャリアを含む現像剤を用いて、感光ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像を現像する現像装置に関する。 The present invention relates to a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image bearing member such as a photosensitive drum using a developer containing toner and carrier.

電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらのうちの複数の機能を有する複合機などの画像形成装置では、感光ドラムなどの像担持体上に形成された静電潜像に現像剤を付着させて可視像化(現像)する。このような現像に使用される現像装置では、従来から、非磁性粒子のトナーと磁性粒子のキャリアからなる2成分現像剤(以下、現像剤と称する)を用いるものが知られている。 In image forming apparatuses such as copiers, printers, facsimiles, and multifunctional machines using electrophotography or electrostatic recording, and multifunctional machines among these, electrostatic charges formed on an image carrier such as a photosensitive drum are used. A developer is applied to the latent image to make it visible (develop). As a developing device used for such development, a two-component developer (hereinafter referred to as developer) composed of non-magnetic toner particles and magnetic particle carriers is conventionally known.

このような現像装置では、内側にマグネットを配置した現像スリーブの表面に現像剤を担持し、現像スリーブが回転することで現像剤が搬送される。現像剤は、現像スリーブに近接して配置された現像剤規制部材としての規制ブレードにより現像剤の量(層厚)が規制されて、感光ドラムと対向する現像領域に搬送される。そして、感光ドラム上に形成された静電潜像を現像剤中のトナーにより現像する。 In such a developing device, the developer is carried on the surface of the developing sleeve in which the magnet is arranged, and the developer is conveyed by the rotation of the developing sleeve. The amount (layer thickness) of the developer is regulated by a regulating blade as a developer regulating member arranged close to the developing sleeve, and the developer is conveyed to the developing area facing the photosensitive drum. Then, the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum is developed with the toner in the developer.

このような構成の場合、マグネットの磁束密度の分布と規制ブレードとの位置関係がずれることで、規制ブレードに搬送される現像剤量が変化してしまう。このため、規制ブレードと対向する磁極が略対称な磁束密度の分布を有し、規制ブレードの位置を、この磁極の磁束密度分布のピーク位置からずらすと共に、磁束密度の半値幅の範囲内とした構成が提案されている(特許文献1)。 In such a configuration, the amount of developer conveyed to the regulating blade changes due to the positional relationship between the magnetic flux density distribution of the magnet and the regulating blade being shifted. For this reason, the magnetic pole facing the regulating blade has a substantially symmetrical magnetic flux density distribution, and the position of the regulating blade is shifted from the peak position of the magnetic flux density distribution of this magnetic pole and is within the range of the half width of the magnetic flux density. A configuration has been proposed (Patent Document 1).

なお、特許文献2には、規制ブレードよりも現像スリーブの回転方向上流で、現像剤を現像スリーブに向けて案内するガイド部材を設けた構成が記載されている。 Note that Patent Document 2 describes a configuration in which a guide member that guides the developer toward the developing sleeve is provided upstream of the regulating blade in the rotation direction of the developing sleeve.

特開2003-140463号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-140463 特開2013-231853号公報JP 2013-231853 A

ところで、マグネットは、設計上の基準位置に対して所定の公差を有する。例えば、規制ブレードと対向する磁極の磁束密度のピーク位置が、設計上の基準位置に対して交差の範囲内でずれる。このように磁束密度のピーク位置がずれると、規制ブレード近傍の磁束密度分布も変化するため、現像剤の搬送量が変化して、規制ブレードによる現像剤の規制を安定して行いにくくなる。 By the way, a magnet has a predetermined tolerance with respect to a design reference position. For example, the peak position of the magnetic flux density of the magnetic pole facing the regulating blade deviates within the range of intersection with respect to the designed reference position. If the peak position of the magnetic flux density shifts in this way, the magnetic flux density distribution in the vicinity of the regulating blade also changes, which changes the amount of developer transported, making it difficult for the regulating blade to stably regulate the developer.

ここで、上述の特許文献1に記載のように磁束密度の分布を略対称とした場合、半値幅を広げることで、このような公差に対応することが考えられる。即ち、半値幅を広げることで、磁束密度のピーク位置がずれても規制ブレード近傍の磁束密度の分布の変化を抑えて、現像剤の搬送量を安定させることができる。 Here, when the magnetic flux density distribution is substantially symmetrical as described in the above-mentioned Patent Document 1, it is conceivable to cope with such a tolerance by widening the half width. That is, by widening the half-value width, even if the peak position of the magnetic flux density deviates, it is possible to suppress the change in the distribution of the magnetic flux density in the vicinity of the regulating blade, thereby stabilizing the transport amount of the developer.

しかしながら、磁束密度の分布の半値幅を広げると、磁極の幅が広がることになる。マグネットは、周方向に複数の磁極を有するため、このように1個の磁極の幅が広がると他の磁極の設計の自由度が低下してしまう。例えば、マグネットの径方向に関しては、規制ブレードとの関係で制限があるため、他の磁極のマグネットの周方向の幅が制限されてしまう。 However, widening the half-value width of the magnetic flux density distribution widens the width of the magnetic pole. Since the magnet has a plurality of magnetic poles in the circumferential direction, if the width of one magnetic pole is widened in this manner, the degree of freedom in designing the other magnetic poles is reduced. For example, since the radial direction of the magnet is limited in relation to the regulating blade, the circumferential width of the magnet of the other magnetic pole is limited.

一方、現像剤の搬送量を安定させるために、マグネットの公差を小さくすることも考えられるが、マグネットの公差を小さくすると製造コストが高くなってしまう。なお、上述のような課題は、上述の特許文献2に記載の構成についても生じ得る。 On the other hand, it is conceivable to reduce the tolerance of the magnet in order to stabilize the transport amount of the developer, but reducing the tolerance of the magnet increases the manufacturing cost. The problem as described above may also occur in the configuration described in Patent Document 2 above.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、現像剤担持体に担持される現像剤の量を安定させることが可能な現像装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a developing device capable of stabilizing the amount of developer carried on a developer carrier.

本発明の現像装置は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、回転可能に設けられ、前記現像剤を担持する現像剤担持体と前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置された、規制極を有するマグネットと前記規制極が形成する磁気力によって前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部と、を備え、前記現像剤担持体に担持される現像剤の量が前記規制部によって規制された状態で、前記現像剤担持体は、現像位置に前記現像剤を搬送し、前記現像剤担持体の回転方向に関して、前記現像剤担持体の外周面に対する法線方向の前記規制極の磁束密度Brの半値幅の中央に位置する半値中央位置は、前記現像剤担持体の外周面に対する法線方向の前記規制極の磁束密度Brが最大となる最大位置よりも3°以上上流に在り、且つ、前記現像剤担持体の外周面に対して前記規制部が対向する対向位置は、前記最大位置よりも上流に在ることを特徴とする。 The developing device of the present invention includes: a developing container containing developer containing toner and carrier; a rotatably provided developer carrier for carrying the developer ; a magnet having a regulating pole arranged fixedly ; In a state in which the amount of developer carried on the body is regulated by the regulating portion, the developer carrying member conveys the developer to the development position, and rotates the developer with respect to the rotation direction of the developer carrying member. The half-value center position located at the center of the half-value width of the magnetic flux density Br of the regulation pole in the normal direction to the outer peripheral surface of the carrier is the magnetic flux density Br of the regulation pole in the normal direction to the outer peripheral surface of the developer carrier. is at least 3° upstream of the maximum position where the maximum and

本発明によれば、現像剤担持体に担持される現像剤の量を安定させることができる。 According to the present invention, the amount of developer carried on the developer carrying member can be stabilized.

本発明の第1の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention; FIG. 第1の実施形態に係る現像装置の横断面模式図。1 is a schematic cross-sectional view of a developing device according to a first embodiment; FIG. 第1の実施形態に係る現像装置の縦断面模式図。1 is a schematic vertical cross-sectional view of a developing device according to a first embodiment; FIG. 第1の実施形態に係る規制ブレードに対向する磁極近傍の磁力線の向きを表した模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing the directions of magnetic lines of force in the vicinity of the magnetic pole facing the regulation blade according to the first embodiment; 第1の実施形態に係る規制ブレードに対向する磁極近傍の磁束密度の分布を表した模式図。FIG. 4 is a schematic diagram showing the distribution of magnetic flux density in the vicinity of the magnetic pole facing the regulating blade according to the first embodiment; 実施例1に係るマグネットの現像スリーブの外周面に対する法線方向の磁束密度の分布を表した図。4 is a diagram showing the distribution of the magnetic flux density in the direction normal to the outer peripheral surface of the developing sleeve of the magnet according to Example 1. FIG. 比較例1に係るマグネットの現像スリーブの外周面に対する法線方向の磁束密度の分布を表した図。8 is a diagram showing the distribution of the magnetic flux density in the direction normal to the outer peripheral surface of the developing sleeve of the magnet according to Comparative Example 1. FIG. 本発明の第2の実施形態に係る現像装置の横断面模式図。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a developing device according to a second embodiment of the present invention; 実施例2に係るマグネットの現像スリーブの外周面に対する法線方向の磁束密度の分布を表した図。FIG. 10 is a diagram showing the distribution of the magnetic flux density in the direction normal to the outer peripheral surface of the developing sleeve of the magnet according to the second embodiment; 実施例2に係るマグネットの現像スリーブの外周面に対する法線方向の磁気力の分布を表した図。FIG. 10 is a diagram showing the distribution of the magnetic force in the direction normal to the outer peripheral surface of the developing sleeve of the magnet according to the second embodiment; 比較例2に係るマグネットの現像スリーブの外周面に対する法線方向の磁気力の分布を表した図。FIG. 9 is a diagram showing the distribution of the magnetic force in the direction normal to the outer peripheral surface of the developing sleeve of the magnet according to Comparative Example 2; 比較例3に係るマグネットの現像スリーブの外周面に対する法線方向の磁気力の分布を表した図。FIG. 10 is a diagram showing the distribution of the magnetic force in the direction normal to the outer peripheral surface of the developing sleeve of the magnet according to Comparative Example 3;

<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図1ないし図7を用いて説明する。まず、本実施形態の現像装置を有する画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG. First, a schematic configuration of an image forming apparatus having the developing device of this embodiment will be described with reference to FIG.

[画像形成装置]
画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色に対応して設けられ4つの画像形成部Y、M、C、Kを有する電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置100は、画像形成装置本体に接続された原稿読み取り装置(図示せず)又は画像形成装置本体に対し通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器からの画像信号に応じてトナー像(画像)を記録材Pに形成する。記録材としては、用紙、プラスチックフィルム、布などのシート材が挙げられる。このような画像形成プロセスの概略を説明すると、まず、各画像形成部Y、M、C、Kでは、それぞれ、像担持体としての感光ドラム(電子写真感光体)10Y、10M、10C、10K上に各色のトナー像を形成する。このように形成された各色のトナー像は、記録材P上に転写される。トナー像が転写された記録材は、定着装置25に搬送されて、トナー像が記録材に定着される。以下、詳しく説明する。
[Image forming apparatus]
The image forming apparatus 100 is an electrophotographic full-color printer having four image forming units Y, M, C, and K corresponding to four colors of yellow, magenta, cyan, and black. The image forming apparatus 100 forms a toner image according to an image signal from a document reading device (not shown) connected to the main body of the image forming apparatus or a host device such as a personal computer communicably connected to the main body of the image forming apparatus. (image) is formed on the recording material P. Examples of the recording material include sheet materials such as paper, plastic film, and cloth. An outline of such an image forming process will be described. Toner images of each color are formed on the . The toner image of each color thus formed is transferred onto the recording material P. As shown in FIG. The recording material onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device 25, where the toner image is fixed on the recording material. A detailed description will be given below.

なお、画像形成装置100が備える4つの画像形成部Y、M、C、Kは、現像色が異なることを除いて実質的に同一の構成を有する。したがって、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの画像形成部に属する要素であることを表すために符号に付した添え字Y、M、C、Kは省略し、総括的に説明する。 Note that the four image forming units Y, M, C, and K provided in the image forming apparatus 100 have substantially the same configuration except that they have different developed colors. Therefore, hereinafter, the suffixes Y, M, C, and K added to the reference numerals to indicate that the elements belong to any one of the image forming units will be omitted and a general description will be given unless a particular distinction is required. .

画像形成部には、像担持体として円筒型の感光体、即ち、感光ドラム10が配設されている。感光ドラム10は、図中矢印方向に回転駆動される。感光ドラム10の周囲には帯電手段としての帯電器21と、現像手段としての現像装置1、転写手段としての一次転写帯電器23、クリーニング手段としてのクリーニング装置26が配置されている。感光ドラム10の図中上方には露光手段としてのレーザースキャナ(露光装置)22が配置されている。 In the image forming section, a cylindrical photosensitive member, that is, a photosensitive drum 10 is arranged as an image bearing member. The photosensitive drum 10 is rotationally driven in the direction of the arrow in the figure. Around the photosensitive drum 10 are arranged a charger 21 as charging means, a developing device 1 as developing means, a primary transfer charger 23 as transfer means, and a cleaning device 26 as cleaning means. A laser scanner (exposure device) 22 as exposure means is arranged above the photosensitive drum 10 in the figure.

また、各画像形成部の感光ドラム10と対向して記録材搬送ベルト24が配置されている。記録材搬送ベルト24は、複数のローラにより張架され、図中矢印方向に周回移動する。記録材搬送ベルト24の記録材搬送方向下流には定着装置25が配置される。 A recording material conveying belt 24 is arranged to face the photosensitive drum 10 of each image forming section. The recording material conveying belt 24 is stretched by a plurality of rollers and circulates in the direction of the arrow in the figure. A fixing device 25 is arranged downstream of the recording material conveying belt 24 in the recording material conveying direction.

上述のように構成される画像形成装置100により、例えば4色フルカラーの画像を形成するプロセスについて説明する。まず、画像形成動作が開始すると、回転する感光ドラム10の表面が帯電器21によって一様に帯電される。次いで、感光ドラム10は、露光装置22から発せられる画像信号に対応したレーザ光により露光される。これにより、感光ドラム10上に画像信号に応じた静電潜像が形成される。感光ドラム10上の静電潜像は、現像装置1内に収容されたトナーによって顕像化され、可視像となる。画像形成で消費された現像剤中のトナーはトナー補給槽としてのホッパー20から補給される。 A process for forming, for example, a four-color full-color image using the image forming apparatus 100 configured as described above will be described. First, when the image forming operation starts, the surface of the rotating photosensitive drum 10 is uniformly charged by the charger 21 . Next, the photosensitive drum 10 is exposed with laser light corresponding to the image signal emitted from the exposure device 22 . As a result, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 10 according to the image signal. The electrostatic latent image on the photosensitive drum 10 is visualized by toner accommodated in the developing device 1 and becomes a visible image. The toner in the developer consumed in image formation is replenished from a hopper 20 as a toner replenishing tank.

感光ドラム10上に形成されたトナー像は、記録材搬送ベルト24を挟んで配置される一次転写帯電器23との間で構成される転写部にて、記録材搬送ベルト24により搬送される記録材Pに転写される。転写後に感光ドラム10表面に残ったトナー(転写残トナー)は、クリーニング装置26によって除去される。 The toner image formed on the photosensitive drum 10 is conveyed by a recording material conveying belt 24 in a transfer section configured between a primary transfer charger 23 arranged with a recording material conveying belt 24 interposed therebetween. It is transferred to the material P. Toner remaining on the surface of the photosensitive drum 10 after transfer (transfer residual toner) is removed by the cleaning device 26 .

このような動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像形成部で順次行い、記録材搬送ベルト24により搬送される記録材P上で4色のトナー像を重ね合わせる。次いで、記録材Pは定着手段としての定着装置25に搬送される。そして、この定着装置25によって、加熱、加圧されることで、記録材P上のトナーは溶融、混合されて、フルカラーの画像として記録材Pに定着される。その後、記録材Pは機外に排出される。これにより、一連の画像形成プロセスが終了する。なお、所望の画像形成部のみを用いて、所望の色の単色又は複数色の画像を形成することも可能である。 Such an operation is sequentially performed in each of the yellow, magenta, cyan, and black image forming sections, and four color toner images are superimposed on the recording material P conveyed by the recording material conveying belt 24 . Next, the recording material P is conveyed to a fixing device 25 as fixing means. The toner on the recording material P is melted and mixed by being heated and pressurized by the fixing device 25, and fixed on the recording material P as a full-color image. After that, the recording material P is discharged outside the machine. This completes a series of image forming processes. It should be noted that it is also possible to form a single-color image of a desired color or a multi-color image using only a desired image forming unit.

[現像装置]
次に、現像装置1の詳しい構成について、図2ないし図5を用いて説明する。現像装置1は、トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器2と、現像容器内の現像剤を担持して回転搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ8とを有する。現像容器2内には、現像容器内の現像剤を攪拌・搬送しつつ現像容器内を循環させる現像剤搬送部材としての搬送スクリュー5、6が配置されている。また、現像スリーブ8内には、周方向に複数の磁極を有するマグネット8aが、回転不能に配置されている。
[Developing device]
Next, the detailed configuration of the developing device 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. The developing device 1 includes a developing container 2 containing developer containing toner and carrier, and a developing sleeve 8 as a developer carrier that carries and rotates the developer in the developing container. Conveying screws 5 and 6 are arranged in the developing container 2 as developer conveying members for agitating and conveying the developer in the developing container and for circulating the developer in the developing container. A magnet 8a having a plurality of magnetic poles in the circumferential direction is arranged in the developing sleeve 8 so as not to rotate.

現像剤は、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤である。トナーは、着色剤を有した結着樹脂からなる母体と、母体に添加される添加剤とを有している。トナーの樹脂として、本実施形態では負帯電性ポリエステル系樹脂を用いた。体積平均粒径は4μm以上、10μm以下が好ましく、本実施形態では体積平均粒径が7μmのトナーを用いた。トナーの粒径は小さすぎるとキャリアと摩擦し難くなるため帯電量を制御しづらくなり、大きすぎると精細なトナー像を形成できなくなる。 The developer is a two-component developer containing non-magnetic toner and magnetic carrier. The toner has a matrix made of a binder resin containing a colorant and additives added to the matrix. As the toner resin, a negatively chargeable polyester resin is used in this embodiment. The volume average particle diameter is preferably 4 μm or more and 10 μm or less, and in this embodiment, toner with a volume average particle diameter of 7 μm is used. If the particle size of the toner is too small, it becomes difficult to friction with the carrier, making it difficult to control the amount of charge.

キャリアは、表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが使用可能であり、本実施形態では、平均体積粒径が50μmのフェライトキャリアを用いた。キャリアの粒径は小さすぎると現像時にキャリアが潜像担持体に付着する問題が起き、大きすぎると現像時にキャリアがトナー像を乱す問題が起こる。また、本実施形態において現像容器内には300gの現像剤を収容し、設置時の現像剤はトナーとキャリアの重量比を1:9とした。 The carrier can be surface-oxidized or unoxidized iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, rare earth metals, alloys thereof, or oxide ferrite. A ferrite carrier with a diameter of 50 μm was used. If the particle size of the carrier is too small, the carrier adheres to the latent image carrier during development, and if it is too large, the carrier disturbs the toner image during development. Further, in this embodiment, 300 g of developer is accommodated in the developing container, and the weight ratio of the toner and the carrier of the developer at the time of installation is set to 1:9.

このような現像剤は、現像スリーブ8に内包するマグネット8aの磁力により現像スリーブ8の表面に担持され、現像スリーブ8が回転することで現像剤を現像剤搬送方向bに搬送する。そして、感光ドラム10上に形成された静電潜像に対し現像剤が供給される。また、搬送スクリュー5、6は、回転軸上に螺旋状のスクリュー翼を有し、回転することで軸方向に現像剤を搬送する。 Such developer is carried on the surface of the developing sleeve 8 by the magnetic force of the magnet 8a included in the developing sleeve 8, and the developer is conveyed in the developer conveying direction b as the developing sleeve 8 rotates. A developer is supplied to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 10 . The conveying screws 5 and 6 have helical screw blades on their rotating shafts, and convey the developer in the axial direction by rotating.

図2及び図3を参照してより詳しく説明する。まず、現像容器2の内部は、その略中央部が紙面に垂直方向に延在する隔壁7によって現像室3と攪拌室4に垂直方向の上下に区画されており、現像剤は現像室3及び攪拌室4に収容されている。 A more detailed description will be given with reference to FIGS. First, the inside of the developing container 2 is vertically partitioned into a developing chamber 3 and an agitating chamber 4 by a partition wall 7 extending in a direction perpendicular to the plane of the paper at its substantially central portion. It is housed in the stirring chamber 4 .

現像室3及び攪拌室4には、搬送スクリュー5、6がそれぞれ配置されている。搬送スクリュー5は、現像室3の底部に現像スリーブ8の軸方向に沿って配置されており、不図示のモータによって回転軸を回すことで現像室3内の現像剤を軸線方向cに沿って搬送しつつ、現像スリーブ8に現像剤を供給する。また、搬送スクリュー6は、攪拌室4内の底部に現像スリーブ8の軸方向に沿って配置され、攪拌室4内の現像剤を搬送スクリュー5とは反対の軸方向dに搬送する。本実施形態においては、回転軸は900rpmで回転することにより現像剤の循環を行っている。 Conveying screws 5 and 6 are arranged in the developing chamber 3 and the stirring chamber 4, respectively. The conveying screw 5 is arranged along the axial direction of the developing sleeve 8 at the bottom of the developing chamber 3, and is rotated by a motor (not shown) to rotate the developer in the developing chamber 3 along the axial direction c. The developer is supplied to the developing sleeve 8 while being conveyed. The conveying screw 6 is arranged along the axial direction of the developing sleeve 8 at the bottom of the stirring chamber 4 and conveys the developer in the stirring chamber 4 in the axial direction d opposite to the conveying screw 5 . In this embodiment, the rotation shaft rotates at 900 rpm to circulate the developer.

現像室3と攪拌室4は、連通部71、72で連通している。連通部71では、攪拌室4で現像スリーブ8から回収した現像剤と現像室3から搬送された現像剤を現像室3に組み上げる。連通部72では、現像室3から現像スリーブ8に供給されずに現像室3を通過した現像剤を攪拌室4に搬送する。このように、搬送スクリュー5、6の回転による搬送によって、現像剤が隔壁7の両端部の連通部71、72を通じて現像室3と攪拌室4との間で循環される。ここで、現像剤の攪拌・搬送される経路としては、次の2つの経路がある。第1の経路は、現像室3→現像スリーブ8→攪拌室4→連通部71→現像室3の順で現像剤を搬送する経路(現像に寄与する循環経路)である。第2の経路は、現像室3→連通部72→攪拌室4→連通部71→現像室3の順で現像剤を搬送する経路(現像に寄与しない現像容器内の循環経路)である。 The developing chamber 3 and the stirring chamber 4 are communicated with each other through communicating portions 71 and 72 . In the communication portion 71 , the developer collected from the developing sleeve 8 in the stirring chamber 4 and the developer conveyed from the developing chamber 3 are assembled in the developing chamber 3 . The communication portion 72 conveys the developer that has passed through the developing chamber 3 without being supplied from the developing chamber 3 to the developing sleeve 8 to the stirring chamber 4 . As described above, the developer is circulated between the developing chamber 3 and the stirring chamber 4 through the communicating portions 71 and 72 at both ends of the partition wall 7 by conveying the developer by rotating the conveying screws 5 and 6 . Here, there are the following two paths for stirring and conveying the developer. The first route is a route (a circulation route that contributes to development) that conveys the developer in the order of development chamber 3→development sleeve 8→agitation chamber 4→communication portion 71→development chamber 3. FIG. The second route is a route (a circulation route in the developing container that does not contribute to development) that conveys the developer in the order of development chamber 3→communication portion 72→agitation chamber 4→communication portion 71→development chamber 3. FIG.

次に、現像スリーブ8により現像剤を搬送する構成について、図2により詳しく説明する。現像容器2には感光ドラム10に対向した現像領域Aに相当する位置に開口部があり、この開口部において現像スリーブ8が感光ドラム10方向に一部露出するように回転自在に配設されている。一方、現像スリーブ8に内包されたマグネット8aは非回転に固定されている。 Next, the structure for conveying the developer by the developing sleeve 8 will be described in detail with reference to FIG. The developing container 2 has an opening at a position corresponding to the developing area A facing the photosensitive drum 10, and the developing sleeve 8 is rotatably disposed in the opening so as to be partially exposed in the direction of the photosensitive drum 10. there is On the other hand, the magnet 8a contained in the developing sleeve 8 is non-rotatably fixed.

現像スリーブ8まわりの現像剤の流れを説明する。まず、搬送スクリュー5の現像剤搬送に伴って、現像剤が跳ね上がり、現像スリーブ8に供給される。現像剤は磁性キャリアが混合しているため現像スリーブ8内のマグネット8aが発生している磁力に拘束され、現像スリーブ8の回転に伴って、現像スリーブ8上の現像剤は、現像剤規制部材としての規制ブレード9を通過し、所定量に規制される。所定量に規制された現像剤は、感光ドラム10に対向する現像領域Aへ搬送され、トナーが静電潜像に供給される。現像領域Aを通過した現像剤は現像容器内の第2の搬送スクリュー6に回収される。 The flow of developer around the developing sleeve 8 will be described. First, as the developer is conveyed by the conveying screw 5 , the developer jumps up and is supplied to the developing sleeve 8 . Since the developer is mixed with a magnetic carrier, it is restrained by the magnetic force generated by the magnet 8a in the developing sleeve 8, and as the developing sleeve 8 rotates, the developer on the developing sleeve 8 is moved by the developer regulating member. passes through the regulating blade 9 and is regulated to a predetermined amount. The developer regulated to a predetermined amount is conveyed to a developing area A facing the photosensitive drum 10, and toner is supplied to the electrostatic latent image. The developer that has passed through the developing area A is collected by the second conveying screw 6 in the developer container.

[現像スリーブ]
このような現像スリーブ8は、不図示のモータにより回転させられて、現像剤を感光ドラム10に搬送する。本実施形態では、現像スリーブ8はアルミニウムで円筒状に形成され、ドラム対向部での断面において直径が20mmとした。現像スリーブ8の表面性と現像剤の搬送性について説明する。まず、現像スリーブ8の表面が鏡面のような平滑な場合は、現像剤と現像スリーブ表面との摩擦が極端に少ない為に、現像スリーブ8が回転しても現像剤は殆ど搬送されない。現像スリーブ表面に適度な凹凸を設け、現像スリーブ表面と現像剤との間に摩擦力を作ることで、現像剤が現像スリーブの回転に追従するようになる。本実施形態では、現像スリーブ8表面にブラスト処理を行い表面粗さ15μ程度の凹凸を設けた。
[Development sleeve]
Such a developing sleeve 8 is rotated by a motor (not shown) to convey the developer to the photosensitive drum 10 . In this embodiment, the developing sleeve 8 is made of aluminum and formed into a cylindrical shape, and has a diameter of 20 mm in cross section at the portion facing the drum. The surface properties of the developing sleeve 8 and the transportability of the developer will be described. First, when the surface of the developing sleeve 8 is smooth like a mirror surface, the developer is hardly transported even if the developing sleeve 8 rotates because the friction between the developer and the surface of the developing sleeve is extremely small. By providing moderate unevenness on the surface of the developing sleeve and creating a frictional force between the surface of the developing sleeve and the developer, the developer follows the rotation of the developing sleeve. In this embodiment, the surface of the developing sleeve 8 is subjected to blasting treatment to provide unevenness with a surface roughness of about 15 μm.

ブラスト処理とは、所定の粒度分布を有する砥粉やガラスビーズ等の粒子を高圧で吹き付ける加工法である。以下、ブラスト加工した部分をブラスト領域と呼び、ブラスト加工していない端部を非ブラスト領域と呼ぶ。現像スリーブはブラスト領域で現像剤を搬送するので、ブラスト領域は画像形成可能領域よりもやや広い範囲に設ける必要がある。 Blasting is a processing method in which particles such as abrasive powder or glass beads having a predetermined particle size distribution are sprayed at high pressure. Hereinafter, the blasted portion will be referred to as the blasted region, and the non-blasted end portion will be referred to as the non-blasted region. Since the developing sleeve transports the developer in the blast area, the blast area must be provided in a range slightly wider than the image formable area.

[マグネット]
現像スリーブ8内には、ローラ状の磁界発生手段であるマグネット8aが現像容器2に固定配置されている。このマグネット8aは、図2に示すように、周方向に複数の磁極N1、N2、N3、S1、S2極の合計5極を有している。なお、図2では、各極の現像スリーブ8の外周面に対する法線方向の磁束密度の最大値位置を示している。現像領域Aに対向する位置には、現像磁極N2を配置し、現像領域Aで形成するN2極の磁界により現像剤が磁気ブラシを形成する。そして、この磁気ブラシが、現像領域Aで矢印a方向に回転する感光ドラム10に接触しつつ、帯電したトナーを静電気的な力によって静電潜像をトナー像として現像する。
[magnet]
Inside the developing sleeve 8, a roller-shaped magnet 8a, which is a magnetic field generating means, is fixed to the developing container 2. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the magnet 8a has a total of five magnetic poles N1, N2, N3, S1 and S2 in the circumferential direction. In addition, FIG. 2 shows the maximum value position of the magnetic flux density in the direction normal to the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 of each pole. A development magnetic pole N2 is arranged at a position facing the development area A, and the magnetic field of the N2 pole formed in the development area A causes the developer to form a magnetic brush. The magnetic brush contacts the photosensitive drum 10 rotating in the direction of the arrow a in the development area A, and develops the electrostatic latent image into a toner image by electrostatic force of the charged toner.

マグネット8aの各磁極の役割と現像剤の流れを説明する。まず、搬送スクリュー5の現像剤搬送に伴って、現像剤が跳ね上がり、現像スリーブ8に供給されると、現像剤は磁性キャリアが混合しているためN1極(現像剤規制極)が形成する磁気力に拘束される。次に、現像スリーブ8の回転に伴って、規制ブレード9に対向する位置を通過し、現像剤が所定量に規制される。規制された現像剤はS1極を通過し、感光ドラム10に対向するN2極へ供給される。現像領域Aを通過し、静電潜像に対してトナーを消費した現像剤はS2極によって現像容器内に取り込まれて、N3極とN1極の極間において、磁極による磁気拘束力から解放され、搬送スクリュー6に回収される。 The role of each magnetic pole of the magnet 8a and the flow of developer will be described. First, as the developer is conveyed by the conveying screw 5, the developer jumps up and is supplied to the developing sleeve 8. Since the developer is mixed with the magnetic carrier, the magnetism formed by the N1 pole (developer regulation pole) constrained by force. Next, as the developing sleeve 8 rotates, it passes through a position facing the regulating blade 9 and the developer is regulated to a predetermined amount. The regulated developer passes through the S1 pole and is supplied to the N2 pole facing the photosensitive drum 10 . The developer that has passed through the developing area A and has consumed the toner on the electrostatic latent image is taken into the developing container by the S2 pole, and is released from the magnetic restraint force by the magnetic poles between the N3 and N1 poles. , are collected by the conveying screw 6 .

[規制ブレード]
ここで、規制ブレード9は、現像スリーブ8の外周面に所定の隙間を介して対向配置され、現像スリーブ8に担持された現像剤の層厚を規制する。このために規制ブレード9は、現像スリーブ8の回転方向の現像領域Aの上流に配置される。本実施形態では規制ブレード9は、現像スリーブ8の回転軸線方向(長手方向)に沿って延在した板状の部材である。また、規制ブレード9の材質としては、アルミニウムを用いた。また、規制ブレード9は、感光ドラム10よりも現像スリーブ8の回転方向上流においてブレード先端がスリーブ中心を向くように現像容器側に配設している。現像スリーブ8が回転することで、現像スリーブ8上の現像剤は、規制ブレード9の先端部と現像スリーブ8の間を通過して現像領域Aへと送られる。従って、規制ブレード9と現像スリーブ8の表面との間隙を調整することによって、現像スリーブ8上に担持され現像領域へ搬送される現像剤量が調整できる。
[Regulation blade]
Here, the regulating blade 9 is arranged to face the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 with a predetermined gap therebetween, and regulates the layer thickness of the developer carried on the developing sleeve 8 . For this reason, the regulating blade 9 is arranged upstream of the developing area A in the rotational direction of the developing sleeve 8 . In this embodiment, the regulating blade 9 is a plate-like member extending along the rotation axis direction (longitudinal direction) of the developing sleeve 8 . Aluminum was used as the material of the regulation blade 9 . Further, the regulating blade 9 is disposed upstream of the photosensitive drum 10 in the rotation direction of the developing sleeve 8 so that the tip of the blade faces the center of the sleeve. As the developing sleeve 8 rotates, the developer on the developing sleeve 8 passes between the tip of the regulation blade 9 and the developing sleeve 8 and is sent to the developing area A. Therefore, by adjusting the gap between the regulating blade 9 and the surface of the developing sleeve 8, the amount of developer carried on the developing sleeve 8 and transported to the developing area can be adjusted.

なお、規制ブレード9と現像スリーブ8の間隙が狭すぎると現像剤内の異物やトナーの凝集塊が詰まりやすいので好ましくない。また、現像スリーブ8上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量が多過ぎると、感光ドラム10との対向位置近傍で現像剤が詰まったり、感光ドラム10にキャリアが付着したりする等の問題が生じる。一方、現像スリーブ8上を搬送される現像剤の単位面積当たりの質量が少なすぎると、所望のトナー像を現像できず、画像濃度が低下する問題が生じる。本実施形態においては、規制ブレード9により規制される現像剤搬送量が30mg/cmとなるように、規制ブレード9と現像スリーブ8の間隔を400μmに設定した。 If the gap between the regulating blade 9 and the developing sleeve 8 is too narrow, foreign substances in the developer and aggregates of toner tend to be clogged, which is not preferable. Further, if the mass of the developer conveyed on the developing sleeve 8 per unit area is too large, the developer may clog in the vicinity of the position facing the photosensitive drum 10, or the carrier may adhere to the photosensitive drum 10. A problem arises. On the other hand, if the mass of the developer conveyed on the developing sleeve 8 per unit area is too small, a desired toner image cannot be developed, resulting in a problem of lower image density. In this embodiment, the gap between the regulation blade 9 and the developing sleeve 8 is set to 400 μm so that the amount of developer conveyed by the regulation blade 9 is 30 mg/cm 2 .

また、本実施形態では、現像スリーブ8の直径は20mm、感光ドラム10の直径は80mm、現像スリーブ8と感光ドラム10との最近接領域の距離を400μmに設定した。この構成によって、現像領域Aに搬送した現像剤を感光ドラム10と接触させた状態で、現像が行なえるように設定した。 Further, in this embodiment, the diameter of the developing sleeve 8 is set to 20 mm, the diameter of the photosensitive drum 10 is set to 80 mm, and the distance of the closest region between the developing sleeve 8 and the photosensitive drum 10 is set to 400 μm. With this configuration, the developer conveyed to the development area A is set so as to be in contact with the photosensitive drum 10 for development.

上記構成にて、現像スリーブ8は、現像時に図2に示したように矢印b方向に回転し、規制ブレード9によって適量に規制された現像剤を感光ドラム10と対向した現像領域Aに搬送する。現像領域において現像剤はマグネット8aの磁界によって磁気ブラシを形成し、感光ドラム10上に形成された静電潜像にトナーを供給し、トナー像を得る。この時、現像スリーブ8には不図示の電源から直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧が印加される。本実施形態では、-500Vの直流電圧と、矩形波でピーク・ツウ・ピーク電圧Vppが1800V、周波数fが12kHzの交流電圧とした。しかし、直流電圧値、交流電圧波形はこれに限られるものではない。また、現像領域において、感光ドラム10上の非画像領域は-600Vに帯電し、静電潜像が形成されている画像領域では、出力画像の濃度に応じて電位が上がるようにレーザによって静電潜像が形成されている。 With the above configuration, the developing sleeve 8 rotates in the direction of arrow b as shown in FIG. . In the development area, the developer forms a magnetic brush by the magnetic field of the magnet 8a, supplies toner to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 10, and obtains a toner image. At this time, a developing bias voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage is applied to the developing sleeve 8 from a power source (not shown). In this embodiment, the DC voltage is −500 V, and the AC voltage is a square wave with a peak-to-peak voltage Vpp of 1800 V and a frequency f of 12 kHz. However, the DC voltage value and the AC voltage waveform are not limited to these. In the development area, the non-image area on the photosensitive drum 10 is charged to −600 V, and the image area where the electrostatic latent image is formed is electrostatically charged by the laser so that the potential increases according to the density of the output image. A latent image is formed.

また、現像領域Aにおいては、現像スリーブ8は、感光ドラム10の移動方向と順方向で移動し、感光ドラム10の周速は300mm/s、現像スリーブ8の周速は450mm/sとしている。現像スリーブ8と感光ドラム10の周速比に関しては、通常1~2倍の間で設定される。周速比は、大きくなればなるほどトナー供給量多くなるが、大きすぎると、トナー飛散等の問題点が発生する。また、最大濃度でのトナー消費量は0.5mg/cmであり、A4サイズに最大限にトナーを消費した場合には0.31g使用する。 In the developing region A, the developing sleeve 8 moves in the same direction as the moving direction of the photosensitive drum 10. The peripheral speed of the photosensitive drum 10 is 300 mm/s, and the peripheral speed of the developing sleeve 8 is 450 mm/s. The circumferential speed ratio between the developing sleeve 8 and the photosensitive drum 10 is usually set between 1 and 2 times. The larger the peripheral speed ratio, the larger the toner supply amount. Further, the amount of toner consumed at the maximum density is 0.5 mg/cm 2 , and 0.31 g is used when the maximum amount of toner is consumed for A4 size.

[現像剤の補給]
次に、図3を用いて現像容器2への現像剤の補給について説明する。本実施形態において、ホッパー20(図1参照)から補給剤として、消費した量とほぼ同量のトナーを補給する。図3は現像容器内の現像剤循環経路を見るための長手方向を水平に見た断面図である。但し、ホッパー20は補給剤Sの経路が分かるよう現像容器2に接続されている。現像装置1の上部には、補給剤Sを収容するホッパー20が配置されている。補給手段を構成するホッパー20は現像装置の補給口30と接続している。
[Replenishment of developer]
Next, replenishment of the developer to the developer container 2 will be described with reference to FIG. In this embodiment, almost the same amount of toner as the consumed amount is replenished as a replenisher from the hopper 20 (see FIG. 1). FIG. 3 is a cross-sectional view of the developer circulating path in the developing container viewed horizontally in the longitudinal direction. However, the hopper 20 is connected to the developer container 2 so that the route of the replenishment agent S can be known. A hopper 20 containing a replenishment agent S is arranged above the developing device 1 . A hopper 20 constituting a supply means is connected to a supply port 30 of the developing device.

画像形成によって消費された分とほぼ同量のトナーが、ホッパー20から補給口30を通過して、現像容器2内に補給される。補給剤は補給口30から補給スクリュー30aによって矢印g方向へ搬送され、現像剤の循環経路に入る。なお、補給口30は現像室3より下流に設けられる。これは、循環経路に入った補給剤が攪拌される前に現像スリーブ8に供給されるのを防ぐためである。現像装置1の連通部71近傍には、センサ面近傍の一定体積で現像剤の透磁率を検知して、トナーとキャリアの比率を算出する、不図示のトナー濃度センサが設けられていて、トナー濃度を重量比で10%近傍になるように補給量を調整している。 Almost the same amount of toner as that consumed for image formation passes from the hopper 20 through the replenishment port 30 and is replenished into the developer container 2 . The replenisher is conveyed from the replenishment port 30 by the replenishment screw 30a in the direction of the arrow g, and enters the circulation path of the developer. Note that the supply port 30 is provided downstream from the developing chamber 3 . This is to prevent the replenisher that has entered the circulation path from being supplied to the developing sleeve 8 before being agitated. In the vicinity of the communication portion 71 of the developing device 1, a toner concentration sensor (not shown) is provided that detects the magnetic permeability of the developer at a constant volume in the vicinity of the sensor surface and calculates the ratio of toner and carrier. The replenishment amount is adjusted so that the concentration is around 10% by weight.

ここで、画像形成に伴い現像容器内のトナーは負荷を受け、形状や表面性が変化してトナー特性が変化する。このようなトナー特性の変化は、現像装置内でトナーが負荷を受ける時間によるため、トナー消費が少ない画像の通紙を続けると顕著になる。現像装置が複数あるカラー画像形成装置の場合はトナーを消費しない現像装置もありうる。通常、ある範囲内のトナー特性を維持するように、所定の枚数や現像スリーブの回転数毎に最低のトナー消費量を決めて、それを下回った場合、画像形成領域外や画像形成間にトナーを現像し、新しいトナーに入れ替える制御を行う。本実施形態については最低のトナー消費量はA4サイズ基準で全面最大濃度画像を出力した場合を100%とした場合に全面消費の1%とした。即ち、所定枚数毎の平均トナー消費量が全面消費の1%を下回った場合には平均トナー消費量が1%となるようにトナーを消費する制御を行う。従って、トナー特性の変化はトナー消費1%画像を連続通紙した場合が最大となる。ただし、現像装置内のトナーが負荷を受ける平均時間が定常値(以下トナー消費1%画像形成時)になるまでには約1万枚通紙する必要がある。これは、トナー消費量と現像剤内のトナー量から計算できる。 Here, as the image is formed, the toner in the developing container receives a load, changes its shape and surface properties, and changes its toner characteristics. Such a change in the toner characteristics is caused by the amount of time that the toner is subjected to a load in the developing device. In the case of a color image forming apparatus having a plurality of developing devices, there may be developing devices that do not consume toner. Normally, the minimum amount of toner consumption is determined for each predetermined number of sheets and the number of rotations of the developing sleeve so as to maintain the toner characteristics within a certain range. is developed and replaced with new toner. In this embodiment, the minimum toner consumption amount is set to 1% of the overall consumption when the output of the full-surface maximum density image on the A4 size basis is set to 100%. That is, when the average toner consumption for each predetermined number of sheets is less than 1% of the overall consumption, toner is consumed so that the average toner consumption is 1%. Therefore, the change in the toner characteristics becomes maximum when the image with the toner consumption of 1% is continuously fed. However, about 10,000 sheets must be passed until the average time during which the toner in the developing device receives a load reaches a steady value (hereinafter referred to as image formation with toner consumption of 1%). This can be calculated from the toner consumption amount and the toner amount in the developer.

次に、現像スリーブ8による現像剤の搬送性について説明する。現像スリーブ8は、内包するマグネット8aが形成する磁束分布によって磁化されるキャリアを含む現像剤を磁気拘束し、表面に凹凸がある現像スリーブ8が回転することで回転方向にかかる摩擦力によって現像剤を搬送する。感光ドラム10近傍に搬送される現像剤は、現像スリーブ8と規制ブレード9の間隔を通過できる現像剤量で決まるため、現像スリーブ8と規制ブレード9の間隔の他に規制ブレード9対向部を通過する現像剤が形成する磁気穂の通過角度が重要になる。現像剤の通過角度はマグネットが形成するブレード対向部の磁束分布によって決まる。このため、マグネット8aの工程能力(マグネット製造時のマグネット単品での公差)や取り付け精度によっても、形成される磁束分布がブレード近傍で極力変わらないことが望ましい。 Next, the transportability of the developer by the developing sleeve 8 will be described. The developing sleeve 8 magnetically restrains the developer containing the carrier that is magnetized by the magnetic flux distribution formed by the magnet 8a contained therein. to convey. The amount of developer transported near the photosensitive drum 10 is determined by the amount of developer that can pass through the gap between the developing sleeve 8 and the regulating blade 9 . The passing angle of the magnetic spikes formed by the developing agent is important. The passage angle of the developer is determined by the magnetic flux distribution of the blade facing portion formed by the magnet. Therefore, it is desirable that the magnetic flux distribution formed in the vicinity of the blade does not change as much as possible, even depending on the process capability of the magnet 8a (tolerance of a single magnet when manufacturing the magnet) and mounting accuracy.

[マグネットが形成する磁束分布とキャリアに係る磁気力]
次に、マグネット8aが作り出す磁束密度及び磁力について説明する。尚、本実施形態の説明に際して、Br、Bθ、Fr、Fθを以下のように定義する。
Br:ある点における現像スリーブ8の外周面(表面)に対する法線方向(垂直方向)の磁束密度
Bθ:ある点における現像スリーブ8の外周面に対する接線方向の磁束密度
Fr:ある点における現像スリーブ8の外周面に対する法線方向に働く磁気力(但し、吸引方向(現像スリーブ8に向かう方向)を負とする)
Fθ:ある点における現像スリーブ8の外周面に対する接線方向に働く磁気力(但し、現像スリーブ8の回転方向を正とする)
[Magnetic flux distribution formed by magnet and magnetic force related to carrier]
Next, the magnetic flux density and magnetic force produced by the magnet 8a will be described. In describing the present embodiment, Br, Bθ, Fr, and Fθ are defined as follows.
Br: magnetic flux density in the normal direction (perpendicular direction) to the outer peripheral surface (surface) of the developing sleeve 8 at a certain point Bθ: magnetic flux density in the tangential direction to the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 at a certain point Fr: developing sleeve 8 at a certain point Magnetic force acting in the normal direction to the outer peripheral surface of
Fθ: Magnetic force acting in a tangential direction to the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 at a certain point (however, the direction of rotation of the developing sleeve 8 is assumed to be positive)

なお、特に断らないかぎり、Br、Bθ、Fr、Fθといえば、現像スリーブ8上のある点における磁束密度又は磁気力のことを指す。 Br, B.theta., Fr, and F.theta. refer to the magnetic flux density or magnetic force at a certain point on the developing sleeve 8, unless otherwise specified.

[磁気力又は磁束密度の測定方法]
ここで、本実施形態における磁気力の測定方法について説明する。本実施形態で述べた磁気力は以下説明する計算方法によって算出できる。キャリアに作用する磁気力は、下記の(1)式で求められる。ここで、μが真空の透磁率、μがキャリアの透磁率、bがキャリアの半径、Bが磁束密度である。
[Measuring method of magnetic force or magnetic flux density]
Here, a method for measuring the magnetic force in this embodiment will be described. The magnetic force described in this embodiment can be calculated by the calculation method described below. The magnetic force acting on the carrier is obtained by the following formula (1). Here, μ0 is the vacuum permeability, μ is the carrier permeability, b is the radius of the carrier, and B is the magnetic flux density.

Figure 0007147036000001
したがって、
Figure 0007147036000001
therefore,

Figure 0007147036000002
Figure 0007147036000002

この(2)式から、Br及びBθが分かれば、Fr及びFθを求めることができる。ここで、磁束密度Brは、測定器としてF.W.BELL社製磁場測定器「MS-9902」(商品名)を用いて、測定器の部材であるプローブと現像スリーブの表面との距離を約100μmに設定して測定したものである。 From this equation (2), if Br and B.theta. are known, Fr and F.theta. can be obtained. Here, the magnetic flux density Br is measured by F.F. W. Using a magnetic field measuring device “MS-9902” (trade name) manufactured by BELL, the distance between the probe, which is a member of the measuring device, and the surface of the developing sleeve was set to about 100 μm.

さらに、Bθは以下のように求めることが出来る。磁束密度Brの測定位置でのベクトルポテンシャルA(R,θ)は測定された磁束密度Brを用いて、 Furthermore, Bθ can be obtained as follows. Using the measured magnetic flux density Br, the vector potential A Z (R, θ) at the measurement position of the magnetic flux density Br is

Figure 0007147036000003
で求められる。境界条件をA(R,θ)とし、方程式
(R,θ)=0
を解くことでA(r,θ)を求める。そして、
Figure 0007147036000003
is required. Let the boundary conditions be A Z (R, θ) and the equation ▽ 2 A Z (R, θ)=0
A Z (r, θ) is obtained by solving and,

Figure 0007147036000004
Figure 0007147036000004

Figure 0007147036000005
より、Br、Bθを求めることができる。
Figure 0007147036000005
Br and Bθ can be obtained from the above.

以上より測定及び計算されたBr及びBθを(1)式に当てはめることで、Fr及びFθを導き出すことができる。また上記式に従えば、本実施形態で必要なFr分布を形成する磁束密度の分布が得られる。 Fr and Fθ can be derived by applying the measured and calculated Br and Bθ to the equation (1). Further, according to the above formula, the magnetic flux density distribution that forms the Fr distribution required in this embodiment can be obtained.

[現像剤搬送量の安定性について]
次に、現像スリーブ8により規制ブレード9に搬送される現像剤の搬送量の安定性について説明する。規制ブレード9近傍において、現像剤は現像スリーブ8による搬送方向と逆方向に力を受ける。このため、現像スリーブ8の規制ブレード9と対向するブレード対向部において形成される磁気穂が、現像スリーブ8の外周面に対する法線方向から上流方向に傾いている場合は、ブレード対向部近傍で受ける力によって磁気穂が途切れ易くなる。そして、規制ブレード9を通過する現像剤量が不安定になり、搬送量のばらつきが大きくなる。
[Stability of developer transport amount]
Next, the stability of the amount of developer conveyed to the regulation blade 9 by the developing sleeve 8 will be described. In the vicinity of the regulating blade 9 , the developer receives force in a direction opposite to the conveying direction by the developing sleeve 8 . For this reason, when the magnetic brush formed in the blade facing portion of the developing sleeve 8 facing the regulation blade 9 is inclined upstream from the normal direction to the outer peripheral surface of the developing sleeve 8, it is received in the vicinity of the blade facing portion. The force makes it easier for the magnetic spikes to break. Then, the amount of developer passing through the regulating blade 9 becomes unstable, and variations in the transport amount increase.

したがって、規制ブレード9を通過する現像剤量を安定させるためには、ブレード対向部近傍に形成される磁気穂の向きを下流に向けることが好ましい。このためには、ブレード対向部近傍において磁力線が現像スリーブ8の外周面に対する法線方向に伸びている位置をブレード対向部上流とする。即ち、現像スリーブ8の外周面に対する接線方向の磁束密度(Bθ)が0となる現像スリーブ8の外周面上の位置が、規制ブレード9が対向する現像スリーブ8の外周面上の位置よりも現像スリーブ8の回転方向上流にずれるようにする。 Therefore, in order to stabilize the amount of developer passing through the regulating blade 9, it is preferable to orient the magnetic brush formed in the vicinity of the blade facing portion toward the downstream. For this purpose, the position near the blade facing portion where the magnetic lines of force extend in the direction normal to the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 is defined as the upstream of the blade facing portion. That is, the position on the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 at which the magnetic flux density (Bθ) in the tangential direction to the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 is 0 is greater than the position on the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 at which the regulating blade 9 faces. It is shifted upstream in the rotational direction of the sleeve 8 .

ここで、ブレード対向領域で磁力によりキャリアを担持させるため、現像剤規制極としてのN1極が規制ブレード9に対向配置されるため、ブレード近傍のBrの値は反転しない。このため、ブレード近傍のBθ=0の位置で磁力線の向きが判断できる。図4に示すように、ブレード近傍のBθ=0の位置が、規制ブレード9に対向する位置よりも上流にあれば、磁力線(破線)は下流方向に向かっている。規制ブレード9と対向する磁極の位置を変更して検討した結果、ブレード近傍のBθ=0の位置が上流にある場合、搬送量の測定毎のばらつきが1mg/cmであったのに対して、下流にある場合は2mg/cmであった。 Here, since the N1 pole as the developer regulating pole is arranged to face the regulating blade 9 in order to carry the carrier by magnetic force in the blade facing region, the value of Br in the vicinity of the blade is not reversed. Therefore, the direction of the magnetic lines of force can be determined at the position of Bθ=0 in the vicinity of the blade. As shown in FIG. 4, if the position of Bθ=0 in the vicinity of the blade is upstream of the position facing the regulating blade 9, the magnetic lines of force (broken lines) are directed downstream. As a result of examination by changing the position of the magnetic pole facing the regulation blade 9, when the position of Bθ = 0 in the vicinity of the blade was upstream, the variation in the amount of transport per measurement was 1 mg/cm 2 . , 2 mg/cm 2 in the downstream case.

前述のように、規制ブレードと対向する現像剤規制極の磁束密度の分布を略対称とした場合、マグネットの公差によりブレード対向部の磁束密度の分布の変化を抑えるためには、現像剤規制極の磁束密度分布の半値幅を大きくすることが考えられる。マグネットの公差としては、前述したように、マグネットの工程能力とマグネットの取り付け精度がある。マグネットの工程能力とは、前述のようにマグネットの製造時の公差であり、例えば、マグネットメーカは、この公差でマグネットを製造する。即ち、公差(工程能力)を2度とした場合、マグネットメーカから納品されるマグネットは、公差2度となる。一方、取り付け精度は、このマグネットを現像装置に対して取り付ける際の公差であり、機種によって異なるが、例えば1度の公差がある。したがって、この例によると、マグネットを現像装置に取り付けた状態での公差は3度となり、例えば、現像剤規制極の磁束密度が最大となるピーク位置は、3度の範囲でずれることになる。 As described above, when the magnetic flux density distribution of the developer regulating pole facing the regulating blade is substantially symmetrical, the developer regulating pole It is conceivable to increase the half width of the magnetic flux density distribution. Magnet tolerance includes magnet process capability and magnet mounting accuracy, as described above. The process capability of a magnet is the tolerance at the time of manufacturing the magnet as described above. For example, the magnet manufacturer manufactures the magnet with this tolerance. That is, when the tolerance (process capability) is 2 degrees, the magnet delivered from the magnet manufacturer has a tolerance of 2 degrees. On the other hand, the attachment accuracy is the tolerance when attaching this magnet to the developing device, and although it varies depending on the model, there is, for example, a tolerance of 1 degree. Therefore, according to this example, the tolerance when the magnet is attached to the developing device is 3 degrees. For example, the peak position where the magnetic flux density of the developer regulating pole is maximum is shifted within the range of 3 degrees.

したがって、このような公差を半値幅で対応する場合、磁束密度が最大となるピーク位置が、設計上の位置に対して交差分ずれたとしても、ブレード対向位置で磁束密度の分布が極力変化しないように半値幅を広げる必要がある。但し、このようにブレードに対向する磁極の半値幅を大きくすると、前述のように他の磁極の設計に制約が出てくる。特に、本実施形態のように、現像室と攪拌室とを上下に配置した縦攪拌型の現像装置の構成では、攪拌室下流の現像剤面が高くなる。このため、磁極の設計に制約により現像室と攪拌室とを区画する隔壁近傍に磁気力が発生してしまうと、以下のような問題が生じる。即ち、現像スリーブ8に担持搬送されて現像によりトナーを消費したトナー濃度が低い現像剤が、攪拌室に回収されずに隔壁を越えて、現像スリーブ8に現像剤が供給される剤だまり部に到達し易くなる。そして、再度、現像スリーブ8により感光ドラム10に搬送されてしまう。 Therefore, when such a tolerance is handled by the half-value width, even if the peak position where the magnetic flux density is maximized deviates from the design position by the intersection amount, the distribution of the magnetic flux density at the blade facing position does not change as much as possible. It is necessary to widen the half-value width as follows. However, if the half-value width of the magnetic pole facing the blade is increased in this way, the design of other magnetic poles is restricted as described above. In particular, in the configuration of the vertical stirring type developing device in which the developing chamber and the stirring chamber are vertically arranged as in this embodiment, the developer surface downstream of the stirring chamber is high. Therefore, if magnetic force is generated in the vicinity of the partition separating the developing chamber and the stirring chamber due to restrictions on the design of the magnetic poles, the following problems arise. That is, the developer with a low toner concentration that has been carried and conveyed by the developing sleeve 8 and has consumed the toner in the development does not collect in the stirring chamber but crosses the partition wall and enters the developer pool where the developer is supplied to the developing sleeve 8 . easier to reach. Then, it is conveyed to the photosensitive drum 10 by the developing sleeve 8 again.

したがって、本実施形態では、隔壁と対向する部分には磁気力が発生しないようにすることが好ましいが、上述のように半値幅を大きくすると、隔壁対向部近傍に生じる磁気力も大きくなり易い。また、マグネットは周方向に他の磁極があるため一つの磁極の幅を大きくすると他の磁極の幅を削る必要が生じることもある。以上より、磁極の幅は、なるべく小さくすることが望ましい。 Therefore, in the present embodiment, it is preferable that no magnetic force is generated in the portion facing the partition wall. In addition, since the magnet has other magnetic poles in the circumferential direction, if the width of one magnetic pole is increased, it may be necessary to reduce the width of the other magnetic poles. From the above, it is desirable to make the width of the magnetic pole as small as possible.

[現像剤規制極]
そこで、本実施形態では、マグネット8aの複数の磁極のうちの規制ブレード9に対向配置される現像剤規制極(N1極)を以下のように形成している。まず、現像スリーブ8の外周面に対する法線方向の磁束密度が最大となる現像スリーブ8の外周面上の位置を最大値位置(ピーク位置)とする。また、現像剤規制極の磁束密度の分布の半値となる範囲の中央位置に対応する現像スリーブ8の外周面上の位置を半値中央位置とする。この場合に、現像剤規制極を、最大値位置が半値中央位置に対して、現像スリーブ8の周方向に3度以上ずれるように形成する。且つ、規制ブレード9が対向する現像スリーブ8の外周面上の位置(ブレード対向位置)が、最大値位置よりも半値中央位置が存在する側となるように、現像剤規制極を形成する。
[Developer regulation pole]
Therefore, in the present embodiment, the developer regulating pole (N1 pole) of the plurality of magnetic poles of the magnet 8a arranged to face the regulating blade 9 is formed as follows. First, the position on the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 where the magnetic flux density in the direction normal to the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 is maximum is defined as the maximum value position (peak position). Further, the position on the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 corresponding to the center position of the range where the distribution of the magnetic flux density of the developer regulating pole is the half value is defined as the half value center position. In this case, the developer regulating pole is formed such that the maximum value position deviates from the half-value center position by 3 degrees or more in the circumferential direction of the developing sleeve 8 . Further, the developer regulating pole is formed so that the position on the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 facing the regulating blade 9 (blade facing position) is located on the side of the half-value center position relative to the maximum value position.

即ち、現像スリーブ8の外周面に対する法線方向の磁束密度分布において、規制ブレード9に対向する現像剤規制極の最大値位置を半値中央位置に対してずらして、現像剤規制極の磁束密度の分布を非対称とする。本実施形態では、マグネット8aの公差として磁極の位置が3度変動する場合、即ち、公差3度の構成である。このため、現像剤規制極の最大値位置を半値中央位置に対して3度以上ずらすようにしている。これにより、磁極の位置3度変動した場合でも、規制ブレード9に対向する位置での磁束密度分布の変化を抑えられる。 That is, in the magnetic flux density distribution in the normal direction to the outer peripheral surface of the developing sleeve 8, the maximum value position of the developer regulating pole facing the regulating blade 9 is shifted from the half-value center position, and the magnetic flux density of the developer regulating pole is changed. Make the distribution asymmetric. In this embodiment, the tolerance of the magnet 8a is a configuration in which the position of the magnetic pole varies by 3 degrees, that is, the tolerance is 3 degrees. For this reason, the maximum value position of the developer regulation pole is shifted by 3 degrees or more from the half-value center position. As a result, even if the position of the magnetic pole changes by 3 degrees, the change in the magnetic flux density distribution at the position facing the regulation blade 9 can be suppressed.

また、本実施形態では、このように現像剤規制極の磁束密度の分布を非対称とすることに加えて、磁束密度の分布が緩やかとなる側に、規制ブレード9を対向させるようにしている。即ち、現像剤規制極の最大値位置を半値中央位置に対してずらすことで、磁束密度の分布は、図5に示すように、傾斜が緩やかな部分と急な部分とが存在することになる。図5からも明らかなように、最大値位置よりも半値中央位置が存在する側で磁束密度の分布の傾斜が緩やかになり、逆側で傾斜が急となる。本実施形態では、傾斜が緩やかな方に規制ブレード9を対向させるようにすることで、公差により磁極の位置がずれたとしても、規制ブレード9が磁束密度の分布の傾斜が緩やかな領域に対向する。このため、磁極の位置がずれたとしても磁束密度の変化も緩やかであり、現像剤の搬送量の変化を抑制できる。 Further, in this embodiment, in addition to making the magnetic flux density distribution of the developer regulating pole asymmetrical as described above, the regulating blade 9 is arranged to face the side where the magnetic flux density distribution becomes gradual. That is, by shifting the maximum value position of the developer regulating pole from the half-value center position, the distribution of the magnetic flux density has a portion with a gentle slope and a portion with a steep slope, as shown in FIG. . As is clear from FIG. 5, the slope of the magnetic flux density distribution becomes gentler on the side where the half-value center position exists than the maximum value position, and becomes steeper on the opposite side. In the present embodiment, the regulating blade 9 is arranged to face the direction of the gentle slope, so that even if the position of the magnetic pole shifts due to tolerance, the regulating blade 9 faces the region where the distribution of the magnetic flux density has a gentle slope. do. Therefore, even if the position of the magnetic pole shifts, the change in magnetic flux density is moderate, and the change in the transport amount of the developer can be suppressed.

但し、現像剤規制極の磁束密度の分布の半値となる範囲の幅である半値幅を70度以下、好ましくは60度以下、より好ましくは50度以下とする。これは、半値幅が70度よりも大きいと現像剤規制極の幅が大きくなり過ぎて、他の磁極の設計の自由度に影響を与えるためである。 However, the half-value width, which is the width of the half-value range of the magnetic flux density distribution of the developer regulating pole, is set to 70 degrees or less, preferably 60 degrees or less, and more preferably 50 degrees or less. This is because if the half width is larger than 70 degrees, the width of the developer regulating pole becomes too large, which affects the degree of freedom in designing other magnetic poles.

なお、より確実に規制ブレード9を磁束密度の分布の傾斜が緩やかな領域に対向させるためには、現像剤規制極の最大値位置を半値中央位置に対して4度以上ずらすことが好ましく、より好ましくは5度以上ずらすことが好ましい。また、公差が4度や5度などより大きい場合には、最大値位置の半値中央位置に対するずれ量をより大きくする、例えば、8度以上などとすることが好ましい。但し、最大値位置の半値中央位置に対するずれは、20度以下とすることが好ましい。 In order to make the regulating blade 9 more reliably face the region where the gradient of the magnetic flux density distribution is gentle, it is preferable to shift the maximum value position of the developer regulating pole by 4 degrees or more with respect to the half-value center position. It is preferable to shift by 5 degrees or more. Further, when the tolerance is larger than 4 degrees or 5 degrees, it is preferable to increase the amount of deviation of the maximum value position from the half-value center position, for example, 8 degrees or more. However, the deviation of the maximum value position from the half-value center position is preferably 20 degrees or less.

また、現像剤規制極は、最大値位置が、規制ブレード9が対向する現像スリーブ8の外周面上のブレード対向位置及び半値中央位置よりも現像スリーブ8の回転方向下流にずれるように形成されていることが好ましい。これは、ブレード対向位置よりも上流に磁束密度の分布が緩やかな領域がある方が、現像剤の劣化を抑制できるためである。即ち、ブレード対向位置よりも上流では、現像剤が規制ブレード9により規制される前であるため、現像スリーブ8上に多くの現像剤が担持されている。このとき、ブレード対向位置よりも上流で、磁束密度の変化が急な領域が存在すると、現像スリーブ8に担持されている現像剤にかかる磁力が大きくなる。この結果、現像剤に対する負荷が高くなり、現像剤が劣化し易くなる。但し、規制ブレード9を通過する現像剤の搬送性を安定させるためには、規制ブレード9に対向する位置で磁束密度の変化が緩やかであれば良いため、最大値位置がブレード対向位置よりも上流にあっても良い。 Further, the developer regulating pole is formed so that the maximum value position is shifted downstream in the rotation direction of the developing sleeve 8 from the blade facing position and the half-value center position on the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 facing the regulating blade 9 . preferably. This is because deterioration of the developer can be suppressed when there is a region where the distribution of the magnetic flux density is gentle upstream of the position facing the blade. That is, before the developer is regulated by the regulating blade 9 upstream of the blade facing position, a large amount of developer is carried on the developing sleeve 8 . At this time, if there is a region where the magnetic flux density abruptly changes upstream of the blade facing position, the magnetic force applied to the developer carried on the developing sleeve 8 increases. As a result, the load on the developer increases, and the developer tends to deteriorate. However, in order to stabilize the transportability of the developer passing through the regulating blade 9, it is sufficient that the change in the magnetic flux density at the position facing the regulating blade 9 is gentle. It's good to be.

また、本実施形態のように磁束密度の分布が非対称の磁極は、非対称性が隣接する磁極に影響される。即ち、隣接する磁極が離れていて磁極が小さい場合には磁束密度の変化が緩慢になり、隣接する極が近く磁力が大きい場合はこの変化が急峻になる。したがって、本実施形態では、現像剤規制極のマグネット上流には、磁力が小さい磁極を離して配置し、下流には上流の磁極よりも磁力が大きい磁極を、上流の磁極よりも近づけて配置することが好ましい。なお、磁極の位置関係は、磁束密度の最大値位置で設定する。 Further, magnetic poles having an asymmetric distribution of magnetic flux density as in the present embodiment are affected by the asymmetry of adjacent magnetic poles. That is, when the adjacent magnetic poles are distant and the magnetic poles are small, the change in magnetic flux density becomes gradual, and when the adjacent poles are close and the magnetic force is large, this change becomes steep. Therefore, in the present embodiment, a magnetic pole with a small magnetic force is arranged separately upstream of the developer regulating pole, and a magnetic pole with a larger magnetic force than the upstream magnetic pole is arranged closer to the upstream magnetic pole than the upstream magnetic pole. is preferred. The positional relationship of the magnetic poles is set at the position of the maximum value of the magnetic flux density.

本実施形態の場合、上述のように、最大値位置が半値中央位置に対して3度以上ずれ、且つ、規制ブレード9が対向する現像スリーブの外周面上の位置が最大値位置よりも半値中央位置が存在する側としている。このため、他の磁極の設計の自由度に与える影響を抑えつつ、規制ブレード9近傍での磁束密度の分布の変化を低コストで抑えられる。 In the case of the present embodiment, as described above, the maximum value position deviates from the half-value center position by 3 degrees or more, and the position on the outer peripheral surface of the developing sleeve facing the regulating blade 9 is the half-value center relative to the maximum value position. The side on which the position exists. Therefore, it is possible to suppress the change in the distribution of the magnetic flux density near the regulating blade 9 at low cost while suppressing the influence on the degree of freedom in designing other magnetic poles.

即ち、最大値位置が半値中央位置に対して3度以上ずれるように形成されることで、現像剤規制極の磁束密度の分布が非対称となる。このため、現像剤規制極の磁束密度の分布は、最大値位置よりも半値中央位置が存在する側で変化が緩やかになる。そして、この変化が緩やかな側に規制ブレード9が対向するため、公差などにより現像剤規制極の最大値位置と規制ブレード9との位置関係がずれたとしても、規制ブレード9材近傍での磁束密度の分布の変化を抑えられる。この結果、公差により磁束密度の分布が規制ブレード9に対してずれても、現像スリーブ8により搬送する現像剤量の変化を抑制できる。そして、搬送される現像剤量の変化で生じる画像弊害を抑制できる。 That is, the distribution of the magnetic flux density of the developer regulating pole becomes asymmetric because the maximum value position is shifted from the half-value center position by 3 degrees or more. For this reason, the distribution of the magnetic flux density of the developer regulating pole changes more slowly on the side where the half-value center position exists than the maximum value position. Since the regulating blade 9 faces the side where this change is gradual, even if the positional relationship between the maximum value position of the developer regulating pole and the regulating blade 9 deviates due to tolerances, etc., the magnetic flux near the material of the regulating blade 9 Changes in density distribution can be suppressed. As a result, even if the magnetic flux density distribution deviates from the regulating blade 9 due to tolerance, the amount of developer conveyed by the developing sleeve 8 can be suppressed from changing. In addition, it is possible to suppress image defects caused by changes in the amount of developer to be transported.

また、公差などのずれに対応するため、磁束密度の分布を非対称とすることで、現像剤規制極の幅が抑えられ、他の磁極の設計の自由度に与える影響を抑えられる。また、最大値位置が半値中央位置に対して3度以上としているため、公差を必要以上に小さくしなくて済み、低コスト化を図れる。 In addition, by making the distribution of the magnetic flux density asymmetric in order to cope with deviations such as tolerances, the width of the developer regulating pole can be suppressed, and the influence on the degree of freedom in designing other magnetic poles can be suppressed. In addition, since the maximum value position is 3 degrees or more with respect to the half-value center position, the tolerance does not need to be reduced more than necessary, and cost reduction can be achieved.

<実施例1>
上述のように、本実施形態では、マグネット8aを現像剤規制極の磁束密度の最大値位置の上流において緩やかに、下流で急峻に変化する非対称としている。そして、規制ブレード9を最大値位置(Brピーク位置)の上流に配置している。これにより、規制ブレード9の上流で緩やかに磁束密度の分布を変化させて、ブレード対向位置での磁束密度の分布の変化を小さくして、マグネットの工程能力や取り付け精度による搬送性の変化を抑制しつつ、極幅の増加を抑えている。このような効果を確認するために、以下のような条件で実験を行った。
<Example 1>
As described above, in the present embodiment, the magnet 8a is made asymmetrical such that it changes gently upstream of the maximum value position of the magnetic flux density of the developer regulating pole and sharply changes downstream. The regulation blade 9 is arranged upstream of the maximum value position (Br peak position). As a result, the distribution of the magnetic flux density is gently changed upstream of the regulating blade 9 to reduce the change in the distribution of the magnetic flux density at the position facing the blade, thereby suppressing the change in transportability due to the process capability and mounting accuracy of the magnet. while suppressing the increase in the pole width. In order to confirm such an effect, an experiment was conducted under the following conditions.

実施例1で使用したマグネットにおける現像剤規制極(ブレード対向極)の工程能力と取り付け精度の公差は合計3度とした。このため、設計上の基準位置に対してブレード対向極の最大値は最大で上下流3度ずれることになる。したがって、実施例1では、現像スリーブ8の外周面近傍においてブレード対向極の磁束密度の最大値位置を半値中央位置に対して8度下流に設定した。また、規制ブレード9が現像スリーブ8に対向するブレード対向位置を磁束密度の最大値位置の4度上流に配置した。 In the magnet used in Example 1, the tolerance of the process capability and mounting accuracy of the developer regulating pole (blade opposing pole) was 3 degrees in total. For this reason, the maximum value of the blade opposing pole is shifted up to 3 degrees upstream and downstream with respect to the designed reference position. Therefore, in Example 1, the position of the maximum value of the magnetic flux density of the blade facing pole near the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 is set 8 degrees downstream of the half-value center position. Further, the blade facing position where the regulating blade 9 faces the developing sleeve 8 is arranged 4 degrees upstream of the maximum value position of the magnetic flux density.

図6に、このような構成を有する実施例1のマグネット8a(マグ1)の現像スリーブ8の外周面(スリーブ表面)におけるBrの分布を示す。角度の基準は、ドラム側の水平位置を0度とし、スリーブ回転方向と逆方向を回転方向とする。図6の縦の破線は規制ブレード9が現像スリーブ8の外周面に対向する位置(ブレード対向位置)を示しており、86°である。この破線の両隣の点線は、ブレード対向位置が上下流3度の範囲を示している。また、ブレード対向極(N1極)の磁束密度の最大値は40mT、磁束密度の分布の半値幅は60度とした。また、最大値位置と半値中央位置のずれは、上述のように8度とした。実施例1でマグネットの公差による現像剤の搬送量の変化は、3mg/cmであった。 FIG. 6 shows the distribution of Br on the outer peripheral surface (sleeve surface) of the developing sleeve 8 of the magnet 8a (mag 1) of Example 1 having such a configuration. As for the reference of the angle, the horizontal position on the drum side is 0 degree, and the rotation direction is the opposite direction to the rotation direction of the sleeve. The vertical dashed line in FIG. 6 indicates the position (blade facing position) where the regulating blade 9 faces the outer peripheral surface of the developing sleeve 8, which is 86 degrees. Dotted lines on both sides of this dashed line indicate a range in which the blade facing position is 3 degrees upstream and downstream. The maximum value of the magnetic flux density of the blade facing pole (N1 pole) was set to 40 mT, and the half width of the magnetic flux density distribution was set to 60 degrees. Further, the deviation between the maximum value position and the half-value center position was set to 8 degrees as described above. In Example 1, the change in the amount of developer conveyed due to the tolerance of the magnet was 3 mg/cm 2 .

一方、比較例1として、磁束密度の分布の最大値位置と半値中央位置とを揃えた対称なマグネット(マグ2)を用意した。図7に、図6と同様に、比較例1のマグネットの現像スリーブ8の外周面(スリーブ表面)におけるBrの分布を示す。比較例1でも、実施例1同様に、規制ブレード9が現像スリーブ8に対向するブレード対向位置を磁束密度の最大値位置の4度上流に配置した。そして、この比較例1では、磁束密度の分布の半値幅を76度として、マグネットの公差による現像剤の搬送量の変化を、実施例1と同様に3mg/cmとした。その他の条件は、実施例1と同じである。このような実施例1と比較例1とを比較した結果を表1に示す。 On the other hand, as Comparative Example 1, a symmetrical magnet (Mag 2) was prepared in which the maximum value position and the half-value center position of the magnetic flux density distribution were aligned. FIG. 7 shows the distribution of Br on the outer peripheral surface (sleeve surface) of the developing sleeve 8 of the magnet of Comparative Example 1, similarly to FIG. In Comparative Example 1, as in Example 1, the blade facing position where the regulating blade 9 faces the developing sleeve 8 was arranged 4 degrees upstream of the maximum value position of the magnetic flux density. In Comparative Example 1, the half-value width of the magnetic flux density distribution was set to 76 degrees, and the change in the amount of developer transported due to the tolerance of the magnet was set to 3 mg/cm 2 as in Example 1. Other conditions are the same as in Example 1. Table 1 shows the results of comparison between Example 1 and Comparative Example 1.

Figure 0007147036000006
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表1から明らかなように、実施例1では、マグネットの公差による現像剤の搬送量の変化を比較例1と同等の3mg/cmに抑えつつ、比較例1に対して半値幅を16度狭めることができた。 As is clear from Table 1, in Example 1, the variation in the amount of developer transported due to the tolerance of the magnet was suppressed to 3 mg/cm 2 , which is the same as in Comparative Example 1, and the half-value width was 16 degrees compared to Comparative Example 1. I was able to narrow it down.

即ち、実施例1では、ブレード対向極の磁束密度の最大値位置を半値中央位置に対して8度下流に設定し、ブレード対向位置を磁束密度の最大値位置の4度上流に配置した。このため、ブレード対向極の最大値位置が4度上下流に振れた場合であっても、規制ブレード9近傍における磁束分布の変化は緩やかであった。この結果、磁束密度の分布が公差により変化した場合においても、現像剤の搬送量の変化を抑制できた。具体的には、マグネットの公差により、磁極が上下流に3度すれることがあるが、ブレード対向位置の上下流3度(縦の点線部)の範囲で、磁束分布の変化が緩慢になっているため、現像剤の搬送量の変化を抑制できた。このとき、実施例1のブレード対向極の半値幅は60度であった。 That is, in Example 1, the maximum value position of the magnetic flux density of the blade facing pole was set 8 degrees downstream of the half-value center position, and the blade facing position was arranged 4 degrees upstream of the maximum value position of the magnetic flux density. Therefore, even when the maximum value position of the blade-opposing pole swung upstream and downstream by 4 degrees, the change in the magnetic flux distribution in the vicinity of the regulating blade 9 was moderate. As a result, even when the distribution of the magnetic flux density changed due to the tolerance, the change in the transport amount of the developer could be suppressed. Specifically, due to the tolerance of the magnet, the magnetic poles may shift 3 degrees upstream and downstream, but within the range of 3 degrees upstream and downstream of the blade facing position (vertical dotted line), the change in magnetic flux distribution becomes gradual. Therefore, it was possible to suppress the change in the transport amount of the developer. At this time, the half width of the blade-opposing electrode of Example 1 was 60 degrees.

一方、比較例1では、現像剤の搬送量の変化を実施例1と同様にするためには、半値幅を76度とする必要があった。以上より、本実施形態の具体例である実施例1では、ブレード対向極の磁束密度の分布が対称となる比較例1に対して、半値幅を16度小さくできた。これにより、規制ブレード9近傍での現像剤の搬送性を安定させつつ、ブレード対向極の幅を狭くでき、他の磁極の設計の自由度を高められた。 On the other hand, in Comparative Example 1, it was necessary to set the half-value width to 76 degrees in order to make the change in the conveying amount of the developer similar to that in Example 1. As described above, in Example 1, which is a specific example of the present embodiment, the half-value width could be reduced by 16 degrees compared to Comparative Example 1 in which the distribution of the magnetic flux density of the blade opposing pole is symmetrical. As a result, the width of the blade-opposing pole can be narrowed while the transportability of the developer near the regulating blade 9 is stabilized, and the degree of freedom in designing the other magnetic poles is increased.

<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図8ないし図12を用いて説明する。本実施形態は、上述の第1の実施形態の現像装置1と異なり、現像容器内の現像剤を現像スリーブ8に向けて案内するガイド部材11を備えた現像装置1Aに本発明を適用した例である。その他の構成は、上述の第1の実施形態と同様であるため、第1の実施形態と重複する説明及び図示を省略又は簡略にし、第1の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、以下、第1の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
<Second embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 12. FIG. This embodiment is an example in which the present invention is applied to a developing device 1A provided with a guide member 11 that guides the developer in the developing container toward the developing sleeve 8, unlike the developing device 1 of the above-described first embodiment. is. Since other configurations are the same as those of the first embodiment described above, descriptions and illustrations that overlap with those of the first embodiment are omitted or simplified, and configurations similar to those of the first embodiment are given the same reference numerals. However, the following description will focus on the portions that differ from the first embodiment.

まず、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を使用した現像装置では、以下のような問題が発生する可能性がある。即ち、規制ブレードの現像スリーブの回転方向上流では、規制ブレードにより現像剤の流れが堰き止められる部分(不動層)と、現像スリーブの回転に追従して現像剤が搬送される部分との境界部でせん断面が生じる。そして、このせん断面で現像剤が摺擦されることでトナーがキャリアから遊離し、遊離したトナー同士が固着してトナー層を形成する場合がある。このようなトナー層が発生すると、現像スリーブにより感光ドラムとの対向部に搬送される現像剤が、トナー層の影響により部分的に減少し、現像するのに十分なトナー量を供給できず出力画像濃度が低下してしまう。 First, in a developing device using a two-component developer containing toner and carrier, the following problems may occur. That is, upstream of the regulating blade in the rotation direction of the developing sleeve, there is a boundary portion between a portion (non-moving layer) where the flow of the developer is dammed by the regulating blade and a portion where the developer is transported following the rotation of the developing sleeve. A sheared surface is generated. Then, the toner is separated from the carrier by rubbing the developer with this sheared surface, and the separated toner may adhere to each other to form a toner layer. When such a toner layer occurs, the developer conveyed by the developing sleeve to the portion facing the photosensitive drum is partially reduced due to the influence of the toner layer, and a sufficient amount of toner for development cannot be supplied, resulting in output. Image density decreases.

このような問題に対して、前述の特許文献2では、現像スリーブに沿った現像剤搬送力の総和を減少させつつ、規制ブレード付近の現像剤に加わる磁気吸引力の総和を増加させるようにしている。これにより、規制ブレード近傍の現像剤が現像スリーブ中心方向へと移動し、トナー層の発生を抑制できる。 In order to address such a problem, the above-mentioned Patent Document 2 proposes to increase the total magnetic attraction force applied to the developer near the regulating blade while reducing the total developer conveying force along the developing sleeve. there is As a result, the developer in the vicinity of the regulating blade moves toward the center of the developing sleeve, thereby suppressing the formation of a toner layer.

本実施形態では、このような特許文献2に記載の構成と同様に、トナー層による現像剤の搬送不良を抑制しつつ、第1の実施形態と同様に、マグネット公差による搬送量変化を抑制する。以下、具体的に説明する。 In the present embodiment, as in the configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002, while suppressing the developer transport failure due to the toner layer, as in the first embodiment, the change in the transport amount due to the magnet tolerance is suppressed. . A specific description will be given below.

図8に示すように、現像室3と攪拌室4とを区画する隔壁7Aは、規制ブレード9近傍まで延長した形状を有し、現像室3に収容されている現像剤を重力方向上方から現像スリーブ8に案内するガイド部材11を有する。ガイド部材11は、規制ブレード9よりも現像スリーブ8の回転方向上流側に対向して設けられている。ガイド部材11の規制ブレード9に対向する面(ガイド面)は、搬送スクリュー5の駆動によって規制ブレード9とガイド部材11の間隙から現像剤を適正に供給するためのガイド機能を兼ねている。 As shown in FIG. 8, a partition wall 7A that separates the developing chamber 3 and the agitating chamber 4 has a shape extending to the vicinity of the regulating blade 9, and develops the developer contained in the developing chamber 3 from above in the direction of gravity. It has a guide member 11 that guides the sleeve 8 . The guide member 11 is provided to face the upstream side of the developing sleeve 8 in the rotational direction of the regulating blade 9 . A surface (guide surface) of the guide member 11 facing the regulating blade 9 also functions as a guide for properly supplying the developer from the gap between the regulating blade 9 and the guide member 11 when the conveying screw 5 is driven.

更に、ガイド部材11は、現像スリーブ8の周方向に対向配置することで、現像室3から現像スリーブ8に対する現像剤の供給開始位置P1を規制する規制部として機能している。ガイド部材11のガイド面の角度は、現像スリーブ8の表面の法線方向に設定している。またガイド部材11の現像スリーブ8の最近接距離は1mmとしている。またガイド部材11の供給開始位置P1は、現像スリーブ8と感光ドラム10側の水平位置から、現像スリーブ8の回転方向とは逆方向に115度となる位置に設定している。また隔壁7Aの現像スリーブ8最近接位置で、且つ現像スリーブ8回転方向上流側の位置P3は、本実施形態においては、水平位置から、現像スリーブ8の回転方向とは逆方向に180度となる位置に設定している。 Further, the guide member 11 is arranged to face the developing sleeve 8 in the circumferential direction, thereby functioning as a regulating portion that regulates the supply start position P1 of the developer from the developing chamber 3 to the developing sleeve 8 . The angle of the guide surface of the guide member 11 is set in the direction normal to the surface of the developing sleeve 8 . The closest distance of the guide member 11 to the developing sleeve 8 is set to 1 mm. The supply start position P1 of the guide member 11 is set at a position 115 degrees from the horizontal position between the developing sleeve 8 and the photosensitive drum 10 in the direction opposite to the rotating direction of the developing sleeve 8 . In this embodiment, the position P3 of the partition wall 7A, which is closest to the developing sleeve 8 and upstream in the rotating direction of the developing sleeve 8, is 180 degrees from the horizontal position in the direction opposite to the rotating direction of the developing sleeve 8. position.

次に本実施形態の現像剤の流れについて、図8を用いて説明する。まずガイド部材11の現像スリーブ8への最近接位置P3は、同極(N1極、N3極、図2参照)によって形成される斥力領域の下流であって、現像剤は斥力により現像スリーブ8から離れる方向に力を受けるために斥力領域ではぎとられる。したがって、現像剤は、現像スリーブ8と隔壁7Aのギャップを通過しない。言い換えれば、規制ブレード9への現像剤の供給は、搬送スクリュー5からガイド部材11を乗り越えた経路を通ることになり、乗り越えた現像剤は、規制ブレード9とガイド部材11との間に貯蔵される。 Next, the flow of developer in this embodiment will be described with reference to FIG. First, the closest position P3 of the guide member 11 to the developing sleeve 8 is downstream of the repulsive force area formed by the same poles (N1 pole, N3 pole, see FIG. 2), and the developer is released from the developing sleeve 8 by the repulsive force. It is stripped in the repulsive area to receive the force in the direction of separation. Therefore, the developer does not pass through the gap between the developing sleeve 8 and the partition wall 7A. In other words, the developer is supplied to the regulating blade 9 through the passage from the conveying screw 5 over the guide member 11 , and the overriding developer is stored between the regulating blade 9 and the guide member 11 . be.

本実施形態においては、ガイド部材11の頂点位置P4と規制ブレード9の下点位置(現像スリーブ8との最近接位置)P2とは、互いの位置を結ぶ線が水平方向に対して仰角30°になるように設定している。即ち、ガイド部材11の頂点位置P4は、規制ブレード9と現像スリーブ8の最近接位置に対して、水平方向上側に位置する。この理由は、規制ブレード9とガイド部材11との間の空間に、現像スリーブ8に現像剤を安定してコートできうる量に貯蔵するためである。なお、ガイド部材11の長さは11mmである。また本実施形態においては、ガイド部材11は隔壁7Aと一体に構成されており、現像容器2と同じ材質を用いている。 In the present embodiment, the vertex position P4 of the guide member 11 and the lower point position P2 of the regulating blade 9 (the closest position to the developing sleeve 8) are such that the line connecting the positions thereof is at an elevation angle of 30° with respect to the horizontal direction. is set to be That is, the vertex position P4 of the guide member 11 is positioned above the closest position between the regulating blade 9 and the developing sleeve 8 in the horizontal direction. The reason for this is that the developer is stored in the space between the regulation blade 9 and the guide member 11 in such an amount that the developing sleeve 8 can be stably coated with the developer. In addition, the length of the guide member 11 is 11 mm. Further, in this embodiment, the guide member 11 is formed integrally with the partition wall 7A and is made of the same material as the developer container 2 .

また、規制ブレード9からガイド部材11の現像剤供給開始位置P1までの間隔(現像スリーブ8の周方向距離)の望ましい範囲は、2mm以上8mm以下であって、本実施例では約5mmに設定している。これは、規制ブレード9からガイド部材11までの間隔が2mm以下だと、現像剤が搬送される搬送路が狭くなり、詰まる虞があるためである。一方、間隔が広すぎる場合、現像スリーブ8と現像剤の接触距離が長くなるために、磁気力で摺擦される時間が長くなり、現像剤劣化が懸念されるため好ましくないためである。 Further, the desirable range of the distance from the regulating blade 9 to the developer supply start position P1 of the guide member 11 (the circumferential distance of the developing sleeve 8) is 2 mm or more and 8 mm or less, and is set to about 5 mm in this embodiment. ing. This is because if the distance from the regulating blade 9 to the guide member 11 is 2 mm or less, the conveying path through which the developer is conveyed becomes narrow, and there is a risk of clogging. On the other hand, if the gap is too large, the contact distance between the developing sleeve 8 and the developer becomes long, and the magnetic force rubs the developer for a long time, which is not preferable because the developer may deteriorate.

なお、本実施形態のように、搬送スクリュー5が規制ブレード9の位置に対して略横方向にある場合、ガイド部材11は現像剤をガイドする機能及び現像剤を貯蔵する機能を有する。これと共に、搬送スクリュー5の駆動時の現像剤押圧を遮蔽する効果も有している。搬送スクリュー5の駆動に伴い、現像剤はスクリュー軸方向に押圧されて搬送されるが、スクリューの動径方向にも押圧が加わる。規制ブレード9と搬送スクリュー5の位置関係が略横方向の場合、動径方向の押圧によって規制ブレード9の面に対して略垂直方向の現像剤搬送力が加わることになり、搬送性ムラの観点で望ましくない。従って搬送スクリュー5の押圧の影響を遮蔽するためにもガイド部材11の特に頂点位置P4(図8記載)は高く配置することが好ましい。少なくとも規制ブレード下点位置P2と搬送スクリュー5の軸中心を結ぶ線に対して上方に、ガイド部材11の頂点位置P4を位置ささせることが好ましい。 When the conveying screw 5 is positioned substantially laterally with respect to the position of the regulating blade 9 as in this embodiment, the guide member 11 has a function of guiding the developer and a function of storing the developer. Along with this, it also has the effect of shielding the developer from being pressed when the conveying screw 5 is driven. As the conveying screw 5 is driven, the developer is conveyed while being pressed in the axial direction of the screw, and is also pressed in the radial direction of the screw. When the positional relationship between the regulating blade 9 and the conveying screw 5 is substantially horizontal, pressing in the radial direction applies a developer conveying force in a substantially vertical direction to the surface of the regulating blade 9, resulting in uneven conveyance. and undesirable. Therefore, it is preferable to dispose the guide member 11 particularly at the vertex position P4 (shown in FIG. 8) high in order to shield the influence of the pressing force of the conveying screw 5 as well. It is preferable to position the apex position P4 of the guide member 11 at least above the line connecting the lower point position P2 of the regulating blade and the axial center of the conveying screw 5 .

本実施形態においては、ガイド部材11の位置から規制ブレード9間のFrは常に引力方向であって、且つ規制ブレード9に近づくにつれてFrが急峻且つ単調増加するように構成している。即ち、本実施形態のマグネット8bの複数の磁極は、現像スリーブ8の法線方向の磁気力Frの絶対値が、現像スリーブ8の回転方向に関して、ガイド部材11の後端から規制ブレード9の位置に向かって単調的に増加するように形成されている。ここで、単調増加するとは、現像スリーブ8の周方向にFrを測定したときに、スリーブ周方向に関して角度2度以上10度以下の範囲でサンプリングした場合において、Frが単調増加していることを指す。 In this embodiment, the Fr between the position of the guide member 11 and the regulating blade 9 is always in the direction of the attractive force, and Fr increases sharply and monotonically as the regulating blade 9 is approached. That is, the plurality of magnetic poles of the magnet 8b of the present embodiment are such that the absolute value of the magnetic force Fr in the normal direction of the developing sleeve 8 is positioned from the rear end of the guide member 11 to the regulating blade 9 with respect to the rotational direction of the developing sleeve 8. is formed to monotonically increase toward Here, "monotonically increasing" means that when Fr is measured in the circumferential direction of the developing sleeve 8, Fr monotonically increases when sampled in the range of an angle of 2 degrees or more and 10 degrees or less with respect to the circumferential direction of the sleeve. Point.

またガイド部材11の上流側(位置P3よりも上流側)にはFrが略0又は正の領域(斥力領域)になるよう構成している。なお、斥力領域は、現像スリーブ8の回転による遠心力により現像剤が現像スリーブ8の表面から離れる程度に絶対値が小さければ、Frが負の値であっても良い。本実施形態では約180°~200°位置が斥力領域になっており、斥力領域から現像スリーブ8の回転方向下流側に向うにつれてFrが増加させる構成にしている。 Further, the upstream side of the guide member 11 (the upstream side of the position P3) is configured such that Fr is approximately 0 or a positive region (repulsive force region). In the repulsive force region, Fr may be a negative value as long as the absolute value is small enough to separate the developer from the surface of the developing sleeve 8 due to the centrifugal force generated by the rotation of the developing sleeve 8 . In the present embodiment, the repulsive force region is located at a position of about 180° to 200°, and Fr increases from the repulsive force region toward the downstream side in the rotation direction of the developing sleeve 8 .

Frはスリーブ方向への磁気吸引力のため、Frが大きいとガイド部材11を乗り越えた現像剤が現像スリーブ8へ強く引き込まれる。従って、ガイド部材11と規制ブレード9間のFr分布を規制ブレード9に近づくにつれて単調的に増加傾向にする。こうすることで、図8で示す規制ブレード9近傍の現像剤は、規制ブレード9とガイド部材11間の他の箇所に比べて強いFrで現像スリーブ8近傍へ引き込まれていることになる。規制ブレード9近傍の現像剤を縦方向(規制ブレードに対して平行、現像スリーブ8の外周面の法線方向と略平行)の流れにしたいために、規制ブレード近傍のFrは大きい方が好ましい。本実施形態では、ガイド部材11と規制ブレード9との間においてFrの最大値は規制ブレード9対向部としている。即ち、マグネット8bの複数の磁極は、現像スリーブの回転方向に関してガイド部材11の後端から規制ブレード9の位置までの領域において、磁気力Frの絶対値が最大となる位置が規制ブレード9と対向する位置となるように形成されている。 Fr is a magnetic attraction force in the sleeve direction. Therefore, the Fr distribution between the guide member 11 and the regulating blade 9 tends to monotonically increase as the regulating blade 9 is approached. By doing so, the developer near the regulating blade 9 shown in FIG. Since the developer near the regulating blade 9 is desired to flow in the vertical direction (parallel to the regulating blade, substantially parallel to the normal direction of the outer peripheral surface of the developing sleeve 8), Fr near the regulating blade is preferably large. In this embodiment, the maximum value of Fr between the guide member 11 and the regulating blade 9 is the portion facing the regulating blade 9 . That is, the plurality of magnetic poles of the magnet 8b face the regulating blade 9 at the position where the absolute value of the magnetic force Fr is maximum in the region from the rear end of the guide member 11 to the position of the regulating blade 9 in the rotational direction of the developing sleeve. It is formed so as to be in a position where

一方、規制ブレード9との衝突による現像剤の滞留を弱めるべく、現像スリーブ8の回転に伴う現像スリーブ8に沿った現像剤搬送力は弱めるためには、規制ブレード9とガイド部材11間のFrの総和は小さいほうが好ましい。現像スリーブ8の回転に伴う現像剤搬送は現像剤と現像スリーブ8間の摩擦力によって為されるため、垂直抗力=磁気吸引力Frと現像剤搬送力とは比例関係にある。従って規制ブレード9に衝突して不動層の起源になる現像スリーブ8に平行な現像剤搬送力を弱めるためには、規制ブレード9とガイド部材11との間のFrの総和は小さい方が望ましいことになる。 On the other hand, Fr is preferably as small as possible. Since the developer transport accompanying the rotation of the developing sleeve 8 is effected by the frictional force between the developer and the developing sleeve 8, the normal force=magnetic attraction force Fr and the developer transport force are in a proportional relationship. Therefore, in order to weaken the developer conveying force parallel to the developing sleeve 8 which collides with the regulating blade 9 and causes the non-moving layer, it is desirable that the total Fr between the regulating blade 9 and the guide member 11 is small. become.

なお規制ブレード9近傍の現像剤の流れは、規制ブレード近傍の現像剤の縦方向の力と横方向(規制ブレードに直交する方向、現像スリーブ8の外周面の接線方向と略平行)の力の大小関係によって決定される。従って、規制ブレード近傍の現像剤の流れを縦方向にするには、規制ブレード近傍のFrを強めることで縦方向の力を強めて、且つ、規制ブレードから搬送ガイド間のFrの総和を小さくすることで横方向の力を弱めることが必要十分条件になる。上記二事象を両立するためには、規制ブレード9とガイド部材11間のFr分布は規制ブレード近傍のみFrが大きくなる分布が好ましい。換言すると規制ブレード9とガイド部材11間のFr分布は、規制ブレード9に近づくにつれて急峻に且つ単調に増加する傾向を取ることが定性的に望ましいといえる。 The flow of the developer in the vicinity of the regulating blade 9 is due to the force of the developer in the vicinity of the regulating blade in the vertical direction and the force in the lateral direction (the direction perpendicular to the regulating blade and substantially parallel to the tangential direction of the outer peripheral surface of the developing sleeve 8). Determined by size relationship. Therefore, in order to make the developer flow in the vertical direction in the vicinity of the regulation blade, the Fr in the vicinity of the regulation blade is strengthened to increase the force in the vertical direction, and the total Fr between the regulation blade and the conveying guide is reduced. Therefore, weakening the lateral force becomes a necessary and sufficient condition. In order to satisfy both of the above two phenomena, it is preferable that the Fr distribution between the regulating blade 9 and the guide member 11 is such that the Fr is large only in the vicinity of the regulating blade. In other words, it is qualitatively desirable that the Fr distribution between the regulating blade 9 and the guide member 11 has a tendency to increase sharply and monotonically as the regulating blade 9 is approached.

ここで、規制ブレード9から規制ブレード9よりも現像スリーブ8の回転方向に関して2mm上流の位置までFrを積分した値をFrNearと定義する。また、現像スリーブ8の回転方向に関して、ガイド部材11の後端から規制ブレード9までのFrを積分したFrの総和をFrAllと定義する。このとき、特許文献2に記載されているように、定量的には、積分値FrAllに対するFrNearの割合が、60%以上でコート不良の発生がなくなる。したがって、本実施形態では、FrAllに対するFrNearが、少なくとも60%以上となるように、マグネット8bの複数の磁極を形成している。 Here, a value obtained by integrating Fr from the regulating blade 9 to a position 2 mm upstream of the regulating blade 9 in the rotation direction of the developing sleeve 8 is defined as FrNear. Further, the total sum of Fr obtained by integrating Fr from the rear end of the guide member 11 to the regulation blade 9 with respect to the rotation direction of the developing sleeve 8 is defined as FrAll. At this time, as described in Patent Document 2, quantitatively, coating defects do not occur when the ratio of FrNear to the integrated value FrAll is 60% or more. Therefore, in this embodiment, the plurality of magnetic poles of the magnet 8b are formed such that FrNear to FrAll is at least 60% or more.

なお、規制ブレードから上流2mm間は、現像剤が圧縮され不動層が形成されやすい領域であり、この付近の現像剤の流れがスリーブ垂直方向に向かうことが重要である。 The area 2 mm upstream from the regulating blade is an area where the developer is compressed and a non-moving layer is likely to be formed.

ここで、FrAllに対するFrNearの割合を高めようとすると、規制ブレード9近傍のFrが、ガイド部材11との間の他の領域と比べて大きい必要がある。そのためには、前述の式(1)から分かるように、規制ブレード9近傍の磁気分布の変化を大きくする必要がある。仮に、規制ブレード9と対向する現像剤規制極(ブレード対向極)の磁束密度の分布が略対称なマグネットを用いて、FrAllに対するFrNearの割合を高めようとすると半値幅を狭めることになる。半値幅を狭めると、規制ブレード近傍の磁束密度の分布の変化が大きくなって、マグネットの公差による現像剤搬送量の変化が大きくなる。 Here, in order to increase the ratio of FrNear to FrAll, Fr in the vicinity of the regulating blade 9 needs to be larger than other regions between the guide member 11 and the guide member 11 . For that purpose, it is necessary to increase the change in the magnetic distribution near the regulation blade 9, as can be seen from the above formula (1). If an attempt is made to increase the ratio of FrNear to FrAll by using a magnet having a substantially symmetrical distribution of magnetic flux density in the developer regulation pole (blade-opposed pole) facing the regulation blade 9, the half width will be narrowed. When the half-value width is narrowed, the change in the magnetic flux density distribution in the vicinity of the regulating blade becomes large, and the change in the amount of developer conveyed due to the tolerance of the magnet becomes large.

そこで本実施形態では、マグネット8bの現像剤規制極を第1の実施形態と同様に、磁束密度の分布を非対称としている。即ち、本実施形態では、現像剤規制極の磁束密度の分布が、最大値位置の現像スリーブ8の回転方向上流において緩やかに、下流において急峻に変化するようにしている。そして、規制ブレード9を最大値位置の現像スリーブの回転方向上流に配置する。上述したように、最大値位置は、現像スリーブ8の外周面に対する法線方向の磁束密度(Br)が最大となる現像スリーブ8の外周面上の位置である。また、ブレード対向位置は、規制ブレード9が対向する現像スリーブ8の外周面上の位置であり、半値中央位置は、磁束密度の分布の半値となる範囲の中央位置に対応する現像スリーブ8の外周面上の位置である。 Therefore, in this embodiment, the distribution of the magnetic flux density of the developer regulating pole of the magnet 8b is made asymmetric as in the first embodiment. That is, in this embodiment, the distribution of the magnetic flux density of the developer regulating pole changes gently upstream in the rotational direction of the developing sleeve 8 at the maximum value position and sharply changes downstream. Then, the regulating blade 9 is arranged upstream in the rotational direction of the developing sleeve at the maximum value position. As described above, the maximum value position is the position on the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 where the magnetic flux density (Br) in the normal direction to the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 is maximized. Further, the blade facing position is a position on the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 that the regulating blade 9 faces, and the half-value center position is the outer circumference of the developing sleeve 8 corresponding to the center position of the range where the distribution of the magnetic flux density is half the value. position on the surface.

このように、規制ブレード9の下流においてBrのピークを急峻に立ち下げることで規制ブレード近傍のFrを急峻に立ち上げることができる。そして、FrAllに対するFrNearの割合を高めつつ、規制ブレード9の上流の磁束密度の分布の変化を小さくしてマグネットの工程能力や取り付け精度による搬送性の変化を抑制する。 In this way, by steeply dropping the peak of Br downstream of the regulating blade 9, Fr in the vicinity of the regulating blade can be steeply raised. Then, while increasing the ratio of FrNear to FrAll, changes in the distribution of the magnetic flux density upstream of the regulating blade 9 are reduced to suppress changes in transportability due to the process capability and mounting accuracy of the magnets.

<実施例2>
このような本実施形態の効果を確認するために、以下のような実験を行った。実施例2で使用したマグネットにおける現像剤規制極(ブレード対向極)の工程能力と取り付け精度の公差は合計3度とした。このため、設計上の基準位置に対してブレード対向極の最大値は最大で上下流3度ずれることになる。したがって、実施例2では、現像スリーブ8の外周面近傍においてブレード対向極の磁束密度の最大値位置を半値中央位置に対して20度下流に設定した。また、規制ブレード9が現像スリーブ8に対向するブレード対向位置を磁束密度の最大値位置の3度上流に配置した。
<Example 2>
In order to confirm such effects of this embodiment, the following experiments were conducted. In the magnet used in Example 2, the tolerance of the process capability and mounting accuracy of the developer regulating pole (blade opposing pole) was 3 degrees in total. For this reason, the maximum value of the blade opposing pole is shifted up to 3 degrees upstream and downstream with respect to the designed reference position. Therefore, in Example 2, the position of the maximum value of the magnetic flux density of the blade facing pole near the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 is set 20 degrees downstream of the half-value center position. Further, the blade facing position where the regulating blade 9 faces the developing sleeve 8 is arranged 3 degrees upstream of the maximum value position of the magnetic flux density.

図9に、このような構成を有する実施例2のマグネット8b(マグ3)の現像スリーブ8の外周面(スリーブ表面)におけるBrの分布を示す。角度の基準は、ドラム側の水平位置を0度とし、スリーブ回転方向と逆方向を回転方向とする。図9の縦の破線は規制ブレード9が現像スリーブ8の外周面に対向する位置(ブレード対向位置)を示しており、86°である。この破線の両隣の点線は、ブレード対向位置が上下流3度の範囲を示している。また、長破線はガイド部材11が現像スリーブ8の外周面に対向する位置を示している。また、ブレード対向極(現像剤規制極)の磁束密度の最大値は40mT、磁束密度の分布の半値幅は45度とした。また、最大値位置と半値中央位置のずれは、上述のように20度とした。実施例2でマグネットの公差による現像剤の搬送量の変化は、3mg/cmであった。 FIG. 9 shows the distribution of Br on the outer peripheral surface (sleeve surface) of the developing sleeve 8 of the magnet 8b (mag 3) of Example 2 having such a configuration. As for the reference of the angle, the horizontal position on the drum side is 0 degree, and the rotation direction is the opposite direction to the rotation direction of the sleeve. The vertical dashed line in FIG. 9 indicates the position (blade facing position) where the regulating blade 9 faces the outer peripheral surface of the developing sleeve 8, which is 86°. Dotted lines on both sides of this dashed line indicate a range in which the blade facing position is 3 degrees upstream and downstream. A long dashed line indicates the position where the guide member 11 faces the outer peripheral surface of the developing sleeve 8 . The maximum value of the magnetic flux density of the blade facing pole (developer regulating pole) was set to 40 mT, and the half width of the magnetic flux density distribution was set to 45 degrees. Further, the deviation between the maximum value position and the half-value center position was set to 20 degrees as described above. In Example 2, the change in the amount of developer conveyed due to the tolerance of the magnet was 3 mg/cm 2 .

また、上述の実施例2のマグネット8b(マグ3)を用いることで、FrAllに対するFrNearの割合を高めて、規制ブレード下流の磁束密度の分布の変化をより急峻に変化させた。図10に、マグ3を用いた場合のスリーブ表面におけるキャリアにかかるスリーブ中心方向の磁気力(Fr)の分布を示す。実施例2では、規制ブレード近傍のFrが相対的に大きく、FrAllに対するFrNearの割合が65%であった。 Further, by using the magnet 8b (mag 3) of Example 2 described above, the ratio of FrNear to FrAll was increased to sharply change the distribution of magnetic flux density downstream of the regulating blade. FIG. 10 shows the distribution of the magnetic force (Fr) applied to the carrier on the surface of the sleeve in the direction of the center of the sleeve when the magnet 3 is used. In Example 2, the Fr near the regulation blade was relatively large, and the ratio of FrNear to FrAll was 65%.

一方、比較例2として、実施例1で使用した現像剤規制極の磁束密度の分布が非対称であるマグ1を、比較例3として、比較例1で使用した現像剤規制極の磁束密度の分布が対称なマグ2を用意した。そして、これらマグ2、3を図8に示したような現像装置に組み込んだ。このとき、マグネットの公差による現像剤の搬送量の変化は、実施例2と同様に3mg/cmであった。 On the other hand, as Comparative Example 2, MAG 1 having an asymmetric distribution of the magnetic flux density of the developer regulating pole used in Example 1 was used. A symmetrical mug 2 was prepared. These magnets 2 and 3 were incorporated into a developing device as shown in FIG. At this time, the change in the amount of developer conveyed due to the tolerance of the magnet was 3 mg/cm 2 as in the second embodiment.

また、図11にマグ1を用いた場合の、図12にマグ2を用いた場合の、スリーブ表面におけるキャリアにかかるスリーブ中心方向の磁気力(Fr)の分布をそれぞれ示す。比較例2では、FrAllに対するFrNearの割合が55%、比較例3では、FrAllに対するFrNearの割合が50%であった。その他の条件は、実施例2と同じである。このような実施例2と比較例2、3とを比較した結果を表2に示す。 11 shows the distribution of the magnetic force (Fr) applied to the carrier on the surface of the sleeve in the case of using the MAG 1 and the case of using the MAG 2 in FIG. 12, respectively. In Comparative Example 2, the ratio of FrNear to FrAll was 55%, and in Comparative Example 3, the ratio of FrNear to FrAll was 50%. Other conditions are the same as in Example 2. Table 2 shows the results of comparison between Example 2 and Comparative Examples 2 and 3.

Figure 0007147036000007
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表2から明らかなように、実施例2では、マグネットの公差による現像剤の搬送量の変化を比較例2、3と同等の3mg/cmに抑えつつ、比較例2、3に対して半値幅を狭めることができた。即ち、実施例2では、ブレード対向極の磁束密度の最大値位置を半値中央位置に対して20度下流に設定し、ブレード対向位置を磁束密度の最大値位置の3度上流に配置した。このため、ブレード対向極の最大値が3度上流に振れた場合であっても、規制ブレード近傍における磁束分布の変化は緩やかであった。この結果、磁束密度の分布が公差により変化した場合においても、現像剤の搬送量の変化を抑制できた。また、実施例2では、FrAllに対するFrNearの割合が65%であったため、規制ブレード上流における前述のトナー層の形成が抑制され、現像剤の搬送不良を発生しなかった。即ち、規制ブレードの下流で磁束密度の分布が急峻に変化するため、規制ブレード近傍の磁力が、ガイド部材11との間の他の領域と比べて大きくなり、結果としてFrNear/FrAllが大きくできた。このため、現像剤の搬送不良を防止できた。 As is clear from Table 2, in Example 2, the change in the amount of developer conveyed due to the tolerance of the magnet was suppressed to 3 mg/cm 2 , which is the same as in Comparative Examples 2 and 3, and half that in Comparative Examples 2 and 3. I was able to narrow the price range. That is, in Example 2, the maximum value position of the magnetic flux density of the blade facing pole was set 20 degrees downstream of the half-value center position, and the blade facing position was arranged 3 degrees upstream of the maximum value position of the magnetic flux density. For this reason, even when the maximum value of the blade-opposing pole swung upstream by 3 degrees, the change in the magnetic flux distribution in the vicinity of the regulating blade was gradual. As a result, even when the distribution of the magnetic flux density changed due to the tolerance, the change in the transport amount of the developer could be suppressed. Further, in Example 2, since the ratio of FrNear to FrAll was 65%, the formation of the above-described toner layer upstream of the regulating blade was suppressed, and developer transport failure did not occur. That is, since the magnetic flux density distribution changes sharply downstream of the regulating blade, the magnetic force in the vicinity of the regulating blade becomes greater than that in the other region between the guide member 11, resulting in a large FrNear/FrAll. . As a result, it was possible to prevent the developer from being transported poorly.

一方、比較例2、3では、FrNear/FrAllが60%未満で小さかったため、トナー層の形成を十分に抑制できず、耐久時や低印字率の画像を連続して形成する場合に現像剤の搬送不良が発生する場合があった。以上より、本実施形態の具体例である実施例2では、半値幅を小さくでき、規制ブレード9近傍での現像剤の搬送性を安定させつつ、ブレード対向極の幅を狭くでき、他の磁極の設計の自由度を高められた。また、FrNear/FrAllを65%としたため、現像剤の搬送不良を防止できた。但し、比較例2の構成は、現像剤規制極の磁束密度の分布が非対称としているため、本発明の効果を得ることができる。そして、本実施例では、実施例1の効果に加えて、FrNear/FrAllが60%以上とすることで、不動層の発生を簡易な構成で抑制する効果を付与することができる。尚、上記不動層に関しては、所定のタイミングの非画像形成時において、現像器内の現像剤を感光ドラムに吐き出す動作等を行うことで、対応することができる。 On the other hand, in Comparative Examples 2 and 3, since FrNear/FrAll was small at less than 60%, the formation of a toner layer could not be sufficiently suppressed, and the amount of developer was reduced during running or when continuously forming images with a low printing ratio. There was a case where transportation failure occurred. As described above, in Example 2, which is a specific example of the present embodiment, the half width can be reduced, the width of the blade opposing pole can be narrowed while the developer transportability in the vicinity of the regulation blade 9 is stabilized, and the width of the blade opposing pole can be reduced. increased the degree of freedom in design. In addition, since the FrNear/FrAll ratio was set to 65%, it was possible to prevent the transport failure of the developer. However, in the configuration of Comparative Example 2, since the distribution of the magnetic flux density of the developer regulating pole is asymmetrical, the effects of the present invention can be obtained. In this example, in addition to the effect of Example 1, by setting FrNear/FrAll to 60% or more, it is possible to impart an effect of suppressing the generation of a non-moving layer with a simple configuration. As for the non-moving layer, it is possible to cope with the problem by discharging the developer in the developing device onto the photosensitive drum when the image is not formed at a predetermined timing.

<他の実施形態>
上述の各実施形態では、図1に示すように、画像形成装置として、感光ドラム10Y、10M、10C、10Kから記録材搬送ベルト24により搬送された記録材Pに直接転写する構成を適用した。但し、本発明は、これ以外の構成にも適用可能である。例えば、記録材搬送ベルト24の代わりに中間転写ベルトなどの中間転写体を設けた構成にも適用可能である。即ち、感光ドラム10Y、10M、10C、10Kから中間転写体に各色のトナー像を一次転写した後、記録材Pに各色の複合トナー像を一括して二次転写する構成の画像形成装置においても本発明は適用できる。また、帯電方式、転写方式、クリーニング方式、定着方式に関しても、上記方式に限られるものではない。
<Other embodiments>
In each of the above-described embodiments, as shown in FIG. 1, the image forming apparatus employs a configuration in which the image is directly transferred from the photosensitive drums 10Y, 10M, 10C, and 10K onto the recording material P conveyed by the recording material conveying belt 24 . However, the present invention is also applicable to configurations other than this. For example, instead of the recording material conveying belt 24, a configuration in which an intermediate transfer member such as an intermediate transfer belt is provided is also applicable. That is, even in an image forming apparatus having a configuration in which a toner image of each color is primarily transferred from the photosensitive drums 10Y, 10M, 10C, and 10K to an intermediate transfer member, and then a composite toner image of each color is secondarily transferred onto the recording material P collectively. The present invention is applicable. Also, the charging method, transfer method, cleaning method, and fixing method are not limited to the above methods.

また、上述の各実施形態では、現像容器の上側に現像室を下側に攪拌室を配置した縦攪拌型の現像装置に本発明を適用した例について説明した。但し、本発明は、現像スリーブ内にマグネットを配置して現像剤を担持搬送し、規制ブレードで担持された現像剤の層厚を規制する構成であれば、他の構成にも適用可能である。例えば、上述の現像室と攪拌室とを水平方向に配置した構成にも適用可能である。また、上述の実施形態のように、現像スリーブに現像剤を供給する現像室と、現像スリーブから現像剤を回収する攪拌室とを別々に備えた構成以外にも本発明を適用可能である。例えば、現像室により現像スリーブに対する現像の供給及び回収を行い、攪拌室では現像室との間で現像剤を循環させる構成にも適用可能である。 In each of the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to a vertical stirring type developing device in which the developing chamber is arranged on the upper side of the developing container and the stirring chamber is arranged on the lower side has been described. However, the present invention can be applied to other configurations as long as a magnet is arranged in the developing sleeve to carry and convey the developer, and the thickness of the layer of the developer carried by the regulating blade is regulated. . For example, it can be applied to a configuration in which the developing chamber and the stirring chamber are arranged horizontally. Further, the present invention can be applied to configurations other than the configuration in which the developing chamber for supplying the developer to the developing sleeve and the stirring chamber for collecting the developer from the developing sleeve are separately provided as in the above-described embodiment. For example, it is possible to adopt a configuration in which the developing chamber supplies and collects the developer to and from the developing sleeve, and the agitating chamber circulates the developer with the developing chamber.

1、1A・・・現像装置/2・・・現像容器/8・・・現像スリーブ/8a、8b・・・マグネット/9・・・規制ブレード(現像剤規制部材)/11・・・ガイド部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A...Development apparatus/2...Development container/8...Development sleeve/8a, 8b...Magnet/9...Regulation blade (developer regulation member)/11...Guide member

Claims (12)

トナーとキャリアを含む現像剤を収容する現像容器と、
回転可能に設けられ、前記現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体の内部に非回転に固定して配置された、規制極を有するマグネットと、
前記規制極が形成する磁気力によって前記現像剤担持体に担持される現像剤の量を規制する規制部と、
を備え、
前記現像剤担持体に担持される現像剤の量が前記規制部によって規制された状態で、前記現像剤担持体は、現像位置に前記現像剤を搬送し、
前記現像剤担持体の回転方向に関して、
前記現像剤担持体の外周面に対する法線方向の前記規制極の磁束密度Brの半値幅の中央に位置する半値中央位置は、前記現像剤担持体の外周面に対する法線方向の前記規制極の磁束密度Brが最大となる最大位置よりも3°以上上流に在り、
且つ、
前記現像剤担持体の外周面に対して前記規制部が対向する対向位置は、前記最大位置よりも上流に在る
ことを特徴とする現像装置。
a developer container containing developer containing toner and carrier;
a developer carrier provided rotatably and carrying the developer;
a magnet having a regulating pole, fixed and non-rotatably arranged inside the developer carrier;
a regulating portion that regulates the amount of the developer carried on the developer carrying member by the magnetic force formed by the regulating pole;
with
The developer carrier conveys the developer to a development position in a state where the amount of the developer carried on the developer carrier is regulated by the regulation unit,
Regarding the rotation direction of the developer carrier,
The half-value center position located at the center of the half-value width of the magnetic flux density Br of the regulation pole in the normal direction to the outer peripheral surface of the developer carrier is the position of the regulation pole in the normal direction to the outer peripheral surface of the developer carrier. Located 3° or more upstream from the maximum position where the magnetic flux density Br is maximum,
and,
A developing device, wherein a position where the restricting portion faces the outer peripheral surface of the developer carrier is upstream of the maximum position.
前記現像剤担持体の回転方向に関して、
前記対向位置は、前記現像剤担持体の外周面に対する接線方向の前記規制極の磁束密度Bθがゼロとなる位置よりも下流に在る
ことを特徴とする請求項1に記載の現像装置。
Regarding the rotation direction of the developer carrier,
2. The developing device according to claim 1, wherein the facing position is downstream of a position where the magnetic flux density B[theta] of the regulation pole in the tangential direction to the outer peripheral surface of the developer carrier is zero.
前記現像剤担持体の回転方向に関して、
前記半値中央位置は、前記最大位置よりも4°以上上流に在る
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
Regarding the rotation direction of the developer carrier,
3. The developing device according to claim 1, wherein the half-value center position is upstream of the maximum position by 4 degrees or more.
前記現像剤担持体の回転方向に関して、
前記半値中央位置は、前記最大位置よりも5°以上上流に在る
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
Regarding the rotation direction of the developer carrier,
3. The developing device according to claim 1, wherein the half-value center position is upstream of the maximum position by 5[deg.] or more.
前記現像剤担持体の回転方向に関して、
前記半値中央位置は、前記最大位置よりも3°以上20°以下上流に在る
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
Regarding the rotation direction of the developer carrier,
3. The developing device according to claim 1, wherein the half-value center position is upstream of the maximum position by 3 degrees or more and 20 degrees or less.
前記現像剤担持体の回転方向に関して、
前記半値中央位置は、前記最大位置よりも4°以上20°以下上流に在る
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
Regarding the rotation direction of the developer carrier,
3. The developing device according to claim 1, wherein the half-value center position is upstream of the maximum position by 4° or more and 20° or less.
前記現像剤担持体の回転方向に関して、
前記半値中央位置は、前記最大位置よりも5°以上20°以下上流に在る
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の現像装置。
Regarding the rotation direction of the developer carrier,
3. The developing device according to claim 1, wherein the half-value center position is upstream of the maximum position by 5 degrees or more and 20 degrees or less.
前記半値幅は、70°以下である
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の現像装置。
The developing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the half width is 70° or less.
前記半値幅は、60°以下である
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の現像装置。
The developing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the half width is 60° or less.
前記半値幅は、50°以下である
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の現像装置。
The developing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the half width is 50° or less.
前記マグネットは、前記現像剤担持体の回転方向に関して前記規制極よりも上流に配置され且つ前記規制極と隣り合って配置された、前記規制極と同極である磁極を更に有する
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の現像装置。
The magnet further has a magnetic pole having the same polarity as the regulating pole, the magnet being arranged upstream of the regulating pole with respect to the rotating direction of the developer carrying member and arranged adjacent to the regulating pole. The developing device according to any one of claims 1 to 10.
前記マグネットは、前記規制極を含む複数の磁極を有し、
前記複数の磁極の数は、5である
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の現像装置。
The magnet has a plurality of magnetic poles including the regulation pole,
The developing device according to any one of claims 1 to 11, wherein the number of the plurality of magnetic poles is five.
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