JP4747735B2 - Developing device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置で用いられる現像装置に係り、特に、一成分磁性トナーを用いた現像装置及びこれを用いた画像形成装置の改良に関する。 The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly, to a developing device using a one-component magnetic toner and an image forming apparatus using the developing device.
従来における電子写真方式等の画像形成装置で用いられる現像装置としては、装置構成の簡略化のために、一成分磁性トナーを用いる方式が知られている。このような現像装置では、トナーを担持搬送するためのマグネットロール表面(スリーブ)に供給されたトナーを層厚規制部材(板ばね等)にて層厚規制並びに摩擦帯電する方式が通常用いられる。
一方、現像後のスリーブ上のトナーは、現像によって消費された部分と消費されなかった部分とで現像後の残留トナー量や帯電量等が異なり、その上に新たにトナーが付着した場合、層厚規制部材後のスリーブ上のトナーに帯電量の分布が生じるようになる。そのため、次の現像時にスリーブから感光体へ移動するトナー量が場所によって異なる(履歴によって異なる)、所謂ゴースト現象が生じるようになる。
As a developing device used in a conventional image forming apparatus such as an electrophotographic system, a system using a one-component magnetic toner is known in order to simplify the apparatus configuration. In such a developing device, a system in which toner supplied to the surface of a magnet roll (sleeve) for carrying and transporting toner is regulated in layer thickness and frictionally charged by a layer thickness regulating member (plate spring or the like) is usually used.
On the other hand, the toner on the sleeve after development differs in the residual toner amount and charge amount after development between the portion consumed by development and the portion not consumed, and when toner newly adheres to the layer, The charge amount distribution is generated in the toner on the sleeve after the thickness regulating member. For this reason, the amount of toner that moves from the sleeve to the photoconductor during the next development varies depending on the location (depending on the history), so-called ghost phenomenon occurs.
このようなゴースト現象を防止するためには、例えば現像後のスリーブ上に付着している残留トナーをブレード等によって一旦スリーブから掻き落とす方式があるが、スリーブ表面に傷が付き易く、スリーブ表面自体の変質を生じたり、掻き落とされたトナーの劣化や飛散等の問題があり、更には、部材点数が増える等の問題から好ましい方式とは云えない。
そのため、スリーブ上の残留トナーを掻き落とすような新たな部材を追加することなくゴーストを抑制する方式として、次のような方式が知られている。
In order to prevent such a ghost phenomenon, for example, there is a method in which residual toner adhering to the sleeve after development is once scraped off from the sleeve with a blade or the like. This is not a preferable method because of problems such as deterioration of toner, deterioration of toner scraped off or scattering, and increase in the number of members.
Therefore, the following method is known as a method for suppressing ghost without adding a new member that scrapes off the residual toner on the sleeve.
特許文献1には、スリーブ表面にモリブデン系被膜を形成し、更に、スリーブと層厚規制部材とのニップ域の入口部位でのトナーの充填密度を工夫することで、ゴーストを抑えるようにした方式が記載されている。
また、特許文献2には、層厚規制部材とスリーブとの間で交番電界を加えてスリーブに強固に付着したトナーをスリーブから引き剥がすことによってスリーブ上のトナーを均一化させ、更に、引き剥がされたトナーの飛散等を防ぐように磁極配置が工夫された方式が記載されている。
In
Further, in
しかしながら、特許文献1の方式では、モリブデン系被膜を形成したスリーブを用いていることやトナーの充填密度自体が層厚規制部材とスリーブ間の距離に依存することから、長期に亘って使用しているとスリーブの劣化や距離の変化等によって十分な性能が得られない懸念がある。
また、特許文献2の方式では、交番電界を印加するための高圧電源が必要になり、装置のコストアップを招くようになる。更に、交番電界が印加されることから、トナーの帯電特性の安定性が損なわれる懸念もある。
However, in the method of
Further, the method of
一方、トナーの帯電に関しては、粒径の小さなトナーと粒径の大きなトナーとが混在すると各トナー粒子に均一帯電を行うことは困難となる。帯電量が大きくなると、単位質量当たりの電荷量が大きい小粒径トナーはスリーブ上に残り易く、層厚規制(帯電含む)工程並びに現像工程が繰り返されることで、スリーブ上には粒径の小さいトナーが多くなる傾向にある。そのため、新たに供給されるトナーとスリーブ上に残るトナーとの粒径分布が拡がり、スリーブ上のトナーへの均一帯電が困難となる。そこで、スリーブ上に残る粒径の小さいトナーを少なくし、更に、新たに供給されるトナーとして粒径の大きいトナーをスリーブに優先的に付着させるようにして、層厚規制部材によるトナー粒子への均一帯電を行うようにする必要がある。 On the other hand, regarding toner charging, it is difficult to uniformly charge each toner particle when a toner having a small particle diameter and a toner having a large particle diameter are mixed. When the charge amount increases, small particle size toner with a large charge amount per unit mass tends to remain on the sleeve, and the particle size is small on the sleeve by repeating the layer thickness regulation (including charging) step and the development step. The toner tends to increase. For this reason, the particle size distribution between the newly supplied toner and the toner remaining on the sleeve is expanded, and it is difficult to uniformly charge the toner on the sleeve. Therefore, the toner having a small particle diameter remaining on the sleeve is reduced, and a toner having a large particle diameter is preferentially adhered to the sleeve as a newly supplied toner, so that the toner particles are applied to the toner particles by the layer thickness regulating member. It is necessary to perform uniform charging.
本発明は、以上の技術的課題を解決するためになされたものであって、トナー供給口から供給されるトナーがトナー担持体上に直接供給されることを防ぎ、長期的に安定した画質が確保できる現像装置及びこれを用いた画像形成装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above technical problem, and prevents toner supplied from the toner supply port from being directly supplied onto the toner carrier, thereby providing stable image quality over the long term. A developing device that can be secured and an image forming apparatus using the same are provided.
すなわち、本発明は、図1に示すように、静電潜像が担持される像担持体1に対向して設けられ且つ表面に一成分磁性トナー(トナー)を担持搬送する回転可能なトナー担持体2と、このトナー担持体2を保持し且つトナーを収容するトナー収容部3と、このトナー収容部3に隣接して設けられ且つトナー供給部材5にてトナーをトナー収容部3に供給するトナー供給部4と、トナー収容部3とトナー供給部4とを隔てる隔壁のうちトナー担持体2に対向して開設されるトナー供給口6と、トナー担持体2の周囲のうちトナー供給口6に面した領域の上方側に配置され且つトナー担持体2上のトナーを所定の厚さに規制する層厚規制部材7と、を備え、前記トナー担持体2は、層厚規制部材7の下方で且つトナー供給口6に面した部位全域に亘ってトナーが循環移動するトナー溜り8を形成し、このトナー溜り8の循環方向に沿って供給トナーをトナー担持体2に迂回供給する磁場が形成可能な磁極を備え、当該磁極は、前記トナー担持体2の中心軸と前記トナー供給口6の下縁とを結ぶ直線よりトナー担持体2の回転方向上流側に設定される案内磁極M1と、この案内磁極M1の下流側に隣接し、案内磁極M1と異なる極性で且つ前記層厚規制部材7とトナー担持体2との当接部位よりトナー担持体2の回転方向下流側に設定される搬送磁極M2と、を有することを特徴とするものである。
That is, as shown in FIG. 1, the present invention provides a rotatable toner carrier that is provided opposite to an
このような技術的手段において、本発明におけるトナー担持体2は、一成分磁性トナー(トナー)を担持できればよく、通常、非磁性スリーブと内部に磁界発生手段として複数の磁極を備えるものが使用される。尚、磁極の数量は特に限定されないが、低コスト化、作製の容易さの観点から4個の磁極を備える態様が好ましい。尚、案内磁極M1とは、トナー担持体2側にトナーを導く磁極を云う。また、案内磁極M1には例えば隣接する他の磁極の影響も考慮される。
また、層厚規制部材7は、トナー担持体2上のトナー量を規制できればよく、その形状としては板状、ロール状等は問われない。また、層厚規制部材7によってトナーの帯電を行うようにしてもよいし、この層厚規制部材7より下流側に別途帯電制御部材を設けてトナーを帯電制御するようにしても差し支えない。尚、「トナー供給口6に面した領域の上方側」とは、トナー供給口6の開口領域内の上方より上であればよいことを意味する。
In such technical means, the
Further, the layer thickness regulating member 7 only needs to be able to regulate the amount of toner on the
本発明においては、トナー溜り8を設けることで、トナー供給部4から供給されるトナーのうち、特に小粒径トナーがトナー担持体2に直接供給されることが一層抑制されるようになる。更に、トナー溜り8の循環流によって、新たに供給されたトナーはこの循環流の外周の流れに沿って迂回供給されるようになり、更に、小粒径のトナーは循環流に持って行かれることから、トナー担持体2上に付着するトナーの均一化も行われ易くなる。
In the present invention, by providing the toner reservoir 8, it is possible to further suppress, among the toners supplied from the toner supply unit 4, particularly the toner having a small particle diameter directly supplied to the
また、本発明におけるトナー溜り8を構築するには、トナー担持体2は、トナー供給口6の下縁とトナー担持体2の中心軸とを結ぶ直線、及び、層厚規制部材7とトナー担持体2との当接部位とトナー担持体2の中心軸とを結ぶ直線で仕切られる前記トナー供給口6に面した範囲内には当該トナー担持体2が内蔵するいずれの磁極も配設されていない態様が採用されている。
Further, in constructing the toner reservoir 8 in the present invention, the
言い換えれば、トナー担持体2は、当該トナー担持体2の中心軸と前記トナー供給口6の下縁とを結ぶ直線よりトナー担持体2の回転方向上流側に設定される案内磁極M1と、この案内磁極M1の下流側に隣接し、案内磁極M1と異なる極性で且つ前記層厚規制部材7とトナー担持体2との当接部位よりトナー担持体2の回転方向下流側に設定される搬送磁極M2とを備える態様になっている。
これにより、トナー供給口6近傍にトナー溜り8を形成することができ、トナー供給口6から供給されたトナーが直接トナー担持体2へ案内されることを防ぐことができ、小粒径トナーが一層トナー担持体2に付着し難くなる。
In other words, the
As a result, the toner reservoir 8 can be formed in the vicinity of the toner supply port 6, the toner supplied from the toner supply port 6 can be prevented from being guided directly to the
また、本発明では、トナー供給口6の下縁は、トナー担持体2よりも下方に設けられることが好ましく、これにより、トナー供給部4から供給されるトナーがトナー担持体2に付着するまでの距離を確保することができ、トナーがトナー担持体2に直接供給され難くなる。
一方、トナー供給口6の上縁は、トナー担持体2と層厚規制部材7との当接部位より下方に設けられることが好ましく、これにより、層厚規制部材7によって掻き取られたトナーもトナー溜り8へ有効に回収することができると共に、トナー供給口6を覆うように全域に亘ってトナー溜り8が形成され易くなる。
更に、トナー供給口6は、トナー担持体2の磁極による磁気力が及ぶ範囲内に設けられることが好ましく、このことにより、トナー供給口6近傍に有効なトナー溜り8を形成することが可能になる。
In the present invention, the lower edge of the toner supply port 6 is preferably provided below the
On the other hand, the upper edge of the toner supply port 6 is preferably provided below the contact portion between the
Further, it is preferable that the toner supply port 6 is provided within a range where the magnetic force by the magnetic poles of the
更に、トナー収容部3は、トナー溜り8を形成可能なトナー量が確保されるように設定されることが好ましく、この確保されたトナー量によってトナー溜り8が有効に形成できるようになる。
更にまた、本発明は、上述された現像装置を含む画像形成装置をも対象とするものであり、この場合、静電潜像が担持される像担持体1と、この像担持体1上の静電潜像を現像する現像装置として、上述した現像装置を用いるようにすればよい。
Further, it is preferable that the
Furthermore, the present invention is also directed to an image forming apparatus including the above-described developing device. In this case, an
本発明によれば、一成分磁性トナー(トナー)を用いる現像装置において、トナー担持体に、層厚規制部材の下方で且つトナー供給口に面した部位全域に亘ってトナーが循環移動するトナー溜りを形成し、このトナー溜りの循環方向に沿って供給トナーをトナー担持体に迂回供給する磁場が形成可能な磁極を備えたので、トナー供給部からトナー収容部へ供給されるトナーのうち、小粒径のトナーがトナー担持体へ付着するのを防ぎ、トナー担持体上の付着トナーの均質化を図ることができるようになる。
そのため、簡単な構成でゴーストの発生を抑えることが可能になり、長期に亘って安定した画質の得られる低コストの現像装置を提供することが可能になる。
また、このような現像装置を用いることで、長期に亘って安定した現像特性を有する画像形成装置を提供することが可能になる。
According to the present invention, in a developing device that uses a one-component magnetic toner (toner), a toner reservoir in which toner circulates on the toner carrying member over the whole region below the layer thickness regulating member and facing the toner supply port. forming a, this field bypass supplying supply toner to the toner carrying member along the direction of circulation of the toner reservoir is provided with a formable pole, among the toner supplied from the toner supply unit to the toner accommodating portion, the small It is possible to prevent the toner having a particle size from adhering to the toner carrier and to homogenize the toner adhering to the toner carrier.
Therefore, it is possible to suppress the occurrence of ghosts with a simple configuration, and it is possible to provide a low-cost developing device that can obtain stable image quality over a long period of time.
Further, by using such a developing device, it is possible to provide an image forming apparatus having stable developing characteristics over a long period of time.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図2は、本発明が適用された実施の形態の画像形成装置を示す。
同図において、符号21は、矢印方向に回転するステンレス等の金属基体表面に有機感光体等の感光層を備えた感光体であり、この感光体21は帯電ロール等の帯電装置22によって帯電され、レーザー書込装置又はLEDアレイ等を有する露光装置23によって静電潜像が書き込まれる。そして、この書き込まれた静電潜像は、感光体21の光の当たった部分の表面電位が低下し、光の当たっていない高電位部分とのコントラストによる電位画像として形成される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 2 shows an image forming apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied.
In the figure,
また、静電潜像を可視像化するための現像装置30が露光装置23の下流側で感光体21に対向して設けられる。
本実施の形態における現像装置30は、現像ハウジング31内に一成分磁性トナー(トナー)を収容し、トナー担持体としての現像ロール32にトナーを担持させ、この現像ロール32に図示外の現像バイアスを印加することで、現像ロール32を静電潜像の高電位部と低電位部との中間電位に保持し、感光体21側の静電潜像の画像部のみを帯電されたトナーにて現像するようにしたものである。
Further, a developing
In the developing
更に、転写装置24は、現像装置30の下流側に設けられており、例えば感光体21に接触配置される転写ロールにて構成され、図示外の転写バイアスによって感光体21上のトナー像を記録材としての用紙25上に転写させるようにしたものである。尚、感光体21上に残留したトナーは、例えばドクターブレード式のクリーニング装置(図示せず)によって除去される。
Further, the
そして、本実施の形態では、感光体21上のトナー像が転写された用紙25は定着装置60に搬送され、この定着装置60によりトナー像は用紙25に定着される。尚、定着装置60は、例えばヒートロール方式で、加熱ロール61と加圧ロール62とを有し、この加熱ロール61と加圧ロール62との間に用紙25を通過させることによりトナー像が定着されるようになっている。
In this embodiment, the
次に、このような画像形成装置における現像装置30の詳細について説明する。
本実施の形態における現像装置30は、図3に示すように、現像ハウジング31の感光体21と対向した部位には、現像ハウジング31の開口部に感光体21と離間配置されてトナーTを担持搬送する現像ロール32を保持してトナーTを収容するトナー収容室40を設け、このトナー収容室40の後方には、このトナー収容室40へトナーTを供給するトナーホッパ50を設けた構成となっている。
そして、トナーホッパ50とトナー収容室40との間には、現像ハウジング31の一部に開設されたトナー供給口としての開口窓42が設けられ、トナーホッパ50内のトナーTがこの開口窓42を介してトナー収容室40側に供給されるようになっている。尚、符号51は、トナーホッパ50内のトナーTを撹拌すると共にトナー収容室40側へトナーTを供給するためのアジテータである。
更に、この開口窓42の上方で現像ロール32に対向して、現像ロール32上に付着したトナーの層厚規制を行うと同時に帯電を付与する層厚規制部材41が配設されている。
Next, details of the developing
As shown in FIG. 3, the developing
An
Further, a layer
本実施の形態における現像ロール32は、回転可能な非磁性の現像スリーブ33と、この現像スリーブ33の内部に固定的に配置され、複数の磁極を有する磁石体34とを備え、現像スリーブ33は感光体21とWith方向(対向する部位で互いに同方向)に回転するようになっている。
また、磁石体34は、その外周部に4個の磁極(S2,N1,S1,N2)を備えており、感光体21に略対向する位置に現像磁極S1を設け、層厚規制部材41の近傍に搬送磁極N1、最下方近傍に案内磁極S2、搬送磁極N1の略反対側に搬送磁極N2が夫々設けられている。そして、現像スリーブ33には、感光体21との間で感光体21上の静電潜像を現像するための図示外の現像バイアスが印加されるようになっている。尚、磁石体34の磁極の数や配置は本形態に限定されるものではなく、適宜選定して差し支えなく、本実施の形態で用いる磁極の名称は便宜的な呼称を示したものである。
The developing
The
更に、層厚規制部材41は、ウレタンゴムシートの一端側を例えば現像ハウジング31から延びるブラケット等に固定させる一方、自由端側にて現像ロール32に接触するようにセットしたもので、より具体的には自由端側では、その端部より内側で現像ロール32に接触するようになっている。
Further, the layer
また、トナーホッパ50内のアジテータ51は、PETフィルムの撹拌羽根を樹脂製の回転軸に固定し、回転軸の回転によってPETフィルムの撹拌羽根が回転することで、トナーTを撹拌搬送できるようにしたものとなっている。
そして、本実施の形態では、このトナーホッパ50とトナー収容室40との間の開口窓42を通って、アジテータ51の回転によってトナーホッパ50内のトナーTがトナー収容室40側に供給されるようになっている。
このとき、開口窓42は、現像ハウジング31の一部に形成されるもので、その上縁位置は図のAで示す位置であり、下縁位置は図のBで示す位置となっている。また、本実施の形態では、この開口窓42の上縁位置Aは層厚規制部材41の自由端近傍と略同一の高さに設けられ、下縁位置Bは現像ロール32の下端より下方に設けられている。
In addition, the
In this embodiment, the toner T in the
At this time, the opening
次に、本実施の形態における現像装置30の全般的な作動について、図3を基に説明する。同図において、トナーホッパ50内でアジテータ51によって撹拌されたトナーTは、アジテータ51の回転によって開口窓42を介してトナー収容室40側に供給される。
トナー収容室40に供給されたトナーTは、現像ロール32の内部に固定的に配置された磁石体34の作用によって、現像ロール32に吸着される。現像ロール32上に吸着されたトナーTは、そのまま現像ロール32の回転に伴って層厚規制部材41との対向する部位に達すると、所定の層厚に規制がなされると共に所定量の摩擦帯電量が付与される。層厚並びに帯電量が制御されたトナーTは、現像ロール32の回転に伴い、感光体21との対向部位の現像領域に達すると、図示外の現像バイアスによって、感光体21上の静電潜像を可視像化(現像)する。
そして、現像後に現像ロール32上に残ったトナーTは、そのまま現像ロール32の回転に合わせて移動し、その上に次の新たなトナーTの付着が行われるようになる。
Next, the general operation of the developing
The toner T supplied to the
Then, the toner T remaining on the developing
ここで、本発明の特徴点であるトナー収容室40でのトナー溜りについて図3,4を基に詳細に説明する。本実施の形態の磁石体34には、現像ロール32の回転中心Oから現像ロール32と層厚規制部材41とのニップ中心とを結ぶ直線L1と、回転中心Oから開口窓42の下縁位置Bを結ぶ直線L2とのなす角θ内にいずれの磁極も配設されておらず、直線L1より下流側に搬送磁極N1が、直線L2の上流側に案内磁極S2が配設されている。
Here, the toner accumulation in the
そのため、トナーホッパ50から開口窓42を通ってトナー収容室40内へ供給されたトナーTは、現像ロール32側へ導かれる。一方、現像ロール32の現像スリーブ33上に吸着されたトナーTは、現像スリーブ33の回転に伴って層厚規制部材41側へ搬送され、層厚規制部材41によって多くのトナーTは掻き落とされるようになる。この掻き落とされたトナーTは、現像スリーブ33表面から離れた方向に戻され、結果的に層厚規制部材41の上流域では、図のα領域(図中点線で示す領域)にて矢印のようなトナーTの循環流に含まれる。この循環流は開口窓42を塞ぐような形で形成されており、トナーホッパ50からトナー収容室40へ供給されるトナーTは、図中太い矢印βで示すように、循環流のα領域の外周に沿って迂回しながら現像ロール32側へ供給されるか、あるいは循環流α領域の中に含まれてしまう。
Therefore, the toner T supplied from the
ここで、ゴースト等の画像欠陥の発生メカニズムについて説明する。
現像ロール32上のトナーの特性の中で重要な特性は、粒径(粒子サイズ)、帯電量とこれらの分布状況、付着トナー量(層厚規制後)である。これらの特性は、相互に関連し合っており、例えば帯電量が変われば粒径や付着トナー量が変化するようにもなる。具体的には、帯電量が大きくなると、現像ロール32とトナーとの鏡像力(金属表面に電荷が近づいたとき、これに作用する引力)が大きくなるので単位質量当たりの電荷量が大きい小粒径トナーの方が現像ロール32上に付着し易く、また、付着量も多くなる。
Here, the generation mechanism of an image defect such as a ghost will be described.
Among the characteristics of the toner on the developing
すなわち、帯電量が大きくなると現像ロール32上のトナー量が増加すると共に小粒径トナーの量も相対的に増加するようになる。
また、現像ロール32表面には、トナーの粒度(粒径)分布の中で相対的に小さい小粒径のトナーが強固に付着するようになり、新たに供給されるトナーに小粒径トナーが含まれると、現像ロール32表面でのトナーの小粒径化は更に加速されるようになる。
That is, as the charge amount increases, the amount of toner on the developing
In addition, a relatively small toner having a small particle size in the toner particle size (particle size) distribution is firmly attached to the surface of the developing
一方、トナーの帯電は、層厚規制部材41と現像ロール32とのニップ域での摩擦帯電によって行われるが、このときトナーの帯電量は、この一回の帯電では飽和せず数回の帯電を繰り返すことで飽和するようになる。
また、現像ロール32上の付着トナーのうち、現像によってトナーが感光体21側へ移動した部位には、新たに供給されたトナーが付着する。そのため、この新たに付着したトナーとその前から付着していたトナーとが一体となって、層厚規制部材41によって帯電される。このように、現像によってトナーが移動した部位と移動しなかった部位とでは、層厚規制部材41の通過回数も異なってくるため、現像ロール32上でのトナーの特性が均一でなくなり、結果的にゴースト等の画像欠陥を引き起こすことになってしまう。
On the other hand, the toner is charged by frictional charging in the nip region between the layer
Further, of the toner adhering on the developing
このようなゴーストを防止するために、本発明者らは、現像ロール32への小粒径トナーの付着を少なくすることを目的として、トナー収容室40内の開口窓42の近傍に大きなトナーの循環流を形成し、この循環流によってトナー収容室40内に供給されたトナーTのうちの小粒径トナーを現像ロール32に付着し難くすることを考えた。すなわち、小粒径トナーが供給されても、この循環流によって直接現像ロール32側に到達せず、案内磁極S2近傍に達するまでの距離を迂回させることで長く取るようにし、この間に小粒径トナーを循環流側にトラップさせることで、現像ロール32上には粒径の揃ったトナーTを付着させるようにした。
In order to prevent such a ghost, the present inventors aim to reduce the adhesion of a small particle size toner to the developing
以上のように、本実施の形態では、現像ロール32の磁極配置を適切に設定することで、トナー収容室40内の開口窓42の近傍にこの開口窓42を塞ぐような大きなトナー溜りを形成させることが可能となった。そのため、トナーホッパ50から開口窓42を通ってトナー収容室40へ供給されるトナーTのうち、小粒径トナーをトナー溜りにトラップさせることができ、現像ロール32へ供給されるトナーTの小粒径化を抑えることができるようになる。
したがって、新たな部材を追加することなく、特に小粒径のものが事前に取り除かれたような特殊なトナーを用いることもなく、低コストでゴーストの発生を抑えることが可能になり、長期に亘って安定した画像品質が維持できるようになる。
As described above, in the present embodiment, by appropriately setting the magnetic pole arrangement of the developing
Therefore, it is possible to suppress the occurrence of ghosts at low cost without adding new members, and in particular without using special toner that has been removed in advance. Thus, stable image quality can be maintained.
また、本実施の形態では、トナー溜りの循環流(α領域に発生)によって、現像ロール32上に付着したトナーの均し効果も手伝って、一層トナーの均一化も可能になり、一層ゴーストの低減が可能になる。
更に、本実施の形態では、現像ロール32と感光体21との回転方向は、With方向を示したが、これに限らず、Against方向(対向する部位で互いに反対方向)に回転するようであっても差し支えない。
尚、本実施の形態では、トナー収容室40の下方に略三角形のトナーが堆積する空間を有する形状を示したが、この部分は本実施の形態における現像装置30を組み立てるためにのみ要した空間であって、この空間をなくしても上述したことと同様の効果が得られることは云うまでもない。また、現像スリーブ33の回転速度は、トナー溜りを形成するに十分なトナー搬送力を持っていることは云うまでもない。
In the present embodiment, the circulation flow of the toner pool (generated in the α region) also helps the leveling effect of the toner adhering to the developing
Further, in the present embodiment, the rotation direction of the developing
In the present embodiment, a shape having a space in which substantially triangular toner accumulates is shown below the
本実施例は、現像ロールの磁石体内の、特に案内磁極S2(例えば図4参照)の磁極配置並びに磁束密度を変えたときのトナー収容室内でのトナー溜りの発生状況について評価検討したものである。
磁極S2の配置は、現像ロールの回転軸中心と現像ロールと層厚規制部材とのニップ中心とを結ぶ直線L1(図4参照)から、現像ロールの回転方向上流側のなす角度を61°とし、磁束密度の法線成分の強度を85mTとして行った。
また、比較のために、案内磁極S2の配置を直線L1から直線L2の範囲内(図4参照)に配置したものも評価検討した。
(1)実施例 …角度=61°、磁束密度の法線成分の強度=85mT
(2)比較例1…角度=38°、磁束密度の法線成分の強度=85mT
(3)比較例2…角度=38°、磁束密度の法線成分の強度=60mT
(4)比較例3…角度=15°、磁束密度の法線成分の強度=60mT
In the present embodiment, the evaluation of the occurrence of toner accumulation in the toner accommodating chamber when the magnetic pole arrangement and the magnetic flux density of the guide magnetic pole S2 (see, for example, FIG. 4) are changed, particularly in the magnet body of the developing roll. .
The magnetic pole S2 is arranged such that the angle formed on the upstream side in the rotation direction of the developing roll from the straight line L1 (see FIG. 4) connecting the rotation axis center of the developing roll and the nip center between the developing roll and the layer thickness regulating member is 61 °. The strength of the normal component of the magnetic flux density was 85 mT.
For comparison, an evaluation was also made on the arrangement of the guide magnetic pole S2 in the range from the straight line L1 to the straight line L2 (see FIG. 4).
(1) Example: Angle = 61 °, intensity of normal component of magnetic flux density = 85 mT
(2) Comparative Example 1 Angle = 38 °, intensity of normal component of magnetic flux density = 85 mT
(3) Comparative Example 2 ... Angle = 38 °, intensity of normal component of magnetic flux density = 60 mT
(4) Comparative Example 3 ... Angle = 15 °, strength of normal component of magnetic flux density = 60 mT
図5(a)は、実施例のときの現像室内でのトナーの流れを高速ビデオカメラによる観察並びにシミュレーションによる解析結果から求めたトナーの流れを示すもので、案内磁極S2から層厚規制部材に至る大きなトナーの循環流(図中実線で示す)が確認された。
そのため、開口窓(図中A点とB点の間)から現像室内に供給されるトナーは、この循環流によって大きく流れを変え、図中破線矢印で示すように流れるかあるいは循環流の中に含まれてしまうことが分かった。
また、図5(b)は、比較例1のときのトナーの循環流(図中実線矢印で示す)で、層厚規制部材の上流域で小さな循環流が形成されるのみであった。そのため、開口窓から現像室内に供給されるトナーは、図中破線矢印で示すように、直接現像スリーブ側に導かれるようになる。
更に、図6(a)は、比較例2のときのトナーの流れを示しているが、本比較例は比較例1の磁束密度を小さくしたものであり、トナーの流れについては比較例1と同様の結果が得られることが確認された。
更にまた、図6(b)は、比較例3のときのトナーの流れを示しているが、比較例1及び2と同様のものとなった。
FIG. 5A shows the toner flow obtained from the result of observation by a high-speed video camera and the analysis result by simulation of the toner flow in the developing chamber at the time of the embodiment, from the guide magnetic pole S2 to the layer thickness regulating member. A large circulating toner flow (indicated by a solid line in the figure) was confirmed.
For this reason, the toner supplied from the opening window (between points A and B in the figure) into the developing chamber is largely changed by this circulation flow, and flows as indicated by the broken arrow in the figure or into the circulation flow. I understood that it was included.
FIG. 5B shows the toner circulation flow in Comparative Example 1 (indicated by solid arrows in the figure), and only a small circulation flow is formed in the upstream region of the layer thickness regulating member. Therefore, the toner supplied from the opening window into the developing chamber is directly guided to the developing sleeve side as indicated by a broken line arrow in the figure.
Further, FIG. 6A shows the toner flow in the comparative example 2. In this comparative example, the magnetic flux density of the comparative example 1 is reduced. It was confirmed that similar results were obtained.
Furthermore, FIG. 6B shows the toner flow in Comparative Example 3, which is the same as in Comparative Examples 1 and 2.
次に、上述の実施例並びに比較例にて、出力密度600dpiと1200dpiとで画像出力を行い、ゴーストの発生状況について評価した。尚、ゴーストは、記録紙(普通紙)に、太字の文字画像の直後(現像ロールの1回転ピッチ以内)にハーフトーン画像が形成されるパターンの画像を繰り返して形成したとき、ゴーストが発生しているか否かについて目視評価を行い、次の基準により評価した。
評価点0…発生なし、評価点1…詳細に見ると認識できる程度、評価点2…軽微に発生しているが気にならない程度、評価点3…はっきりと認識できる。
Next, in the above-described examples and comparative examples, image output was performed at an output density of 600 dpi and 1200 dpi, and the occurrence of ghosts was evaluated. A ghost is generated when a pattern image in which a halftone image is formed on a recording paper (plain paper) immediately after a bold character image (within one rotation pitch of a developing roll) is repeatedly formed. A visual evaluation was performed as to whether or not it was, and was evaluated according to the following criteria.
Evaluation point 0: no occurrence, evaluation point 1: a level that can be recognized when viewed in detail, evaluation point 2: a level that is slightly generated but is not worrisome, and a
ゴーストの発生結果については、図7に示すように、出力密度600dpiではそれほど問題とならないが、1200dpiの出力密度では、実施例では良好であったが、比較例1〜3では劣ることが確認された。
このことから、大きなトナーの循環流によって開口窓が塞がれ、現像ロールへのトナーの供給経路が長くなるか、あるいは循環流の中に含まれてしまうため、現像ロールへの小粒径トナーの付着が低減されていることが確認される。
As shown in FIG. 7, the generation result of the ghost is not so problematic at an output density of 600 dpi, but it was confirmed that the output density of 1200 dpi was good in the example but inferior in Comparative Examples 1 to 3. It was.
For this reason, the opening window is blocked by a large circulation flow of toner, and the toner supply path to the development roll becomes long or is contained in the circulation flow. It is confirmed that the adhesion of is reduced.
また、図8は、上述の実施例(図5(a)参照)で示した条件にて、例えば層厚規制部材によるトナーの掻き取り効果が若干異なった場合の例を示すもので、層厚規制部材の直下に小さな循環流(図中層厚規制部材側にある実線矢印で示す循環流)が生じる場合がある。このように、小さな循環流が発生しても、開口窓から現像室へ供給されるトナーは、図中破線矢印で示すように流れるようになり、実施例と同様の効果を得ることができるようになる。このように、循環流の数量が複数であっても、現像室へ供給されるトナーが迂回されて供給されるようになっていればよいことが理解される。 FIG. 8 shows an example in which, for example, the toner scraping effect by the layer thickness regulating member is slightly different under the conditions shown in the above-described embodiment (see FIG. 5A). There may be a case where a small circulation flow (circulation flow indicated by a solid line arrow on the side of the layer thickness regulation member in the figure) is generated immediately below the regulation member. As described above, even if a small circulating flow is generated, the toner supplied from the opening window to the developing chamber flows as shown by the broken-line arrows in the drawing, and the same effect as in the embodiment can be obtained. become. As described above, it is understood that even if the number of circulation flows is plural, it is sufficient that the toner supplied to the developing chamber is detoured and supplied.
以上のことから、案内磁極S2の磁極位置と強度を変えた4種の現像ロールを使用したときの現像室内のトナーの流れとゴーストとの関係が理解される。
すなわち、現像ロール直下の領域から層厚規制部材に至る大きなトナーの循環流で形成されるトナー溜りで開口窓を塞ぐようにすれば、現像ロールへの小粒径トナーの付着を抑え、ゴーストを改善できることが理解される。
From the above, the relationship between the toner flow and the ghost in the developing chamber when the four types of developing rolls with different magnetic pole positions and strengths of the guide magnetic pole S2 are used is understood.
That is, if the opening window is closed by a toner reservoir formed by a large toner circulation flow from the region immediately below the developing roll to the layer thickness regulating member, adhesion of small-diameter toner to the developing roll is suppressed, and ghosting is prevented. It is understood that it can be improved.
1…像担持体,2…トナー担持体,3…トナー収容部,4…トナー供給部,5…トナー供給部材,6…トナー供給口,7…層厚規制部材,8…トナー溜り,M1…案内磁極,M2…搬送磁極
DESCRIPTION OF
Claims (6)
このトナー担持体を保持し且つトナーを収容するトナー収容部と、
このトナー収容部に隣接して設けられ且つトナー供給部材にてトナーをトナー収容部に供給するトナー供給部と、
トナー収容部とトナー供給部とを隔てる隔壁のうちトナー担持体に対向して開設されるトナー供給口と、
トナー担持体の周囲のうちトナー供給口に面した領域の上方側に配置され且つトナー担持体上のトナーを所定の厚さに規制する層厚規制部材と、を備え、
前記トナー担持体は、層厚規制部材の下方で且つトナー供給口に面した部位全域に亘ってトナーが循環移動するトナー溜りを形成し、このトナー溜りの循環方向に沿って供給トナーをトナー担持体に迂回供給する磁場が形成可能な磁極を備え、
当該磁極は、前記トナー担持体の中心軸と前記トナー供給口の下縁とを結ぶ直線よりトナー担持体の回転方向上流側に設定される案内磁極と、
この案内磁極の下流側に隣接し、案内磁極と異なる極性で且つ前記層厚規制部材とトナー担持体との当接部位よりトナー担持体の回転方向下流側に設定される搬送磁極と、を有することを特徴とする現像装置。 A rotatable toner carrier provided opposite to an image carrier on which an electrostatic latent image is carried and carrying a one-component magnetic toner on its surface;
A toner container for holding the toner carrier and containing toner;
A toner supply unit provided adjacent to the toner storage unit and supplying toner to the toner storage unit by a toner supply member;
A toner supply port that is opened to face the toner carrier among the partition walls separating the toner storage unit and the toner supply unit;
A layer thickness regulating member that is disposed above the area facing the toner supply port in the periphery of the toner carrying body and regulates the toner on the toner carrying body to a predetermined thickness ;
The toner carrier forms a toner reservoir in which the toner circulates under the layer thickness regulating member and over the entire region facing the toner supply port. The toner is carried along the circulation direction of the toner reservoir. It has magnetic poles that can form a magnetic field that bypasses the body ,
The magnetic pole is a guide magnetic pole set on the upstream side in the rotation direction of the toner carrier from a straight line connecting the central axis of the toner carrier and the lower edge of the toner supply port;
A conveying magnetic pole that is adjacent to the downstream side of the guide magnetic pole and has a polarity different from that of the guide magnetic pole and is set on the downstream side in the rotation direction of the toner carrier from the contact portion between the layer thickness regulating member and the toner carrier. A developing device.
トナー供給口の下縁は、トナー担持体よりも下方に設けられていることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
A developing device characterized in that the lower edge of the toner supply port is provided below the toner carrier.
トナー供給口の上縁は、トナー担持体と層厚規制部材との当接部位より下方に設けられることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
A developing device, wherein an upper edge of the toner supply port is provided below a contact portion between the toner carrier and the layer thickness regulating member.
トナー供給口は、トナー担持体の磁極による磁気力が及ぶ範囲内に設けられることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
3. A developing device according to claim 1, wherein the toner supply port is provided within a range to which a magnetic force by a magnetic pole of the toner carrier is applied.
トナー収容部は、トナー溜りを形成可能なトナー量が確保されるように設定されることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The developing device according to claim 1, wherein the toner container is set so as to secure a toner amount capable of forming a toner reservoir.
この像担持体上の静電潜像を現像する請求項1乃至5のいずれかに記載の現像装置とを備えることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which an electrostatic latent image is carried;
An image forming apparatus, comprising a developing device according to any one of claims 1 to 5 for developing an electrostatic latent image on the image carrier.
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