JP2011022307A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Images
Landscapes
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Abstract
Description
本発明は、キャリアとトナーとを含む現像剤を用いてトナー担持体上にトナー層を形成し、形成したトナー層によって像担持体上の潜像を現像するハイブリッド現像装置、及びそれを用いた画像形成装置に関する。 The present invention uses a hybrid developing device that forms a toner layer on a toner carrier using a developer containing a carrier and toner, and develops a latent image on the image carrier using the formed toner layer, and the same. The present invention relates to an image forming apparatus.
従来、電子写真方式を用いた画像形成装置における現像方式としては、現像剤としてトナーのみを用いる一成分現像方式及びトナーとキャリアを用いる二成分現像方式が知られている。 Conventionally, as a developing method in an image forming apparatus using an electrophotographic method, a one-component developing method using only toner as a developer and a two-component developing method using toner and a carrier are known.
一成分現像方式では、一般的にトナーをトナー担持体とトナー担持体に押圧された規制板とによって形成される規制部を通過させることでトナーを帯電し、所望のトナー薄層を得ることができるため、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である。一方で、規制部の強いストレスによりトナーの劣化が促進され易く、トナーの電荷受容性が低下しやすい。さらに、トナーへの電荷付与部材である規制部材やトナー担持体表面がトナーや外添剤により汚染されることでトナーへの電荷付与性も低下するため、よりトナー帯電量の低下が生じ、かぶり等の問題を引き起こすため、現像装置の寿命が短い。 In the one-component development method, the toner is generally charged by passing the toner through a regulating portion formed by a toner carrier and a regulation plate pressed against the toner carrier, and a desired toner thin layer can be obtained. Therefore, it is advantageous in terms of simplification, miniaturization, and cost reduction of the apparatus. On the other hand, the deterioration of the toner is likely to be promoted due to the strong stress of the regulating portion, and the charge acceptability of the toner is likely to be lowered. Further, since the regulating member that is a charge imparting member to the toner and the surface of the toner carrier are contaminated with the toner and the external additive, the charge imparting property to the toner is also lowered, so that the toner charge amount is further lowered and the fogging is caused. The life of the developing device is short.
一方、二成分現像方式では、トナーはキャリアとの混合による摩擦帯電で帯電するため、キャリア表面にかかるストレスが小さく、さらに、キャリア表面積が大きいため、トナーや外添剤による汚染に対しても相対的に強く、現像剤の長寿命化に有利である。しかしながら、二成分現像方式では、像担持体上の静電潜像を現像する際に、現像剤により形成される磁気ブラシによって像担持体表面を摺擦するため、現像像に磁気ブラシ痕が発生するという課題を有している。さらに、像担持体にキャリアが付着しやすく、画像欠陥となる課題を有している。 On the other hand, in the two-component development method, since the toner is charged by frictional charging by mixing with the carrier, the stress applied to the carrier surface is small, and the carrier surface area is large, so that the toner is relatively resistant to contamination by toner and external additives. It is strong and advantageous for extending the life of the developer. However, in the two-component development method, when developing the electrostatic latent image on the image carrier, the surface of the image carrier is rubbed with the magnetic brush formed by the developer, so that a magnetic brush mark is generated on the developed image. Have the problem of doing. Furthermore, there is a problem that the carrier easily adheres to the image carrier and causes an image defect.
二成分現像方式の長寿命の特長を有しながら、画像欠陥の問題を解決する現像方式として、現像剤担持体上に二成分現像剤を担持し二成分現像剤からトナーのみをトナー担持体に供給して現像に用いる、所謂ハイブリッド現像方式が開示されている(特許文献1参照)。 As a development method that solves the problem of image defects while having the long-life characteristics of the two-component development method, the two-component developer is supported on the developer carrier, and only the toner from the two-component developer is changed to the toner carrier. A so-called hybrid development system that is supplied and used for development is disclosed (see Patent Document 1).
ところが、ハイブリッド現像方式が一般的に抱える課題として、トナー担持体上の現像に使用されなかった現像残トナーが、次の現像工程において現像履歴(ゴースト)として画像上に現れる現象がある。これは、トナー担持体にトナーを供給する現像剤担持体とトナー担持体との対向部(トナー供給回収領域)では、現像剤担持体からトナー担持体にトナーを供給するためのバイアスを印加してトナーを供給しているが、トナー担持体上の現像残トナーを現像剤担持体に回収する動作も同じ対向部で行っているために、対向部におけるトナー供給方向のバイアスが現像残トナーの回収を阻害し回収能力が不足してしまう。そのためトナー担持体上の現像残トナーが多い部分と少ない部分の差が、トナー担持体にトナー供給した後も存在し、次の現像工程において、画像上に濃度差として現れ、現像履歴が発生する。 However, as a general problem of the hybrid development system, there is a phenomenon that undeveloped toner that has not been used for development on the toner carrier appears on the image as a development history (ghost) in the next development process. This is because a bias for supplying toner from the developer carrier to the toner carrier is applied to the opposite portion (toner supply and recovery region) between the developer carrier and the toner carrier that supplies toner to the toner carrier. However, since the operation of collecting the development residual toner on the toner carrier onto the developer carrier is also performed at the same opposing portion, the bias in the toner supply direction at the opposing portion is Recovery is hindered and recovery capability is insufficient. Therefore, there is a difference between the portion with a large amount of residual toner on the toner carrier and the portion with a small amount of toner even after the toner is supplied to the toner carrier, and in the next development process, it appears as a density difference on the image and a development history is generated. .
この問題を解決するため、特許文献2では、トナー担持体へトナー供給する現像剤担持体と、トナー担持体上の現像残トナーを回収する現像剤担持体とを別々に配置し、それぞれの現像剤担持体に印加するバイアスを、トナーの供給方向及び回収方向にすることで、トナー担持体上の現像残トナーを確実に回収する方法が提案されている。
In order to solve this problem, in
しかしながら、特許文献2の方法では、初期的には現像履歴は発生しないが、画像形成を繰り返すうちに、現像履歴が発生してくるという問題があった。この問題について鋭意検討した結果、次のことが判った。トナー回収用の現像剤担持体に印加されているトナー回収電圧により、トナー担持体上から回収された現像残トナーや、現像剤中でキャリアと分離されたトナーが、トナー回収用の現像剤担持体の表面近傍へ移動し、画像形成を繰り返すうちに、トナー層として蓄積する。この蓄積したトナーは帯電しているために、トナー回収領域(回収用の現像剤担持体によりトナー担持体上の現像残トナーを回収する領域)での回収方向の電界が弱められ、トナー回収能力が低下していく。このため、初期的には十分であった回収能力は長期間持続せず、画像形成の繰り返しとともに現像履歴(ゴースト)が発生し、問題となっていることが判った。また、現像剤担持体を2本使用するため、現像装置が大型化するという問題もあった。
However, in the method of
よって、本発明の目的は、上記課題に鑑み、画像形成を繰り返し行っても、現像履歴の発生を抑制した現像装置及び該現像装置を用いた画像形成装置を提供することである。 Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to provide a developing device that suppresses the development history even when image formation is repeated, and an image forming device using the developing device.
本発明の課題は、以下の手段により解決することができる。 The problems of the present invention can be solved by the following means.
1.表面にトナーを担持搬送し、像担持体上の潜像を現像するトナー担持体と、
表面に前記トナーとキャリアとを含む現像剤を担持搬送し、前記トナー担持体と対向する領域において、前記現像剤から前記トナーを前記トナー担持体に供給し、且つ、現像後の前記トナー担持体の表面から前記トナーを回収する現像剤担持体と、
を備えた現像装置であって、
前記対向する領域の前記現像剤の搬送方向上流側で、前記現像剤担持体上の前記現像剤に当接するトナー引き寄せ部材と、
前記現像剤に含まれる前記トナーを前記トナー引き寄せ部材へ引き付ける方向の電界を、前記現像剤担持体と前記トナー引き寄せ部材との間に形成するためのバイアス電圧を前記トナー引き寄せ部材に印加する電源と、を有することを特徴とする現像装置。
1. A toner carrier for carrying and conveying toner on the surface and developing a latent image on the image carrier;
A developer containing the toner and a carrier is carried and conveyed on the surface, the toner is supplied from the developer to the toner carrier in a region facing the toner carrier, and the toner carrier after development A developer carrying member for collecting the toner from the surface of
A developing device comprising:
A toner attracting member in contact with the developer on the developer carrier on the upstream side in the transport direction of the developer in the facing region;
A power source for applying a bias voltage to the toner attracting member for forming an electric field in a direction to attract the toner contained in the developer between the developer attracting member and the toner attracting member; And a developing device.
2.前記トナー引き寄せ部材は、フィルム部材であることを特徴とする前記1に記載の現像装置。 2. 2. The developing device according to 1, wherein the toner attracting member is a film member.
3.前記現像剤担持体の表面の前記現像剤の量を規制する規制部材と、
前記現像剤中のトナーを前記規制部材へ引き付ける方向の電界を、前記現像剤担持体と前記規制部材との間に形成するためのバイアス電圧を前記規制部材に印加する電源と、を有することを特徴とする前記1または2に記載の現像装置。
3. A regulating member for regulating the amount of the developer on the surface of the developer carrying member;
A power source for applying a bias voltage to the regulating member for forming an electric field in a direction in which the toner in the developer is attracted to the regulating member between the developer carrying member and the regulating member. 3. The developing device as described in 1 or 2 above.
4.前記現像剤担持体は、内部に固定磁極を有し、
前記トナー引き寄せ部材は、前記固定磁極と対向する位置に配置されることを特徴とする前記1から3の何れか1項に記載の現像装置。
4). The developer carrier has a fixed magnetic pole inside,
4. The developing device according to any one of 1 to 3, wherein the toner attracting member is disposed at a position facing the fixed magnetic pole.
5.前記現像剤担持体は、内部に固定磁極を有し、
前記トナー引き寄せ部材は、前記現像剤担持体と前記トナー担持体の対向する位置の磁極と、該磁極に隣接する磁極との極間に対向する位置に配置されることを特徴とする前記1から3の何れか1項に記載の現像装置。
5. The developer carrier has a fixed magnetic pole inside,
The toner attracting member is disposed at a position facing between the magnetic pole at a position where the developer carrying body and the toner carrying body face each other and a magnetic pole adjacent to the magnetic pole. 4. The developing device according to any one of 3 above.
6.像担持体と、該像担持体上の潜像を現像するための前記1から5の何れか1項に記載の現像装置とを有することを特徴とする画像形成装置。 6). An image forming apparatus comprising: an image carrier; and the developing device according to any one of 1 to 5 for developing a latent image on the image carrier.
本発明の現像装置によれば、トナー供給用の現像剤担持体上の現像剤に、トナー引き寄せ部材を当接させ、このトナー引き寄せ部材に現像剤担持体からトナー引き寄せ部材側へトナーを引き付ける電圧を印加することで、現像剤中のトナーを現像剤表面に偏在させ、このトナーの偏在により、トナー担持体と対向するトナー供給回収領域でのトナー供給性を向上させることできる。トナーの供給性が向上するので現像剤担持体に印加するトナー供給バイアスを低くすることができ、トナー供給バイアスが低くなると、トナー供給回収領域での現像残トナーの回収性が向上する。よって、現像履歴の影響を受けない安定した良好な画像の得られる現像装置及び該現像装置を用いた画像形成装置を提供することができる。 According to the developing device of the present invention, the toner attracting member is brought into contact with the developer on the developer carrying member for supplying the toner, and the voltage for attracting the toner to the toner attracting member from the developer carrying member to the toner attracting member side. Is applied, the toner in the developer is unevenly distributed on the surface of the developer, and the uneven distribution of the toner can improve the toner supply performance in the toner supply / recovery region facing the toner carrier. Since the toner supply performance is improved, the toner supply bias applied to the developer carrying member can be lowered. When the toner supply bias is reduced, the recovery performance of the development residual toner in the toner supply / recovery area is improved. Therefore, it is possible to provide a developing device that can obtain a stable and good image that is not affected by the development history, and an image forming apparatus that uses the developing device.
本発明の実施の一形態について図面を用いて説明する。
(画像形成装置の構成と動作)
図1に、本発明の一実施形態による画像形成装置の主要部の構成例を示す。この画像形成装置は、電子写真方式により像担持体(感光体)1に形成されたトナー像を用紙等の転写媒体Pに転写して画像形成を行うプリンターである。この画像形成装置は画像を担持するための像担持体1を有しており、像担持体1の周辺には、像担持体1を帯電するための帯電手段としての帯電部材3、像担持体1上の静電潜像を現像する現像装置2、像担持体1上のトナー像を転写媒体Pに転写するための転写ローラ4、及び像担持体1上の残留トナー除去用のクリーニングブレード5が、像担持体1の回転方向Aに沿って順に配置されている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Configuration and operation of image forming apparatus)
FIG. 1 shows a configuration example of a main part of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This image forming apparatus is a printer that performs image formation by transferring a toner image formed on an image carrier (photoconductor) 1 to a transfer medium P such as paper by an electrophotographic method. This image forming apparatus has an
像担持体1は、帯電部材3で帯電された後に、図中のE点の位置でレーザ発光器などを備えた露光装置6により露光されて、その表面上に静電潜像が形成される。現像装置2は、この静電潜像をトナー像に現像する。転写ローラ4は、この像担持体1上のトナー像を転写媒体Pに転写した後、図中の矢印C方向に排出する。クリーニングブレード5は、転写後の像担持体1上の残留トナーを、その機械的な力で除去する。画像形成装置に用いられる像担持体1、帯電部材3、露光装置6、転写ローラ4、クリーニングブレード5等は、周知の電子写真方式の技術を任意に使用してよい。例えば、帯電手段として図中、帯電ローラが示されているが、像担持体1と非接触の帯電装置であってもよい。また例えば、クリーニングブレードはなくてもよい。
The
現像装置2は、キャリアとトナーを含む現像剤23とそれを収容する現像剤槽17、該現像剤槽17から供給された現像剤23を表面に担持して搬送する現像剤担持体13、現像剤担持体13と対向して配置され、供給領域9において現像剤担持体13からトナーのみが供給され、前記像担持体1上に形成された静電潜像を現像するトナー担持体24を備えてなる。また、現像剤担持体13の表面に担持搬送される現像剤の量を規制するための規制部材16と、規制部材16により規制され、供給領域9に到達するまでの間の現像剤担持体13上の現像剤に接触し、該現像剤中のトナーを現像剤層の表面近傍に引き寄せるためのトナー引き寄せ部材41を備える。
The developing
また、現像装置2は、トナー担持体24に現像バイアス電圧Vb2を供給するトナー担持体用バイアス電源31、現像剤担持体13にトナー供給バイアス電圧Vb1を供給する現像剤担持体用バイアス電源32、トナー引き寄せ部材41にトナー引き寄せバイアス電圧Vb3を供給するトナー引き寄せバイアス電源33を備える。
(現像剤の構成)
本実施形態において使用する現像剤23はトナー、該トナーを帯電するためのキャリアを含んでなるものである。
Further, the developing
(Developer composition)
The
〈トナー〉
トナーとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のトナーを使用することができ、バインダー樹脂中に着色剤や必要に応じて、荷電制御剤や離型剤等を含有させ、外添剤を処理させたものを使用できる。トナー粒径としてはこれに限定されるものではないが、3〜15μm程度が好ましい。
<toner>
The toner is not particularly limited, and a commonly used known toner can be used. The binder resin contains a colorant or, if necessary, a charge control agent or a release agent, and is added externally. What processed the agent can be used. The toner particle diameter is not limited to this, but is preferably about 3 to 15 μm.
このようなトナーを製造するにあたっては、一般に使用されている公知の方法で製造することができ、例えば、粉砕法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて製造することができる。 In manufacturing such a toner, it can be manufactured by a publicly known method, for example, a pulverization method, an emulsion polymerization method, a suspension polymerization method, or the like.
トナーに使用するバインダー樹脂としては、これに限定されるものではないが、例えば、スチレン系樹脂(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体)やポリエステル樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂単体もしくは複合体により、軟化温度が80〜160℃の範囲のものを、またガラス転移点が50〜75℃の範囲のものを用いることが好ましい。 The binder resin used in the toner is not limited to this. For example, styrene resin (monopolymer or copolymer containing styrene or a styrene-substituted product), polyester resin, epoxy resin, vinyl chloride Resins, phenol resins, polyethylene resins, polypropylene resins, polyurethane resins, silicone resins and the like can be mentioned. It is preferable to use those having a softening temperature in the range of 80 to 160 ° C. and those having a glass transition point in the range of 50 to 75 ° C., depending on the resin alone or the composite.
また、着色剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、活性炭、マグネタイト、ベンジンイエロー、パーマネントイエロー、ナフトールイエロー、フタロシアニンブルー、ファーストスカイブルー、ウルトラマリンブルー、ローズベンガル、レーキーレッド等を用いることができ、一般に上記のバインダー樹脂100質量部に対して2〜20質量部の割合で用いることが好ましい。 Further, as the colorant, known ones that are generally used can be used. For example, carbon black, aniline black, activated carbon, magnetite, benzine yellow, permanent yellow, naphthol yellow, phthalocyanine blue, first sky blue, ultra Marine blue, rose bengal, lake red, or the like can be used, and it is generally preferable to use 2 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
また、荷電制御剤としては、公知のものを用いることができる。正帯電性トナー用の荷電制御剤としては、例えばニグロシン系染料、4級アンモニウム塩系化合物、トリフェニルメタン系化合物、イミダゾール系化合物、ポリアミン樹脂などがある。負帯電性トナー用荷電制御剤としては、Cr、Co、Al、Fe等の金属含有アゾ系染料、サリチル酸金属化合物、アルキルサリチル酸金属化合物、カリックスアレーン化合物などがある。荷電制御剤は一般に上記のバインダー樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部の割合で用いることが好ましい。 Moreover, as a charge control agent, a well-known thing can be used. Examples of charge control agents for positively chargeable toners include nigrosine dyes, quaternary ammonium salt compounds, triphenylmethane compounds, imidazole compounds, and polyamine resins. Examples of charge control agents for negatively chargeable toners include metal-containing azo dyes such as Cr, Co, Al, and Fe, salicylic acid metal compounds, alkylsalicylic acid metal compounds, and calixarene compounds. In general, the charge control agent is preferably used at a ratio of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin.
また、離型剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、カルナバワックス、サゾールワックス等を単独あるいは2種類以上組み合わせて使用することができ、一般に上記のバインダー樹脂100質量部に対して0.1〜10質量部の割合で用いることが好ましい。 Moreover, as a mold release agent, the well-known thing generally used can be used. For example, polyethylene, polypropylene, carnauba wax, sazol wax and the like can be used alone or in combination of two or more kinds, and generally used at a ratio of 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the binder resin. Is preferred.
また、外添剤としては、一般に使用されている公知のものを用いることができ、流動性改善のための外添剤(流動化剤)として、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機微粒子や、アクリル樹脂、スチレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂微粒子を使用することができ、特にシランカップリング剤やチタンカップリング剤やシリコンオイル等で疎水化したものを用いるのが好ましい。そして、このような流動化剤をトナー100質量部に対して0.1〜5質量部の割合で添加させて用いるようにする。外添剤の個数平均一次粒径は10〜100nmであることが好ましい。 In addition, as the external additive, publicly known publicly known materials can be used, and as an external additive (fluidizing agent) for improving fluidity, for example, inorganic materials such as silica, titanium oxide, and aluminum oxide are used. Fine particles and resin fine particles such as acrylic resin, styrene resin, silicone resin, and fluororesin can be used, and it is particularly preferable to use one that has been hydrophobized with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicon oil, or the like. Such a fluidizing agent is added at a ratio of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the toner. The number average primary particle size of the external additive is preferably 10 to 100 nm.
さらに外添剤として、トナーと逆極性の荷電性を有する粒子(逆極性粒子)を使用してもよい。好適に使用される逆極性粒子はトナーの帯電極性によって適宜選択される。例えば、トナーがキャリアによって負に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で正に帯電されている正帯電性粒子である。また例えば、トナーがキャリアによって正に帯電されるとき、逆極性粒子は現像剤中で負に帯電されている負帯電性粒子である。逆極性粒子を二成分系現像剤に含有させ、かつ耐久に伴い現像剤中に逆極性粒子を蓄積させることにより、トナーや後処理剤のキャリアへのスペント等によりキャリアの荷電性が低下しても、逆極性粒子もトナーを正規極性に荷電し得るため、キャリアの荷電性を有効に補うことができ、結果としてキャリアの劣化を抑制できる。トナーとして負帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、正帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、アルミナ等の無機微粒子やアクリル樹脂、ベンゾグァナミン樹脂、ナイロン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができ、また樹脂中に正帯電性を付与する正荷電制御剤を含有させたり、含窒素モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。ここで、上記の正荷電制御剤としては、例えば、ニグロシン染料、四級アンモニウム塩等を使用することができ、また上記の含窒素モノマーとしては、アクリル酸2−ジメチルアミノエチル、アクリル酸2−ジエチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジメチルアミノエチル、メタクリル酸2−ジエチルアミノエチル、ビニルピリジン、N−ビニルカルバゾール、ビニルイミダゾール等を使用することができる。 Further, as the external additive, particles having the opposite polarity to the toner (reverse polarity particles) may be used. The reverse polarity particles preferably used are appropriately selected depending on the charging polarity of the toner. For example, when the toner is negatively charged by the carrier, the opposite polarity particles are positively charged particles that are positively charged in the developer. Also, for example, when the toner is positively charged by the carrier, the reverse polarity particles are negatively charged particles that are negatively charged in the developer. By incorporating reverse polarity particles in a two-component developer and accumulating reverse polarity particles in the developer with durability, the chargeability of the carrier is reduced due to the spent of the toner or post-treatment agent on the carrier. However, since the reverse polarity particles can charge the toner to the normal polarity, the chargeability of the carrier can be effectively compensated, and as a result, the deterioration of the carrier can be suppressed. When a negatively chargeable toner is used as the toner, fine particles having positive chargeability are used as the reverse polarity particles. For example, inorganic fine particles such as strontium titanate, barium titanate, and alumina, acrylic resin, benzoguanamine resin, and nylon resin are used. Fine particles composed of thermoplastic resin such as polyimide resin and polyamide resin or thermosetting resin can be used, and a positive charge control agent imparting positive charge property can be contained in the resin, or a nitrogen-containing monomer You may make it comprise the copolymer of these. Here, as the positive charge control agent, for example, a nigrosine dye, a quaternary ammonium salt, or the like can be used, and as the nitrogen-containing monomer, 2-dimethylaminoethyl acrylate, 2-acrylic acid 2- Diethylaminoethyl, 2-dimethylaminoethyl methacrylate, 2-diethylaminoethyl methacrylate, vinylpyridine, N-vinylcarbazole, vinylimidazole, and the like can be used.
一方、正帯電性トナーを用いる場合、逆極性粒子としては、負帯電性を有する微粒子が用いられ、例えば、シリカ、酸化チタン等の無機微粒子に加え、フッ素樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂で構成された微粒子を使用することができ、また樹脂中に負帯電性を付与する負荷電制御剤を含有させたり、含フッ素アクリル系モノマーや含フッ素メタクリル系モノマーの共重合体を構成するようにしてもよい。ここで、上記の負荷電制御剤としては、例えば、サリチル酸系、ナフトール系のクロム錯体、アルミニウム錯体、鉄錯体、亜鉛錯体等を使用することができる。 On the other hand, in the case of using a positively chargeable toner, fine particles having negative chargeability are used as the reverse polarity particles. For example, in addition to inorganic fine particles such as silica and titanium oxide, fluorine resin, polyolefin resin, silicone resin, polyester resin Fine particles composed of thermoplastic resins such as thermoplastic resins or thermosetting resins can be used, and a negative charge control agent that imparts negative chargeability to the resin can be contained, or fluorine-containing acrylic monomers and fluorine-containing methacrylates can be used. You may make it comprise the copolymer of a system monomer. Here, as said negative charge control agent, a salicylic acid type, a naphthol type chromium complex, an aluminum complex, an iron complex, a zinc complex etc. can be used, for example.
また、逆極性粒子の帯電性および疎水性を制御するために、無機微粒子の表面をシランカップリング剤、チタンカップリング剤、シリコーンオイル等で表面処理するようにしてもよく、特に、無機微粒子に正帯電性を付与する場合には、アミノ基含有カップリング剤で表面処理することが好ましく、また負帯電性を付与する場合には、フッ素基含有カップリング剤で表面処理することが好ましい。 In order to control the chargeability and hydrophobicity of the reverse polarity particles, the surface of the inorganic fine particles may be surface-treated with a silane coupling agent, a titanium coupling agent, silicone oil, etc. When imparting positive chargeability, surface treatment with an amino group-containing coupling agent is preferred, and when imparting negative chargeability, surface treatment with a fluorine group-containing coupling agent is preferred.
逆極性粒子の個数平均粒径は、100〜1000nmであることが好ましい。トナー100質量部に対して0.1〜10質量部の割合で添加させて用いるようにする。 The number average particle diameter of the reverse polarity particles is preferably 100 to 1000 nm. It is used by adding 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of toner.
〈キャリア〉
キャリアとしては、特に限定されず、一般に使用されている公知のキャリアを使用することができ、バインダー型キャリアやコート型キャリアなどが使用できる。キャリア粒径としてはこれに限定されるものではないが、15〜100μmが好ましい。
<Career>
The carrier is not particularly limited, and a commonly used carrier can be used, and a binder type carrier, a coat type carrier, and the like can be used. Although it is not limited to this as a carrier particle size, 15-100 micrometers is preferable.
バインダー型キャリアは、磁性体微粒子をバインダー樹脂中に分散させたものであり、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたり、表面コーティング層を設けることもできる。バインダー型キャリアの極性等の帯電特性は、バインダー樹脂の材質、帯電性微粒子、表面コーティング層の種類によって制御することができる。 The binder type carrier is obtained by dispersing magnetic fine particles in a binder resin, and positive or negative chargeable fine particles can be fixed to the carrier surface or a surface coating layer can be provided. Charging characteristics such as polarity of the binder type carrier can be controlled by the material of the binder resin, the chargeable fine particles, and the type of the surface coating layer.
バインダー型キャリアに用いられるバインダー樹脂としては、ポリスチレン系樹脂に代表されるビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂等の硬化性樹脂が例示される。 Examples of the binder resin used for the binder-type carrier include thermoplastic resins such as vinyl resins, polyester resins, nylon resins, polyolefin resins, and the like typified by polystyrene resins, and curable resins such as phenol resins. .
バインダー型キャリアの磁性体微粒子としては、マグネタイト、ガンマ酸化鉄等のスピネルフェライト、鉄以外の金属(Mn、Ni、Mg、Cu等)を一種または二種以上含有するスピネルフェライト、バリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライト、表面に酸化層を有する鉄や合金の粒子を用いることができる。その形状は粒状、球状、針状のいずれであってもよい。特に高磁化を要する場合には、鉄系の強磁性微粒子を用いることが好ましい。また、化学的な安定性を考慮すると、マグネタイト、ガンマ酸化鉄を含むスピネルフェライトやバリウムフェライト等のマグネトプランバイト型フェライトの強磁性微粒子を用いることが好ましい。強磁性微粒子の種類及び含有量を適宜選択することにより、所望の磁化を有する磁性樹脂キャリアを得ることができる。磁性体微粒子は磁性樹脂キャリア中に50〜90質量%の量で添加することが適当である。 Magnetic fine particles of the binder type carrier include spinel ferrite such as magnetite and gamma iron oxide, and magnets such as spinel ferrite and barium ferrite containing one or more metals other than iron (Mn, Ni, Mg, Cu, etc.). Plumbite type ferrite, iron or alloy particles having an oxide layer on the surface can be used. The shape may be granular, spherical, or needle-shaped. In particular, when high magnetization is required, it is preferable to use iron-based ferromagnetic fine particles. In consideration of chemical stability, it is preferable to use ferromagnetic fine particles of magnetoplumbite type ferrite such as spinel ferrite and barium ferrite containing magnetite and gamma iron oxide. A magnetic resin carrier having a desired magnetization can be obtained by appropriately selecting the type and content of the ferromagnetic fine particles. The magnetic fine particles are suitably added in an amount of 50 to 90% by mass in the magnetic resin carrier.
バインダー型キャリアの表面コート材としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等が用いられ、これらの樹脂を表面にコートし硬化させてコート層を形成することにより、帯電付与能力を向上させることができる。 Silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, fluorine resin, etc. are used as the surface coating material of the binder type carrier, and these resins are coated on the surface and cured to form a coating layer, thereby providing a charge imparting ability. Can be improved.
バインダー型キャリアの表面への帯電性微粒子あるいは導電性微粒子の固着は、例えば、磁性樹脂キャリアと微粒子とを均一混合し、磁性樹脂キャリアの表面にこれら微粒子を付着させた後、機械的・熱的な衝撃力を与え、微粒子を磁性樹脂キャリア中に打ち込むようにして固定することにより行われる。この場合、微粒子は、磁性樹脂キャリア中に完全に埋設されるのではなく、その一部を磁性樹脂キャリア表面から突き出すようにして固定される。帯電性微粒子としては、有機、無機の絶縁性材料が用いられる。具体的には、有機系としては、ポリスチレン、スチレン系共重合物、アクリル樹脂、各種アクリル共重合物、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂およびこれらの架橋物などの有機絶縁性微粒子を用いることができ、帯電レベルおよび極性については、素材、重合触媒、表面処理等により、希望するレベルの帯電および極性を得ることができる。また、無機系としては、シリカ、二酸化チタン等の負帯電性の無機微粒子や、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等の正帯電性の無機微粒子などが用いられる。 For example, the charging fine particles or the conductive fine particles can be fixed to the surface of the binder type carrier by, for example, mixing the magnetic resin carrier and the fine particles uniformly and adhering the fine particles to the surface of the magnetic resin carrier. By applying a strong impact force and fixing the fine particles so as to be driven into the magnetic resin carrier. In this case, the fine particles are not completely embedded in the magnetic resin carrier, but are fixed so that a part thereof protrudes from the surface of the magnetic resin carrier. As the chargeable fine particles, organic or inorganic insulating materials are used. Specifically, organic insulating fine particles such as polystyrene, styrene copolymers, acrylic resins, various acrylic copolymers, nylon, polyethylene, polypropylene, fluororesin, and cross-linked products thereof may be used as the organic type. Regarding the charge level and polarity, a desired level of charge and polarity can be obtained by a material, a polymerization catalyst, a surface treatment or the like. Further, as the inorganic type, negatively charged inorganic fine particles such as silica and titanium dioxide, and positively charged inorganic fine particles such as strontium titanate and alumina are used.
一方、コート型キャリアは磁性体からなるキャリアコア粒子に樹脂コートがなされてなるキャリアであり、コート型キャリアにおいてもバインダー型キャリア同様、キャリア表面に正または負帯電性の帯電性微粒子を固着させたりできる。コート型キャリアの極性等の帯電特性は、表面コーティング層の種類や帯電性微粒子により制御することができ、バインダー型キャリアと同様の材料を用いることができる。特にコート樹脂はバインダー型キャリアのバインダー樹脂と同様の樹脂が使用可能である。 On the other hand, a coated carrier is a carrier in which a carrier core particle made of a magnetic material is coated with a resin, and in a coated carrier, similarly to a binder-type carrier, positive or negatively chargeable fine particles are fixed to the carrier surface. it can. Charging characteristics such as polarity of the coat type carrier can be controlled by the type of the surface coating layer and the chargeable fine particles, and the same material as the binder type carrier can be used. In particular, the coating resin can be the same resin as the binder resin of the binder type carrier.
トナーとキャリアの混合比は所望のトナー帯電量が得られるよう調整されれば良く、トナー比はトナーとキャリアとの合計量に対して3〜50質量%、好ましくは6〜30質量%が適している。
(現像装置の構成)
図1は、本実施形態で用いた画像形成装置の断面の概略図である。
The mixing ratio of the toner and the carrier may be adjusted so as to obtain a desired toner charge amount. The toner ratio is 3 to 50% by mass, preferably 6 to 30% by mass with respect to the total amount of the toner and the carrier. ing.
(Configuration of developing device)
FIG. 1 is a schematic view of a cross section of the image forming apparatus used in this embodiment.
図1を参照して、本実施形態において用いられる現像装置の構成例と動作例について説明する。 A configuration example and an operation example of a developing device used in the present embodiment will be described with reference to FIG.
現像剤槽17は、ケーシング20により形成されており、通常は内部に現像剤を混合・撹拌し、現像剤担持体13へ現像剤を供給する混合撹拌部材18、19を収納している。
The
ケーシング20の混合撹拌部材19に対向する位置には、好ましくは、トナー濃度検出用のATDCセンサ21が配設されている。
An
現像装置2は通常、像担持体1へと消費される分のトナーを現像剤槽17内に補給するための補給部15を有している。補給部15において、補給トナーを収納した図示しないホッパから送られた補給トナー22が現像剤槽17内へ補給される。
The developing
現像装置2は、また、現像剤担持体13上の現像剤量を規制するための現像剤薄層化用の規制部材16を有している。現像剤担持体13は通常、固定配置された磁石ローラ26と、これを内包する回転自在なスリーブローラ27とから構成され、画像形成時にはトナー担持体24へとトナーを供給するためのトナー供給バイアスVb1が、現像剤担持体用バイアス電源32により印加される。スリーブローラ27は、その表面に、種々のコーティングを施してあっても構わない。また、磁石ローラ26は複数の磁極を有する。
The developing
図2は、一例として磁石ローラに5極を有する場合の現像装置の構成を示す概略図である。これらの磁極のうち、主磁極N1はトナー担持体24と対向する対向部(トナー供給回収領域:トナー供給回収領域のうち、トナー担持体回転方向上流側をトナー供給領域8、下流側をトナー回収領域9と呼ぶ。)に配されている。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the developing device in the case where the magnet roller has five poles as an example. Among these magnetic poles, the main magnetic pole N1 is a facing portion facing the toner carrier 24 (toner supply / recovery area: toner supply / recovery area, the toner carrier rotation direction upstream side of the toner carrier rotation direction, and the downstream side of toner recovery area. (Referred to as region 9).
また、スリーブローラ26上の現像剤23を剥離するための反発磁界を発生させる同極性の磁極S2、S3が現像剤槽17内部に対向した位置に配置されている。
Further, magnetic poles S <b> 2 and S <b> 3 having the same polarity that generate a repulsive magnetic field for separating the
規制部材16とトナー供給領域8との間には、トナー供給領域8に搬送される現像剤の層の表面近傍にトナーを偏在させるために、トナー引き寄せ部材41が、現像剤担持体24と対向して設けられている。図1と図2にはトナー引き寄せ部材としてフィルム部材を例示したが、バイアスを印加できる導電性部材であれば形状はこれに限定されず、たとえば板状部材、ローラやブラシなどの回転部材、ワイヤー状部材であっても構わない。図1と図2に示すようにトナー引き寄せ部材41がフィルム部材の場合、フィルム部材を長手方向で保持する保持電極42を介してトナー剥離バイアスVb4が電源34により印加される。
Between the regulating
また、トナー引き寄せ部材(フィルム部材)41が現像剤24の層に安定した圧力で当接するような方策が別途設けられていることが望ましい。当接圧力が弱まると、トナー引き寄せ部材41に引き寄せられたトナーが現像剤24にかき取られず蓄積し、トナー引き寄せ部材41への引き寄せ電界が弱められる恐れがある。当接力を安定させる方策としては特に限定されないが、例えばトナー引き寄せ部材41が現像剤と当接する面の背面側にフィルムのコシを補強する部材を設けてもよい。また磁性部材43を設けて、現像剤担持体24の内部に配置された磁極により、磁性部材43が吸引される力を利用してもよい。またフィルムの自由端を固定してループ状とすることでフィルムのコシを増してもよい。これらの方策によって、フィルム状のトナー引き寄せ部材が、安定した圧力で現像剤24の層に接触することができる。
In addition, it is desirable that a separate measure is provided so that the toner attracting member (film member) 41 contacts the
トナー担持体24は現像剤担持体13および像担持体1のそれぞれに対向するように配され、像担持体1上の静電潜像を現像するための現像バイアスVb2がトナー担持体用バイアス電源31により印加されている。
The
トナー担持体24は上記電圧を印加可能な限りいかなる材料からなっていてよく、例えば、アルマイト等の表面処理を施したアルミローラが挙げられる。そのほかアルミ等の導電性基体上に、例えば、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂コートやシリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。コーティング材料としては、これに限定されるものではない。さらに上記コーティングのバルクもしくは表面に導電剤が添加されていてもよい。導電剤としては、電子導電剤もしくはイオン導電剤が挙げられる。電子導電剤として、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これに制約されない。イオン導電剤として、四級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、その他イオン性高分子材料が挙げられるが、これにこだわらない。さらに、アルミ等の金属材料からなる導電性ローラであっても構わない。
(現像装置の動作)
図1に示す現像装置2の動作について詳しく説明する。現像剤槽17内の現像剤23は、混合撹拌部材18、19の回転により混合撹拌され、摩擦帯電すると同時に現像剤槽内で循環搬送され、現像剤担持体13表面のスリーブローラ27へと供給される。
The
(Developer operation)
The operation of the developing
現像剤23は、現像剤担持体13内部の磁石ローラ26の磁力によってスリーブローラ27の表面側に保持され、スリーブローラ27と共に回転移動して、現像剤担持体に対向して設けられた規制部材16で通過量を規制される。
The
次に現像剤23はトナー引き寄せ部材41へ搬送され、現像剤担持体13に印加されたトナー供給バイアスVb2とトナー引き寄せ部材41に印加されたトナー引き寄せバイアスVb3の電位差に基づき形成された電界が、現像剤23中のトナーを、現像剤23の表面近傍に移動させ、偏在させる。
Next, the
その後、現像剤はトナー担持体24と対向するトナー供給領域8へと搬送される。トナー供給領域8では磁石ローラ26の主磁極N1の磁力によって現像剤の穂立ちが形成されるが、トナー引き寄せ部材41の効果で、穂立ちの先端部のトナー濃度が高い状態となっている。図2において、トナー引き寄せ部材41の設置位置は磁石ローラ26の主磁極N1の手前の磁極S1に対向している。この場合現像剤穂立ち部で電界が形成されるため、トナーを効率的に偏在させることができる。
Thereafter, the developer is conveyed to the
一方、トナー引き寄せ部材41の設置位置はこれに限定されず、たとえば磁極N1とS1の極間に設置してもよい。この場合、トナー供給部に近い位置でトナーの偏在を発生させるため、穂立ち先端部のトナー濃度が高い状態が維持されやすいという利点がある。
On the other hand, the installation position of the
また、現像剤中のトナーを規制部材16側へ引き付ける方向の電界を、現像剤担持体13と規制部材16との間に形成するためのバイアス電圧を規制部材16に印加する電源を有することが好ましい。このようにして、トナー引き寄せ部材41に加えて、さらに規制部材16によっても、現像剤担持体13上の現像剤の表面にトナーをより偏在させることができ、トナー供給領域8における現像剤中のトナーの偏在をより安定して高めることができる。
In addition, a power supply for applying a bias voltage to the regulating
穂立ち先端部に偏在するトナーは、トナー担持体24に印加された現像バイアスVb2と現像剤担持体13に印加されたトナー供給バイアスVb1の電位差に基づき形成された電界により、トナー担持体24側へ供給される。通常、現像剤担持体13に印加されるトナー供給バイアスVb1は、直流電圧のみ、もしくは直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが加えられ、供給領域には、現像バイアスとの電位差により、直流電界、または、直流電界に交番電界が重畳された電界が形成される。
The toner that is unevenly distributed at the tip end of the spike is caused by the electric field formed based on the potential difference between the developing bias Vb2 applied to the
このとき、トナー引き寄せ部材41がない場合と比較すると、トナー供給領域8における現像剤の穂の先端部のトナー濃度が高いために、所望の供給量を得るためのトナー供給バイアスVb1をより低く設定することができる。
At this time, the toner supply bias Vb1 for obtaining a desired supply amount is set lower because the toner concentration at the tip of the developer spike in the
トナー担持体24に供給されたトナー層は、トナー担持体24の回転に伴って現像領域7へと搬送され、現像バイアスVb2と像担持体1上の潜像電位とによって形成される現像電界により潜像が顕像へと現像される。現像バイアスVb2としては公知の種々のバイアスが適用可能であるが、通常は直流電圧に交流電圧を重畳したバイアスが加えられる。
The toner layer supplied to the
現像方式は反転現像方式であってもよいし、または正規現像方式であってもよい。 The development method may be a reversal development method or a regular development method.
現像領域7でトナーを消費した後のトナー担持体24上に残るトナー層(現像残トナー)は、さらにトナー担持体24の回転によって、現像剤担持体13と対向するトナー回収領域9へと搬送される。トナー回収領域9では、現像剤担持体13上の現像剤による機械的及び電気的トナー回収作用により、現像残トナーが回収される。
The toner layer (development residual toner) remaining on the
このとき、詳しくは後述するが、トナー回収領域9ではトナー供給バイアスVb1は回収を阻害する方向に作用する。従って、トナー引き寄せ部材41がない場合と比較すると、トナー供給バイアスVb1と現像バイアスVb2の電位差を小さくできるため、トナー回収領域9での現像残トナーの現像剤担持体13側への回収がより促進される。
At this time, as will be described in detail later, in the
ここで、図1では現像剤担持体13とトナー担持体24の回転方向を同方向に設定しているが、逆回転に設定することもできる。
Here, in FIG. 1, the rotation directions of the
ハイブリッド現像方式では現像残トナーをできる限り回収し、トナーを現像した部分と現像しなかった部分の濃淡を出来るだけ小さくした上で次のトナー供給を行うことが、現像履歴(ゴースト)の発生を抑制する上で重要である。 In the hybrid development system, it is possible to collect development residual toner as much as possible, and reduce the density of the developed and undeveloped portions of the toner as much as possible, and then supply the next toner to reduce development history (ghost). It is important to suppress.
現像剤担持体13とトナー担持体24の対向部(トナー供給回収領域)では、まず、トナー供給領域8において、現像剤担持体13上の現像剤23中のトナーがトナー担持体24に供給される。そのため、トナー回収領域9に移動した現像剤23のトナー濃度は下がり、更に、現像剤23中のキャリアには、カウンターチャージが発生する。このカウンターチャージにより、トナー回収領域9における現像剤担持体13上の現像剤23による現像残トナーの電気的な回収が行われる。
In the opposite portion (toner supply / recovery region) between the
また、図1のように現像剤担持体13とトナー担持体24の回転方向を同方向に設定した場合、現像剤担持体13とトナー担持体24の対向部では互いにカウンター方向に回転する。そのため、相対速度が大きくなり、現像剤担持体13上のトナー濃度の低くなった現像剤23による機械的回収(現像剤担持体13上の現像剤と現像残トナーとの接触確率が高くなり、キャリアとの摩擦帯電により回収される。)がより行われ、また、前記した電気的な回収の機会も多くなる。そのため、現像剤担持体とトナー担持体の回転方向をカウンターに設定した方が、現像残トナーの回収観点で有利であり、現像履歴(ゴースト)の抑制に繋がるため望ましい。
Further, when the rotation directions of the
なお、現像剤担持体13とトナー担持体24の対向部(トナー供給回収領域)におけるトナー供給領域8とトナー回収領域9とは、明確に区分できるものではなく、トナー担持体24に対して、対向部の現像剤担持体13回転方向上流側のトナー供給領域8で、主にトナー供給し、また、対向部の現像剤担持体13回転方向下流側のトナー回収領域9で、主にトナー回収している領域であって、実際には、供給と回収が共に混在していると考えられる。
Note that the
トナー回収領域9を通過した現像剤担持体13上の現像剤は、スリーブの回転とともに現像剤槽17に向けて搬送され、磁石ローラ26の現像剤回収領域14に対応する位置に設けられた反発磁界を発生させる同極部S2、S3によって現像剤担持体13上から剥離され、現像剤槽17内へと回収される。補給部15に設けられた不図示の補給制御部は、ATDCセンサ21の出力値から現像剤23中のトナー濃度が画像濃度確保のための最低トナー濃度以下になったことを検出すると、非図示のトナー補給手段によってホッパ内に貯蔵された補給トナー22がトナー補給部15を介して現像剤槽17内へ供給される。
(トナー回収領域での回収性能とトナー引き寄せ部材の効果について)
トナー回収領域9でのトナー回収性能とトナー引き寄せ部材41の効果について、詳細に説明する。
The developer on the
(Recovery performance in the toner recovery area and effect of the toner attracting member)
The toner collection performance in the
まず、現像履歴(ゴースト)について述べ、次に現像剤担持体によるトナー供給、回収能力とバイアス設定について説明する。 First, the development history (ghost) will be described, and then the toner supply, recovery capability and bias setting by the developer carrier will be described.
〈現像履歴について〉
図3を用いて現像履歴(ゴースト)について説明する。
<About development history>
The development history (ghost) will be described with reference to FIG.
図3(a)はゴーストを検知するために使用する画像チャートの一例である。背景領域である白地部51にベタ画像領域52及びハーフトーン画像領域53が図に示すように配置されている。図3(b)は、図3(a)の画像チャートを図示するような印刷方向で印刷し、ゴーストが発生した様子を示す印刷画像例である。
FIG. 3A is an example of an image chart used for detecting a ghost. A
現像履歴(ゴースト)とは、次のような現象である。 The development history (ghost) is the following phenomenon.
図3(a)の画像チャートに示すような、白地部51にベタ画像領域52を配置したコントラストの高い画像(ハイコントラスト画像)を印刷した後に、グレーなどの中間調画像であるハーフトーン画像領域53が続く画像パターンを印刷する。そうすると、出力した印刷画像には、図3(b)に示すようにハーフトーン画像領域53内に、原稿とした画像チャートには存在しなかった、上流側で印刷したハイコントラスト画像のパターンが現れる。図3(b)では、ベタ画像領域52のトナー担持体一周期分後で印刷されるハーフトーン画像領域53内に現像履歴であるゴーストパターン54が見られる。即ち、図1の回転方向で、像担持体1の周速度v1、トナー担持体24の周長L、トナー担持体24の周速度v2としたとき、トナー担持体周期T=L×v1/v2の位置にゴーストが現れる。
As shown in the image chart of FIG. 3A, after printing a high-contrast image (high-contrast image) in which the
このような現象は、次のようなことに起因するものである。 Such a phenomenon is caused by the following.
ハイコントラスト画像に対応した潜像を現像した直後のトナー担持体上には、印刷画像パターンに対応してトナー消費のほとんどしなかった部分が、現像残トナー層として残留する。そのため、トナー回収領域9において、現像残トナーが十分に回収されずに、パターン状に残った上に、トナー供給領域8において、トナー供給されると、トナー担持体上に、印刷した画像パターンに応じたトナー層の厚みムラが発生する。
On the toner carrier immediately after developing the latent image corresponding to the high-contrast image, a portion of the toner image corresponding to the print image pattern that hardly consumed toner remains as a development residual toner layer. For this reason, in the
このトナー層の厚みムラを有するトナー担持体で潜像を現像した場合、トナー層厚みムラに起因した現像特性変化が起こり、次の印刷画像上に、先行して印刷したパターンに対応した濃度ムラ(ゴースト)を生じさせる。この現像特性変化による濃度ムラは特に、ハイコントラスト画像の後のハーフトーン画像領域において視認性が高く、目立ちやすい。 When the latent image is developed with the toner carrier having the uneven thickness of the toner layer, the development characteristics change due to the uneven thickness of the toner layer occurs, and the uneven density corresponding to the pattern printed in advance on the next printed image. (Ghost) is generated. The density unevenness due to the development characteristic change is particularly noticeable and conspicuous in the halftone image area after the high contrast image.
従って、トナー担持体表面の現像残トナーを十分に回収することが、ゴーストの発生を抑止するために必要となる。 Therefore, it is necessary to sufficiently collect the development residual toner on the surface of the toner carrying member in order to suppress the occurrence of ghost.
〈現像剤担持体によるトナー供給、回収能力とバイアス設定について〉
トナー引き寄せ部材41を設けない場合を例にして、現像剤担持体13によるトナー供給、回収能力とバイアス設定について図4を用いて説明する。
<Toner supply, recovery capability and bias setting by developer carrier>
The toner supply, recovery capability and bias setting by the
現像剤担持体13、トナー担持体24のそれぞれに印加される各バイアス電圧は、直流電圧であっても、直流電圧に交流電圧が重畳された電圧であってもよいが、ここでは単純のためにそれぞれの印加電圧の平均値を用いて説明する。ここで、印加電圧の平均値とはDCバイアスであれば電圧値、AC重畳バイアスであればDC成分の値である。例えばDuty比を設けた矩形波など非対称波形の場合は、時間平均した値である(以下、同様)。
Each bias voltage applied to each of the
図4は、現像剤担持体13とトナー担持体24を同方向に回転させた場合の対向部の拡大図である。この場合、現像剤担持体13とトナー担持体24の対向部では互いにカウンター方向に回転する。現像剤担持体13上の現像剤からトナー担持体24へトナーを供給させるために、現像剤担持体13とトナー担持体24の間に電位差(Vb2−Vb1:トナー供給電位差とも呼ぶ。)が設定されている。
FIG. 4 is an enlarged view of the facing portion when the
トナー供給領域8において、現像剤担持体13からトナー担持体24へのトナー供給量は、トナー供給電位差(Vb2−Vb1)の大きさに依存するが、トナー引き寄せ部材41を設けない場合、トナー供給後の現像剤23中のキャリアに発生するカウンターチャージなどの影響によって、一回のトナー供給(1回トナー供給領域8を通過しただけ)では電位差のすべてを埋めるだけのトナー量を供給することはできない。これは、トナー供給領域8で、現像剤の穂の先端部分のトナーが、トナー供給電位差(Vb2−Vb1)によって、キャリアから離れてトナー担持体24に移動しようとするが、離れると同時にキャリア表面に発生するカウンターチャージにより、いくらかのトナーは、キャリア側に引き戻されるために生じると考えられる。
In the
図5は、トナー担持体24の1回転分のベタ画像の後に、トナー担持体24の複数回分の白地部が連続する画像を現像したときに、トナー供給領域8を通過後、現像領域7までの間のトナー担持体24上のトナー層の電位を、トナー供給領域8を通過した通過回数(トナー供給回数)毎に測定した値を示す図である。
FIG. 5 shows a case where a solid image of one rotation of the
トナー層の電位Vtdは、表面電位計(TREK社製Model344)のプローブをトナー供給領域8と現像領域7の間にセットし、現像剤担持体13上のトナー層の電位Vtdを測定した値である。
The potential Vtd of the toner layer is a value obtained by measuring the potential Vtd of the toner layer on the
このようにベタ画像を現像した後のトナー担持体24上のトナー層の電位は、トナー供給領域8を通過する毎に、トナー供給電位差(Vb2−Vb1)の値に近づいている。トナー層電位Vtdとトナー層の厚さは、ほぼ比例関係にあることから、1回のトナー供給領域8でのトナー供給では、ベタ画像で消費したトナー量を供給することができず、所望のトナー層厚をトナー担持体24の表面に形成できていないことが判る。
Thus, the potential of the toner layer on the
一方、トナー回収領域9においては、トナー担持体24上の現像残トナー50は、現像剤担持体13のスリーブ27上の現像剤23による機械的摺擦力と、トナー供給後のキャリアが持つカウンターチャージによる電気的吸引力を受けて現像剤担持体13側に回収される力(回収方向の力)を受ける。しかしながら現像剤担持体13とトナー担持体24の間にはトナー供給電位差(Vb2−Vb1)が存在しており、残トナー50によるトナー層電位(トナー供給電位差を減少させる方向に働く電位)を考慮しても、残トナー50には現像剤担持体13への回収を阻害する方向(供給方向)の電界が働く。この回収を阻害する方向(供給方向)の電界のために、トナー回収領域9におけるトナー回収方向の力は低減される。そのため、現像残トナー50を十分に回収することができず、一部が残った状態で、トナー供給領域8に移動し、その上にトナー供給が行われる。
On the other hand, in the
即ち、現像領域7において、白地部に対応するトナー担持体24上の現像残トナーは、ほとんどトナー消費されていない状態でトナー回収領域9に搬送されるが、トナー回収領域9ではトナー回収方向の力が低減されているため、現像残トナーは十分にトナー回収されない状態で、トナー供給領域8に搬送される。一方、ベタ画像部に対応するトナー担持体24上の現像残トナーは、現像領域7でほとんど消費されているため、トナー回収領域9で十分に回収されなくても、ほとんどトナー層の無い状態でトナー供給領域8に搬送される。
That is, in the development area 7, the development residual toner on the
よって、ベタ画像部に対応した部分と、白地部に対応した部分では、トナー担持体24上のトナー層の厚さが異なった状態で、トナー供給領域8でトナー供給を受けることになる。しかし、図5に示したように、トナー供給領域8を1回通過しただけでは、トナー供給電位差(Vb2−Vb1)を埋めるだけのトナー量の供給ができず、トナー層厚の差が残った状態で現像領域7に搬送され、現像することになる。現像工程において、トナー担持体24上のトナー層厚が異なると画像上に濃度差として現れ、現像履歴(ゴースト)が発生する。
Therefore, toner is supplied from the
〈トナー引き寄せ部材の効果〉
次にトナー引き寄せ部材を配置した場合について説明する。
<Effect of toner attracting member>
Next, a case where a toner attracting member is arranged will be described.
図6は、トナー引き寄せ部材41通過前後における、現像剤担持体のスリーブ27上の現像剤の状態と電界方向へのトナーの移動の様子を模式的に示す断面図である。トナー引き寄せ部材41には、トナー引き寄せバイアスVb3が印加されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the state of the developer on the
図6(a)は、トナー引き寄せ部材41を通過する直前の現像剤中のトナーの付着状態を模式的に示したもので、トナー45がキャリア46粒子表面にほぼ均一に分散して付着している。
FIG. 6A schematically shows the state of adhesion of the toner in the developer immediately before passing through the
一方、図6(b)は、トナー引き寄せ部材41と通過中及び通過後の現像剤中のトナーの付着状態を模式的に示したもので、一部のトナー45が現像剤23の表面付近(トナー引き寄せ部41材側)に移動して、トナーが偏在した状態になっている。これは、現像剤担持体13のスリーブ27上の現像剤23に含まれているトナーが、トナー引き寄せ部材41に印加された電圧Vb3と現像剤担持体13に印加された電圧Vb1とによって生じる電界(トナー引き寄せ電界)の作用を受けることによって、現像剤23の表面側に引き寄せられた結果である。このとき、表面からトナー45が移動した導電性スリーブ27近傍のキャリア46にはカウンターチャージが発生するが、導電性スリーブとの距離が近いために、導電性スリーブ27からの電荷注入または放電が起こりやすく、すみやかに除電されてカウンターチャージが減衰すると考えられる。したがって、トナー引き寄せ部材41通過後の現像剤表面に偏在する多くのトナー45には、キャリア46のカウンターチャージが伴わず、トナー供給領域8でトナー担持体24に供給されやすいことが考えられる。
On the other hand, FIG. 6B schematically shows the
図7は、トナー引き寄せ部材41を有する場合であって、トナー担持体24の1回転分のベタ画像の後に、トナー担持体24の複数回分の白地部が連続する画像を現像したときに、トナー供給領域8を通過後、トナー引き寄せ部材41までの間のトナー担持体24上のトナー層の電位を、トナー供給領域8を通過した通過回数(トナー供給回数)毎に測定した値を示すグラフである。
FIG. 7 shows a case in which the
トナー層の電位Vtdは、表面電位計(TREK社製Model344)のプローブをトナー供給領域8とトナー引き寄せ部材41の間にセットし、現像剤担持体13上のトナー層の電位Vtdを測定した値である。
The potential Vtd of the toner layer is a value obtained by measuring the potential Vtd of the toner layer on the
図5のトナー引き寄せ部材41を有さない場合に比べ、ベタ画像を現像した直後の1回転目のトナー層電位Vtd1から、ほぼトナー供給電位差(Vb2−Vb1)に近い値になり、その後のトナー層電位は、トナー供給領域8の通過回数を重ねてもほとんど同じ値であることが判る。このことは、トナー層電位Vtdとトナー層の厚さが、ほぼ比例関係にあることから、ベタ画像消費後、1回目のトナー供給領域8通過で、ほぼ、ベタ画像で消費したトナー量を供給することができ、所望のトナー層厚を形成していることが判る。このことからも、トナー供給領域8において、キャリアのカウンターチャージが少なく、トナー供給されやすくなっていると考えられる。
Compared to the case where the
また、図8は、トナー引き寄せ部材41を有する場合と有さない場合とで、トナー供給電位差(Vb2−Vb1)とトナー担持体24へのトナー供給量の関係の違いを模式的に示した図である。トナー担持体24の1回転分のベタ画像の後に、トナー供給領域8を1回通過した後のトナー担持体24上のトナー付着量(トナー供給量)を、引き寄せ部材の有無の場合について、測定した結果である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing the difference between the toner supply potential difference (Vb2−Vb1) and the toner supply amount to the
この図から、トナー引き寄せ部材41を有する場合、所望のトナー供給量を得るためのトナー供給電位差(Vb2−Vb1)は、トナー引き寄せ部材41を有さない場合に比べ、ΔVだけ小さくすることができる。トナー供給電位差(Vb2−Vb1)を小さくできることは、トナー回収領域9において、現像残トナーの回収を阻害する方向(供給方向)の電界を弱くすることができ、回収性能を良くすることができる。回収性能が良くなると、現像残トナーの多い領域と少ない領域の差を小さくすることができる。即ち、トナー回収領域9で、現像残トナーの量が現像領域でのトナー消費量の大小にかかわらず、十分に回収でき、現像履歴を無くした状態で、トナー供給領域8でトナー供給することができる。
From this figure, when the
このようにトナー引き寄せ部材41を有することにより、トナー回収性能をアップさせることができると共に、トナー供給性能も上げることができる。よって、現像残トナーの履歴が、トナー供給回収領域を1回通過することで解消することができ、次の画像上に現像履歴(ゴースト)が発生するのを抑制することができる。
By having the
また、トナー引き寄せ部材41が磁石ローラ26内の磁極近辺に設置された場合は、電界の方向に対してほぼ平行に現像剤23の穂立ちが生じるため、トナー引き寄せ電界の作用を受けたトナーは穂立ちを形成された磁気ブラシチェーンを伝わり、容易に現像剤担持体13表面まで移動する。その後トナー供給領域8での穂立ちの前に一度穂倒れが生じて現像剤が撹乱されるが、一度の穂倒れではトナーの偏在状態は解消されず、トナー供給領域8においても穂立ち先端には高濃度のトナーが存在する。
Further, when the
また、トナー引き寄せ部材41が磁石ローラ26内の主磁極N1の手前の極S1との極間に設置された場合は、電界の方向にほぼ直交して現像剤23の穂が倒れているため、トナー引き寄せ部材による引き寄せ効果は若干低下するが、トナー供給領域8での穂立ち形成に到る時間が短いために、よりトナーが表面付近に偏在した状態でトナー供給できるので有利である。
Further, when the
さらに、トナー引き寄せ部材41の背面に磁性部材43を設けた場合は、磁性部材43が、磁石ローラ26の磁極によって引きつけられ、現像剤23への当接圧が安定し、また穂の向きを電界の方向に向けることができるため、トナーをトナー引き寄せ部材41側に引き寄せる効果が促進される。
Further, when the
ここで、現像剤23中のトナーが、トナー引き寄せ電位差(Vb3−Vb1)によってトナー引き寄せ部材41側に引き付けられた結果、トナー引き寄せ部材41の表面にトナー層が形成されることが懸念される。この場合、繰り返し動作によってトナー引き寄せ部材41上のトナー層が増大すると、トナー引き寄せ電位差(Vb3−Vb1)がトナー引き寄せ部材41表面のトナー層電位によって打ち消され、実効的なトナー引き寄せ電位差が小さくなってしまうと考えられる。
Here, there is a concern that a toner layer is formed on the surface of the
しかしながら、実際は、トナー引き寄せ部材41の表面にはトナー層がほとんど形成されず、安定してトナー引き寄せ電界が作用している。
However, in practice, a toner layer is hardly formed on the surface of the
図9は、トナー引き寄せ部材41と現像剤担持体のスリーブ27上の現像剤23との当接ニップ部の状態を模式的に示している。トナー引き寄せ電界によってトナー引き寄せ部材41側にトナー45が引き付けられても、現像剤23による摺擦力が作用するために掻き取られ、トナー引き寄せ部材41の表面にトナー層が蓄積していくことはない。
FIG. 9 schematically shows the state of the contact nip between the
このように、トナー引き寄せ部材41表面にトナー層が蓄積することがないので、繰り返し動作によってトナー層電位が増大することがなく、ほぼゼロか、極めて小さいレベルに制限され、トナー引き寄せ電位差を安定して維持することが可能である。
Thus, since the toner layer does not accumulate on the surface of the
以上のことから、少なくともトナー引き寄せ電位差(Vb3−Vb1)は、正帯電トナーを用いる場合には負の値、負帯電トナーを用いる場合には正の値になるよう設定すればよい。さらにトナー引き寄せ部材41と現像剤担持体13との間の電界は振動電界であることが好ましい。
From the above, at least the toner attraction potential difference (Vb3−Vb1) may be set to a negative value when using positively charged toner and to a positive value when using negatively charged toner. Further, the electric field between the
トナー引き寄せ部材41と現像剤担持体13との間の電界を振動電界とすることで、現像剤23中のトナーを確実にトナー引き寄せ部材41側へ引き付けることが可能となる。
By making the electric field between the
〈トナー引き寄せ部材の構成、材質〉
上述のように、本実施形態に係るトナー引き寄せ部材41には、
(a)現像剤担持体13のスリーブ27上の現像剤23中のトナーをトナー引き寄せ部材41側に引き付けるためのトナー引き寄せ電位差を形成すること、及び、
(b)トナー引き寄せ電位差によってトナー引き寄せ部材41の表面に付着したトナーが現像剤23の磁気ブラシにより掻き取られ、トナー引き寄せ部材41表面が清浄に保たれること、
が求められる。
<Configuration and material of toner attracting member>
As described above, the
(A) forming a toner attracting potential difference for attracting toner in the
(B) The toner adhering to the surface of the
Is required.
トナー引き寄せ部材41の材質は、トナー引き寄せ部材41と現像剤担持体13間に電界を形成することが可能であれば特に制約されることなく、金属のような導電性でも使用可能であるし、表面に樹脂のような絶縁性のコーティングが施されていてもよい。
The material of the
また、トナー引き寄せ部材41の現像剤層への当接位置は、規制部材16とトナー供給領域8の間であればどこであっても効果が得られるが、現像剤担持体13の磁極位置近傍が好ましい。このようにすることで現像剤の磁気ブラシが穂立ちした状態となり、トナー引き寄せ電界によって現像剤中のトナーのトナー引き寄せ部材41側への移動が容易になるだけでなく、トナー引き寄せ部材41に付着したトナーを現像剤が掻き取る際の摺擦力を大きくすることが可能となる。また、より好ましくは現像剤担持体13内部の磁石体の主磁極N1と、主磁極N1に隣接する磁極S1の位置との間か、隣接磁極S1の位置の近傍にあることが望ましい。当接位置を主磁極N1と、隣接する磁極S1との間(極間)とすることで、トナー供給領域に到るまでのトナー偏在状態を有利に保つことができる。また、主磁極N1に隣接する磁極S1の位置の近傍とすることで現像剤の磁気ブラシが穂立ちした状態となり、トナー引き寄せ電界によって現像剤中のトナーのトナー引き寄せ部材41側への移動が容易になるだけでなく、トナー引き寄せ部材41に付着したトナーを現像剤が掻き取る際の摺擦力を大きくすることが可能となる。
In addition, the effect of obtaining the contact position of the
更に、磁性部材43の磁気吸引力によりトナー引き寄せ部材41を現像剤側に当接させる構成である場合は、トナー引き寄せ部材41の当接圧の安定性向上の効果も得られる。また、現像剤担持体13と磁性体間に現像剤のブリッジが形成され、トナー引き寄せ部材41に付着したトナーを効率的に掻き取ることが可能となる。
Further, when the
トナー引き寄せ部材41の形状としては板状部材、回転部材、ワイヤー状部材などさまざまな形態が可能であるが、フィルム状の部材を用いることがより好ましい。フィルム部材を用いることで、
・現像剤との広い当接ニップ幅を容易に確保できる、
・現像剤への適度な安定した当接圧が確保できる、
といった利点が得られる。
The
・ A wide contact nip width with the developer can be easily secured.
・ A moderate and stable contact pressure to the developer can be secured.
The following advantages are obtained.
現像剤との当接ニップ幅を広くすることで、現像剤中のトナーが現像剤担持体13とフィルム部材間に形成されるトナー引き寄せ電界によって現像剤層中をフィルム部材側へ移動する時間が確保され、より小さい電界での使用やシステム速度が高速の場合での使用が可能となる。
By widening the contact nip width with the developer, the time for the toner in the developer to move in the developer layer to the film member side by the toner attracting electric field formed between the
現像剤への適度な当接圧とすることで、フィルム部材と現像剤とが安定して接触することが可能となり、フィルム部材に引き付けたトナーを現像剤によって確実に掻き取ることが可能になる。同時に、環境や耐久によって現像剤搬送量が増加した場合においても、フィルム部材当接部を現像剤が通過することができずにニップ入り口で滞留するような不具合が生じることを抑制できる。 By setting an appropriate contact pressure to the developer, the film member and the developer can be stably contacted, and the toner attracted to the film member can be reliably scraped off by the developer. . At the same time, even when the developer transport amount increases due to the environment and durability, it is possible to suppress the occurrence of a problem that the developer cannot stay through the film member contact portion and stay at the nip entrance.
トナー引き寄せ部材41としてのフィルム部材の材料としては、特に制限はなくリン青銅、ニッケルやSUSなどの金属薄膜、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等の樹脂からなるフィルムや、シリコーンゴム、ウレタンゴム、ニトリルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等からなるゴムフィルムが挙げられるが、これらに制約されない。
The material of the film member as the
また、フィルム部材は単層構造であってもよいし、必要に応じて2層以上の構造であってもよい。フィルム部材に付着したトナーを現像剤の摺擦力により掻き取るという観点からは表面エネルギーが低い材料(例えばフッ素樹脂やシリコーン樹脂などを用いる)を用いることが好ましく、さらに、トナーを除電するような帯電性を備える材料(例えば負帯電性トナーに対してフッ素樹脂など)を用いることが好ましい。 Further, the film member may have a single layer structure, or may have a structure of two or more layers as necessary. From the viewpoint of scraping off the toner adhering to the film member by the rubbing force of the developer, it is preferable to use a material having a low surface energy (for example, using a fluororesin or a silicone resin). It is preferable to use a material having chargeability (for example, a fluororesin for a negatively chargeable toner).
フィルム部材の低表面エネルギーや帯電性はフィルム材料によって得ても良いし、フィルムに、例えばシリコーン化合物、フッ素化合物等の低表面エネルギー材料をバルク中に添加、もしくはコーティングを施すことで制御しても良い。 The low surface energy and chargeability of the film member may be obtained by a film material, or may be controlled by adding a low surface energy material such as a silicone compound or a fluorine compound in the bulk or coating the film. good.
また、フィルム表面粗さによってもトナーの付着力を低減することが可能であり、フィルム部材の現像剤当接面の算術平均表面粗さRaは0.01μm〜2μmが好ましい。表面粗さが小さすぎるとフィルム部材とトナーとの付着力が大きくなり掻き取りが容易でなくなり、大きすぎるとフィルム部材表面の凹凸が現像剤による摺擦に対して抗うように作用してしまい掻き取り不良の要因となる。 Further, the adhesion force of the toner can be reduced also by the film surface roughness, and the arithmetic average surface roughness Ra of the developer contact surface of the film member is preferably 0.01 μm to 2 μm. If the surface roughness is too small, the adhesion between the film member and the toner will increase and scratching will not be easy, and if it is too large, the irregularities on the surface of the film member will act to resist rubbing by the developer. It will be a factor of removal failure.
所望のフィルム部材表面粗さを得るには、フィルム部材のバルク又は表面に粗さ調整剤を必要に応じて添加すればよい。粗さ調整剤としては、例えば、シリカ、酸化チタン、アルミナ、炭酸カルシウム等の無機微粒子やPMMA等の樹脂微粒子が挙げられるが、これに限定されない。また、後述するカーボンブラック等の導電剤を粗さ調整剤として用いても構わない。 In order to obtain a desired film member surface roughness, a roughness adjusting agent may be added to the bulk or surface of the film member as necessary. Examples of the roughness adjuster include, but are not limited to, inorganic fine particles such as silica, titanium oxide, alumina, and calcium carbonate, and resin fine particles such as PMMA. Moreover, you may use electrically conductive agents, such as carbon black mentioned later, as a roughness regulator.
フィルム部材の電気抵抗もフィルム部材と現像剤担持体13間に電界を形成することが可能であれば特に制約されることなく、金属のような導電性でも使用可能であるし、樹脂フィルムのような絶縁性のものであっても背面に金属蒸着などを施し電極を形成することで使用可能となる。
The electric resistance of the film member is not particularly limited as long as an electric field can be formed between the film member and the
ただし、導電性が高い場合、フィルム部材と現像剤担持体13間でリークが生じない範囲でトナー剥離電位差を設定する必要がある。また、絶縁性フィルムを用いる場合、絶縁性フィルムと現像剤との間の摩擦によって絶縁性フィルムが帯電され、トナー剥離電位差を打ち消す恐れがあるために、材料選択の範囲が狭められる。
However, when the conductivity is high, it is necessary to set the toner peeling potential difference within a range where no leakage occurs between the film member and the
このような観点から、フィルム部材抵抗としては104〜1010Ω/□程度が好ましい。このような適度なフィルム部材抵抗を得るために、樹脂フィルムやゴムフィルムのバルク又は表面に導電剤を必要に応じて添加してもよい。かかる導電剤としては電子導電剤又はイオン導電剤が挙げられる。 From such a viewpoint, the film member resistance is preferably about 10 4 to 10 10 Ω / □. In order to obtain such an appropriate film member resistance, a conductive agent may be added to the bulk or surface of the resin film or rubber film as necessary. Examples of such a conductive agent include an electronic conductive agent or an ionic conductive agent.
電子導電剤としては、ケッチンブラック、アセチレンブラック、ファーネスブラック等のカーボンブラックや、金属粉、金属酸化物の微粒子等が挙げられるが、これらに制約されない。イオン導電剤の例としては、4級アンモニウム塩等のカチオン性化合物や、両性化合物、イオン性高分子材料が挙げられるが、これに限定されない。 Examples of the electronic conductive agent include, but are not limited to, carbon black such as kettin black, acetylene black, and furnace black, metal powder, and metal oxide fine particles. Examples of the ionic conductive agent include, but are not limited to, cationic compounds such as quaternary ammonium salts, amphoteric compounds, and ionic polymer materials.
フィルム部材の厚さとしては、5μm以上1mm以下、好ましくは10μm以上200μm以下を例示できる。薄すぎると強度不足となり、厚すぎると、フィルム部材の弾性率やフィルムの支点から当接部までの長さにもよるが、フィルム部材の現像剤層への当接圧が大きくなりすぎ、当接部に現像剤がせき止められて現像剤こぼれが生じる恐れがある。さらに、現像剤との接触ニップ幅が十分確保しにくいという問題が生じる。 Examples of the thickness of the film member include 5 μm or more and 1 mm or less, preferably 10 μm or more and 200 μm or less. If it is too thin, the strength will be insufficient, and if it is too thick, the contact pressure on the developer layer of the film member will become too large, depending on the elastic modulus of the film member and the length from the fulcrum of the film to the contact part. There is a risk that developer spills due to the clogging of the developer at the contact portion. Furthermore, there arises a problem that it is difficult to ensure a sufficient contact nip width with the developer.
フィルム部材は、バイアスを印加する保持電極42に固定されることで保持され、保持方法は片端を自由端とする片持ち支持でも良いし、両端を固定する両端支持であってもよい。さらに、フィルム部材を円筒形状のスリーブ構成として保持電極に保持しても良い。
The film member is held by being fixed to a holding
保持電極に固定されたフィルム部材の現像剤層への当接は、フィルム部材の弾性復元力を利用したり、復元力を補助する形状や部材を工夫してもよいが、現像剤担持体13の磁極への磁気吸引力を用いて行うことが好ましい。 For the contact of the film member fixed to the holding electrode with the developer layer, the elastic restoring force of the film member may be used, or the shape or member that assists the restoring force may be devised. It is preferable to use a magnetic attraction force to the magnetic poles.
フィルム部材の当接を弾性復元力を補助する形状や部材を工夫したり、磁気吸引力を利用することによって、高温高湿環境での長期使用や長期保管の場合でもフィルム部材にクリープ変形が生じにくく、フィルム部材の現像剤層への当接圧の変化が少ない。フィルム部材の現像剤層への当接圧の変化が少ないため、現像剤担持体13上の現像剤による摺擦力の低下が少なく、フィルム部材表面に付着したトナーを安定して除去することができ、フィルム部材の効果を損なう恐れがない。
By devising shapes and members that support elastic restoring force for the contact of film members, and by using magnetic attraction, creep deformation occurs in film members even in long-term use and long-term storage in high-temperature and high-humidity environments. It is difficult to change the contact pressure of the film member to the developer layer. Since there is little change in the contact pressure of the film member to the developer layer, there is little decrease in the rubbing force due to the developer on the
特に、フィルム部材の当接を現像剤担持体13への磁気吸引力で行うことで、上記フィルム部材のクリープ変形による当接圧の低下が生じる恐れはなくなり、安定した当接圧を長期にわたって維持することができる。
In particular, when the film member is brought into contact with the
フィルム部材を現像剤担持体13への磁気吸引力によって当接させるには、現像剤に当接させるフィルム部材の背面側に磁性部材43を設けることによって容易に達成できる。
The film member can be easily brought into contact with the
図10は、一端を保持電極42により保持し、他端を自由端としたフィルム部材41の背面に、磁性部材43を設け、現像剤23に当接している状態の拡大図である。フィルム部材41の背面に磁性部材43を設けることで、フィルム部材41を介して現像剤担持体13の磁極の形成する磁界による磁気吸引力によって磁性部材43が現像剤担持体13側へ引き付けられ、フィルム部材41の現像剤層24への当接圧を確保することが可能となる。
FIG. 10 is an enlarged view of a state in which the
ここで、磁性部材43に作用する磁気吸引力によってフィルム部材41を現像剤層23に当接することでフィルム部材の特徴である柔軟性が損なわれないようにしなければならない。フィルム部材の柔軟性が損なわれるとフィルム部材の現像剤への当接圧の均一性が損なわれるばかりでなく、フィルム部材による現像剤との当接ニップ幅が狭くなる恐れが生じる。
Here, the
図10の例では、フィルム部材41と磁性部材43を接着せず、磁性部材43をハウジング側板に設けたガイドによって現像剤担持体13法線方向に移動可能な構成にしている。フィルム部材41の一端を自由端とし、磁性部材43がフィルム部材41と接着されずに独立して移動可能な状態にすることで、フィルム部材41と現像剤担持体13との間を通過する現像剤の量が変動したとしても、その現像剤の量に追随してフィルム部材41が常に現像剤の表面を一定の圧力で当接することができるので好ましい。
In the example of FIG. 10, the
また、図11は、磁性部材43を連続体ではなく、現像剤担持体13周方向、長手方向に対して不連続体で構成(図では粒子形状)した場合を示す。このようにすることで、フィルム部材41に磁性部材43を固定化してもフィルムの柔軟性が損なわれることなく、磁気吸引力による当接力の確保が可能となる。同様に磁性部材43として、磁性粒子を分散させたフィルム状のものを用いれば磁性部材自体が可撓性を有するため、磁気吸引力によるフィルム部材41の現像剤23への当接圧と当接ニップ幅の確保が両立可能となる。同様の効果は、ワイヤー状の柔軟性のある磁性体をフィルム背面に張架することによっても得ることが可能である。
Further, FIG. 11 shows a case where the
さらに、フィルム部材41中に磁性粒子を分散させる構成とすることでフィルム部材自体に磁気吸引力が作用するようにしても良い。
Furthermore, a magnetic attractive force may act on the film member itself by dispersing the magnetic particles in the
また、図12は、一端を保持電極42により保持し、他端を自由端としたフィルム部材41の背面に、裏打ち部材44を設け、現像剤23に当接している状態の拡大図である。裏打ち部材は、フィルム部材41の当接面のコシを補強する部材であり、厚みのあるフィルムなどを用いることができる。このような裏打ち部材44を用いて、フィルム部材41の現像剤層24への当接圧の変動を防止するようにしても良い。
FIG. 12 is an enlarged view of a state in which a
また、図13は、フィルムの両端を保持電極42に固定してループ状とした状態で、現像剤23に当接している状態の拡大図である。このような構成にすることでフィルムのコシを増すようにしても良い。
FIG. 13 is an enlarged view of a state where both ends of the film are in contact with the
このように、本実施形態に係る現像装置、及び画像形成装置では、規制部材16を通過後に、現像剤担持体13に当接するトナー引き寄せ部材41を設け、バイアス電圧を印加してトナーをトナー引き寄せ部材41へ引き寄せる方向の電界を形成する。これにより、現像剤中のトナーを現像剤表面に偏在させ、トナー供給領域8でのトナー供給性を向上させることでトナー供給バイアスを低くでき、トナー回収領域9でのトナー回収性の向上をも実現できるため、ゴーストの問題が発生しない高画質の画像を長期に渡って得ることができる。
As described above, in the developing device and the image forming apparatus according to the present embodiment, the
なお、上述の実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 In addition, the above-mentioned embodiment is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 像担持体
2 現像装置
3 帯電部材
4 転写ローラ
5 クリーニングブレード
6 露光装置
7 現像領域
8 トナー供給領域
9 回収領域
13 現像剤担持体
14 現像剤回収領域
15 トナー補給部
16 規制部材
17 現像剤槽
18、19 混合攪拌部材
20 現像器筐体
21 ATDCセンサ
22 補給トナー
23 現像剤
24 トナー担持体
26 磁石ローラ
27 スリーブローラ
31 トナー担持体用バイアス電源
32 現像剤担持体用バイアス電源
33 トナー引き寄せバイアス電源
41 トナー引き寄せ部材、フィルム部材
42 保持電極
43 磁性部材
44 裏打ち部材
45 トナー
46 キャリア
50 現像残トナー
51 白地部
52 ベタ画像領域
53 ハーフトーン画像領域
54 ゴーストパターン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
表面に前記トナーとキャリアとを含む現像剤を担持搬送し、前記トナー担持体と対向する領域において、前記現像剤から前記トナーを前記トナー担持体に供給し、且つ、現像後の前記トナー担持体の表面から前記トナーを回収する現像剤担持体と、
を備えた現像装置であって、
前記対向する領域の前記現像剤の搬送方向上流側で、前記現像剤担持体上の前記現像剤に当接するトナー引き寄せ部材と、
前記現像剤に含まれる前記トナーを前記トナー引き寄せ部材へ引き付ける方向の電界を、前記現像剤担持体と前記トナー引き寄せ部材との間に形成するためのバイアス電圧を前記トナー引き寄せ部材に印加する電源と、を有することを特徴とする現像装置。 A toner carrier for carrying and conveying toner on the surface and developing a latent image on the image carrier;
A developer containing the toner and a carrier is carried and conveyed on the surface, the toner is supplied from the developer to the toner carrier in a region facing the toner carrier, and the toner carrier after development A developer carrying member for collecting the toner from the surface of
A developing device comprising:
A toner attracting member in contact with the developer on the developer carrier on the upstream side in the transport direction of the developer in the facing region;
A power source for applying a bias voltage to the toner attracting member for forming an electric field in a direction to attract the toner contained in the developer between the developer attracting member and the toner attracting member; And a developing device.
前記現像剤中のトナーを前記規制部材へ引き付ける方向の電界を、前記現像剤担持体と前記規制部材との間に形成するためのバイアス電圧を前記規制部材に印加する電源と、を有することを特徴とする請求項1または2に記載の現像装置。 A regulating member for regulating the amount of the developer on the surface of the developer carrying member;
A power source for applying a bias voltage to the regulating member for forming an electric field in a direction in which the toner in the developer is attracted to the regulating member between the developer carrying member and the regulating member. The developing device according to claim 1 or 2, characterized in that
前記トナー引き寄せ部材は、前記固定磁極と対向する位置に配置されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の現像装置。 The developer carrier has a fixed magnetic pole inside,
4. The developing device according to claim 1, wherein the toner attracting member is disposed at a position facing the fixed magnetic pole. 5.
前記トナー引き寄せ部材は、前記現像剤担持体と前記トナー担持体の対向する位置の磁極と、該磁極に隣接する磁極との極間に対向する位置に配置されることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の現像装置。 The developer carrier has a fixed magnetic pole inside,
2. The toner attracting member is disposed at a position facing a magnetic pole between a position where the developer carrying body and the toner carrying body face each other and a magnetic pole adjacent to the magnetic pole. 4. The developing device according to any one of items 1 to 3.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11480893B2 (en) | 2021-02-05 | 2022-10-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Image forming apparatus capable of returning scattered toner at a portion where a developing roller and a supply roller face each other to a circulation path during an image forming operation |
-
2009
- 2009-07-15 JP JP2009166462A patent/JP2011022307A/en active Pending
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