JP5115453B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、現像装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device and 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、装置の簡略化、小型化、低コスト化の面で有利である一方、トナーを帯電させる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して、結果として現像装置の寿命が短くなってしまう。 The one-component development system is advantageous in terms of simplification, miniaturization, and cost reduction of the apparatus, but the deterioration of the toner is likely to be accelerated by the strong stress of the regulating part that charges the toner, and the charge acceptability of the toner is reduced. It's easy to do. Further, the toner regulating member and the surface of the toner carrying member are contaminated with the toner and the external additive, whereby the charge imparting property to the toner is also lowered, and as a result, the life of the developing device is shortened.
二成分現像方式ではトナーを、キャリアとの混合による摩擦帯電で帯電するため、ストレスが小さく、トナーの劣化に対して有利である。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、長寿命化に有利である。 In the two-component development method, the toner is charged by frictional charging by mixing with a carrier, so that the stress is small and it is advantageous for the deterioration of the toner. Furthermore, since the carrier surface area is large, it is relatively resistant to contamination by toner and external additives, which is advantageous for extending the service life.
しかしながら、二成分現像法では像担持体上の静電潜像を現像する際に、現像剤の磁気ブラシによって像担持体表面を摺擦するため、磁気ブラシ痕が発生することがある。さらに、像担持体にキャリアが付着しやすく、画像欠陥となる問題がある。 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 of the developer, so that a magnetic brush mark may be generated. 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).
ハイブリッド現像方式では、トナー担持体と現像剤担持体との間に、バイアス電圧を印加し、トナーのみをトナー担持体へ移動させ、トナー担持体上からトナーのみを感光体上の潜像に対し飛翔させている。しかしながら、画像形成の高速化が進むにつれ、トナーを十分に飛翔させることが困難になり、トナー像の濃度低下が問題となってきた。 In the hybrid development system, a bias voltage is applied between the toner carrier and the developer carrier, and only the toner is moved to the toner carrier, and only the toner is transferred from the toner carrier to the latent image on the photosensitive member. I'm flying. However, as the speed of image formation increases, it becomes difficult to fly the toner sufficiently, and a decrease in the density of the toner image has become a problem.
このような問題に対応するため、トナー担持体を複数設けることで、感光体を高速回転させた場合も、トナーを複数回に渡って飛翔させることにより、高速化に伴うトナー像の濃度低下を抑えた画像形成装置が開示されている(特許文献2参照)。 In order to cope with such problems, by providing a plurality of toner carriers, even when the photosensitive member is rotated at a high speed, the toner image is caused to fly a plurality of times, thereby reducing the density of the toner image accompanying the increase in speed. A suppressed image forming apparatus is disclosed (see Patent Document 2).
特許文献2に開示されているように、複数のトナー担持体に一つの現像体担持体からトナーを供給すると、下流側のトナー担持体へのトナー供給が不足する問題がある。そのため特許文献2では、上流側のトナー担持体に印加する電圧より、下流側のトナー担持体に印加する電圧を高くする方法や、上流側より下流側のトナー担持体の表面抵抗値を小さくする方法、上流側より下流側のトナー担持体の回転数を多くする方法が開示されている。
しかしながら、特許文献2に開示されている方法では、トナー担持体の電圧や回転数、表面抵抗値等の条件設定が上流側と下流側とで異なるため、現像条件の安定性が低下したり、現像後のトナー担持体表面に残るトナーの回収率が低下するなどの問題が発生する。
However, in the method disclosed in
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数のトナー担持体を同じ条件に設定しながら、感光体を高速回転させた場合もそれぞれのトナー担持体に十分にトナーを供給し、高画質の画像が得られる現像装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. Even when a plurality of toner carriers are set under the same conditions and the photosensitive member is rotated at a high speed, the toner is sufficiently supplied to each toner carrier, It is an object of the present invention to provide a developing device and an image forming apparatus that can obtain an image of high quality.
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有するものである。 In order to solve the above problems, the present invention has the following characteristics.
1.外周部にトナーを保持して搬送し、像担持体上に形成された静電潜像を現像する複数のトナー担持体と、
外周部に前記トナーとキャリアとを含む現像剤を保持して搬送し、対向する位置に配置された複数の前記トナー担持体にそれぞれのトナー供給領域から前記トナーを供給する現像剤担持体と、
を備えた現像装置であって、
複数の前記トナー供給領域の間を前記現像剤担持体に保持されて移動する前記現像剤の表層と下層とを撹乱する撹乱手段を有することを特徴とする現像装置。
1. A plurality of toner carriers for holding and transporting toner on the outer periphery and developing the electrostatic latent image formed on the image carrier;
A developer carrier that holds and conveys the developer including the toner and the carrier on an outer peripheral portion, and supplies the toner from each toner supply region to a plurality of toner carriers disposed at opposing positions;
A developing device comprising:
A developing device, comprising: a disturbing means for disturbing a surface layer and a lower layer of the developer that is held and moved by the developer carrier between the plurality of toner supply regions.
2.前記撹乱手段は、
前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤と少なくとも一部が接触するように配置された撹乱部材を有することを特徴とする前記1に記載の現像装置。
2. The disturbance means is
2. The developing device according to
3.前記撹乱部材は、
前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤と相対速度差を有することを特徴とする前記2に記載の現像装置。
3. The disturbance member is
3. The developing device according to 2, wherein the developing device has a relative speed difference with the developer held on the developer carrier that moves between the toner supply regions.
4.前記撹乱手段は、
前記現像剤担持体と対向する位置から前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤に向けて磁界を発生す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 disturbance means is
Any one of 1 to 3 above, wherein a magnetic field is generated toward the developer held by the developer carrier that moves between the toner supply regions from a position facing the developer carrier. 2. The developing device according to
5.前記撹乱手段は、
周期的に変化する前記磁界を発生することを特徴とする前記4に記載の現像装置。
5. The disturbance means is
5. The developing device according to item 4, wherein the magnetic field that changes periodically is generated.
6.前記撹乱手段は、
前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤に向けて電界を形成することを特徴とする前記1から5の何れか1項に記載の現像装置。
6). The disturbance means is
6. The developing device according to any one of 1 to 5, wherein an electric field is formed toward the developer held on the developer carrier that moves between the toner supply regions.
7.前記撹乱手段の電位の平均値は、前記現像剤担持体の電位の平均値に対して等しいか、または前記現像剤担持体から前記撹乱手段の電極部材に前記トナーを移動させる電界を形成する電位であることを特徴とする前記6に記載の現像装置。 7). The average value of the potential of the disturbance means is equal to the average value of the potential of the developer carrier, or a potential that forms an electric field for moving the toner from the developer carrier to the electrode member of the disturbance means. The developing device as described in 6 above, wherein
8.前記電界は交流電界であることを特徴とする前記6または7に記載の現像装置。 8). 8. The developing device according to 6 or 7, wherein the electric field is an alternating electric field.
9.前記撹乱手段の前記現像剤と対向する部分は、前記現像剤担持体の磁極と対向する位置に配置されていることを特徴とする前記1から8の何れか1項に記載の現像装置。
9. 9. The developing device according to
10.前記1から9の何れか1項に記載の現像装置と、前記像担持体と、を有することを特徴とする画像形成装置。 10. An image forming apparatus comprising: the developing device according to any one of 1 to 9; and the image carrier.
本発明によれば、複数のトナー供給領域の間を前記現像剤担持体に保持されて移動する現像剤の表層と下層とを撹乱する撹乱手段を設けたので、下層のトナーを表層に移動させることができる。このことにより、複数のトナー担持体を同じ条件に設定しながら、感光体を高速回転させた場合もそれぞれのトナー担持体に十分にトナーを供給し、高画質の画像が得られる現像装置及び画像形成装置を提供できる。 According to the present invention, the disturbance means for disturbing the surface layer and the lower layer of the developer that is held and moved by the developer carrier between the plurality of toner supply regions is provided, so that the lower layer toner is moved to the surface layer. be able to. As a result, a developing device and an image that can sufficiently supply toner to each toner carrier and obtain a high-quality image even when the photosensitive member is rotated at a high speed while setting a plurality of toner carriers under the same conditions. A forming apparatus can be provided.
本発明の実施の形態について、以下に図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(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。図1を用いて画像形成装置の概略構成と動作を説明する。
(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. The schematic configuration and operation of the image forming apparatus will be described with reference to FIG.
本画像形成装置は、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である。 The image forming apparatus is a printer that performs image formation by transferring a toner image formed on an image carrier (photosensitive member) 1 to a transfer medium P such as paper by an electrophotographic method.
本画像形成装置は、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の周囲には、像担持体1を帯電するための帯電部材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。
The image forming apparatus includes an
像担持体1は、帯電部材3で帯電された後に、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、この静電潜像を現像し、トナー像を形成する。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上の残留トナーを機械的な力で除去する。
The
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、帯電部材3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5はなくてもよい。
The
次に、図1と図2を用いて本実施形態に係るハイブリッド現像方式の現像装置2の構成例を説明する。
Next, a configuration example of the developing
現像装置2の主な構成要素は、現像剤槽16、現像剤担持体11、第1のトナー担持体25、第2のトナー担持体26、撹乱手段30である。
The main components of the developing
図2は、図1に示す現像装置2の主な構成要素の一部を拡大した断面図である。以下、図2を参照しながら図1に示す現像装置2を説明する。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of some of the main components of the developing
現像剤槽16は、トナー23とキャリアを含む現像剤24を収容する。
The
ケーシング19には、第1の現像領域8、第2の現像領域12で消費される分のトナー23を現像剤槽16内に補給するための補給部14が設けられている。トナー23を収納した図示しないホッパからトナー23が送られ、補給部14から現像剤槽16内へ補給される。トナー23の補給は、トナー濃度検出用のATDCセンサ20(Automatic Toner Density Control)の出力に基づいて制御される。
The
ケーシング19の内部には、混合撹拌部材17、18が設けられている。混合撹拌部材17、18は、現像剤24を混合・撹拌し摩擦帯電させるとともに、現像剤担持体11へ現像剤24を供給する。
Inside the
現像剤担持体11は、固定配置された磁石体28と、これを内包する回転自在なスリーブローラ29とから構成され、画像形成時には、第1のトナー担持体25と第2のトナー担持体26へトナー23を供給するためのトナー供給バイアス電圧が、現像剤担持体用バイアス電源32により印加される。
The
現像剤担持体11に供給された現像剤24は、磁石体28の磁力によってスリーブローラ29の表面側に保持され、スリーブローラ29とともに回転移動する。規制部材15は、スリーブローラ29に対向する位置に配置されていて、スリーブローラ29の表面側に保持された現像剤24を所定の量に規制する。
The
磁石体28は、図2に示すようにスリーブローラ29の回転方向に沿ってS3、N1、S1、N2、N3、S2、N4の7つの磁極を有する。これらの磁極のうち、N4は、第1のトナー担持体25と対向する第1のトナー供給領域Eの位置に、N1は、第2のトナー担持体26と対向する第2のトナー供給領域Gの位置に配置されている。
The
また、スリーブローラ29上の現像剤24を剥離するための反発磁界を発生させるためN2、N3が、混合撹拌部材17側に配置されている。
Further, N2 and N3 are arranged on the side of the mixing and agitating
第1のトナー担持体25は、第2のトナー担持体25に対して上流側に配置され、それぞれ外周部にトナー23を保持して搬送し、トナー23を飛翔させて像担持体1上に形成された静電潜像を現像する。
The
トナー担持体用バイアス電源31は、第1のトナー担持体25と第2のトナー担持体26に現像バイアス電圧を供給する。また、現像剤担持体用バイアス電源32は、現像剤担持体11のスリーブローラ29にトナー供給バイアス電圧を供給する。
The toner carrier bias
なお、本実施形態の現像装置2では、トナー23とキャリアとからなる2成分現像剤を使用しており、これらは互いに摩擦接触することにより、トナー23はマイナス極性に、キャリアはプラス極性に帯電するものとする。また、像担持体1の外周面はマイナスに帯電(例えば−500V)され、露光により電位の減衰した部分(例えば−50V)にトナーが付着して現像が行われるものとする。この場合、例えば現像バイアス電圧は−300V、トナー供給バイアス電圧は−350〜−650Vに設定される。
In the developing
このように、第1のトナー担持体25と第2のトナー担持体26、スリーブローラ29に電圧を印加することで、現像剤担持体11と第1のトナー担持体25との間の第1のトナー供給領域Eでは、マイナス極性に帯電しているトナーを現像剤担持体11から第1のトナー担持体25に向けて吸引する電界が形成される。また、現像剤担持体11と第2のトナー担持体26との間の第2のトナー供給領域Gでは、トナー23を現像剤担持体11から第2のトナー担持体26に向けて吸引する電界が形成される。
As described above, the
第1のトナー担持体25と第2のトナー担持体26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もよく、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。その他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、ポルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、塩化ビニル樹脂等のゴムコーティングを施したものを用いてもよい。また、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、これらに限定されるものではない。
The
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、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、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。 Further, a conductive agent may be added to the bulk or surface of the coating. Examples of the conductive agent include an electronic conductive agent or an ionic conductive agent. Examples of the electronic conductive agent include carbon black such as kettin black, acetylene black, and furnace black, metal powder, and metal oxide fine particles, but are not limited thereto. Examples of the ionic conductive agent include cationic compounds such as quaternary ammonium salts, amphoteric compounds, and other ionic polymer materials, but they are not particularly limited. Furthermore, a conductive roller made of a metal material such as aluminum may be used.
撹乱手段30は、第1のトナー供給領域Eと第2のトナー供給領域Gとの間に配置され、第1のトナー供給領域Eと第2のトナー供給領域Gとの間を現像剤担持体11のスリーブローラ29に保持されて移動する現像剤24の表層と下層とを撹乱する。撹乱手段30については後に詳しく説明する。
The disturbance means 30 is disposed between the first toner supply region E and the second toner supply region G, and the developer carrier between the first toner supply region E and the second toner supply region G. The surface layer and the lower layer of the
次に、現像装置2の動作を説明する。
Next, the operation of the developing
現像剤槽16内の現像剤24は、混合撹拌部材17、18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11表面のスリーブローラ29へと供給される。この現像剤24は、トナー供給用現像剤担持体11内部の磁石ローラ28の磁力によってスリーブローラ29の表面側に保持され、スリーブローラ29と共に回転移動して、現像ローラ11に対向して設けられた規制部材15で通過量を規制される。
The
規制部材15を通過し、スリーブローラ29の表面側に保持されている現像剤24は、スリーブローラ29の回転に伴って第1のトナー担持体25と対向する第1のトナー供給領域Eへと搬送される。第1のトナー供給領域Eでは、磁石体28の主磁極N4の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、第1のトナー担持体25に印加された現像バイアス電圧と現像剤担持体11に印加されたトナー供給バイアス電圧により形成された電界がトナー23に与える力により、現像剤24中のトナー23が第1のトナー担持体25の側へ供給される。
The
第1のトナー担持体25に供給されたトナー23は第1のトナー担持体25の回転に伴って第1の現像領域8へと搬送され、現像バイアス電圧と像担持体上の潜像電位とによって形成される電界により静電潜像が顕像へと現像される。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
第1の現像領域8でトナーを消費した第1のトナー担持体25の表面のトナー23は、第1のトナー担持体25の回転に伴って第1の回収領域Fへと搬送される。第1の回収領域Fでは、第1のトナー担持体25上に残った未現像のトナー23が、第1のトナー担持体25から現像剤担持体11へと回収される。未現像のトナー23は、第1のトナー担持体25に印加された電圧と現像剤担持体11に印加された電圧により形成された電界、および現像剤のカウンターチャージとが形成する電界による静電気力と、現像剤担持体11の主磁極N4の磁力によって穂立ちした現像剤による機械的摺擦力によって第1のトナー担持体25からスリーブローラ29の表面へと移動する。
The
スリーブローラ29の表面に回収されたトナー23を含む現像剤24は、撹乱手段30によって表層と下層とが撹乱された後に、スリーブローラ29の回転に伴って第2のトナー担持体26と対向する第2のトナー供給領域Gへと搬送される。
The
第2のトナー供給領域Gでは磁石体28の主磁極N1の磁力によって現像剤穂立ちが形成され、第2のトナー担持体26に印加された現像バイアス電圧と現像剤担持体11に印加されたトナー供給バイアス電圧により形成された電界がトナーに与える力により、現像剤中のトナーが第2のトナー担持体26の側へ供給される。
In the second toner supply region G, developer spikes are formed by the magnetic force of the main
第2のトナー担持体26に供給されたトナー層は第2のトナー担持体26の回転に伴って第2の現像領域12へと搬送され、2回目の現像がなされる。第2の現像領域12でトナーを消費した第2のトナー担持体26表面のトナー層は、第2の回収領域Hへと搬送され、第2のトナー担持体26から現像剤担持体11へと回収される。
The toner layer supplied to the
回収された現像剤24は、現像剤担持体11のスリーブローラ29とともに回転移動して現像剤槽16に向けて搬送され、磁石体28の同極部N2、N3の反発磁界によって現像剤担持体11上から剥離され、現像剤槽16内へと回収される。補給部14に設けられた不図示の補給制御部は、ATDCセンサ20の出力値から現像剤24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トナー23がトナー補給部14を介して現像剤槽16内へ供給される。
The collected
現像装置2の説明は以上である。
The description of the developing
図3は、スリーブローラ29表面に保持された現像剤24の状態を説明する説明図である。図3を用いて撹乱手段30の効果を説明する。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the state of the
図3(a)は、現像剤24中のキャリア80の表面にトナー23が付着した状態、図3(b)は、現像剤24の表層のキャリア80からトナー23が移動した状態である。
FIG. 3A shows a state in which the
現像剤担持体11上の現像剤24は、第1のトナー供給領域Eよりも上流側では図3(a)に示すように、キャリア80の表面にトナー23が付着した状態で磁石体28の磁界によって磁気ブラシを形成している。ところが、第1のトナー供給領域Eで現像剤24中のトナー23が第1のトナー担持体25へ移動するため、図3(b)に示すように、現像剤担持体11の表層のトナー濃度が低下した状態となる。
As shown in FIG. 3A, the
加えて、現像剤24にはトナー23の移動によるカウンターチャージが残留している。このため、第2のトナー供給領域Gでは、現像剤担持体11上の移動できるトナー量が少なく、またカウンターチャージによって供給電界が弱められるため、第2のトナー担持体26へのトナー供給性が大幅に低下している。
In addition, a counter charge due to the movement of the
第2のトナー供給領域Gの手前に配置された撹乱手段30は、分離したトナー23とキャリア80とを現像剤担持体11上で撹乱し、下層のトナー23をスリーブローラ29の表面から掘り起こすことにより、キャリア80の表面にトナー23を付着させる。また、撹乱手段30は、キャリア80を撹乱することにより、キャリア80とスリーブローラ29との接触を促進させてキャリア23のカウンターチャージを除電する。
Disturbing means 30 disposed in front of the second toner supply region G disturbs the separated
このように撹乱手段30によって、表層のキャリア80の表面にトナー23が付着されるとともにキャリア80のカウンターチャージも除電されるので、第2のトナー担持体26へ十分なトナーを供給することができる。
As described above, since the
次に、撹乱手段30の実施形態について説明する。 Next, an embodiment of the disturbance means 30 will be described.
撹乱手段30は、現像剤24に外力を作用させて現像剤担持体11上の現像剤24を撹乱する。外力は、撹乱手段30が、スリーブローラ29とともに回転する現像剤24と接触することにより発生する剪断力の他、磁力、静電気力などを用いることができる。
The disturbing means 30 disturbs the
図4〜図8を用いて撹乱手段30の例を説明する。図4〜図8は、図面を簡略にするため図2から撹乱手段30、現像剤担持体11、現像剤24だけを図示したものであり、図示せぬ第1のトナー担持体25、第2のトナー担持体26は、図2と同等の位置に配置されているものとする。
The example of the disturbance means 30 is demonstrated using FIGS. 4 to 8 show only the disturbing means 30, the
図4は、現像剤24と接触するように配置した撹乱部材を撹乱手段30とした例を示す図である。撹乱部材である撹乱板300、ワイヤ301、ローラ302は、第1のトナー供給領域Eと第2のトナー供給領域Gとの間に配置されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which the
図4(a)の撹乱板300はブレードなど板状の部材であり、図4(b)のワイヤ301は線状または棒状の部材である。撹乱板300、ワイヤ301が移動する現像剤24と接触することにより剪断力が現像剤24に働き、表層と下層の現像剤24を撹乱することができる。撹乱板300、ワイヤ301の例は、構成が簡単であり、小型に構成できるので配置の自由度が大きい。
The
なお、撹乱板300の現像剤24と接触する部分は櫛歯状またはブラシ状にすると、より一層現像剤24を撹乱する効果が得られる。また、撹乱板300を駆動する駆動手段を設け、撹乱板300を振動することにより、さらに現像剤24を撹乱する効果が得られる。
In addition, if the part of the
図4(c)は、撹乱手段30に撹乱部材であるローラ302とローラ302を回転駆動させる図示せぬ駆動部とを用いた例である。ローラ302の回転方向は、現像剤担持体11と同方向でも矢印Dのように逆方向でも良い。ローラ302のように回転する部材を用いると、固定された部材を用いるに比べて現像剤24の詰まりをおこりにくくすることができる。
FIG. 4C shows an example in which the
スリーブローラ29とローラ302との相対速度差は、より剪断力の効果を得るためには大きくした方が良いが、大きすぎると現像剤24の劣化や飛び散りの弊害が生じる。そのため、ローラ302の回転速度/スリーブローラ29の回転速度は、0から2程度であることが望ましい。またローラ302には駆動装置を設けず現像剤担持体の回転に従動させても構わない。
The relative speed difference between the
撹乱板300、ワイヤ301、ローラ302を形成する材料は特に限定されるものではなく、各種金属やプラスチック材料などを用いることができる。
The material for forming the
撹乱手段30は、現像剤24とできるだけ多く接触する位置に配置する方が良いが、現像剤24が詰まることを防止するため、撹乱手段30と現像剤担持体11との間の距離は0.2mm以上にすることが望ましい。
The disturbing means 30 is preferably arranged at a position where it contacts the
図5は、現像剤24と接触するように配置した磁石303を撹乱手段30とした例を示す図である。撹乱部材である磁石303は、第1のトナー供給領域Eと第2のトナー供給領域Gとの間に配置されている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the
図5に示すように磁石303は、第1のトナー供給領域Eと第2のトナー供給領域Gとの間の現像剤担持体11の磁極S3と対向する位置に現像剤24と接触するように配置されている。磁石303の極性は、現像剤のつまりが発生しない限り対向する磁極と同極でも逆極でも構わない。磁石303は、現像剤24に向けて磁界を発生し、現像剤24のキャリア80に作用する磁極N3からの磁力線を乱し、現像剤24を撹乱する。また、磁石303は現像剤24と接触する位置に配置され、剪断力により現像剤24を撹乱するので、より現像剤24を撹乱する効果が得られる。
As shown in FIG. 5, the
図6は、撹乱手段30の発生する磁界を変化させる例を示す図である。磁気コイル304、ローラ305は、第1のトナー供給領域Eと第2のトナー供給領域Gとの間に配置されている。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which the magnetic field generated by the
図6(a)は、磁気コイル304と駆動回路40とから成る撹乱手段30を用いた例である。磁気コイル304は、駆動回路40により電流または電圧を印加され磁界を発生する。磁気コイル304で発生した磁力は、現像剤担持体11の磁極S3と磁界を形成し、現像剤24中のキャリア80を移動させる。駆動回路40は、磁気コイル304に印加する電流または電圧を周期的にオン、オフすると、より現像剤24中のキャリア80を撹乱する効果が得られる。
FIG. 6A shows an example in which the disturbance means 30 including the
図6(a)の例では、磁気コイル304を現像剤24と非接触に配置できるので、撹乱手段30が現像剤24と接触することによる劣化を抑えることができる。
In the example of FIG. 6A, since the
図6(b)は、磁極を持つローラ305とローラ305を回転駆動させる図示せぬ駆動部を撹乱手段30とした例である。磁極の数に制限はなく、少なくとも一極あれば現像剤担持体11の磁極と変化する磁界を形成するため、現像剤中のキャリアの撹乱を促進することができる。ローラ305の回転数は、現像剤担持体11の回転数に対して速度差を有していなくてもよい。
FIG. 6B shows an example in which the disturbing means 30 is a
ローラ305のように回転する磁極を持つローラを用いると、変化する磁界による撹乱効果が得られる上、固定された部材を用いるに比べて現像剤24の詰まりをおこりにくくすることができる。
When a roller having a rotating magnetic pole such as the
図7、図8は、撹乱手段30として電圧を印加した電極部材を用いた例を示す説明図である。図7、図8に示す電極部材306、ローラ電極307は、第1のトナー供給領域Eと第2のトナー供給領域Gとの間に配置されている。
7 and 8 are explanatory views showing an example using an electrode member to which a voltage is applied as the
図7の撹乱手段30は、電極部材306と電極部材306に電圧を印加する撹乱用電源33とから成る。図7に示すように、電極部材306は、現像剤担持体11上の現像剤24と対向する位置に非接触に配置されている。電極部材306の材料は、導電性材料であれば特に限定されるものではない。また、形状についても板状、棒状など特に限定されない。
The disturbance means 30 in FIG. 7 includes an
撹乱用電源33は、スリーブローラ29と電極部材306との間に、トナー81をスリーブローラ29の表面から吸引する方向の電界が発生するよう電圧を印加する。発生した電界によって、スリーブローラ29の表面に保持された現像剤24の下層に含まれるトナー81が表層に移動し、現像剤24が撹乱される。またカウンターチャージを持つキャリア80が現像剤24の表層から下層へ移動し、現像剤24が撹乱される。このようにすると、電極部材306と現像剤24とが非接触のため、電極部材306への現像剤24の付着・蓄積が抑制される。また、現像剤24に剪断力がかからないため、現像剤24の劣化を抑えることができる。
The
トナー81を移動させるため、電極部材306と現像剤担持体11との間の電界強度は100V/mm以上にすることが望ましい。電極部材306に印加する電圧は、電界強度が100V/mm以上になるよう電極部材306と現像剤担持体11との距離に応じて設定する。
In order to move the
なお、現像剤担持体11に印加されている電圧により電極部材306を接地するだけで電極部材306と現像剤担持体11との間に十分な電界強度が得られる場合は、撹乱用電源33を設けなくても良い。
If sufficient electric field strength is obtained between the
図8の例では、回転するローラ電極307に電圧を印加する例を説明する。
In the example of FIG. 8, an example in which a voltage is applied to the
図8の撹乱手段30は、撹乱部材であるローラ電極307と、ローラ電極307に電圧を印加する撹乱用電源41と、図示せぬローラ電極307を回転駆動させる図示せぬ駆動部と、から成る。
8 includes a
ローラ電極307は、現像剤担持体11上の現像剤24と接触するように配置され、スリーブローラ29と同じ速度で回転する。撹乱用電源41は、ローラ電極307に、現像剤担持体11に印加されている電圧の平均値に対して等しいか、または現像剤担持体11からローラ電極307にトナー81を移動させる電界を形成する直流電圧を印加する。また、現像剤担持体11に印加されている電圧が直流電圧の場合、撹乱用電源41は、ローラ電極307に現像剤担持体11との間に振動電界が形成される交流電圧を直流電圧に重畳して印加する。
The
一般に現像剤担持体11には交流電圧を印加するので、その場合はローラ電極307に直流電圧だけを印加しても振動電界が形成される。また、一般に現像剤担持体11には第1のトナー担持体25、第2のトナー担持体26へトナーを供給する方向の電圧を印加するので、撹乱用電源4を設けず、ローラ電極307を接地するか、あるいは第1のトナー担持体25、第2のトナー担持体26と同電位にするだけでも同様の効果が得られる。
In general, an AC voltage is applied to the
ローラ電極307は、導電性を有していれば特に制限されるものではなく、トナー担持体11と同様の材料を用いることができる。また、ローラ電極307は電極部材の一例であり、導電性を有する撹乱板300、ワイヤ301、ローラ302、磁石303など用いて、前記同様の電界を形成するようにしても良い。
The
このように振動電界が形成されるようにすると、同電位であっても電極部材との間でトナー81が移動する。振動電界によってトナー81を移動させるので、トナー81をスリーブローラ29に保持された現像剤24の下層から掘り起こす効果がより高まる。また、電位差がある場合は、カウンターチャージを持ったキャリア80の移動も加わるためさらに効果的である。回転するローラ電極307を用いると、固定された部材を用いるに比べて現像剤24の詰まりをおこりにくくすることができる。また、ローラ電極307には駆動装置を設けず現像剤担持体11の回転に従動させても同様に詰まりを防ぐことは可能である。
When the oscillating electric field is thus formed, the
なお、現像剤担持体11とのリーク防止のため、ローラ電極307と現像剤担持体11との間の電界強度は10000V/mm以下になるよう電圧を印加することが望ましい。
In order to prevent leakage with the
以上このように、本発明によれば、複数のトナー担持体を同じ条件に設定しながら、感光体を高速回転させた場合もそれぞれのトナー担持体に十分にトナーを供給し、高画質の画像が得られる現像装置及び画像形成装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, even when a plurality of toner carriers are set to the same condition and the photosensitive member is rotated at a high speed, a sufficient amount of toner is supplied to each toner carrier, so that a high-quality image is obtained. A developing device and an image forming apparatus can be provided.
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
11 現像剤担持体
12 スリーブローラ
13 磁石体
16 現像剤槽
17、18 混合撹拌部材
20 ATDCセンサ
23 トナー
24 現像剤
25 第1のトナー担持体
26 第2のトナー担持体
28 磁石体
29 スリーブローラ
30 撹乱手段
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、42 撹乱用電源
80 キャリア
E 第1のトナー供給領域
F 第1の回収領域
G 第2のトナー供給領域
H 第2の回収領域
DESCRIPTION OF
Claims (10)
外周部に前記トナーとキャリアとを含む現像剤を保持して搬送し、対向する位置に配置された複数の前記トナー担持体にそれぞれのトナー供給領域から前記トナーを供給する現像剤担持体と、
を備えた現像装置であって、
複数の前記トナー供給領域の間を前記現像剤担持体に保持されて移動する前記現像剤の表層と下層とを撹乱する撹乱手段を有することを特徴とする現像装置。 A plurality of toner carriers for holding and transporting toner on the outer periphery and developing the electrostatic latent image formed on the image carrier;
A developer carrier that holds and conveys the developer including the toner and the carrier on an outer peripheral portion, and supplies the toner from each toner supply region to a plurality of toner carriers disposed at opposing positions;
A developing device comprising:
A developing device, comprising: a disturbing means for disturbing a surface layer and a lower layer of the developer that is held and moved by the developer carrier between the plurality of toner supply regions.
前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤と少なくとも一部が接触するように配置された撹乱部材を有することを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 The disturbance means is
2. The developing device according to claim 1, further comprising a disturbing member disposed so that at least a part of the developer is held on the developer carrying member that moves between the toner supply regions. .
前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤と相対速度差を有することを特徴とする請求項2に記載の現像装置。 The disturbance member is
The developing device according to claim 2, wherein the developing device has a relative speed difference with the developer held on the developer carrier that moves between the toner supply regions.
前記現像剤担持体と対向する位置から前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤に向けて磁界を発生す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 disturbance means is
4. The magnetic field is generated toward the developer held by the developer carrier that moves between the toner supply regions from a position facing the developer carrier. 5. The developing device according to claim 1.
周期的に変化する前記磁界を発生することを特徴とする請求項4に記載の現像装置。 The disturbance means is
The developing device according to claim 4, wherein the magnetic field that changes periodically is generated.
前記トナー供給領域の間を移動する前記現像剤担持体に保持された前記現像剤に向けて電界を形成することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の現像装置。 The disturbance means is
6. The developing device according to claim 1, wherein an electric field is formed toward the developer held by the developer carrying member that moves between the toner supply regions.
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