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JP4440004B2 - Development device - Google Patents

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JP4440004B2
JP4440004B2 JP2004173522A JP2004173522A JP4440004B2 JP 4440004 B2 JP4440004 B2 JP 4440004B2 JP 2004173522 A JP2004173522 A JP 2004173522A JP 2004173522 A JP2004173522 A JP 2004173522A JP 4440004 B2 JP4440004 B2 JP 4440004B2
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一雅 林
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正雄 大塚
晃庸 奥田
直樹 高橋
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Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられる現像装置に関するものである。   The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine.

従来、一様に帯電した感光体の外周面である原稿画像部を光走査して静電潜像を形成し、これを、着色樹脂であるトナーによって可視化する電子写真方式の画像形成装置は、高速の画像形成が可能であることからディジタル方式のプリンタや複写機などに広く採用されている。   Conventionally, an electrophotographic image forming apparatus that optically scans a document image portion, which is an outer peripheral surface of a uniformly charged photoreceptor, to form an electrostatic latent image, and visualizes this with a toner that is a colored resin, Since high-speed image formation is possible, it is widely used in digital printers and copiers.

近年、特にカラー化に対する要求が高まり、電子写真方式の画像形成装置においても、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの4色のトナー像よりなるフルカラー画像形成装置が実現しており、なかでも高速印字に有利であるタンデム方式を採用したものの普及が著しく、主流となりつつある。
このタンデム方式は4色の画像形成ユニットを並列に配置するため装置が大型化するという欠点を有しているが、その欠点に対しては、現像剤がトナーのみである非磁性一成分現像方式を用いたシステムにおいて、感光体ドラムの配列ピッチを短くして装置の小型化を実現する構成が特許文献1に示されている。この構成では、感光体ドラムの周面にトナーを付着させ静電潜像の現像を行う現像ローラを、隣接上流の感光体ドラムのクリーニング部材の上方に配置させて感光体ドラム間のピッチを短くすることにより、狭ピッチ画像形成システムを実現している。
In recent years, there has been a particularly strong demand for colorization, and in electrophotographic image forming apparatuses, full-color image forming apparatuses composed of toner images of four colors of cyan, magenta, yellow, and black have been realized. The adoption of the tandem method, which is advantageous, has become very popular and is becoming mainstream.
This tandem system has the disadvantage that the apparatus is increased in size because four color image forming units are arranged in parallel. However, the non-magnetic one-component development system in which the developer is only toner. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228688 discloses a configuration in which the arrangement pitch of the photosensitive drums is shortened to reduce the size of the apparatus. In this configuration, a developing roller that develops an electrostatic latent image by attaching toner to the peripheral surface of the photosensitive drum is disposed above the cleaning member of the adjacent upstream photosensitive drum to shorten the pitch between the photosensitive drums. By doing so, a narrow pitch image forming system is realized.

一方、現像方式としては、非磁性一成分現像方式の他に、磁性キャリアとトナーとから成る現像剤を用いた二成分現像方式も広く採用されており、高画質、低ランニングコストを実現できるという特長を有している。この方式では、現像剤を担持する現像スリーブの内部にマグネットを備えた現像ローラにより、現像剤を磁気ブラシの形で感光体ドラム表面に摺擦してトナーのみを感光体ドラム表面に移行させ、静電潜像の現像が行われる。
近年ますます高まる小型化、高画質化、低ランニングコスト化の要求に対して、これらの要求をすべて満足するために、発明者らは狭ピッチ画像形成システムに二成分現像方式を搭載した画像形成装置を開発した。
二成分現像方式においては、現像後に現像スリーブ表面に付着している現像剤の剥離を行う工程が重要であり、この現像後の現像剤剥離が不十分であると、トナーが消費された箇所と消費されていない箇所で現像剤のトナー濃度が異なる為、いわゆるゴースト(またはメモリー)と呼ばれる濃度ムラが発生してしまう。通常、この現像剤の剥離は現像スリーブ内のマグネットを奇数個とし、現像スリーブの回転軸よりも下側の位置に同極のマグネット対を設けて磁力が殆どゼロとなる剥離領域を作り、その領域で重力を用いて現像後の現像剤を自然落下させることにより剥離を行っている。その後、剥離された現像剤は剥離領域付近に設置された搬送スクリューにより搬送され、現像装置内を循環することにより所定のトナー濃度に再調整される。しかしながら、現像スリーブを隣接上流の感光体ドラムのクリーニング部材の上方に配置した狭ピッチ画像形成システムにおいては、現像スリーブ下方の領域には、隣接上流の感光体ドラムのクリーニング部材が近接しているため、自ずと同極のマグネット対を配置した現像剤の剥離領域も現像スリーブの回転軸より上側となってしまうため、重力を用いた剥離を行うことができず、ゴーストなどの濃度ムラが発生してしまう。この課題に対し、例えば特許文献2には、内部にマグネットを有した汲上ロールを現像スリーブ上の剥離領域付近に配置し、その磁力をもって現像後の現像剤の剥離を行う構成が記載されている。剥離された現像剤は、さらにもう1本の汲上ロールによって汲み上げられた後、スクリューを有した現像剤攪拌室に搬送され、トナー濃度の再調整とトナーの帯電が行われる構成となっている。
特開2001−356545号公報 特開平11−65247号公報
On the other hand, as a development method, in addition to the non-magnetic one-component development method, a two-component development method using a developer composed of a magnetic carrier and a toner is widely adopted, and it can realize high image quality and low running cost. Has features. In this method, the developer is rubbed against the surface of the photosensitive drum in the form of a magnetic brush by a developing roller having a magnet inside the developing sleeve carrying the developer, and only the toner is transferred to the surface of the photosensitive drum. The electrostatic latent image is developed.
In order to satisfy all these requirements in response to the ever-increasing demands for miniaturization, higher image quality, and lower running costs in recent years, the inventors have formed an image forming system that incorporates a two-component development system in a narrow pitch image forming system. A device was developed.
In the two-component development system, a process of removing the developer attached to the surface of the developing sleeve after development is important. If the developer peeling after the development is insufficient, the toner is consumed. Since the toner density of the developer is different in a portion where it is not consumed, density unevenness called so-called ghost (or memory) occurs. Normally, the developer is peeled off by using an odd number of magnets in the developing sleeve, and providing a pair of magnets of the same polarity below the rotation axis of the developing sleeve to create a peeling region where the magnetic force is almost zero. Separation is performed by allowing the developer after development to drop naturally using gravity in the region. Thereafter, the peeled developer is transported by a transport screw installed in the vicinity of the stripping region, and is readjusted to a predetermined toner concentration by circulating in the developing device. However, in a narrow-pitch image forming system in which the developing sleeve is disposed above the adjacent upstream photosensitive drum cleaning member, the adjacent upstream photosensitive drum cleaning member is close to the area below the developing sleeve. Since the developer peeling area where the magnet pairs of the same polarity are naturally placed is also above the rotation axis of the developing sleeve, peeling using gravity cannot be performed, resulting in density irregularities such as ghosts. End up. To deal with this problem, for example, Patent Document 2 describes a configuration in which a scooping roll having a magnet is disposed in the vicinity of a peeling region on the developing sleeve, and the developer is peeled off with the magnetic force. . The peeled developer is further pumped up by another scooping roll and then conveyed to a developer agitating chamber having a screw to readjust the toner concentration and charge the toner.
JP 2001-356545 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-65247

しかしながら、同極のマグネット対を配置した現像剤の剥離領域が現像スリーブの回転軸より上側にある構成において、特許文献2のように、現像後の現像剤を内部に磁極を有した汲上ローラにより現像剤の剥離を行う場合、他に現像剤の攪拌を行う現像剤攪拌室等を設ける必要があり、現像装置が複雑化、大型化してしまうという課題がある。また、汲上ローラの内部にマグネットを必要とするため高コストとなり、装置重量も大きくなってしまう。 However, in the configuration in which the developer peeling region where the magnet pair of the same polarity is arranged is located above the rotation axis of the developing sleeve, the developer after development is fed by a scooping roller having a magnetic pole inside as in Patent Document 2. When the developer is peeled off, it is necessary to provide a developer stirring chamber or the like for stirring the developer, which causes a problem that the developing device becomes complicated and large. Further, since a magnet is required inside the drawing roller, the cost is increased and the weight of the apparatus is increased.

本発明は、以上の課題を解決するためのものであり、二成分現像方式を採用した狭ピッチ画像形成システムなどのような同極マグネット対を配置した剥離領域が現像スリーブの回転軸よりも上側にある構成においても、マグネットを有した汲上ローラ等を用いることなく、簡素な構成で現像剤の剥離が行うことができる高画質、小型、軽量、低コストの現像装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and a peeling region in which a pair of homopolar magnets such as a narrow-pitch image forming system employing a two-component development system is disposed is above the rotation axis of the developing sleeve. The present invention has an object to provide a developing device with high image quality, small size, light weight, and low cost that can peel off a developer with a simple configuration without using a scooping roller having a magnet. To do.

この課題を解決するために、請求項1記載の発明は、表面に静電潜像を形成する潜像担持体と、トナーとキャリアからなる現像剤を前記潜像担持体に供給する現像スリーブと、前記現像スリーブの内部に設けられる、少なくとも1組の同極のマグネット対とを有し、前記マグネット対の同極同士を結ぶ前記現像スリーブ上の中点が現像装置内であって前記現像スリーブの回転軸よりも高い位置にある現像剤担持体と、前記現像剤担持体と平行に配置された2個の現像剤搬送路のうち一方の第一現像剤搬送路と、前記第一現像剤搬送路に設置され、前記現像剤を第一の方向に搬送する第一現像剤搬送手段と、前記現像担持体に対し、前記第一現像剤搬送路よりも近距離側に位置する他方の第二現像剤搬送路と、前記第二現像剤搬送路に設置され、回転軸が前記現像スリーブの回転軸よりも高い位置にあり、回転しながら前記現像剤を前記第一の方向とは逆の第二の方向に搬送するとともに、前記現像剤担持体に対して前記現像剤の供給及び剥離を行う第二現像剤搬送手段と、を備え、前記第二現像剤搬送手段の回転半径r、前記現像スリーブの回転半径R、及び、それぞれの回転軸間の距離dが下記の(数1)の関係式を満たし、前記マグネット対の同極同士を結ぶ前記現像スリーブ上の中点における現像剤の搬送量が1g/cm 2 /s以上で、かつ、前記トナーは、トナー表面形状係数SF値が100以上140以下で、トナー中に滑剤としてステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウムの金属石けんを少なくとも一つ以上含み、前記キャリアは、その形状係数SF値が100以上110以下であり、表面にフッ素変性シリコーン樹脂またはフッ素変性アクリル樹脂がコーティングされ、2kV/cmの電界における体積抵抗が1×10 10 Ω・cm以下で、熱硬化性樹脂をバインダーとし内部に磁性体を分散した樹脂キャリアを用いている、ことを特徴とする現像装置を提供するものである In order to solve this problem, the invention described in claim 1 includes a latent image carrier that forms an electrostatic latent image on the surface, and a developing sleeve that supplies a developer composed of toner and carrier to the latent image carrier. The developing sleeve includes at least one pair of magnet pairs having the same polarity, and a midpoint on the developing sleeve connecting the same poles of the magnet pair is in the developing device, and the developing sleeve A developer carrying member at a position higher than the rotation axis of the first developer carrying path, one of the two developer carrying paths arranged in parallel with the developer carrying body, and the first developer. A first developer conveying means that is installed in the conveying path and conveys the developer in a first direction; and the other of the developer carrying members positioned closer to the first developer conveying path than the first developer conveying path. Two developer transport paths and the second developer transport path The rotating shaft is at a position higher than the rotating shaft of the developing sleeve, and while rotating, conveys the developer in a second direction opposite to the first direction, and A second developer conveying means for supplying and peeling the developer, and a rotation radius r of the second developer conveying means, a rotation radius R of the developing sleeve, and a distance d between the respective rotation axes. The following formula (Equation 1) is satisfied, the developer transport amount at the middle point on the developing sleeve connecting the same poles of the magnet pair is 1 g / cm 2 / s or more, and the toner is The toner surface shape factor SF value is 100 or more and 140 or less, and at least one metal soap of zinc stearate, calcium stearate, aluminum stearate, magnesium stearate as a lubricant in the toner. Seen, the carrier, the shape factor SF value is 100 or more 110 or less, a fluorine-modified silicone resin or fluorine-modified acrylic resin is coated on the surface, 2 kV / volume resistance in an electric field of cm is 1 × 10 10 Ω · cm In the following, there is provided a developing device characterized in that a thermosetting resin is used as a binder and a resin carrier in which a magnetic material is dispersed is used .

Figure 0004440004
Figure 0004440004

本発明によると、二成分現像方式を採用した,狭ピッチ画像形成システム(複数の現像装置を有し、現像装置の間隔が狭く配置された画像形成システム)のような同極のマグネット対を配置した剥離領域が現像スリーブの回転軸よりも上側にある場合でも、内部にマグネットを有した汲上ローラなどを用いることなく簡素な現像装置構成で現像後の現像剤の十分な剥離を行い、ゴーストの発生を防止することができる。
また、搬送スクリューと現像スリーブ間の距離が短くなっても、搬送スクリューの回転によって生じる現像剤の圧力ムラが低減され、搬送スクリューの目による画像濃度ムラの発生を防止することができる。
以下、請求項1記載の発明による効果を詳細に説明する。
通常の重力による現像剤の剥離が行える構成では、搬送スクリューを現像スリーブに近づける必要はなく、むしろ、スクリュー目による濃度ムラを発生させないという観点から、搬送スクリューと現像スリーブの距離はできるだけ長く設定している。
According to the present invention, a pair of magnets having the same polarity as in a narrow pitch image forming system (an image forming system having a plurality of developing devices and a narrow interval between the developing devices) adopting a two-component developing system is disposed. Even if the peeled area is above the rotation axis of the developing sleeve, the developer after the development is sufficiently peeled off with a simple developing device configuration without using a scooping roller having a magnet inside, and ghosting Occurrence can be prevented.
Further, even when the distance between the conveying screw and the developing sleeve is shortened, uneven developer pressure caused by rotation of the conveying screw is reduced, and occurrence of uneven image density due to the eyes of the conveying screw can be prevented.
The effects of the invention of claim 1 will be described in detail below.
In a configuration where the developer can be peeled off by normal gravity, it is not necessary to bring the conveying screw close to the developing sleeve. Rather, from the viewpoint of preventing density unevenness due to the screw eyes, the distance between the conveying screw and the developing sleeve should be set as long as possible. ing.

これに対し、発明者らは、逆に、第二搬送スクリューと現像スリーブの距離を前述の範囲にしてスクリューへの現像剤の取り込みを確実に行い、除去搬送効果を高めて現像スリーブからの剥離性を向上させるというアプローチをとった。そして、新たに発生するであろうスクリュー目状の濃度ムラに対しては、以下に説明するようなキャリアの高流動性を利用することにより回避した。   In contrast, the inventors conversely set the distance between the second conveying screw and the developing sleeve within the above-described range to ensure that the developer is taken into the screw and enhance the removal conveying effect to release the developing sleeve. The approach of improving sex was taken. The screw-like density unevenness that would newly occur was avoided by utilizing the high fluidity of the carrier as described below.

一般的に、現像剤の流動性が悪い状態では、現像剤の滞留や凝集が発生しやすく、搬送スクリューのような搬送圧を加える物体の形状などの影響により現像剤の圧力が場所により不均一(圧力ムラ)となってしまう。搬送スクリューと現像スリーブの距離が短い場合は、現像スリーブとその圧力ムラが現像スリーブ上に伝わって現像剤の層厚ムラとなり、搬送スクリューの形状に対応した画像濃度ムラとして現れる。ただし、現像剤の流動性が悪い場合でも、搬送スクリューと現像スリーブの距離が十分に離れている場合は、圧力ムラが現像スリーブに到達する前に緩和され濃度ムラは発生しにくい。   Generally, when the developer fluidity is poor, the developer is likely to stay or aggregate, and the developer pressure is uneven depending on the location due to the shape of the object to which the transport pressure is applied, such as a transport screw. (Pressure unevenness). When the distance between the conveying screw and the developing sleeve is short, the developing sleeve and its pressure unevenness are transmitted onto the developing sleeve, resulting in uneven developer layer thickness and appear as image density unevenness corresponding to the shape of the conveying screw. However, even when the flowability of the developer is poor, if the distance between the conveying screw and the developing sleeve is sufficiently large, the pressure unevenness is relieved before reaching the developing sleeve, and the density unevenness hardly occurs.

ところが、低表面エネルギーで低摩擦係数を特長とするフッ素変性シリコーン樹脂またはフッ素変性アクリル樹脂をキャリア表面にコーティングした場合、キャリアの形状係数SF値が110を切るあたりから、急激に流動性が向上して流体としての特性を持つようになる。流体としての特性が強くなると、いわゆるパスカルの原理により、均一な現像剤の圧力の伝播が可能となり、搬送スクリューと現像スリーブの距離が近い場合でも搬送スクリューの形状による圧力ムラが発生することなく、均一な画像を得ることができる。   However, when the carrier surface is coated with a fluorine-modified silicone resin or fluorine-modified acrylic resin, which features low surface energy and a low coefficient of friction, the fluidity is drastically improved when the shape factor SF value of the carrier falls below 110. And have fluid properties. When the characteristics as a fluid become strong, the so-called Pascal principle allows a uniform developer pressure to propagate, and even when the distance between the conveying screw and the developing sleeve is short, pressure unevenness due to the shape of the conveying screw does not occur. A uniform image can be obtained.

また、このようなキャリアを用いることにより、現像剤の流動性と離型性が向上し、キャリアの現像スリーブからの剥離性そのものも向上する。   Further, by using such a carrier, the fluidity and releasability of the developer are improved, and the peelability of the carrier from the developing sleeve itself is also improved.

以上に説明したようなゴーストの改善とスクリュー目による濃度ムラの回避は、搬送スクリューと現像スリーブの近距離化、および高流動性、高離型性キャリアそれぞれ単独の作用ではなく、双方の相乗効果によって初めて達成されるものである。   As described above, the improvement of ghost and the avoidance of density unevenness due to screw eyes are not a short distance between the conveying screw and the developing sleeve, and the synergistic effect of both, not the single action of each of the high fluidity and high releasability carriers. Is achieved for the first time.

また、現像剤の強い流れを剥離領域付近に形成することができ、剥離領域付近に現像剤が滞留することなく良好な現像剤の循環を行うことができるため、剥離領域で一旦剥離された現像後の現像剤が現像スリーブに再付着するのを防止することができる。さらに、剥離領域付近の現像スリーブに対する磁気的拘束力が低下した現像剤を上記の現像剤の流れに取り込むことによって、除去搬送効果が向上し、強い現像剤の剥離性を得ることができる。 Further, it is possible to form a strong flow of current image agent near peeled area, since the developer in the vicinity of the peeling region can be performed circulation of good developer without staying, it is once peeled off at the peeling area It is possible to prevent the developer after development from reattaching to the developing sleeve. Further, by incorporating the developer having a reduced magnetic binding force with respect to the developing sleeve in the vicinity of the peeling region into the developer flow described above, the removal conveyance effect is improved, and a strong developer peelability can be obtained.

また、トナーとの摩擦帯電時に発生した電荷がキャリアに蓄積するのを防止することができ、その結果、現像スリーブへのキャリアの鏡像力が低減され、さらに良好な剥離性を得ることができる。また、搬送スクリューや現像装置内壁などの現像スリーブ以外の現像装置内各部材に対するキャリアの鏡像力も低減することができ、各部材付近での現像剤の滞留が防止できるので、スムーズな現像剤の循環を行うことができる。また、現像剤としての流動性が向上するため、第二搬送スクリューによる現像剤の圧力ムラもさらに低減される。
また、キャリアの真球度と表面の平滑度が向上して流動性と離型性がさらに良好となり、現像スリーブに対する付着力が低減され良好な剥離性を得ることができる。また、流動性が向上することにより、第二搬送スクリューによる現像剤の圧力ムラもさらに低減される。
In addition , it is possible to prevent the charge generated during frictional charging with the toner from accumulating in the carrier, and as a result, the mirror image force of the carrier on the developing sleeve is reduced, and further excellent releasability can be obtained. Further, the mirror image force of the carrier with respect to each member in the developing device other than the developing sleeve such as the conveying screw and the developing device inner wall can be reduced, and the developer can be prevented from staying in the vicinity of each member, so that the developer can be smoothly circulated. It can be performed. Further, since the fluidity as the developer is improved, the pressure unevenness of the developer by the second conveying screw is further reduced.
Further , the sphericity of the carrier and the smoothness of the surface are improved, and the fluidity and releasability are further improved, the adhesive force to the developing sleeve is reduced, and good peelability can be obtained. In addition, by improving the fluidity, the developer pressure unevenness due to the second conveying screw is further reduced.

また、トナーの真球度が高まることによって、トナーの流動性が向上し、キャリアの高流動性と相まって、現像剤としての流動性がさらに良好なものとなる。その結果、現像スリーブからの剥離性がさらに良好となる。また、第二搬送スクリューによる現像剤の圧力ムラもさらに低減される。加えて、トナーの高流動性によって、キャリアの表面コート剤の磨耗を防止し、現像剤の高い流動性を長期にわたって維持することができる。 Further , since the sphericity of the toner is increased, the fluidity of the toner is improved, and the fluidity as a developer is further improved in combination with the high fluidity of the carrier. As a result, the peelability from the developing sleeve is further improved. Further, the developer pressure unevenness due to the second conveying screw is further reduced. In addition, the high fluidity of the toner can prevent the surface coating agent of the carrier from being worn and maintain the high fluidity of the developer over a long period of time.

また、トナーが潤滑剤としての機能を発揮して、現像剤の流動性がさらに良好となり、現像スリーブからの剥離性がさらに向上する。また、第二搬送スクリューによる濃度ムラも低減される。加えて、潤滑剤の性質によりキャリアに対する柔らかな接触を実現できるためキャリアの表面コート剤の磨耗を防止し、現像剤の高い流動性を長期にわたって維持することができる。 In addition , the toner functions as a lubricant, the developer fluidity is further improved, and the peelability from the developing sleeve is further improved. Further, density unevenness due to the second conveying screw is also reduced. In addition, since the soft contact with the carrier can be realized due to the nature of the lubricant, the wear of the surface coating agent of the carrier can be prevented, and the high fluidity of the developer can be maintained over a long period of time.

以上より、高画質、小型、軽量、低コストの現像装置を実現することができる。   As described above, it is possible to realize a developing device with high image quality, small size, light weight, and low cost.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態1における画像形成装置の概略を示す要部断面図であり、図2は画像形成ユニットの概略を示す要部断面図であり、図3は現像装置の概略を示す斜視図であり、図4は、図3の現像装置を矢印A方向から示した要部断面図である。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on specific examples shown in the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing an outline of an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part showing an outline of an image forming unit, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the developing device shown in FIG.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における画像形成装置は、図1に示すように感光体ドラム1Y、1Mの間に、支持具2Yによって保持され上流側の感光体ドラム1Yの周面に接触して感光体ドラム1Y表面に残存するトナーの除去を行うクリーニングブレード3Yを配置し、隣接下流の感光体ドラム1Mの周面にトナーを付着させる現像ローラ4Mを、その軸芯が支持具2Yの上方であって隣接上流の感光体ドラム1Yの軸芯から支持具2Y側に傾斜する線分上に位置するように配置しており、他色の部材についても同様に配置している。このよう配置とすることにより、感光体ドラム1Y、1M、1C、1K間のピッチを短くして、装置の小型化を実現している。
以下、マゼンタの現像装置8Mを用いて、その構成について説明するが、他の色の現像装置8Y、8C、8Kについても同様であるので、それらの説明は省略する。感光体ドラム1Mは外径24mmの積層型有機感光体で、周速度100mm/sで回転している。感光体ドラム1Mには、感光体ドラム1Mに従動回転しながら感光体ドラム1Mの帯電を行う帯電ローラ5M、及び、感光体ドラム1Mに形成されたトナー像を中間転写ベルト11に転写する為の第一転写ローラ6Mが配置されている。帯電ローラ5Mは外径10mmで金属シャフトにエピクロルヒドリンゴムを形成したもの、第一転写ローラ6Mは外径12mmで金属シャフトに導電性ウレタンスポンジを形成したものを使用している。中間転写ベルト11は電気抵抗が1×10Ω・cmのポリカーボネートシートを使用した。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention is held between the photosensitive drums 1Y and 1M by the support 2Y and comes into contact with the peripheral surface of the upstream photosensitive drum 1Y. A cleaning blade 3Y for removing the toner remaining on the surface of the body drum 1Y is disposed, and the developing roller 4M for adhering the toner to the peripheral surface of the adjacent photosensitive drum 1M has an axial center above the support 2Y. Further, they are arranged so as to be positioned on a line segment inclined toward the support 2Y side from the axis of the adjacent upstream photosensitive drum 1Y, and the members of other colors are also arranged in the same manner. With this arrangement, the pitch between the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K is shortened, and the apparatus is downsized.
Hereinafter, the configuration thereof will be described using the magenta developing device 8M, but the same applies to the developing devices 8Y, 8C, and 8K of other colors, and the description thereof will be omitted. The photoconductive drum 1M is a laminated organic photoconductor having an outer diameter of 24 mm, and rotates at a peripheral speed of 100 mm / s. The photosensitive drum 1M has a charging roller 5M for charging the photosensitive drum 1M while being driven to rotate by the photosensitive drum 1M, and a toner image formed on the photosensitive drum 1M for transferring to the intermediate transfer belt 11. A first transfer roller 6M is disposed. The charging roller 5M uses an outer diameter of 10 mm and a metal shaft formed with epichlorohydrin rubber, and the first transfer roller 6M uses an outer diameter of 12 mm and a metal shaft formed with a conductive urethane sponge. The intermediate transfer belt 11 was a polycarbonate sheet having an electric resistance of 1 × 10 9 Ω · cm.

帯電ローラ5Mにより一様に帯電された感光体ドラム1M表面に、画像情報に応じてレーザー光(図示せず)を照射して静電潜像が形成された後、現像ローラ4Mによって現像域(現像ローラ4Mと感光体ドラム1Mとの間)に搬送された現像剤の磁気ブラシが静電潜像に摺擦され、トナーのみが感光体ドラム1Mの表面に移行しトナー像が形成される。レーザーパワーは280μWで、帯電ローラ5Mには1.2kVのDC電圧が印加されており、感光体ドラム1Mの帯電電位V0と露光後電位VLを測定したところ、それぞれ−650Vと−100Vであった。現像ローラ4Mには、−500VのDC電圧に、周波数3kHzでピーク・トゥ・ピーク電圧が1.5kVの矩形波のAC電圧を重畳したバイアス電圧を印加している。   An electrostatic latent image is formed by irradiating the surface of the photosensitive drum 1M uniformly charged by the charging roller 5M with a laser beam (not shown) according to image information, and then the developing area ( The developer magnetic brush conveyed between the developing roller 4M and the photosensitive drum 1M is rubbed against the electrostatic latent image, and only the toner moves to the surface of the photosensitive drum 1M to form a toner image. The laser power was 280 μW, a DC voltage of 1.2 kV was applied to the charging roller 5M, and the charged potential V0 and the post-exposure potential VL of the photosensitive drum 1M were measured to be −650V and −100V, respectively. . A bias voltage in which a rectangular wave AC voltage having a frequency of 3 kHz and a peak-to-peak voltage of 1.5 kV is superimposed on a DC voltage of −500 V is applied to the developing roller 4M.

感光体ドラム上1Mに形成されたトナー像は、+600Vの電圧が印加された第一転写ローラ6Mにより、中間転写ベルト11表面に転写される。以上の動作をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの現像装置8Y、8M、8C、8Kと感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kからなる画像形成ユニットについて行い、中間転写ベルト11上に4色の合成トナー像を形成する。その後合成トナー像は記録紙トレイ9から搬送されてきた記録紙10上に第二転写ローラ7により一括転写され、記録紙10の排出経路上に設けられている定着器12により、熱、圧力等の公知の手段により、記録紙10表面に定着される。一方、トナー像の転写が終了した後のそれぞれの感光体ドラム1Mの表面は、ウレタンゴムをシート状に成形したクリーニングブレード3Mにより感光体ドラム1M表面に残存するトナーが除去され、これにより、画像形成の1サイクルが完了する。   The toner image formed on the photosensitive drum 1M is transferred to the surface of the intermediate transfer belt 11 by the first transfer roller 6M to which a voltage of +600 V is applied. The above operation is performed for the image forming unit including the developing devices 8Y, 8M, 8C, and 8K for yellow, magenta, cyan, and black and the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K, and the four colors are combined on the intermediate transfer belt 11. A toner image is formed. Thereafter, the composite toner image is collectively transferred by the second transfer roller 7 onto the recording paper 10 conveyed from the recording paper tray 9, and heat, pressure, etc. are provided by the fixing device 12 provided on the discharge path of the recording paper 10. Is fixed on the surface of the recording paper 10 by the known means. On the other hand, the toner remaining on the surface of the photoconductive drum 1M is removed from the surface of each photoconductive drum 1M after the transfer of the toner image is completed by a cleaning blade 3M in which urethane rubber is formed into a sheet shape. One cycle of formation is complete.

以下、図2乃至図4を用いて、本発明の実施の形態1における現像装置について、現像装置8Mを用いてさらに詳細に説明する。以下の内容は、他の色の現像装置8Y、8C、8Kについても同様である。   Hereinafter, the developing device according to Embodiment 1 of the present invention will be described in more detail using the developing device 8M with reference to FIGS. The same applies to the developing devices 8Y, 8C, and 8K for other colors.

トナーは、ポリエステル樹脂86重量%に各色の顔料を5重量%、離型剤カルナウバワックス6重量%、および、サルチル酸系亜鉛からなる電荷制御剤3重量%を予備混合、溶融混練し、粗粉砕後に微粉砕、分級し、体積平均粒径が7.1μmの非磁性のトナー母体粒子を得た。このトナー母体粒子98.5重量%に外添剤として疎水性シリカ1.0重量%と疎水性のチタニア0.5重量%を外添(混合)処理したものである。後述の(数2)にて算出されるトナーの形状係数SF値は148であった。   In the toner, 86% by weight of a polyester resin, 5% by weight of a pigment of each color, 6% by weight of a release agent carnauba wax, and 3% by weight of a charge control agent composed of zinc salicylate are premixed, melt-kneaded, and coarsely mixed. After pulverization, fine pulverization and classification were performed to obtain non-magnetic toner base particles having a volume average particle diameter of 7.1 μm. The toner base particles 98.5% by weight were externally added (mixed) with 1.0% by weight of hydrophobic silica and 0.5% by weight of hydrophobic titania as external additives. The toner shape factor SF value calculated in (Equation 2) described later was 148.

キャリアに関しては、実験結果も含めて後に詳細に説明する。   The carrier will be described in detail later, including the experimental results.

本実施の形態1にかかる現像装置は、図2に示すように、仕切り壁13Mにより2個の現像剤搬送路に区画されており、仕切り壁13Mによりも上側で現像ローラ4Mから遠距離側に位置する第一現像剤搬送路14Mと、仕切り壁13Mによりも下側で現像ローラ4Mから近距離側に位置する第二現像剤搬送路15Mを備えている。第二現像剤搬送路15Mには外側への張り出し部16Mが形成されており、この張り出し部16M内には、現像ローラ4Mが突出して設けられている。ここで、現像ローラ4Mは、表面粗さRzが5μmの回転自在なアルミ製の現像スリーブ26M内に、7個のマグネットを固定配置されたものから構成されている。これら7個のマグネットは、現像ローラ4Mと感光体ドラム1Mが近接する現像領域で磁力のピークが形成され、穂切り軸25M周辺では磁力の谷間が形成されるように配置されている。本実施の形態では、現像領域にN極を配置して主極磁力を95mTとし、穂切り軸25MをS極とN極で挟む構成とした。さらに第二現像剤搬送路15Mが近接する領域には、現像後の現像剤の剥離を効果的に行えるように、S極同士を隣接させて磁力が殆どゼロとなる領域を設けている。この領域の磁力をできるだけゼロに近づけるためには、同極のマグネット間の距離をできるだけ大きくとることが重要である。この剥離領域における磁力を測定し、5mT以下の低磁力となっていることを確認した。   As shown in FIG. 2, the developing device according to the first embodiment is divided into two developer transport paths by a partition wall 13M, and is located above the partition wall 13M on the far side from the developing roller 4M. A first developer transport path 14M is provided, and a second developer transport path 15M is provided on the lower side of the partition wall 13M and closer to the developing roller 4M. An outward projecting portion 16M is formed in the second developer conveying path 15M, and a developing roller 4M projects from the projecting portion 16M. Here, the developing roller 4M is composed of seven magnets fixedly arranged in a rotatable aluminum developing sleeve 26M having a surface roughness Rz of 5 μm. These seven magnets are arranged so that a magnetic force peak is formed in the developing region where the developing roller 4M and the photosensitive drum 1M are close to each other, and a magnetic force valley is formed around the panning shaft 25M. In the present embodiment, the N pole is disposed in the development region, the main pole magnetic force is 95 mT, and the trimming shaft 25M is sandwiched between the S pole and the N pole. Further, an area where the magnetic force is almost zero is provided in the area where the second developer conveyance path 15M is close so that the south poles are adjacent to each other so that the developer after the development can be effectively peeled off. In order to make the magnetic force in this region as close to zero as possible, it is important to make the distance between magnets of the same polarity as large as possible. The magnetic force in this peeling region was measured, and it was confirmed that the magnetic force was 5 mT or less.

現像ローラ4Mの外径は14mmで、現像スリーブ26Mは周速度114mm/sで感光体ドラム1Mの回転方向に対してウィズ方向に回転しており、感光体ドラム1Mに対して1.14の周速度比を持つ。現像ローラ4Mと感光体ドラム1Mは対面するように配置され、現像ローラ4Mと感光体ドラム1Mのギャップは現像ローラ4Mの両サイドに設けられたコロ18Mの径を変更することで調整できる。本発明の実施の形態1では現像領域での現像ローラ4Mと感光体ドラム1Mのギャップは0.4mmに調整されている。   The outer diameter of the developing roller 4M is 14 mm, the developing sleeve 26M rotates in the width direction with respect to the rotating direction of the photosensitive drum 1M at a peripheral speed of 114 mm / s, and has a circumference of 1.14 with respect to the photosensitive drum 1M. Has a speed ratio. The developing roller 4M and the photosensitive drum 1M are arranged so as to face each other, and the gap between the developing roller 4M and the photosensitive drum 1M can be adjusted by changing the diameters of the rollers 18M provided on both sides of the developing roller 4M. In the first embodiment of the present invention, the gap between the developing roller 4M and the photosensitive drum 1M in the developing region is adjusted to 0.4 mm.

図2乃至図4に示すように、現像装置8Mの下側に位置する第二現像剤搬送路15M内には、その軸方向に沿って延びる第二搬送スクリュー17Mが設けられている。   As shown in FIGS. 2 to 4, a second transport screw 17M extending along the axial direction is provided in the second developer transport path 15M located below the developing device 8M.

現像スリーブ26Mを隣接上流の感光体ドラム1Mのクリーニングブレード3Mの上方に配置した構成としているため、現像スリーブ26M下方の領域には、隣接上流の感光体ドラム1Mのクリーニングブレード3Mが近接しており、その位置には第二搬送スクリュー17Mを設置することができず、現像スリーブ26Mの回転軸よりも上側の配置となる。このことから、現像後の現像剤を現像スリーブ26Mから剥離させる為のS極のマグネット対を配置した剥離領域(S極同士を結ぶ中点P周辺)も、現像スリーブ26Mの回転軸よりも高い位置となる。
さらに、現像装置8Mの第一現像剤搬送路14M内には、やはり現像ローラ4Mの軸方向に沿って延びている第一搬送スクリュー19Mが設けられている。また、図4に示すように、第二現像剤搬送路15M内の第二搬送スクリュー17Mと、第一現像剤搬送路14M内の第一搬送スクリュー19Mとは、現像ローラ4Mの軸方向に沿って互いに反対方向に現像剤を搬送するように、その羽根或いは回転方向が設定されており、例えば第一搬送スクリュー19Mは、図4中の矢印Xの方向に現像剤の攪拌搬送を行い、第二搬送スクリュー17Mは、図4中の矢印Yの方向に現像剤の搬送を行うように設定されている。
Since the developing sleeve 26M is arranged above the cleaning blade 3M of the adjacent upstream photosensitive drum 1M, the cleaning blade 3M of the adjacent upstream photosensitive drum 1M is close to the area below the developing sleeve 26M. In this position, the second conveying screw 17M cannot be installed, and is arranged above the rotation shaft of the developing sleeve 26M. From this, the separation region (around the middle point P connecting the south poles) where the south pole magnet pair for separating the developed developer from the development sleeve 26M is also higher than the rotation axis of the development sleeve 26M. Position.
Furthermore, a first conveying screw 19M that extends along the axial direction of the developing roller 4M is provided in the first developer conveying path 14M of the developing device 8M. As shown in FIG. 4, the second conveying screw 17M in the second developer conveying path 15M and the first conveying screw 19M in the first developer conveying path 14M are along the axial direction of the developing roller 4M. The blades or the rotation direction is set so as to convey the developer in opposite directions. For example, the first conveying screw 19M performs the agitating and conveying of the developer in the direction of the arrow X in FIG. The two conveying screws 17M are set so as to convey the developer in the direction of arrow Y in FIG.

また、図4に示すように、現像装置8Mの長手方向の両端部には、第一現像剤搬送路14Mと第二現像剤搬送路15Mを連通する連通口20M、21Mが形成されている。第一搬送スクリュー19Mの現像剤搬送方向(X方向)の先端部分に位置する連通口20Mにおいては、仕切り壁13Mに適切な大きさの開口が形成されており、この開口を介して、第一搬送スクリュー19Mによって攪拌搬送されてきた現像剤が重力により、第一現像剤搬送路14Mから第二現像剤搬送路15M内に落下するようになっている。本発明の実施の形態では、2組の搬送スクリューによるトナーの循環が良好に行われるように、第一搬送スクリュー19M、第二搬送スクリュー17Mとも、外径、軸径、スクリューピッチ、回転数を、それぞれ12mm、5mm、25mm、150rpmとしている。   Further, as shown in FIG. 4, communication ports 20M and 21M that connect the first developer transport path 14M and the second developer transport path 15M are formed at both ends in the longitudinal direction of the developing device 8M. In the communication port 20M located at the tip of the developer conveying direction (X direction) of the first conveying screw 19M, an opening of an appropriate size is formed in the partition wall 13M, and the first The developer that has been stirred and conveyed by the conveying screw 19M falls from the first developer conveying path 14M into the second developer conveying path 15M due to gravity. In the embodiment of the present invention, the outer diameter, the shaft diameter, the screw pitch, and the number of rotations of the first conveying screw 19M and the second conveying screw 17M are set so that the toner is circulated satisfactorily by the two sets of conveying screws. , 12 mm, 5 mm, 25 mm, and 150 rpm, respectively.

一方、第二搬送スクリュー17Mの現像剤搬送方向(Y方向)の先端部分に位置する連通口21M上方には、前記第一搬送スクリュー19M端部に連結される形で磁石ローラ22Mが設置されている。この磁石ローラ22Mは、その軸が前記第一搬送スクリュー19Mの回転軸と同軸になるように連結されており、その外径を第一搬送スクリュー19Mの外径と略一致させている。そして、図4に示すように、磁石ローラ22Mを前記第一搬送スクリュー19Mの回転と共に同方向に回転し、第二現像剤搬送路15M内の現像剤を磁気ブラシの形で第一現像剤搬送路14M内に汲み上げている。なお、本実施の形態における磁石ローラ22Mは、フェライトや磁性粉含有プラスチックをローラ状に成形し、これにN極、S極をそれぞれ交互に(おおよそ90°毎に)2極ずつ着磁したゴム磁石を使用している。また、その両端面には、SUS400系などの磁性部材(図示せず)を貼り付けてあり、現像剤が磁石ローラ22Mの両端面に付着することと、それに伴う現像剤のつまりや滞留を防止している。   On the other hand, a magnet roller 22M is installed above the communication port 21M located at the tip of the second conveying screw 17M in the developer conveying direction (Y direction) so as to be connected to the end of the first conveying screw 19M. Yes. The magnet roller 22M is coupled so that its axis is coaxial with the rotation axis of the first conveying screw 19M, and its outer diameter is substantially matched with the outer diameter of the first conveying screw 19M. Then, as shown in FIG. 4, the magnet roller 22M is rotated in the same direction as the first conveying screw 19M, and the developer in the second developer conveying path 15M is conveyed in the form of a magnetic brush to the first developer. It is pumping up in the road 14M. The magnet roller 22M in the present embodiment is a rubber in which ferrite or magnetic powder-containing plastic is molded into a roller shape, and N poles and S poles are alternately magnetized in two poles (approximately every 90 °). A magnet is used. Also, magnetic members (not shown) such as SUS400 are pasted on both end faces, and the developer adheres to both end faces of the magnet roller 22M and prevents the developer from clogging and staying. is doing.

また、磁石ローラ22Mの回転方向に対し、磁石ローラ22Mと近接して分離板(図示せず)が、第一現像剤搬送路14Mと一体的に形成されている。更に、この分離板はその分離面を、第一搬送スクリュー19Mの回転軸方向に対し傾斜するように形成されている。これにより、分離面により磁石ローラ22M上から分離された現像剤は、スムーズに第一搬送スクリュー19M方向へ移動される。以上のような構成により、下側に位置する第二現像剤搬送路15Mと上側に位置する第一現像剤搬送路14Mとの間で現像剤の循環が行われる。
また、第一現像剤搬送路14M内には、現像剤の透磁率から現像剤中のトナー濃度を検知するトナー濃度センサー23Mが配置されおり、印字によりトナー濃度が減少した場合はトナー補給口24Mよりトナーが補給されて、常に6%のトナー濃度となるようにコントローラされている。
第二現像剤搬送路15M内の現像剤は、現像ローラ4Mからの磁界によって、回転する現像スリーブ26M表面に付着して磁気ブラシを形成し、現像スリーブ26M表面を転がりながら外径5mmのアルミシャフトよりなる穂切り軸25Mが設置してある箇所まで搬送される。磁気ブラシは穂切り軸25Mを通過する際に、1mm程度の長さに調整された後に現像領域に到達し、感光体ドラム1Mに形成された静電潜像に応じて感光体ドラム1Mへトナーが移動し現像が行われる。なお、磁気ブラシの長さは、現像ローラ4Mと穂切り軸25Mとの軸間距離を調整することによって変更することができる。
Further, a separation plate (not shown) is formed integrally with the first developer conveyance path 14M in the vicinity of the magnet roller 22M with respect to the rotation direction of the magnet roller 22M. Further, the separation plate is formed so that its separation surface is inclined with respect to the rotation axis direction of the first conveying screw 19M. Thereby, the developer separated from the magnet roller 22M by the separation surface is smoothly moved in the direction of the first conveying screw 19M. With the configuration described above, the developer is circulated between the second developer transport path 15M located on the lower side and the first developer transport path 14M located on the upper side.
Further, a toner concentration sensor 23M that detects the toner concentration in the developer from the magnetic permeability of the developer is disposed in the first developer conveyance path 14M, and when the toner concentration decreases due to printing, the toner supply port 24M. The controller is controlled so that the toner concentration is always 6% by supplying more toner.
The developer in the second developer conveyance path 15M adheres to the surface of the rotating developing sleeve 26M by a magnetic field from the developing roller 4M to form a magnetic brush, and an aluminum shaft having an outer diameter of 5 mm while rolling on the surface of the developing sleeve 26M. It is transported to a place where the ear cutting shaft 25M is installed. The magnetic brush reaches the developing area after being adjusted to a length of about 1 mm when passing through the panning shaft 25M, and the toner is transferred to the photosensitive drum 1M in accordance with the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1M. Moves and development is performed. Note that the length of the magnetic brush can be changed by adjusting the inter-axis distance between the developing roller 4M and the ear cutting shaft 25M.

現像によってトナーが消費されてトナー濃度が減少した現像剤は、現像スリーブ26Mの回転とともにS極同士のマグネット対を配置された剥離領域Pに搬送され、現像スリーブ26Mに対する磁気的な拘束力から開放されるとともに、第二搬送スクリュー17Mによって除去搬送された後、第一現像剤搬送路14M及び第二現像剤搬送路15M内を循環しながら6%のトナー濃度に再び調整される。   The developer whose toner density is reduced due to toner consumption by development is transported to the peeling region P in which a pair of magnets of S poles is arranged along with the rotation of the developing sleeve 26M, and is released from the magnetic restraining force on the developing sleeve 26M. In addition, after being removed and conveyed by the second conveying screw 17M, the toner density is adjusted again to 6% while circulating in the first developer conveying path 14M and the second developer conveying path 15M.

以上のような現像装置を用い、印字後の現像剤の剥離を行う為にマグネットを有した汲上ローラ等を用いることなく、剥離領域Pに近接させた第二搬送スクリュー17Mの除去搬送効果を利用するという考えのもと、第二搬送スクリュー17Mと現像スリーブ26M間の距離d、キャリアの形状係数SF値とコーティング材料をパラメータとして、ゴーストの評価を行った。また。第二搬送スクリュー17Mと現像スリーブ26M間の距離dを短くした場合に通常発生するスクリューの目による濃度ムラについても同時に評価を行った。   Using the developing device as described above, the removal conveyance effect of the second conveyance screw 17M close to the separation region P is used without using a drawing roller having a magnet or the like to separate the developer after printing. The ghost was evaluated using the distance d between the second conveying screw 17M and the developing sleeve 26M, the carrier shape factor SF value and the coating material as parameters. Also. The density unevenness due to the screw eyes that normally occurs when the distance d between the second conveying screw 17M and the developing sleeve 26M is shortened was also evaluated at the same time.

第二搬送スクリュー17Mの回転軸と現像スリーブ26Mの回転軸の距離dを可変とする構成とし、15、20、25、30、35mmと5水準変化させて実験を行った。また、キャリアについては体積平均粒径50μmのフェライトキャリアで、比重が5g/cc、2kV/cmの電界における体積抵抗が1×1014Ω・cm、79.58kA/mの磁場中における磁化が、65Am/kgという条件下で、形状係数SF値を102、110、120、130、140と5水準変化させてキャリアのコア粒子を作成し、それぞれにフッ素変性シリコーン樹脂、フッ素変性アクリル樹脂、ジメチルシリコーン樹脂、アクリル樹脂をコーティングした計20種類のキャリアサンプルを作成した。なお、形状係数SF値は、画像解析装置により、光学顕微鏡による各トナー粒子の投影面積(A)と最大長(ML)から、下記の(数2)により算出した。実際には500個を計測後に平均値を求めた。 The experiment was conducted by changing the distance d between the rotary shaft of the second conveying screw 17M and the rotary shaft of the developing sleeve 26M to five levels of 15, 20, 25, 30, 35 mm. The carrier is a ferrite carrier having a volume average particle diameter of 50 μm, and the magnetization in a magnetic field with a specific gravity of 1 × 10 14 Ω · cm and 79.58 kA / m in an electric field of 5 g / cc and 2 kV / cm, Under the condition of 65 Am 2 / kg, the shape factor SF value was changed to five levels of 102, 110, 120, 130, and 140 to prepare carrier core particles, which were respectively modified with fluorine-modified silicone resin, fluorine-modified acrylic resin, and dimethyl A total of 20 types of carrier samples coated with silicone resin and acrylic resin were prepared. The shape factor SF value was calculated by the following (Equation 2) from the projected area (A) and the maximum length (ML) of each toner particle by an optical microscope using an image analyzer. Actually, the average value was obtained after measuring 500 pieces.

Figure 0004440004
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ゴーストの評価は、副走査方向の長さが現像スリーブ26Mの1周分に相当する14×3.14/1.14=39mmの100%dutyベタパッチを印字した直後の25%dutyハーフトーン画像の画像濃度と、何も印字しなかった場合の25%dutyハーフトーン画像の画像濃度の差で行った。上記の画像濃度差ΔIDが、マクベス社製反射濃度計RD914で0.03以下である場合、画像品質上問題とならないため、その値をゴースト評価の判定基準とした。スクリュー目状の濃度ムラについては、25%dutyハーフトーン画像を用紙全面に印字して、目視により合否判定を行った。各色トナーの特性の違いを考慮して、ゴースト、スクリュー目状の濃度ムラともシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの全色について評価を行った。 The evaluation of the ghost is based on a 25% duty halftone image immediately after printing a 100% duty solid patch of 14 × 3.14 / 1.14 = 39 mm, whose length in the sub-scanning direction corresponds to one rotation of the developing sleeve 26M. The difference was between the image density and the image density of a 25% duty halftone image when nothing was printed. When the above-mentioned image density difference ΔID is 0.03 or less with a Macbeth reflection densitometer RD914, there is no problem in image quality. Regarding the screw-like density unevenness, a 25% duty halftone image was printed on the entire surface of the paper, and the pass / fail judgment was made visually. Considering the difference in the characteristics of each color toner, ghost and screw-like density unevenness were evaluated for all colors of cyan, magenta, yellow and black.

評価結果を(表1)乃至(表4)に示す。(表1)はキャリアのコート剤がフッ素変性シリコーン樹脂の場合、(表2)はフッ素変性アクリル樹脂コートの場合、(表3)はジメチルシリコーン樹脂コートの場合、(表4)はアクリル樹脂の場合を示しており、ゴーストの評価に用いた前述の画像濃度差ΔIDが0.03以下の場合は○、0.03よりも大きい場合は×で示してある。スクリュー目状の濃度ムラについては、目視評価でスクリュー目状の濃度ムラが確認されなかった場合は○、確認された場合は×で示してある。   The evaluation results are shown in (Table 1) to (Table 4). (Table 1) is a case where the carrier coating agent is a fluorine-modified silicone resin, (Table 2) is a case where the coating agent is a fluorine-modified acrylic resin, (Table 3) is a case where the coating is a dimethyl silicone resin, and (Table 4) is a case where the acrylic resin is used. In the case where the image density difference ΔID used for the evaluation of the ghost is 0.03 or less, it is indicated by ◯, and when it is larger than 0.03, it is indicated by ×. The screw-like density unevenness is indicated by ◯ when the screw-like density unevenness is not confirmed by visual evaluation, and is indicated by × when it is confirmed.

Figure 0004440004
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以上の結果から、第二搬送スクリュー17Mの回転軸と現像スリーブ26Mの回転軸の距離dが25mm以内で、形状係数SF値が110以下でフッ素変性シリコーン樹脂またはフッ素変性アクリル樹脂をコーティングしたキャリアを用いれば、ゴーストが発生しない均一な画像が得られ、かつスクリュー目状の濃度ムラも発生しないことがわかった。   From the above results, a carrier coated with a fluorine-modified silicone resin or a fluorine-modified acrylic resin with a distance d between the rotation shaft of the second conveying screw 17M and the rotation shaft of the developing sleeve 26M within 25 mm and a shape factor SF value of 110 or less. When it was used, it was found that a uniform image without ghosting was obtained, and no screw-like density unevenness occurred.

以上の結果は以下のようにして説明することができる。ゴーストの改善については、搬送スクリューを現像スリーブに近接させることにより、剥離領域付近での現像剤の除去搬送効果が向上したこと、及び、フッ素変性シリコーン樹脂またはフッ素変性アクリル樹脂のような低表面エネルギーで低摩擦係数の材料をキャリア表面にコーティングした場合、形状係数SF値が110以下になると急激に流動性が向上するが、これによってキャリア単体としての剥離性が向上したことの2点によるものであると考えられる。   The above results can be explained as follows. As for the improvement of ghost, the effect of removing and transporting the developer in the vicinity of the peeling area has been improved by bringing the conveying screw close to the developing sleeve, and low surface energy such as fluorine-modified silicone resin or fluorine-modified acrylic resin. When the carrier surface is coated with a material having a low friction coefficient, the fluidity is drastically improved when the shape factor SF value is 110 or less. This is due to the two points that the peelability as a single carrier is improved. It is believed that there is.

スクリュー目状の濃度ムラの回避に関しても、形状係数SF値が110以下となり、現像剤の流動性が向上して流体としての特性が強くなると、現像剤の圧力が均一に伝播されるようになり、上述のように搬送スクリューと現像スリーブの距離を近づけても、搬送スクリューの形状による圧力ムラが発生しなかったと考えられる。   Regarding avoidance of screw-like density unevenness, when the shape factor SF value becomes 110 or less and the fluidity of the developer is improved and the characteristics as a fluid are strengthened, the pressure of the developer is uniformly propagated. Even when the distance between the conveying screw and the developing sleeve is reduced as described above, it is considered that pressure nonuniformity did not occur due to the shape of the conveying screw.

また、現像剤の流動性が悪い状態では、搬送スクリューの回転時に搬送スクリューの羽根の間に現像剤の詰まりが発生し、現像剤の搬送力が低下してしまうという現象があるが、上述のように現像剤の流動性が良好な状態では、このような現象は発生せず、安定した現像剤の搬送力、ひいては安定した現像剤の剥離性を実現することができる。実際に実験後の搬送スクリューの状態を観察した結果、キャリアの形状係数SF値が110以下で、フッ素変性シリコーン樹脂またはフッ素変性アクリル樹脂をコーティングしたキャリアを使用した場合は、スクリューの羽根間に付着した現像剤が極端に少ない状態であった。   Further, in a state where the developer fluidity is poor, there is a phenomenon in which developer clogging occurs between the blades of the conveying screw when the conveying screw rotates, and the conveying force of the developer decreases. Thus, in the state where the flowability of the developer is good, such a phenomenon does not occur, and it is possible to realize a stable developer conveying force and, in turn, a stable developer peelability. As a result of actually observing the state of the conveyance screw after the experiment, when the carrier has a shape factor SF value of 110 or less and a carrier coated with fluorine-modified silicone resin or fluorine-modified acrylic resin is used, it adheres between the blades of the screw. The amount of the developed developer was extremely small.

第二搬送スクリュー17Mの回転軸と現像スリーブ26Mの回転軸の距離dに関しては、さらに実験を行ったところ、第二搬送スクリュー17Mと現像スリーブ26Mが最も近接する箇所の距離d−R−rと第二搬送スクリュー17Mの外径rの関係が現像剤の剥離性(ゴーストの発生)と関連していることがわかった。なお、Rは現像スリーブ26Mの回転半径である。   As for the distance d between the rotating shaft of the second conveying screw 17M and the rotating shaft of the developing sleeve 26M, further experiments were conducted. As a result, the distance d-R-r at the position where the second conveying screw 17M and the developing sleeve 26M are closest to each other It was found that the relationship of the outer diameter r of the second conveying screw 17M is related to the developer peelability (ghosting). Here, R is the rotation radius of the developing sleeve 26M.

図5は第二搬送スクリュー17Mと現像スリーブ26Mが最も近接する箇所の距離d−R−rとゴースト(前述の画像濃度差ΔID)の関係を示した図である。このようにd−R−rが第二搬送スクリュー17Mの外径rの2倍以下(d−R−r≦2r)、即ち、第二搬送スクリュー17Mの回転軸と現像スリーブ26Mの回転軸の距離dが3r+R以下(d≦3r+R)となると、画像濃度差が0.03以下となり、ゴーストが改善されることがわかる。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the distance d-R-r and the ghost (the above-mentioned image density difference ΔID) where the second conveying screw 17M and the developing sleeve 26M are closest to each other. Thus, dRr is not more than twice the outer diameter r of the second conveying screw 17M (dRr ≦ 2r), that is, the rotational axis of the second conveying screw 17M and the rotational axis of the developing sleeve 26M. It can be seen that when the distance d is 3r + R or less (d ≦ 3r + R), the image density difference is 0.03 or less, and the ghost is improved.

以上の結果から、第二搬送スクリュー17Mの回転軸と現像スリーブ26Mの回転軸の距離dを25mm、キャリアについては、形状係数SF値を105とし、フッ素変性シリコーン樹脂を表面にコーティングした構成とした。   From the above results, the distance d between the rotation shaft of the second conveying screw 17M and the rotation shaft of the developing sleeve 26M is 25 mm, the carrier has a shape factor SF value of 105, and the surface is coated with a fluorine-modified silicone resin. .

なお、本発明ではキャリア表面のコーティング剤をフッ素変性シリコーン樹脂としたが、発明者らの実験によれば、フッ素変性アクリル樹脂でも同等の効果が得られた。   In the present invention, the carrier surface coating agent is a fluorine-modified silicone resin. However, according to experiments by the inventors, the same effect was obtained even with a fluorine-modified acrylic resin.

また、4色の画像形成ユニットを並列に配置したタンデム方式(1パス)のカラー画像形成装置を例として取り上げたが、現像剤搬送スクリューの回転軸、及び同極のマグネット対を配置した剥離領域が現像スリーブの回転軸よりも上側にある構成の、1個の感光体に4色の現像装置を配置した4パスのカラー画像形成装置やモノクロ画像形成装置であっても構わない。   Further, a tandem (one-pass) color image forming apparatus in which four color image forming units are arranged in parallel has been taken as an example. However, a peeling region in which a rotating shaft of a developer conveying screw and a magnet pair of the same polarity are arranged. May be a four-pass color image forming apparatus or a monochrome image forming apparatus in which four color developing devices are arranged on one photosensitive member, with the configuration being located above the rotation axis of the developing sleeve.

また、本発明においては、2組の現像剤搬送スクリューが上下に配置され、現像装置内で現像剤を縦方向に循環する構成としたが、2組の現像剤搬送スクリューが水平に配置されて、現像剤の循環が水平に行われる場合であってもよい。   Further, in the present invention, two sets of developer conveying screws are arranged vertically, and the developer is circulated in the vertical direction in the developing device. However, the two sets of developer conveying screws are arranged horizontally. The developer may be circulated horizontally.

また、本発明において負帯電極性を有する有機積層型感光体を用いたが、電荷輸送層と電荷発生層が同一層となっている単層型有機感光体やa−Si材料を用いた構成の感光体等でも構わず、感光体自身の帯電極性も負帯電や正帯電のいずれでも構わない。形状についてもドラム形状でなくベルト形状であってもよい。   Further, in the present invention, an organic laminated type photoconductor having a negatively charged polarity is used, but a structure using a single layer type organic photoconductor or an a-Si material in which the charge transport layer and the charge generation layer are the same layer. It may be a photoconductor or the like, and the charge polarity of the photoconductor itself may be either negative charge or positive charge. The shape may be a belt shape instead of a drum shape.

また、本発明においてはエピクロルヒドリンゴムからなる帯電ローラにDC電圧を印加する方式を用いたが、正弦波または矩形波のAC電圧を印加した方式であっても構わない。帯電ローラとしてウレタンゴム、シリコーンゴム、NBRゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムなどを使用することができ、必要に応じて表面コート等の表面処理を行うことも可能である。また、従来から多く用いているワイヤー、グリッドを用いたスコロトロン方式や固体帯電素子を用いた方式でも構わない。
また、現像ローラに印加するバイアス電圧については、必要に応じて画像濃度等を調整しながらDC電圧を50〜650Vに設定することが望ましい。また、トナー移動の促進のために周波数1〜6kHz、振幅0.2〜10kV程度の矩形波や正弦波のAC電圧を印加することによって更にトナー移動が容易となる。AC電圧の印加によって、必要画像濃度の確保、非画像部へのトナー付着の防止、微小ドット再現性の向上が実現できる。
また、本発明では現像ローラ内部のマグネットの個数を7個としたが、それ以外の複数個であっても構わない。現像スリーブについても、アルミ製で表面粗さRzが5μmとしたが、他の非磁性材料を用いてもよい。表面粗さRzについては、画像の均一性と現像剤の搬送性の観点から、3〜10μmの範囲が望ましい。
また、本発明では、現像スリーブの回転方向を感光体ドラムの回転に対してウィズ方向としたが、カウンター方向の回転であってもよく、周速度比も1.14でなくても構わない。現像ローラ、第一搬送スクリュー、第二搬送スクリューの外径、及び各搬送スクリューのスクリューピッチ、回転数に関しても、記載の値に限定されるものではない。
In the present invention, the DC voltage is applied to the charging roller made of epichlorohydrin rubber, but a sine wave or rectangular wave AC voltage may be applied. Urethane rubber, silicone rubber, NBR rubber, acrylic rubber, fluorine rubber, or the like can be used as the charging roller, and surface treatment such as surface coating can be performed as necessary. Further, a scorotron method using a wire and a grid that have been conventionally used or a method using a solid charging element may be used.
As for the bias voltage applied to the developing roller, it is desirable to set the DC voltage to 50 to 650 V while adjusting the image density or the like as necessary. Further, the toner movement is further facilitated by applying a rectangular wave or sinusoidal AC voltage having a frequency of 1 to 6 kHz and an amplitude of about 0.2 to 10 kV in order to promote toner movement. By applying the AC voltage, it is possible to secure the necessary image density, prevent toner adhesion to the non-image area, and improve the fine dot reproducibility.
In the present invention, the number of magnets inside the developing roller is seven, but a plurality of other magnets may be used. The developing sleeve is also made of aluminum and has a surface roughness Rz of 5 μm, but other nonmagnetic materials may be used. The surface roughness Rz is preferably in the range of 3 to 10 μm from the viewpoint of image uniformity and developer transportability.
Further, in the present invention, the rotation direction of the developing sleeve is the width direction with respect to the rotation of the photosensitive drum, but it may be the rotation in the counter direction, and the peripheral speed ratio may not be 1.14. The developing roller, the first conveying screw, the outer diameter of the second conveying screw, the screw pitch of each conveying screw, and the number of rotations are not limited to the described values.

キャリアの真比重についても、上記の値に限定されるものではないが、高い流動性を得るという観点から、できるだけ真比重が小さいものがよく、4g/cc以下であるのが望ましい。キャリアの体積平均粒径についても、上記の値である必要はなく、高画質化の観点から40μm以下が望ましい。キャリアの飽和磁化に関しても、現像スリーブからの良好な剥離性とソフトな磁気ブラシの実現という観点から、できるだけ小さい値が望ましいが、感光体ドラムへのキャリア飛びも考慮して決定しなければならない。   The true specific gravity of the carrier is not limited to the above value, but from the viewpoint of obtaining high fluidity, the true specific gravity should be as small as possible, and is preferably 4 g / cc or less. The volume average particle diameter of the carrier need not be the above value, and is preferably 40 μm or less from the viewpoint of improving the image quality. The saturation magnetization of the carrier is also preferably as small as possible from the viewpoint of good releasability from the developing sleeve and the realization of a soft magnetic brush, but must be determined in consideration of carrier jump to the photosensitive drum.

(実施の形態2)
図6はスクリューの回転軸からの距離と、現像剤の単位断面積、単位時間当りの搬送量の関係をスクリューの外側の範囲について示した図である。キャリアは形状係数SF値105で表面にフッ素シリコーン樹脂をコーティングしたものを用いた。図6からわかるように、現像剤の搬送量は搬送スクリューの回転軸から遠ざかるほど低下し、搬送スクリューの回転半径とも関連していることがわかる。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the distance from the rotating shaft of the screw, the unit cross-sectional area of the developer, and the transport amount per unit time in the range outside the screw. A carrier having a shape factor SF value of 105 and a surface coated with a fluorosilicone resin was used. As can be seen from FIG. 6, the developer conveyance amount decreases with increasing distance from the rotation axis of the conveyance screw, and is also related to the rotation radius of the conveyance screw.

また、図7は剥離領域付近の現像剤搬送量とゴースト(前述の画像濃度差ΔID)の関係を示した図である。この結果から、剥離領域での現像剤の搬送量が1g/cm2/s以上になると、さらにゴーストが改善されることがわかる。これは、一旦剥離された現像剤が剥離領域下流のマグネットの磁力によって現像スリーブに再付着するのを完全に防止するためには、現像剤の流れが1g/cm2/s以上必要であることを意味している。
したがって、実施の形態1において、例えば第二搬送スクリュー17Mの回転軸と現像スリーブ26Mの回転軸の距離dを16mmと近距離にすることによって、さらにゴースト発生のない均一な画像を得ることができる。また、このように第二搬送スクリュー17Mの回転軸と現像スリーブ26Mの回転軸が近距離でも、高流動性のキャリアを使用しているため、スクリュー目状の濃度ムラも発生しない。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the developer conveyance amount in the vicinity of the peeled area and the ghost (the aforementioned image density difference ΔID). From this result, it can be seen that the ghost is further improved when the developer transport amount in the peeling region is 1 g / cm 2 / s or more. This is because a developer flow of 1 g / cm 2 / s or more is necessary to completely prevent the developer once peeled off from re-adhering to the developing sleeve by the magnetic force of the magnet downstream of the peeling region. Means.
Therefore, in the first embodiment, for example, by making the distance d between the rotation shaft of the second conveying screw 17M and the rotation shaft of the developing sleeve 26M as short as 16 mm, it is possible to obtain a uniform image without further ghosting. . In addition, even when the rotation shaft of the second conveying screw 17M and the rotation shaft of the developing sleeve 26M are close to each other, since the high fluidity carrier is used, screw-like density unevenness does not occur.

(実施の形態3)
実施の形態1のキャリアの2kV/cmの電界における体積抵抗抵抗値を、1×10、1×10、1×1010、1×1012、1×1014、1×1016Ω・cmと5水準変化させて、ゴーストの評価を行った結果を図8に示す。体積抵抗1×1010Ω・cm以下になると、さらに前述の画像濃度差ΔIDが小さくなり、反射濃度計の測定値においてもΔIDがほぼゼロとなり、均一な画像が得られることがわかった。また、スクリュー目状の濃度ムラの発生もなかった。
(Embodiment 3)
The volume resistance resistance value in the electric field of 2 kV / cm of the carrier of Embodiment 1 is set to 1 × 10 6 , 1 × 10 8 , 1 × 10 10 , 1 × 10 12 , 1 × 10 14 , 1 × 10 16 Ω · FIG. 8 shows the result of ghost evaluation with 5 levels changed from cm. It was found that when the volume resistance was 1 × 10 10 Ω · cm or less, the above-described image density difference ΔID was further reduced, and ΔID was almost zero in the measured value of the reflection densitometer, and a uniform image was obtained. Further, there was no occurrence of screw-like density unevenness.

これはトナーとの摩擦帯電により発生した電荷がキャリアに蓄積しないため、現像スリーブに対するキャリアの鏡像力が低減され、剥離性が良好となった結果である。また、搬送スクリューなどの現像装置内の各部材に対するキャリアの鏡像力も低減され、各部材周辺での現像剤の凝集や滞留が防止できるので、スムーズな現像剤の流れを作ることができ、剥離領域での現像剤の良好な除去搬送を行うことができる。また、搬送スクリューのよる圧力ムラも発生しにくくなる。   This is a result that the image generated by frictional charging with the toner does not accumulate in the carrier, so that the mirror image force of the carrier with respect to the developing sleeve is reduced and the peelability is improved. In addition, the mirror image force of the carrier on each member in the developing device such as a conveying screw is also reduced, and the developer can be prevented from aggregating and staying around each member. Thus, the developer can be removed and transported with ease. In addition, pressure unevenness due to the conveying screw is less likely to occur.

(実施の形態4)
実施の形態1の構成において、熱硬化性のフェノール樹脂12重量%をバインダーとして、平均粒径0.2μmのマグネタイト88重量%を分散させ、平均粒径を35μmとし、さらに、キャリア表面をフッ素変性シリコーン樹脂でコート処理を行った樹脂キャリアを用いて評価を行った。このキャリアの2kV/cmの電界における体積抵抗の測定を行ったところ、4×10Ω・cm、真比重は3.7g/cc、磁場79.58kA/mにおける磁化は60Am/kgであった。また、形状係数SF値を測定したところ、101と極めて真球に近い形状で、さらに電子顕微鏡によりキャリア表面の観察を行ったところ、極めて凹凸が少ない平滑な表面形状であることがわかった。
(Embodiment 4)
In the configuration of Embodiment 1, 12% by weight of thermosetting phenol resin is used as a binder, 88% by weight of magnetite having an average particle size of 0.2 μm is dispersed, the average particle size is set to 35 μm, and the carrier surface is modified with fluorine. Evaluation was performed using a resin carrier coated with a silicone resin. When the volume resistivity of this carrier in an electric field of 2 kV / cm was measured, it was 4 × 10 8 Ω · cm, the true specific gravity was 3.7 g / cc, and the magnetization at a magnetic field of 79.58 kA / m was 60 Am 2 / kg. It was. Further, when the shape factor SF value was measured, it was found that the shape was very close to a true sphere of 101, and the surface of the carrier was observed with an electron microscope.

このキャリアを用いてゴーストの評価を行ったところ、前述の画像濃度差ΔIDが0.01以下とさらに小さくなり、画像濃度均一性が極めて良好な画像が得られた。また、スクリュー目状の濃度ムラも発生しなかった。   When the ghost was evaluated using this carrier, the above-mentioned image density difference ΔID was further reduced to 0.01 or less, and an image with extremely good image density uniformity was obtained. Further, screw-like density unevenness did not occur.

これは、キャリアのSF値が101と極めて真球に近く、また表面も極めて平滑な状態であるため、現像剤の流動性と離型性が良好となり、現像スリーブからの剥離性が極めて良好となることによる。また、現像剤の高流動性からスクリュー目状の濃度ムラも発生しない。   This is because the SF value of the carrier is 101, which is very close to a true sphere, and the surface is also very smooth, so that the developer fluidity and releasability are good, and the peelability from the developing sleeve is very good. By becoming. Further, due to the high fluidity of the developer, screw-like density unevenness does not occur.

なお、樹脂キャリアの熱硬化性バインダーとしては、フェノール樹脂以外に尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等が用いることができる。熱硬化性樹脂は、熱可塑性樹脂に比べ、耐久性、耐衝撃性、耐熱性に優れているので、これらの利点を生かした磁性体と熱硬化性樹脂とからなる樹脂キャリアが望まれる。   As the thermosetting binder of the resin carrier, urea resin, melamine resin, polyester resin, epoxy resin and the like can be used in addition to the phenol resin. Since the thermosetting resin is superior in durability, impact resistance, and heat resistance as compared with the thermoplastic resin, a resin carrier composed of a magnetic body and a thermosetting resin taking advantage of these advantages is desired.

また、本発明に用いる強磁性鉄化合物粒子粉末としては、マグネタイト、マグヘマイト等の強磁性酸化鉄粒子粉末、鉄以外の金属(Mn,Ni,Zn,Mg,Cu等)を一種又は二種以上含有するスピネルフェライト粒子粉末、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粒子粉末、表面に酸化被膜を有する鉄や鉄合金の微粒子粉末を用いることができる。好ましくはマグネタイト等の強磁性酸化鉄粒子粉末である。前記強磁性鉄化合物粒子の粒径は、0.02〜5μmであることが望ましい。その形状は、粒状、球状、針状のいずれであってもよい。さらに、熱硬化樹脂中の磁性体添加量は50〜90重量%が望ましい。90重量%を越えると樹脂中への分散が困難になり磁性体が離脱する。一方、50重量%に満たない場合、キャリアの磁気力が小さくなりトナー保持部材へキャリアが付着しやすくなる問題が発生する。   The ferromagnetic iron compound particle powder used in the present invention contains one or more kinds of ferromagnetic iron oxide particle powders such as magnetite and maghemite, and metals other than iron (Mn, Ni, Zn, Mg, Cu, etc.). Spinel ferrite particle powder, magnetoplumbite type ferrite particle powder such as barium ferrite, and iron or iron alloy fine particle powder having an oxide film on its surface can be used. Ferromagnetic iron oxide particles such as magnetite are preferred. The ferromagnetic iron compound particles preferably have a particle size of 0.02 to 5 μm. The shape may be any of granular, spherical and acicular. Furthermore, the addition amount of the magnetic substance in the thermosetting resin is desirably 50 to 90% by weight. If it exceeds 90% by weight, dispersion in the resin becomes difficult and the magnetic substance is detached. On the other hand, when it is less than 50% by weight, the magnetic force of the carrier becomes small, and there arises a problem that the carrier easily adheres to the toner holding member.

また、キャリア表面のコーティング剤については、フッ素変性アクリル樹脂を用いることもできる。   Moreover, a fluorine-modified acrylic resin can also be used for the coating agent on the carrier surface.

(実施の形態5)
実施の形態1において、トナーの形状係数SF値とゴーストとスクリュー目状の濃度ムラの関係を調べるために、粉砕、分級工程を経た後の形状係数SF値160のトナー母体を、サフュージング装置(日本ニューマチック製)を用いて350度、290度、230度、200度、処理無しの5条件で熱を利用して球形化処理を行った。それぞれの条件で球形化処理されたトナーの形状係数SF値は102、120、139、148、162となり、これらのトナーを用いて実験を行った。なお、キャリアはフッ素変性シリコーン樹脂を表面にコーティングしたものを用いている。図9はトナーの形状係数SF値とゴースト発生状況(前述の画像濃度差ΔID)の関係を示しており、形状係数SF値が140以下になると、ΔIDがほぼゼロとなり、さらに均一な画像が得られることがわかる。また、スクリュー目状の濃度ムラの発生もなかった。
(Embodiment 5)
In the first embodiment, in order to investigate the relationship between the toner shape factor SF value, the ghost and the screw-like density unevenness, the toner base having the shape factor SF value 160 after the pulverization and classification process is converted into a sufusing device ( (Nippon Pneumatic) was used, and the spheroidization treatment was performed using heat at 350 degrees, 290 degrees, 230 degrees, 200 degrees, and no treatment. The shape factor SF values of the toner spheroidized under the respective conditions are 102, 120, 139, 148, 162, and experiments were performed using these toners. The carrier used is a fluorine-modified silicone resin coated on the surface. FIG. 9 shows the relationship between the toner shape factor SF value and the ghost occurrence state (the aforementioned image density difference ΔID). When the shape factor SF value is 140 or less, ΔID becomes almost zero, and a more uniform image is obtained. I understand that Further, there was no occurrence of screw-like density unevenness.

また、形状係数SF値が120のトナーにおいて、実施の形態1の場合と同様に、第二搬送スクリュー17Mの回転軸と現像スリーブ26Mの回転軸の距離d、及びキャリアの形状係数SF値をパラメータとして、ゴーストとスクリュー目状の濃度ムラの評価を行ったところ、(表5)に示すようにゴーストとスクリュー目状の濃度ムラの裕度が広がる結果となった。   Further, in the case of toner having a shape factor SF value of 120, as in the first embodiment, the distance d between the rotation shaft of the second conveying screw 17M and the rotation shaft of the developing sleeve 26M, and the shape factor SF value of the carrier are parameters. As shown in (Table 5), the tolerance of the ghost and screw-like density unevenness was increased.

Figure 0004440004
Figure 0004440004

以上はトナーの形状係数SF値を140以下とすることによって、トナーが真球に近づいて現像剤の流動性がさらに良好となり、現像スリーブからの剥離性が向上していることを示している。また、現像剤の高流動性により、搬送スクリューによる圧力ムラも低減され、スクリュー目状の濃度ムラの裕度も拡大している。   The above shows that by setting the toner shape factor SF value to 140 or less, the toner approaches the true sphere, the developer fluidity is further improved, and the peelability from the developing sleeve is improved. In addition, due to the high fluidity of the developer, pressure unevenness due to the conveying screw is reduced, and the tolerance of screw-like density unevenness is increased.

さらにゴーストの発生状況の経時特性を調べたところ、図10に示すようにトナーの形状係数SF値が148の場合は、60k枚印字後で画像濃度差ΔIDが0.04に達してゴーストがNGとなるのに対し、形状係数SF値が120の場合は80k枚までゴースト発生の無い均一な画像が得られた。   Further, when the time-dependent characteristics of the ghost occurrence state are examined, when the shape factor SF value of the toner is 148 as shown in FIG. 10, the image density difference ΔID reaches 0.04 after printing 60 k sheets, and the ghost is NG. On the other hand, when the shape factor SF value is 120, up to 80k uniform images with no ghosting were obtained.

これは、現像剤の高流動性により搬送スクリューの羽根の間への現像剤の詰まりが発生しなくなったことにより、剥離領域での良好な除去搬送を維持できたことと、トナーの形状が真球に近い為、攪拌時のキャリアへのストレスが少なくキャリアのコート剤の剥がれが発生せず、コート剤の作用による高流動性、高離型性を維持できたことによるものである。実際に、80k枚印字後のキャリアの表面を電子顕微鏡により観察したところ、SF値が148の場合はコート剤の剥がれが顕著だったのに対して、SF値が120の場合はコート剤の剥がれがほとんど見られなかった。   This is because the clogging of the developer between the blades of the conveying screw does not occur due to the high fluidity of the developer, so that good removal and conveyance in the peeling area can be maintained and the shape of the toner is true. This is because, since it is close to a sphere, there is little stress on the carrier at the time of stirring, and the coating agent of the carrier does not peel off, and high fluidity and high releasability due to the action of the coating agent can be maintained. Actually, when the surface of the carrier after printing 80k sheets was observed with an electron microscope, the coating agent peeled off when the SF value was 148, whereas the coating agent peeled off when the SF value was 120. Was hardly seen.

なお、本発明においてトナーの真球度を高める方法として熱処理方法を用いたが、トナー母体を作成する方法として、懸濁重合法、乳化重合法等の化学重合法を用いても構わない。   In the present invention, the heat treatment method is used as a method for increasing the sphericity of the toner. However, a chemical polymerization method such as a suspension polymerization method or an emulsion polymerization method may be used as a method for preparing the toner base.

(実施の形態6)
実施の形態1におけるトナーに外添剤として、ステアリン酸亜鉛を1.5重量%添加して、実施の形態1と同様にゴーストとスクリュー目状の濃度ムラの評価を行った。実施の形態1との比較を行う為に、キャリアはフッ素変性シリコーン樹脂を表面にコーティングしたものを用いており、トナーの形状係数SF値も148とした。結果を(表6)に示す。
(Embodiment 6)
As an external additive, 1.5% by weight of zinc stearate was added to the toner in the first embodiment, and ghost and screw-like density irregularities were evaluated in the same manner as in the first embodiment. In order to make a comparison with the first embodiment, a carrier having a surface coated with a fluorine-modified silicone resin is used, and the shape factor SF value of the toner is 148. The results are shown in (Table 6).

Figure 0004440004
Figure 0004440004

また、トナーにステアリン酸亜鉛を添加しない場合(実施の形態1)と、添加した場合(本実施の形態6)のゴーストの経時特性を図11に示す。ステアリン酸亜鉛を添加しなかった場合は、60k枚印字後で前述の画像濃度差ΔIDが0.04に達し、ゴーストがNGとなるのに対し、ステアリン酸亜鉛を添加した場合は、80k枚においてもΔIDが0.02で、ゴーストの無い均一な画像が得られた。   Further, FIG. 11 shows the ghost characteristics over time when zinc stearate is not added to the toner (Embodiment 1) and when it is added (Embodiment 6). When zinc stearate was not added, the image density difference ΔID reached 0.04 after printing 60k sheets, and the ghost became NG, whereas when zinc stearate was added, 80k sheets Also, ΔID was 0.02, and a uniform image without ghost was obtained.

以上の結果は、トナーにステアリン酸亜鉛を添加することによって、トナーが潤滑剤としての機能を発揮して、トナーの形状係数SF値の場合と同様に現像剤の流動性が良好となり、現像スリーブからの剥離性が向上しているためと考えられる。また、現像剤の流動性が向上することにより、搬送スクリューによる圧力ムラも低減され、スクリュー目状の濃度ムラの裕度も拡大する。   The above results indicate that by adding zinc stearate to the toner, the toner functions as a lubricant, and the developer fluidity is improved as in the case of the shape factor SF value of the toner. This is considered to be because the peelability from the surface is improved. In addition, by improving the fluidity of the developer, the pressure unevenness due to the conveying screw is reduced, and the tolerance of the screw-like density unevenness is increased.

現像剤の剥離性(耐ゴースト)の経時安定性は、現像剤の流動性向上により、搬送スクリューへの現像剤の詰まりを防止できたことと、トナーの潤滑剤としての機能によりキャリアのコート剤剥がれを防止できたことで現像剤の高い流動性を長期にわたって維持できたことによって達成されている。   The developer's peelability (ghosting resistance) with time stability is due to the improvement in developer fluidity, which prevents the developer from clogging with the conveying screw, and the function of the toner as a lubricant. This is achieved by the fact that high fluidity of the developer can be maintained over a long period of time by preventing peeling.

なお、本発明においてトナーの潤滑剤としての機能を高める方法として、ステアリン酸亜鉛を添加したが、他に、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウムの金属石けんを少なくとも一つ以上トナー中に含む構成としても構わない。   In the present invention, zinc stearate is added as a method for enhancing the function of the toner as a lubricant. In addition, at least one metal soap of calcium stearate, aluminum stearate, and magnesium stearate is included in the toner. It does not matter as a configuration.

本発明の縦型循環現像装置は、複写機、ファクシミリ、レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に適用が可能である。   The vertical circulation developing device of the present invention can be applied to electrophotographic image forming apparatuses such as copying machines, facsimiles, and laser printers.

本発明の実施の形態1における画像形成装置の概略を示す要部断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing an outline of an image forming apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における画像形成ユニットの概略を示す要部断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part showing an outline of the image forming unit in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1における現像装置の概略を示す斜視図1 is a perspective view schematically showing a developing device according to Embodiment 1 of the present invention. 図2の現像装置を矢印A方向から示した要部断面図FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the developing device shown in FIG. d−R−rと画像濃度差の関係を示す図The figure which shows the relationship between dRr and an image density difference スクリュー回転軸からの距離と現像剤搬送量の関係を示す図Diagram showing the relationship between the distance from the screw rotation axis and the developer transport amount 現像剤搬送量と画像濃度差の関係を示す図Diagram showing the relationship between developer transport amount and image density difference 本発明の実施の形態3におけるキャリア抵抗値と画像濃度差の関係を示す図The figure which shows the relationship between the carrier resistance value and image density difference in Embodiment 3 of this invention 本発明の実施の形態5のおけるトナーの形状係数SF値と画像濃度差の関係を示す図The figure which shows the relationship between the shape factor SF value of toner and image density difference in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5における画像濃度差の経時特性を示す図The figure which shows the time-dependent characteristic of the image density difference in Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6における画像濃度差の経時特性を示す図The figure which shows the time-dependent characteristic of the image density difference in Embodiment 6 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1M 感光体ドラム
4M 現像ローラ
8M 現像装置
13M 仕切り壁
14M 第一現像剤搬送路
15M 第二現像剤搬送路
16M 張り出し部
17M 第二搬送スクリュー
19M 第一搬送スクリュー
23M トナー濃度センサー
24M トナー補給口
25M 穂切り軸
26M 現像スリーブ
1M photosensitive drum 4M developing roller 8M developing device 13M partition wall 14M first developer transport path 15M second developer transport path 16M overhang 17M second transport screw 19M first transport screw 23M toner concentration sensor 24M toner supply port 25M ear Cutting shaft 26M Development sleeve

Claims (1)

表面に静電潜像を形成する潜像担持体と、
トナーとキャリアからなる現像剤を前記潜像担持体に供給する現像スリーブと、前記現像スリーブの内部に設けられる、少なくとも1組の同極のマグネット対とを有し、前記マグネット対の同極同士を結ぶ前記現像スリーブ上の中点が現像装置内であって前記現像スリーブの回転軸よりも高い位置にある現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と平行に配置された2個の現像剤搬送路のうち一方の第一現像剤搬送路と、
前記第一現像剤搬送路に設置され、前記現像剤を第一の方向に搬送する第一現像剤搬送手段と、
前記現像担持体に対し、前記第一現像剤搬送路よりも近距離側に位置する他方の第二現像剤搬送路と、
前記第二現像剤搬送路に設置され、回転軸が前記現像スリーブの回転軸よりも高い位置にあり、回転しながら前記現像剤を前記第一の方向とは逆の第二の方向に搬送するとともに、前記現像剤担持体に対して前記現像剤の供給及び剥離を行う第二現像剤搬送手段と、を備え、
前記第二現像剤搬送手段の回転半径r、前記現像スリーブの回転半径R、及び、それぞれの回転軸間の距離dが下記の(数1)の関係式を満たし、
前記マグネット対の同極同士を結ぶ前記現像スリーブ上の中点における現像剤の搬送量が1g/cm 2 /s以上で、
かつ、前記トナーは、トナー表面形状係数SF値が100以上140以下で、トナー中に滑剤としてステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウムの金属石けんを少なくとも一つ以上含み、
前記キャリアは、その形状係数SF値が100以上110以下であり、表面にフッ素変性シリコーン樹脂またはフッ素変性アクリル樹脂がコーティングされ、2kV/cmの電界における体積抵抗が1×10 10 Ω・cm以下で、熱硬化性樹脂をバインダーとし内部に磁性体を分散した樹脂キャリアを用いている、
ことを特徴とする現像装置。
Figure 0004440004
A latent image carrier for forming an electrostatic latent image on the surface;
A developing sleeve for supplying a developer comprising toner and a carrier to the latent image carrier; and at least one pair of magnets having the same polarity provided in the developing sleeve; A developer carrying member in which a midpoint on the developing sleeve that connects is in a developing device and is higher than a rotation axis of the developing sleeve;
One first developer transport path of two developer transport paths arranged in parallel with the developer carrier;
A first developer conveying means installed in the first developer conveying path for conveying the developer in a first direction;
The other second developer transport path located closer to the developer carrier than the first developer transport path,
It is installed in the second developer conveyance path, and the rotation shaft is at a position higher than the rotation shaft of the developing sleeve, and conveys the developer in a second direction opposite to the first direction while rotating. And a second developer conveying means for supplying and peeling the developer with respect to the developer carrying member,
The rotation radius r of the second developer conveying means, the rotation radius R of the developing sleeve, and the distance d between the respective rotation axes satisfy the following relational expression (Equation 1):
The developer conveyance amount at the middle point on the developing sleeve connecting the same poles of the magnet pair is 1 g / cm 2 / s or more,
The toner has a toner surface shape factor SF value of 100 or more and 140 or less, and contains at least one metal soap of zinc stearate, calcium stearate, aluminum stearate, magnesium stearate as a lubricant in the toner,
The carrier has a shape factor SF value of 100 or more and 110 or less, is coated with a fluorine-modified silicone resin or a fluorine-modified acrylic resin on the surface, and has a volume resistance of 1 × 10 10 Ω · cm or less in an electric field of 2 kV / cm. , Using a resin carrier in which a thermosetting resin is used as a binder and a magnetic material is dispersed inside ,
A developing device.
Figure 0004440004
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