JP2004021043A

JP2004021043A - Developer carrier, development apparatus, image forming apparatus, and process cartridge

Info

Publication number: JP2004021043A
Application number: JP2002177708A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Sugihara; 杉原　和之
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a developer transport member which can transport a developer stably for a long period of time by preventing the clogging of the developer due to toner sticking within V-grooves even when a low melting point toner is used while suppressing the reduction in the amount of the developer to be transported, and to provide a developing device, an image forming apparatus, and a process cartridge. <P>SOLUTION: V-grooves of a V-shaped cross section 651 which extend to the transverse direction orthogonal with the surface moving direction of a developing sleeve 650 and open to an outer side from the surface are formed at a plurality of points in the surface moving direction. The angle α of inclination formed between upstream side slopes 651A which exist on the upstream side in the surface moving direction of the inner wall surfaces of the individual V-grooves 651 and virtual planes 650P which pass apexes 651C of the V-grooves 651 and are perpendicular to the surface moving direction is ≥45° to ≤60°. The development apparatus, the image forming apparatus and the process cartridge are formed by using such developing sleeve 650. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置並びに該画像形成装置に用いる現像剤担持体、現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。詳しくは、表面の移動方向と直交する幅方向に延在する断面がＶ字状の溝が、該表面の移動方向の複数箇所に形成された現像剤担持体並びに該現像剤担持体を備えた現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の現像剤担持体として、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤を安定して搬送するために複数の凹部が分布するように形成された表面を有する現像スリーブが知られている。例えば上記凹部として、軸方向に沿って延びるＶ字状の断面を有する溝を、外周面の周方向の複数箇所に形成した現像スリーブが知られている（特開２０００−３２１８６４号公報参照）。この溝が形成された現像スリーブを用いると、外周面に現像剤を安定して担持することができる。そして、外周面に担持されて現像剤規制部材による規制位置を通過する現像剤通過量を安定化させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本発明者が上記従来のＶ字状の溝が形成された現像スリーブを長期にわたって使用して実験などを行なったところ、各溝の内壁面にトナーが固着する場合があることがわかった。特に、この溝内でのトナー固着は、低融点トナーを用いた場合に顕著に発生する。そして、この溝内のトナー固着を詳細に観察したところ、各溝の内壁面のうち現像スリーブ表面移動方向の上流側に位置する上流側斜面にトナーが固着していることがわかった。この観察結果により、次のような固着メカニズムが考えられる。トナーと磁性キャリアとを含む現像剤は現像スリーブの表面に引きつけられ、各溝の内部に現像剤が保持される。このように溝の内部に現像剤が保持された状態で現像スリーブが回転すると、溝内の現像剤に含まれるトナーが溝の上流側斜面に強く押しつけられて密着する。このようにトナーが溝の上流側斜面に強く押しつけられて密着する状態が継続することにより、トナーが溝内に次第に固着していくと考えられる。
このような溝内のトナー固着がひどくなると、溝に現像剤詰まりが発生し、溝本来の機能を発揮しなくなり、安定した現像剤搬送性を確保できなくなってしまう。
【０００４】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものである。その目的は、現像剤搬送量の低下を抑制しつつ、低融点トナーを用いた場合でもＶ字状の溝内でのトナー固着に起因した現像剤詰まりを防止し、長期にわたって安定した現像剤搬送を行なうことができる現像剤担持体、現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、トナーを含む現像剤を表面に担持して搬送する現像剤担持体であって、表面の移動方向と直交する幅方向に延在し該表面から外側に向けて開口したＶ字形状断面の溝が、該表面の移動方向の複数箇所に形成され、各溝の内壁面のうち該表面の移動方向上流側に位置する上流側斜面と、該溝の頂部を通り該表面の移動方向に垂直な仮想平面との間に形成される上流側傾斜角度が、４５°以上且つ６０°以下であることを特徴とするものである。
請求項１の現像剤担持体は、表面の移動方向と直交する幅方向に延在し表面から外側に向けて開口したＶ字形状断面の溝が、表面の移動方向の複数箇所に形成されている。この現像剤担持体の表面が移動するときに、溝内の現像剤は、溝の内壁面のうち該表面の移動方向上流側に位置する上流側斜面に対して押し付けられるような力を受ける。そして、この押し付け力は、溝の上流側斜面と、表面の移動方向に垂直な仮想平面との間に形成される傾斜角度によって変化する。
そこで、本発明者は上記溝の上流側斜面の傾斜角度を変化させて溝の内壁面へのトナー固着及び現像剤搬送性（現像剤の搬送量）を調べ、上記傾斜角度の好適範囲を見いだした。すなわち、上記傾斜角度を４５°以上にすることにより、融点が１００°Ｃ以下の低融点トナーを用いた場合でも、溝の内壁面へのトナー固着を回避し、溝内の現像剤詰まりを防止することができることがわかった。一方、上記傾斜角度を大きく設定しすぎると、溝によって現像剤を保持する機能が低下してしまうが、上記上流側斜面の傾斜角度を６０°以下にすることにより、現像剤の搬送量の低下を抑制できることがわかった。
また、上記傾斜角度を４５°以上且つ６０°以下にすることで溝内の現像剤詰まりを防止しつつ現像剤の搬送量の低下を抑制することができるという効果は、他のパラメータの影響をほとんど受けずに得られた。例えば、上記溝の斜面の表面粗さ、現像剤担持体表面と現像剤規制部材との間隙の大きさ、現像剤規制部材に対向している部分での磁力、溝の上流側斜面と下流側斜面とがなす全体の開口角度等の影響を受けずに上記効果が得られた。具体的には、上記溝の斜面の１０点平均表面粗さＲｚが５〜４０μｍ、現像剤担持体表面と現像剤規制部材との間隙の大きさが０．３〜０．８５ｍｍ、及び現像剤規制部材に対向している部分での現像剤担持体表面上の法線方向磁束密度が４０〜７０ｍＴ、上記溝全体の開口角度が６０°〜１２０°の範囲で、上記効果を確認することができた。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の現像剤担持体において、各溝の内壁面の少なくとも上記上流側斜面の表面粗さが、１０点平均表面粗さＲｚで２０μｍ以上且つ４０μｍ以下であることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１の現像剤担持体において、各溝の内壁面の少なくとも上記上流側斜面が、セラミックコートされていることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１の現像剤担持体において、各溝の内壁面の少なくとも上記上流側斜面が、ニッケルメッキ処理されていることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４の現像剤担持体において、上記溝のピッチＰが０．５ｍｍ以下であり、各溝の開口角度が６０°以上且つ１２０°以下であり、各溝の深さが０．０５ｍｍ以上且つ０．１５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
請求項６の発明は、トナーを含む現像剤を表面に担持して該表面が移動することにより像担持体に対向している現像領域に該現像剤を搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部の配置され該現像像剤担持体表面に該現像剤を担持するための磁界を形成する磁界発生手段と、該現像剤担持体表面に対向するように配置され該現像剤担持体表面に担持されて該現像領域に搬送される現像剤の量を規制する現像剤規制部材とを備えた現像装置において、該現像剤担持体として、請求項１、２、３、４又は５の現像剤担持体を備えたことを特徴とするものである。
請求項７の発明は、請求項６の現像装置において、上記磁性キャリアが、磁性体の芯材に対して樹脂コート膜を有するものであり、該樹脂コート膜が、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させたものであることを特徴とするものである。
請求項８の発明は、像担持体と、該像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の潜像を現像する現像装置と、該像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写手段とを備えた画像形成装置において、該現像装置が、請求項６又は７の現像装置であることを特徴とするものである。
請求項９の発明は、複数の像担持体と、各像担持体上に潜像を形成する潜像形成手段と、該像担持体上の潜像を互いに異なる色のトナーを用いて現像する複数の現像装置と、各像担持体上のトナー像を転写材に重ね合わせるように転写する転写手段とを備え、該転写材上にカラー画像を形成する画像形成装置において、該現像装置が、請求項６又は７の現像装置であることを特徴とするものである。
請求項１０の発明は、像担持体と該像担持体上の潜像を現像する現像装置とを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジにおいて、該現像装置が、請求項６又は７の現像装置であることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、カラー画像を形成する画像形成装置としてのタンデム型カラー電子写真複写機（以下「複写機」という）に適用した実施形態について説明する。タンデム型の画像形成装置とは、複数の像担持体としての感光体が並べて備えられており、それぞれ個別に現像装置を備えている。そして、これらの感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を転写して順次重ね合わせ記録材上に合成カラー画像を記録するものである。このタンデム型の画像形成装置は、１つの感光体を用いて複数回画像形成を繰り返して感光体上に合成フルカラー画像を形成する、１ドラム型の画像形成装置に比べて、プリントスピードの大幅な時間短縮が可能である。しかし、このようなタンデム型画像形成装置は、複数の画像形成部を有するため、装置が大型化してしまう。
【０００８】
また、タンデム型の画像形成装置には、直接転写方式を採用するものと、間接転写方式を採用するものとがある。直接転写方式は、図２３に示すように、各感光体１上の画像を転写装置２により、シート搬送ベルト３で搬送するシートｓに順次転写するものである。一方、間接転写方式は、図２４に示すように、各感光体１上の画像を１次転写装置２によりいったん中間転写ベルト４に順次転写して後、その中間転写ベルト４上の画像を２次転写装置５によりシートｓに一括転写するものである。直接転写方式は、複数の感光体１を並べたタンデム型の画像形成装置Ｔの上流側に給紙装置６を、下流側に定着装置７を配置しなければならず、シート搬送方向にさらに大型化する欠点がある。また、できるだけ大型化しないように定着装置７をタンデム画像形成部Ｔに接近して配置すると、シートｓがたわむ充分な余裕がない。このため、シートｓの先端が定着装置７に進入するときの衝撃や定着装置７を通過するときのシート搬送速度差等で後端部に不良画像を生じる虞がある。一方、間接転写方式のものは、２次転写位置を比較的自由に設置することができる。そこで、図２４に示すように、２次転写位置を感光体１と対向する１次転写位置から離れたた位置とし、給紙装置６および定着装置７を、タンデム画像形成部Ｔと重ねたレイアウトをとることができる。このように、タンデム画像形成部Ｔの上流側及び下流側（図２４中では水平方向）に対して小型化できるという利点がある。また、シートｓがたわむことができる十分な余裕をもって定着装置７を配置することができるため、定着装置７を通過する際、画像に悪影響を及ぼす虞がない。このため、タンデム型の画像形成装置で間接転写方式のものが特に注目されてきている。
【０００９】
以下、間接転写方式を採用したタンデム型画像形成装置である複写機について説明する。まず、本実施形態に係る複写機の全体的な構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機の概略構成図である。この複写機は、複写装置本体１００、この複写機本体を載せる給紙テーブル２００、複写装置本体上に取り付けるスキャナ３００、さらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００から主に構成されている。
【００１０】
複写装置本体１００には、中央に、中間転写体として無端の中間転写ベルト１０を設ける。図３は、中間転写ベルト１０の構成図である。中間転写ベルト１０は、図３に示すように、内側からベース層１１、弾性層１２、コート層１３からなる。ベース層１１は、例えばフッ素樹脂や帆布など伸びにくい材料で構成されている。弾性層１２は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどで構成されている。この弾性層１２の表面は、例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層１３で覆ってある。
【００１１】
この中間転写ベルト１０は、支持部材としての第１の支持ローラ１４，第２の支持ローラ１５，第３の支持ローラ１６に掛け回され、図中時計回り方向に回転搬送可能になっている。第２の支持ローラ１５近傍には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。また、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５との間に張り渡した中間転写ベルト１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの４つの画像形成手段１８を横に並べられている。これら４つの画像形成手段１８をによってタンデム画像形成部２０を構成する。そのタンデム画像形成部２０の上方には、図１に示すように、露光装置２１を設ける。
【００１２】
一方、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１０上の画像をシートに転写する。
また、２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
【００１３】
上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下側に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。
【００１４】
さて、いまこの複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
【００１５】
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動させる。コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
【００１６】
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４，１５，１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。
【００１７】
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出す。そして、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写装置本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
【００１８】
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
【００１９】
または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
【００２０】
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。
ここで、レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。
【００２１】
次に、タンデム画像形成部２０の個々の画像形成手段１８について、詳しく説明する。
図４は、画像形成手段１８の概略構成図である。画像形成手段１８は、ドラム状の感光体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えている。感光体４０は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
図示省略するが、少なくとも感光体４０を設け、画像形成手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。
【００２２】
画像形成手段１８を構成する部分のうち、帯電装置６０はローラ状であり、感光体４０に接触して電圧を印加することによりその感光体４０の帯電を行う。もちろん、非接触のスコロトロンチャージャで帯電を行うこともできる。
【００２３】
図５は各色ごとに設けられた現像装置６１の内部構成を示す概略構成図である。各色現像装置は、現像ローラ６５、現像剤攪拌搬送部材としてのスクリュ６８、現像剤規制部材としての現像ドクタ７３、現像ケーシング７０、現像カバー７０ａ等により構成されている。各現像装置６１は、磁性キャリア（磁性体）と非磁性トナーとを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）を使用する。そして、その現像剤を攪拌しながら搬送して現像ローラ６５に現像剤を供給付着させる攪拌部６６と、その現像ローラ６５に担持された現像剤のうちのトナーを感光体４０に転移させて現像を行なう現像部６７とで構成されている。攪拌部６６は現像部６７より低い位置に設定され、平行な２本のスクリュ６８が配設されている。２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切られている。また、現像ケース７０にはトナー濃度センサ７１が取り付けられている。
なお、図中の曲線Ｂｎは、現像スリーブ６５０の表面上における法線方向の磁束密度の分布を表している。
【００２４】
現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体４０と対向するように現像ローラ６５が設けられている。この現像ローラ６５は、図６及び図７に示すように、磁界発生手段としてのマグネットローラ７２と現像剤担持体としての現像スリーブ６５０から構成されている。マグネットローラ７２は現像スリーブ６５０の内部に固定配置され、所定の角度位置に軸方向に延在する複数の磁極が形成されている。このマグネットローラ７２の磁極によって現像スリーブ６５０上の現像剤が所定の場所を通過するときに磁力が作用し、現像スリーブ６５０が回転することによって現像剤が搬送される。マグネットローラ７２の磁極配置と現像剤規制部材（現像ドクタ）により、現像剤搬送方向上流側に現像剤の滞留保持部を形成し、現像剤の現像剤の摩擦帯電を促進している。この剤規制部材の先端付近には磁性体が設置されており、現像ローラ対向磁力の方向性を均一化して、搬送量のバラツキを抑えている。
【００２５】
マグネット７２は、例えば、現像領域に対向する位置から現像スリーブ６５の回転方向にＰ１〜Ｐ７の７磁極を有する。現像剤は、マグネット７２により磁気ブラシを形成され、現像スリーブ６５上に担持される。
そして、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持され、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、現像ドクタ７３によって適正な量に穂切りされる。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。
他方、現像スリーブ６５上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ６５に印加する現像バイアス電圧により感光体４０に転移してその感光体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナーが補給される。
【００２６】
１次転写装置６２は、ローラ状であり、中間転写ベルト１０を挟んで感光体４０に押し当てて設ける。ローラ状に限らず、導電性のブラシ形状，非接触のコロナチャージャなどであってもよい。
【００２７】
感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備える。クリーニング性を高めるために外周を感光体４０に接触ブラシを併用する。図４では外周を感光体４０に接触導電性のファーブラシ７６を矢印方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てる。さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９を設ける。
【００２８】
そして、感光体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、感光体４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対してカウンタ方向に接触して回転するバイアスを印加された電界ローラ７７に取り除かれる。電界ローラ７７に付着されたトナーは、スクレーパ７８でクリーニングされる。感光体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュ７９で感光体クリーニング装置６３の片側に寄せ、トナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻して再利用する。
除電装置６４は、光を照射して感光体４０の表面電位を初期化する。
【００２９】
そして、感光体４０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体４０の表面が一様に帯電される。次いでスキャナ３００の読取り内容に応じて上述した露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌが照射され、感光体４０上に静電潜像が形成される。
【００３０】
その後、現像装置６１によりトナーを付着させて静電潜像が可視像化され、その可視像を１次転写装置６２で中間転写ベルト１０上に転写する。画像転写後の感光体４０の表面は、感光体クリーニング装置６３で残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。
【００３１】
図８は、図１に示す複写機の複写装置本体１００の要部拡大図である。タンデム画像形成部２０の各画像形成手段１８やその構成要素の各感光体４０等、および各感光体４０に対向する各１次転写装置６２の各符号の後に、それぞれブラックの場合はＢＫを、イエローの場合はＹを、マゼンタの場合はＭを、シアンの場合はＣを付して示す。
なお、図８中符号７４は、図２および図４では図示省略するが、各１次転写装置６２間において、中間転写ベルト１０のベース層側（内周面側）に接触して設ける導電性ローラである。この導電性ローラ７４は、転写時に各１次転写装置６２により印加するバイアスが、中抵抗のベース層を介して隣接する各画像形成手段１８に流れ込むことを阻止するものである。
【００３２】
また、図８に示すように、中間転写体クリーニング装置１７は、クリーニング部材としてのファーブラシ９０で構成され、このファーブラシ９０には、不図示の電源から所定のバイアス電圧が印加されている。
【００３３】
図９および図１０はトナーリサイクル装置８０を示す斜視図である。図９に示すように、感光体クリーニング装置６３の回収スクリュ７９には、一端に、ピン８１を有するローラ部８２を設ける。そして、そのローラ部８２に、トナーリサイクル装置８０のベルト状回収トナー搬送部材８３の一側を掛け、その回収トナー搬送部材８３の長孔８４にピン８１を入れる。回収トナー搬送部材８３の外周には一定間隔置きに羽根８５を設けてなり、その他側は、回転軸８６のローラ部８７に掛ける。
回収トナー搬送部材８３は、回転軸８６とともに、図１０に示す搬送路ケース８８内に入れる。搬送路ケース８８は、カートリッジケース８９と一体につくり、その現像装置６１側の端部に、現像装置６１の前述した２本のスクリュ６８の１本を入れてなる。
そして、外部から駆動力を伝達して回収スクリュ７９を回転するとともに、回収トナー搬送部材８３を回転搬送し、感光体クリーニング装置６３で回収したトナーを搬送路ケース８８内を通して現像装置６１へと搬送し、スクリュ６８の回転で現像装置６１内に入れる。その後、２本のスクリュ６８ですでに現像装置６１内にある現像剤とともに攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５０に供給して現像ドクタ７３により穂切りして後、感光体４０に転移してその感光体４０上の潜像を現像する。
【００３４】
ここで、上記現像装置６１に用いられる２成分現像剤のトナー及び磁性キャリアについて説明する。トナーは、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色剤を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添することでその帯電特性、流動性を高めている。添加剤の粒径は、通常、０．０１〜１．５［μｍ］の範囲である。色剤は、カ−ボンブラック、フタロシアニンブル−、キナクリドン、カ−ミン等を上げることができる。帯電極性は、図示例では負帯電である。
トナーは、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。ここまでの説明で、トナーは、粉砕法で作成されたものであるが、重合法等で作成したものも使用可能である。一般に重合法、加熱法等で作成されたトナーは、形状係数を９０％以上に形成することが可能で、さらに形状による添加剤の被覆率も極めて高くなる。
トナーの体積平均粒径の範囲は、３〜１２μｍが好適である。図示例では、６μｍとし、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
【００３５】
磁性キャリアは、金属または樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。磁性キャリアの粒径は、画質に寄与する粒状度を向上させるために小径化するのが好ましく、より具体的には２０〜５０μｍの範囲が良好である。また、磁性キャリアの抵抗は、ダイナミック抵抗で１０^４〜１０^６Ωの範囲が最適である。ただし、測定方法は、磁石を内包したローラ（φ２０；６００ＲＰＭ）に担持して、幅６５ｍｍ、長さ１ｍｍの面積の電極をギャップ０．９ｍｍで当接させ、耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧を印加した時の測定値である。
【００３６】
ここで、高画質化には、現像剤中の磁性キャリアの粒径を小粒化することで大きく向上することが好ましい。例えば、キャリア粒径が５０μｍ以上では明度７０〜９０領域のハーフトーンドット画像で、粒状度０．３程度のところでも、３５μｍ程度まで下げると、粒状度が０．１と３倍近くも向上してしまう。そのため、高画質化に小粒径キャリアの採用は不可欠となっている（図１１参照）。
また、高画質を維持するためには、現像剤の汲み上げ量ρ（現像ドクタの通過剤量）の安定化と現像剤の劣化を抑えることが必要になる。現像剤の汲み上げ量ρ及び現像剤の劣化に対しては、現像ドクタ７３に対向しているマグネットローラ７２の磁極による磁力分布、現像スリーブ表面形状および現像剤表面形状により大きく影響される。現像スリーブ表面や現像剤コート層の経時使用での摩耗により、現像剤汲上げ量の低下変動が生じ、画質のボソツキ化を招いていた（図１２参照）。
更に、従来より現像スリーブ６５０の表面は、幅方向（長手軸方向）にわたるスリーブ外周方向の複数箇所に幅方向に延在する溝（凹部）を有したものや、サンドブラスト処理が施されたものが採用されている。溝を有する現像スリーブを用いた場合、溝部と非溝部とで、現像領域において対向する感光体表面との距離が変わるため、現像電界の変化が生じる（図１３、図１４参照）。例えば、図１４に示すように、溝の深さａが０．１５ｍｍ以上の場合、感光体表面電位の変動に換算すると１０Ｖ以上の現像電界の変動が発生してしまう。この現像電界の変化の影響を受けて現像が行なわれるため、溝６５０ａに応じたピッチ画像が発生する（図１３、図１４参照）。そのため、サンドブラスト処理の採用が主流になっている。しかしながら、サンドブラスト処理を施した現像スリーブでは、経時使用に伴うブラスト表面粗さの低下や、現像剤コート層の摩耗による凹凸の減少により、現像剤汲上げ量の低下が生じてしまう（図１２参照）。
また、前述の小粒径キャリアの採用による粒状度の向上を達成しても、経時における現像剤コート層の摩耗に伴う現像剤汲上げ量の低下が原因となる、ボソツキ画像で相殺されてしまう。これらの摩耗現象に伴う現像剤搬送性の低下は、本実施形態の高速タンデム型画像形成装置に用いる現像装置のように、現像スリーブ６５０の回転数が高くなるほど摩耗が促進されて顕著になる。そのため、今後の高速高画質機にとっては大きな技術課題となっている。
【００３７】
そこで、本実施形態では、このような現像スリーブ表面の摩耗による現像剤の搬送性の変動を抑えるために、まず現像スリーブ６５０の表面形状を以下のように設定した。すなわち、現像スリーブ６５０の外径をａ、溝６５０ａの本数をｎ、感光体４０の線速をＶｐ、現像スリーブの線速をＶｓとした場合、次式を満たすようにした。
【数１】
画像上ピッチ＝ａπＶｐ／ｎＶｓ≦０．５（ｍｍ）
ｎ≧ａπＶｐ／（０．５Ｖｓ）
【００３８】
上記式を満たす溝６５０ａの本数に規定することで、画像上での溝対応ピッチを０．５ｍｍ以下の目視で識別が困難なバンディング領域に持っていくことが可能となった（図１５参照）。具体的な実施例では、現像スリーブ６５０の外径ａ＝φ２５ｍｍ、線速比Ｖｓ／Ｖｐ＝２の場合、バンディングは識別できないレベルになるように溝６５０ａの本数ｎを１００本にしている。このとき、次式で表されるように上記数１の式を満たしている。
【数２】
（２５×π）／（１００×２）≒０．３９＜０．５（ｍｍ）
【００３９】
その上、画像上で０．５ｍｍ以下の微少なバンディングピッチムラは、磁気ブラシ現像による現像ニップＮｄの幅（図７参照）によりぼかされるため、ピッチムラとして顕在化しにくい状況下にもある。このような溝本数を満たしつつ、０．１ｍｍ以下の溝深さとすることで現像電界の変化を抑え、かつＶ溝形状とすることで電界変動に勾配を設けて最大値をピンポイントとし、顕在化の軽減処置も効果があり必要となる。
上述の溝を有した現像スリーブを採用することで、サンドブラストで問題になっていた、現像剤コート層の摩耗による現像剤スリップに起因した現像剤汲み上量の低下を、溝による現像剤搬送性を向上させることで大きく改善することができた（図１６参照）。
以上のように、現像剤コート層の摩耗による凹凸の低下による搬送性低下については改善できる。さらに、これに加えて現像剤のコート層の摩耗をなくすことで、理想とする現像剤汲み上げ量の変動がない超安定領域をもたらすことが可能となる。従来の現像剤中のキャリアは、硬いコート膜を徐々に削りながら長寿命を得るという思想の基で開発されていた。これに対し、本実施形態では、次の２つの効果をバランス良く得ることにより、長寿命すなわち膜削れとスペント化を無くしたものである（図１７参照）。
▲１▼キャリアに弾力性を持たせることにより衝撃を吸収し削れを抑制するとともに、接着力の強いコート膜を用いることにより大粒子を保持する効果
▲２▼コート膜よりも大きい大粒子をキャリア表面に含有することにより、コート膜への衝撃を阻止し、スペント物をクリーニングする効果
【００４０】
この磁性キャリアは、キャリアの芯剤となるフェライトにアクリル等の熱可塑性樹脂とメラミン樹脂とを架橋させた樹脂成分に、帯電調整剤を含有させるたものである。このコート膜削れの無いキャリアの現像剤と、規定本数の溝を有したＶ溝現像スリーブの採用により、今後将来に必要となる高速高画質を両立させた現像装置を達成させることができた（図１８参照）。
【００４１】
次に、本発明の特徴部に係る構成等について説明する。
図１に示すＶ溝６５１を有する現像スリーブ６５０に、低融点トナーを含む現像剤を担持して搬送する場合、各Ｖ溝６５１の内壁面のうち現像スリーブ表面移動方向（図中Ａ方向）の上流側に位置する上流側斜面６５１Ａにトナーが固着する場合があった。Ｖ溝６５１の内部に現像剤が保持された状態で現像スリーブが回転すると、Ｖ溝６５１内の現像剤に含まれるトナーが上流側斜面６５１Ａに強く押しつけられて密着する。このトナーの密着状態が続くことにより、トナーがＶ溝６５１内に次第に固着していくと考えられる。そして、このＶ溝６５１内のトナー固着がひどくなると、Ｖ溝６５１内に現像剤詰まりが発生し、溝本来の機能を発揮しなくなり、安定した現像剤搬送性を確保できなくなってしまう。
【００４２】
そこで、本実施形態では、現像スリーブ６５０の各Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａと、Ｖ溝６５１の頂部６５１Ｃを通り現像スリーブ表面移動方向に垂直な仮想平面６５０Ｐとの間に形成される傾斜角度αを４５°以上にしている（図１参照）。なお、仮想平面６５０Ｐは、現像スリーブ６５０が円筒状の部材である場合Ｖ溝６５１の頂部６５１Ｃと現像スリーブ６５０の中心軸６５０Ｃとを結ぶ仮想平面ということもできる。
図１９は、上記Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αとトナーの融点を変化させて実験を行なったときのトナー固着発生の有無を示すグラフである。この図１９から、融点が１００°Ｃ以下の低融点トナーを用いた場合、Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αを４５°以上にすれば、トナー固着の発生を回避できることがわかる。
【００４３】
一方、上記現像スリーブ表面に形成されるＶ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αが大きくなりすぎると、Ｖ溝６５１が現像剤を保持する機能が低下していき、現像剤の搬送量が少なくなってしまう。そこで、本実施形態では、所定の現像剤搬送量を確保するために、Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αを６０°以下にしている。
図２０は、上記Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αを変化させて実験を行なったときの現像剤搬送量を示すグラフである。この図２０から、Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αが４５°以上且つ６０°以下の範囲内で、現像剤の搬送量が最大となり、傾斜角度αが６０°を超えると現像剤の搬送量が急激に低下していくことがわかる。
【００４４】
図２１は、各種条件下で、上記Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αを変化させて実験を行なったときの溝詰まり性及び剤搬送性の傾向を示すグラフである。ここで、「溝詰まり性」は、各Ｖ溝６５１の内容積に対する、上流側斜面６５１Ａに固着してＶ溝内に詰まっているトナーの体積の比率（％）に対応しており、その許容限界の値は１０％である。また、上記「剤搬送性」は、Ｖ溝６５１が形成された現像スリーブ６５０の表面で搬送される現像剤の量（ｍｇ／ｃｍ^２）に対応しており、その許容限界の値は４０ｍｇ／ｃｍ^２である。
また、図２１のグラフは、次の条件下で得られたものである。
▲１▼現像スリーブ６５０の材質：アルミ
▲２▼Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの１０点平均表面粗さＲｚ：５〜４０μｍ
▲３▼現像スリーブ６５０の表面と現像ドクタ７３との間隙：０．３〜０．８５ｍｍ
▲４▼現像ドクタ７３に対向している部分での現像スリーブ表面上の法線方向磁束密度：４０〜７０ｍＴ
▲５▼Ｖ溝６５１の全体の開口角度（α＋β）：６０°〜１２０°
【００４５】
そして、図２１に示す結果は、上記上流側斜面６５１Ａの傾斜角度以外の上記▲１▼〜▲５▼に示すパラメータの数値範囲の条件下で得られたものである。この図２１に示すように、上記上流側斜面６５１Ａの傾斜角度を４５°以上且つ６０°以下にすることで溝内の現像剤詰まりを防止しつつ現像剤の搬送量の低下を抑制することができるという効果が、上記▲１▼〜▲５▼のパラメータの影響をほとんど受けずに得ることができた。
【００４６】
なお、上記各Ｖ溝６５１の内壁面の少なくとも上流側斜面６５１Ａの表面粗さは、１０点平均表面粗さＲｚで２０μｍ以上且つ４０μｍ以下であることが好ましい。
図２２は、Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの表面粗さＲｚを変化させたときの現像剤搬送量を測定した結果である。この図２２から、上流側斜面６５１Ａの表面粗さＲｚを２０μｍ以上にすることにより、上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αが８０°程度であっても現像剤搬送量の大きな低下が見られない。すなわち、傾斜角度αが６０°に近い角度のときの現像剤搬送量に対する余裕度を高めることができる。また、上記上流側斜面６５１Ａの表面粗さＲｚを４０μｍよりも大きくすると、サンドブラストなどの表面粗し加工によって現像スリーブの変形をもたらし、フレ精度の確保が困難となる。従って、上記上流側斜面６５１Ａの表面粗さＲｚが４０μｍ以下が好ましい。
【００４７】
また、本実施形態において、現像スリーブ６５０のＶ溝以外の外周面６５０Ｓ（図１参照）は、感光体４０の外周面と最近接する部分であり、現像ニップ部（現像領域）は現像剤とのパッキング状態での擦れが生じている。そのため、現像スリーブ６５０の外周面６５０Ｓは摩耗を招き易い。そこで、現像スリーブ６５０のＶ溝以外の外周面６５０Ｓ（図１参照）の表面粗さは、十点平均粗さＲｚで０．１μｍ且つ５μｍ以下に抑えることが好ましい。この場合、現像スリーブ６５０の外周面６５０Ｓの摩耗による経持における搬送性の変動を防ぐことができる。なお、現像スリーブ６５０のＶ溝６５１の内壁面６５１Ａ、６５１Ｂは感光体４０の外周面に対して角度を持っているため、パッキング状態での擦れは無く、表面の摩耗が発生しにくい。
【００４８】
また、上記各Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ｂはセラミックコートしたり、ニッケルメッキ処理したりしてもよい。この場合は、上流側斜面６５１Ｂのトナーに対する離型性が高まり、上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αが４５°に近い角度のときのトナー固着防止に対する余裕度を高めることができる。
【００４９】
以上、本実施形態によれば、現像スリーブ６５０のＶ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αを上記所定範囲内にすることにより、現像剤搬送量の低下を抑制することができる。さらに、融点が１００°以下の低融点トナーを用いた場合でもＶ溝６５１内でのトナー固着に起因した現像剤詰まりを防止し、長期にわたって安定した現像剤搬送を行なうことができる。
また、画像の粒状度を改善するためにトナーの小粒径・球形化が行なわれるとともに、トナーヘのオイル含有化が一般的になってきている。この場合、トナー中のオイル成分のしみ出しによって現像スリーブ表面との摩擦係数が変化し、現像剤搬送性の変動をもたらし易く、Ｖ溝６５１内への現像剤詰まりを誘発し易い。このようなトナーヘのオイル含有化が行なわれる場合でも、Ｖ溝６５１の上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αを上記所定範囲内にすることにより、Ｖ溝６５１内でのトナー固着に起因した現像剤詰まりを防止できる。そして、長期にわたって安定した現像剤搬送を行なうことができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、各Ｖ溝６５１の内壁面の少なくとも上流側斜面６５１Ａの表面粗さは、１０点平均表面粗さＲｚで２０μｍ以上且つ４０μｍ以下であることが好ましい。上流側斜面６５１Ａの表面粗さＲｚを上記所定範囲にすることにより、Ｖ溝６５１の現像剤に対する保持能力を高め、傾斜角度αが６０°に近い角度のときの現像剤搬送量に対する余裕度を高めることができる。
また、本実施形態によれば、各Ｖ溝６５１の内壁面の少なくとも上流側斜面６５１Ａは、セラミックコートしたりニッケルメッキ処理したりするのが好ましい。この場合は、上記上流側斜面６５１Ａの摩擦係数μを低下させてトナー固着を更に抑制することができるので、上流側斜面６５１Ａの傾斜角度αが４５°に近い角度のときのトナー固着防止に対する余裕度を高めることができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、視認されるバンディング画像の発生を防止するために上記Ｖ溝のピッチＰは０．５ｍｍ以下が好ましい。
また、Ｖ溝６５１の現像剤詰まりをより確実に防止するために各Ｖ溝６５１の開口角度（α＋β）は６０°以上が好ましい。また、現像スリーブ６５１による現像剤搬送性が悪化しないように各Ｖ溝６５１の開口角度（α＋β）は１２０°以下が好ましい。
さらに、現像剤搬送性が悪化せずに、しかも現像領域でＶ溝に対応した現像電界の変化を抑えるために、各Ｖ溝６５１の深さは０．０５ｍｍ以上且つ０．１５ｍｍ以下が好ましい。
【００５２】
また、本実施形態で用いた磁性キャリアは、磁性体の芯材に対して樹脂コート膜を有するものであって、該樹脂コート膜が、アクリル等の熱可塑性樹脂とメラニン樹脂とを架橋させた樹脂成分に帯電調整剤を含有させたものである。この現像剤を用いることにより、衝撃を吸収して削れを抑制し、強い接着力により大粒子を保持できる効果と、コート膜への衝撃阻止およびスペント物のクリーニングという効果とをバランス良く得ることができる。従って、現像剤の長寿命すなわち膜削れとスペント化を防止できる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１乃至１０の発明によれば、現像剤担持体のＶ字形状断面の溝における上流側斜面の傾斜角度を６０°以下にすることにより、現像剤の搬送量の低下を抑制できる。しかも、上記上流側斜面の傾斜角度を４５°以上にすることにより、融点が１００°Ｃ以下の低融点トナーを用いた場合でも、現像剤担持体のＶ字形状断面の溝内でのトナー固着を回避し、溝内の現像剤詰まりを防止できる。従って、現像剤搬送量の低下を抑制しつつ、低融点トナーを用いた場合でもＶ字状の溝内でのトナー固着に起因した現像剤詰まりを防止し、長期にわたって安定した現像剤搬送を行なうことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における現像スリーブのＶ溝部の部分断面図。
【図２】本実施形態に係る複写機の概略構成図。
【図３】中間転写ベルトの構成図。
【図４】画像形成手段の概略構成図。
【図５】現像装置の概略構成図。
【図６】現像ローラの断面図。
【図７】現像ローラ周辺の現像剤の様子を示す説明図。
【図８】複写装置本体の要部拡大図。
【図９】トナーリサイクル装置の要部拡大図。
【図１０】トナーリサイクル装置の斜視図。
【図１１】現像剤の磁性キャリアと画像の粒状度との関係を示すグラフ。
【図１２】サンドブラストスリーブ上の剤汲み上げ量の変化を示すグラフ。
【図１３】現像領域の拡大図。
【図１４】現像領域における電界の変動を示すグラフ。
【図１５】（ａ）および（ｂ）は現像スリーブの断面図。
【図１６】Ｖ溝スリーブ上の剤汲み上げ量の変化を示すグラフ。
【図１７】磁性キャリアの説明図。
【図１８】コート改良磁性キャリアを用いたときのＶ溝スリーブを有する現像スリーブ上の剤汲み上げ量の変化を示すグラフ。
【図１９】Ｖ溝の上流側斜面の傾斜角度αとトナーの融点を変化させて実験を行なったときのトナー固着発生の有無を示すグラフ。
【図２０】Ｖ溝の上流側斜面の傾斜角度αを変化させて実験を行なったときの現像剤搬送量を示すグラフ。
【図２１】各種条件下でＶ溝の上流側斜面の傾斜角度αを変化させて実験を行なったときの溝の現像剤詰まりと現像剤搬送性を示すグラフ。
【図２２】Ｖ溝の上流側斜面の表面粗さＲｚを変化させたときの現像剤搬送量を測定したグラフ。
【図２３】中間転写タンデムプロセスを例示する概略図（直接転写方式）。
【図２４】中間転写タンデムプロセスを例示する概略図（間接転写方式）。
【符号の説明】
１０　　　中間転写ベルト
１７　　　中間転写ベルトクリーニング装置
１８Ｂｋ、１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ　　　画像形成ユニット
２０　　　タンデム画像形成部
２１　　　露光装置
２２　　　２次転写装置
２３　　　支持ローラ
２４　　　２次転写ベルト
２５　　　定着装置
２９　　　テンションローラ
４０Ｂｋ、４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ　　　感光体
４２　　　給紙ローラ
６０Ｂｋ、６０Ｙ、６０Ｍ、６０Ｃ　　　現像ユニット
６１Ｂｋ、６１Ｙ、６１Ｍ、６１Ｃ　　　現像ユニット
６２　　　一次転写装置（転写ローラ）
６３Ｂｋ、６３Ｙ、６３Ｍ、６３Ｃ　　　感光体クリーニング装置
６４　　　除電装置
６５　　　現像ローラ
６５０　　現像スリーブ
６５０Ｃ　現像スリーブの中心軸
６５０Ｐ　Ｖ溝の頂部と現像スリーブの中心軸とを結ぶ仮想平面
６５０Ｓ　現像スリーブのＶ溝部以外の外周面
６５１　　Ｖ溝
６５１Ａ　Ｖ溝の上流側斜面
６５１Ｂ　Ｖ溝の下流側斜面
６５１Ｃ　Ｖ溝の頂部
６６　　　攪拌部
６７　　　現像部
６８　　　スクリュー
７２　　　マグネットローラ
７３　　　現像ドクタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile, and a developer carrier, a developing apparatus, and a process cartridge used in the image forming apparatus. Specifically, a groove having a V-shaped cross section extending in a width direction orthogonal to the moving direction of the surface includes a developer carrier formed at a plurality of locations in the moving direction of the surface, and the developer carrier. The present invention relates to a developing device, an image forming device, and a process cartridge.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of developer carrying member, a developing sleeve having a surface formed so that a plurality of concave portions are distributed in order to stably transport a developer containing a toner and a magnetic carrier is known. For example, there is known a developing sleeve in which a groove having a V-shaped cross section extending along the axial direction is formed at a plurality of circumferential positions on the outer peripheral surface as the concave portion (see JP-A-2000-321864). By using the developing sleeve in which the groove is formed, the developer can be stably carried on the outer peripheral surface. Further, it is possible to stabilize the amount of the developer carried on the outer peripheral surface and passing through the regulating position by the developer regulating member.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the inventor conducted experiments and the like over a long period of time using the above-described conventional developing sleeve in which the V-shaped groove was formed, it was found that the toner might adhere to the inner wall surface of each groove. . In particular, the fixation of the toner in the groove occurs remarkably when a low melting point toner is used. When the toner fixation in the grooves was observed in detail, it was found that the toner was fixed on the upstream slope in the inner wall surface of each groove located upstream in the direction of movement of the developing sleeve surface. From the observation results, the following fixing mechanism is considered. The developer containing the toner and the magnetic carrier is attracted to the surface of the developing sleeve, and the developer is held in each groove. When the developing sleeve is rotated while the developer is held inside the groove, the toner contained in the developer in the groove is strongly pressed against the upstream slope of the groove and adheres. It is considered that the toner is strongly pressed against the upstream slope of the groove and continues to be in close contact with the toner, so that the toner is gradually fixed in the groove.
When toner sticking in such a groove becomes severe, developer clogging occurs in the groove, and the groove does not perform its original function, and stable developer transportability cannot be secured.
[0004]
The present invention has been made in view of the above problems. The purpose is to prevent the developer from being clogged due to the toner fixation in the V-shaped groove even when using a low-melting toner while suppressing a decrease in the amount of the developer transported, and to ensure a stable developer transport over a long period of time. To provide a developer carrier, a developing device, an image forming apparatus, and a process cartridge capable of performing the following.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is a developer carrier that carries and transports a developer containing toner on a surface, the developer carrier extending in a width direction orthogonal to a moving direction of the surface. Grooves having a V-shaped cross-section that opens outward from the surface are formed at a plurality of locations in the moving direction of the surface, and among the inner wall surfaces of each groove, upstream slopes located on the upstream side in the moving direction of the surface, An upstream inclination angle formed between a virtual plane passing through the top of the groove and perpendicular to the moving direction of the surface is 45 ° or more and 60 ° or less.
In the developer carrier according to the first aspect, grooves having a V-shaped cross section extending in a width direction orthogonal to the moving direction of the surface and opening outward from the surface are formed at a plurality of locations in the moving direction of the surface. I have. When the surface of the developer carrier moves, the developer in the groove receives a force such that it is pressed against an upstream slope located on the inner wall surface of the groove in the movement direction upstream of the surface. The pressing force changes depending on the inclination angle formed between the upstream slope of the groove and an imaginary plane perpendicular to the surface moving direction.
Therefore, the inventor of the present invention changes the inclination angle of the upstream slope of the groove and examines the toner fixation to the inner wall surface of the groove and the developer transportability (developer transport amount) to find a suitable range of the inclination angle. Was. In other words, by setting the inclination angle to 45 ° or more, even when a low melting point toner having a melting point of 100 ° C. or less is used, the toner is prevented from sticking to the inner wall surface of the groove and the developer is prevented from clogging. I found that I could do that. On the other hand, if the inclination angle is set too large, the function of holding the developer by the groove is reduced. However, by decreasing the inclination angle of the upstream slope to 60 ° or less, the developer conveyance amount is reduced. Can be suppressed.
Further, by setting the inclination angle to 45 ° or more and 60 ° or less, it is possible to prevent the developer from being clogged in the groove and to suppress a decrease in the amount of the developer transported. Obtained with very little. For example, the surface roughness of the slope of the groove, the size of the gap between the surface of the developer carrier and the developer regulating member, the magnetic force at a portion facing the developer regulating member, the upstream slope and the downstream side of the groove. The above effect was obtained without being affected by the overall opening angle formed by the slope. Specifically, the ten-point average surface roughness Rz of the slope of the groove is 5 to 40 μm, the size of the gap between the surface of the developer carrier and the developer regulating member is 0.3 to 0.85 mm, The above effect can be confirmed when the magnetic flux density in the normal direction on the surface of the developer carrying member at the portion facing the regulating member is 40 to 70 mT and the opening angle of the entire groove is 60 to 120 °. did it.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, in the developer carrier of the first aspect, at least a surface roughness of at least the upstream slope of the inner wall surface of each groove is 20 μm or more and 40 μm or less as a 10-point average surface roughness Rz. It is characterized by the following.
According to a third aspect of the present invention, in the developer carrier of the first aspect, at least the upstream slope of the inner wall surface of each groove is ceramic-coated.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developer carrier of the first aspect, at least the upstream slope of the inner wall surface of each groove is nickel-plated.
According to a fifth aspect of the present invention, in the developer carrier of the first, second, third or fourth aspect, the pitch P of the grooves is 0.5 mm or less, and the opening angle of each groove is 60 ° or more and 120 ° or less. The depth of each groove is 0.05 mm or more and 0.15 mm or less.
The invention according to claim 6 is a developer carrying member that carries a developer containing toner on a surface thereof and moves the surface to transport the developer to a developing area facing the image carrying member; Magnetic field generating means arranged inside the developer carrier to form a magnetic field for carrying the developer on the surface of the developer carrier, and the developer carrier arranged opposite the surface of the developer carrier 6. A developing device comprising: a developer regulating member configured to regulate an amount of developer carried on a body surface and conveyed to the developing area, wherein the developer carrier is used as the developer carrier. And a developer carrying member.
According to a seventh aspect of the present invention, in the developing device according to the sixth aspect, the magnetic carrier has a resin coat film on a core material of a magnetic material, and the resin coat film is made of a thermoplastic resin such as acrylic. It is characterized by containing a charge controlling agent in a resin component obtained by crosslinking a melanin resin.
The invention according to claim 8 is an image carrier, a latent image forming means for forming a latent image on the image carrier, a developing device for developing the latent image on the image carrier, and a developing device for developing the latent image on the image carrier. An image forming apparatus provided with a transfer unit for transferring a toner image to a transfer material, wherein the developing device is the developing device according to claim 6 or 7.
According to a ninth aspect of the present invention, a plurality of image carriers, latent image forming means for forming a latent image on each image carrier, and developing the latent images on the image carriers using toners of different colors from each other. A plurality of developing devices, and a transfer unit that transfers the toner image on each image carrier so as to overlap the transfer material, in an image forming apparatus that forms a color image on the transfer material, the developing device, A developing device according to claim 6 or 7.
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a process cartridge including an image carrier and a developing device for developing a latent image on the image carrier, wherein the developing device is detachable from an image forming apparatus main body. Or 7 is a developing device.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a tandem-type color electrophotographic copying machine (hereinafter, referred to as a “copying machine”) as an image forming apparatus that forms a color image will be described. The tandem-type image forming apparatus includes a plurality of photoconductors as image carriers arranged side by side, and each includes a developing device. Then, a single-color toner image is formed on each of these photoconductors, and the single-color toner image is transferred and sequentially recorded on a superimposed recording material to record a composite color image. This tandem-type image forming apparatus has a significantly higher print speed than a one-drum type image forming apparatus that forms a composite full-color image on a photoconductor by repeating image formation a plurality of times using one photoconductor. Time can be reduced. However, such a tandem-type image forming apparatus has a plurality of image forming units, so that the size of the apparatus is increased.
[0008]
In addition, tandem-type image forming apparatuses include those using a direct transfer method and those using an indirect transfer method. In the direct transfer method, as shown in FIG. 23, the image on each photoreceptor 1 is sequentially transferred to a sheet s conveyed by a sheet conveying belt 3 by a transfer device 2. On the other hand, in the indirect transfer method, as shown in FIG. 24, the image on each photoconductor 1 is sequentially transferred to the intermediate transfer belt 4 by the primary transfer device 2 once, and then the image on the intermediate transfer belt 4 is The batch transfer is performed on the sheet s by the next transfer device 5. In the direct transfer method, a sheet feeding device 6 must be disposed upstream of a tandem type image forming apparatus T in which a plurality of photoconductors 1 are arranged, and a fixing device 7 is disposed downstream thereof. There is a disadvantage that it becomes. In addition, if the fixing device 7 is arranged close to the tandem image forming unit T so as not to increase the size as much as possible, there is not enough room for the sheet s to bend. For this reason, there is a possibility that a defective image may be generated at the rear end portion due to an impact when the leading end of the sheet s enters the fixing device 7, a difference in sheet conveyance speed when passing through the fixing device 7, or the like. On the other hand, in the indirect transfer type, the secondary transfer position can be set relatively freely. Therefore, as shown in FIG. 24, the secondary transfer position is set to a position distant from the primary transfer position facing the photoconductor 1, and the sheet feeding device 6 and the fixing device 7 are overlapped with the tandem image forming unit T. Can be taken. Thus, there is an advantage that the size can be reduced with respect to the upstream side and the downstream side (the horizontal direction in FIG. 24) of the tandem image forming unit T. In addition, since the fixing device 7 can be arranged with a sufficient margin to allow the sheet s to bend, there is no possibility that the image will be adversely affected when passing through the fixing device 7. For this reason, a tandem type image forming apparatus of the indirect transfer type has been receiving particular attention.
[0009]
Hereinafter, a copying machine which is a tandem image forming apparatus employing an indirect transfer method will be described. First, the overall configuration of the copying machine according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a copying machine according to the present embodiment. The copying machine mainly includes a copying apparatus main body 100, a paper feed table 200 on which the copying machine main body is mounted, a scanner 300 mounted on the copying apparatus main body, and an automatic document feeder (ADF) 400 mounted thereon. .
[0010]
An endless intermediate transfer belt 10 is provided at the center of the copying apparatus main body 100 as an intermediate transfer body. FIG. 3 is a configuration diagram of the intermediate transfer belt 10. As shown in FIG. 3, the intermediate transfer belt 10 includes a base layer 11, an elastic layer 12, and a coat layer 13 from the inside. The base layer 11 is made of a material that does not easily stretch, such as a fluororesin or canvas. The elastic layer 12 is made of, for example, fluorine-based rubber or acrylonitrile-butadiene copolymer rubber. The surface of the elastic layer 12 is coated with, for example, a fluorine-based resin and covered with a coat layer 13 having good smoothness.
[0011]
The intermediate transfer belt 10 is wound around a first support roller 14, a second support roller 15, and a third support roller 16 as support members, and is rotatable in a clockwise direction in the drawing. In the vicinity of the second support roller 15, there is provided an intermediate transfer member cleaning device 17 for removing residual toner remaining on the intermediate transfer belt 10 after image transfer. On the intermediate transfer belt 10 stretched between the first support roller 14 and the second support roller 15, four image forming units of black, yellow, magenta, and cyan are arranged along the transport direction. 18 are arranged side by side. These four image forming means 18 constitute a tandem image forming section 20. An exposure device 21 is provided above the tandem image forming section 20, as shown in FIG.
[0012]
On the other hand, a secondary transfer device 22 is provided on the side opposite to the tandem image forming unit 20 with the intermediate transfer belt 10 therebetween. The secondary transfer device 22 is configured by extending a secondary transfer belt 24, which is an endless belt, between two rollers 23, and is disposed by pressing against the third support roller 16 via the intermediate transfer belt 10. The image on the intermediate transfer belt 10 is transferred to a sheet.
A fixing device 25 for fixing a transfer image on a sheet is provided beside the secondary transfer device 22. The fixing device 25 is configured by pressing a pressure roller 27 against a fixing belt 26 which is an endless belt.
[0013]
The above-described secondary transfer device 22 also has a sheet conveying function of conveying the sheet after image transfer to the fixing device 25. Of course, a transfer roller or a non-contact charger may be disposed as the secondary transfer device 22, and in such a case, it is difficult to additionally provide the sheet conveying function.
Below the secondary transfer device 22 and the fixing device 25, there is provided a sheet reversing device 28 for reversing the sheet so as to record an image on both sides of the sheet, in parallel with the tandem image forming section 20 described above.
[0014]
Now, when making a copy using this copying machine, an original is set on the original table 30 of the automatic original transport device 400. Alternatively, the automatic document feeder 400 is opened, a document is set on the contact glass 32 of the scanner 300, and the automatic document feeder 400 is closed and pressed.
[0015]
When a start switch (not shown) is pressed, when a document is set on the automatic document feeder 400, the document is conveyed and moved onto the contact glass 32. When a document is set on the contact glass 32, the scanner 300 is immediately driven to travel on the first traveling body 33 and the second traveling body 34. Then, the first traveling body 33 emits light from the light source and further reflects the reflected light from the document surface to the second traveling body 34, is reflected by the mirror of the second traveling body 34, and passes through the imaging lens 35. The original is read by a reading sensor 36 and read.
[0016]
When a start switch (not shown) is pressed, one of the support rollers 14, 15, 16 is rotationally driven by a drive motor (not shown), and the other two support rollers are driven to rotate, thereby rotating and transporting the intermediate transfer belt 10. I do. At the same time, the photoreceptors 40 are rotated by the individual image forming means 18 to form black, yellow, magenta, and cyan monochrome images on the respective photoreceptors 40, respectively. Then, while the intermediate transfer belt 10 is being conveyed, the monochrome images are sequentially transferred to form a composite color image on the intermediate transfer belt 10.
[0017]
On the other hand, when a start switch (not shown) is pressed, one of the paper feed rollers 42 of the paper feed table 200 is selectively rotated to feed out a sheet from one of the paper feed cassettes 44 provided in the paper bank 43 in multiple stages. Then, the sheets are separated one by one by a separation roller 45 and put into a sheet feeding path 46, conveyed by a conveying roller 47, guided to a sheet feeding path 48 in the copying apparatus main body 100, and stopped against a registration roller 49.
Alternatively, the sheet feeding roller 50 is rotated to feed out the sheet on the manual feed tray 51, separated one by one by the separation roller 52, and then put into the manual sheet feeding path 53, and similarly hit against the registration roller 49 and stopped.
[0018]
Then, the registration roller 49 is rotated in synchronization with the composite color image on the intermediate transfer belt 10, the sheet is fed between the intermediate transfer belt 10 and the secondary transfer device 22, and the sheet is transferred by the secondary transfer device 22. Record a color image on the sheet.
[0019]
Alternatively, the sheet feeding roller 50 is rotated to feed out the sheet on the manual feed tray 51, separated one by one by the separation roller 52, and then put into the manual sheet feeding path 53, and similarly hit against the registration roller 49 and stopped.
Then, the registration roller 49 is rotated in synchronization with the composite color image on the intermediate transfer belt 10, the sheet is fed between the intermediate transfer belt 10 and the secondary transfer device 22, and the sheet is transferred by the secondary transfer device 22. Record a color image on the sheet.
[0020]
The sheet after the image transfer is conveyed by the secondary transfer device 22 and sent to the fixing device 25, where the transfer image is fixed by applying heat and pressure by the fixing device 25, and then switched by the switching claw 55 to discharge the sheet. The sheet is discharged at 56 and stacked on a sheet discharge tray 57. Alternatively, the sheet is switched into the sheet reversing device 28 by the switching claw 55, reversed and guided again to the transfer position, the image is recorded on the back surface, and then discharged onto the discharge tray 57 by the discharge roller 56.
On the other hand, the intermediate transfer belt 10 after the image transfer is cleaned by the intermediate transfer body cleaning device 17 to remove the residual toner remaining on the intermediate transfer belt 10 after the image transfer, so that the tandem image forming unit 20 prepares for the second image formation.
Here, the registration roller 49 is generally often used while grounded, but it is also possible to apply a bias for removing paper dust from the sheet.
[0021]
Next, each image forming unit 18 of the tandem image forming unit 20 will be described in detail.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the image forming unit 18. The image forming unit 18 includes a charging device 60, a developing device 61, a primary transfer device 62, a photoconductor cleaning device 63, a static elimination device 64, and the like around the drum-shaped photoconductor 40. In the illustrated example, the photoreceptor 40 has a drum shape in which a photosensitive layer is formed by applying an organic photosensitive material having photosensitivity to a base tube made of aluminum or the like, but may have an endless belt shape.
Although not shown, at least the photoreceptor 40 is provided, and a process cartridge is formed by all or a part of the portion forming the image forming unit 18, and the process cartridge is detachably mounted on the copier main body 100 in a lump to improve maintainability. You may do so.
[0022]
Of the components constituting the image forming means 18, the charging device 60 is in the form of a roller, and charges the photoconductor 40 by contacting the photoconductor 40 and applying a voltage. Of course, charging can also be performed with a non-contact scorotron charger.
[0023]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the internal configuration of the developing device 61 provided for each color. Each color developing device includes a developing roller 65, a screw 68 as a developer stirring and conveying member, a developing doctor 73 as a developer regulating member, a developing casing 70, a developing cover 70a, and the like. Each developing device 61 uses a two-component developer (hereinafter, referred to as “developer”) containing a magnetic carrier (magnetic substance) and a non-magnetic toner. Then, the developer is transported while being stirred while the developer is supplied to and adhered to the developing roller 65, and the toner of the developer carried by the developing roller 65 is transferred to the photoreceptor 40 and developed. And a developing unit 67 that performs the following. The stirring section 66 is set at a position lower than the developing section 67, and two parallel screws 68 are provided. The two screws 68 are partitioned by a partition plate 69 except for both ends. Further, a toner concentration sensor 71 is attached to the developing case 70.
Note that the curve Bn in the figure represents the distribution of the magnetic flux density in the normal direction on the surface of the developing sleeve 650.
[0024]
The developing unit 67 is provided with a developing roller 65 so as to face the photoconductor 40 through an opening of the developing case 70. As shown in FIGS. 6 and 7, the developing roller 65 includes a magnet roller 72 as a magnetic field generating means and a developing sleeve 650 as a developer carrier. The magnet roller 72 is fixedly disposed inside the developing sleeve 650, and has a plurality of magnetic poles extending in the axial direction at predetermined angular positions. A magnetic force acts when the developer on the developing sleeve 650 passes through a predetermined place by the magnetic pole of the magnet roller 72, and the developer is conveyed by the rotation of the developing sleeve 650. The arrangement of the magnetic poles of the magnet roller 72 and the developer regulating member (development doctor) form a developer retention section on the upstream side in the developer transport direction, thereby promoting frictional charging of the developer. A magnetic body is provided near the tip of the agent regulating member, and the direction of the magnetic force facing the developing roller is made uniform, thereby suppressing the variation in the transport amount.
[0025]
The magnet 72 has, for example, seven magnetic poles P1 to P7 in the rotation direction of the developing sleeve 65 from a position facing the developing area. The developer forms a magnetic brush with the magnet 72 and is carried on the developing sleeve 65.
The two-component developer is conveyed and circulated while being stirred by the two screws 68, and is supplied to the developing sleeve 65. The developer supplied to the developing sleeve 65 is pumped up and held by the magnet 72 to form a magnetic brush on the developing sleeve 65. The magnetic brush is cut into an appropriate amount by the developing doctor 73 as the developing sleeve 65 rotates. The cut-off developer is returned to the stirring section 66.
On the other hand, the toner in the developer on the developing sleeve 65 is transferred to the photoconductor 40 by a developing bias voltage applied to the developing sleeve 65, and the electrostatic latent image on the photoconductor 40 is visualized. After the visualization, the developer remaining on the developing sleeve 65 separates from the developing sleeve 65 and returns to the agitating section 66 where there is no magnetic force of the magnet 72. When the toner concentration in the agitating section 66 is reduced by this repetition, the toner concentration is detected by the toner concentration sensor 71 and the toner is supplied to the agitating section 66.
[0026]
The primary transfer device 62 has a roller shape, and is provided by pressing against the photoconductor 40 with the intermediate transfer belt 10 interposed therebetween. The shape is not limited to the roller shape, and may be a conductive brush shape, a non-contact corona charger, or the like.
[0027]
The photoconductor cleaning device 63 is provided with a cleaning blade 75 made of, for example, polyurethane rubber by pressing the tip against the photoconductor 40. In order to enhance the cleaning property, a contact brush is used in combination with the photosensitive member 40 on the outer periphery. In FIG. 4, a fur brush 76 having a conductive contact with the outer periphery of the photoconductor 40 is rotatably provided in the direction of the arrow. Further, a metal electric field roller 77 for applying a bias to the fur brush 76 is rotatably provided in the direction of the arrow, and the tip of the scraper 78 is pressed against the electric field roller 77. Further, a collecting screw 79 for collecting the removed toner is provided.
[0028]
Then, the residual toner on the photoconductor 40 is removed by the fur brush 76 that rotates in the counter direction with respect to the photoconductor 40. The toner adhering to the fur brush 76 is removed by the electric field roller 77 to which a bias is applied which rotates in contact with the fur brush 76 in the counter direction. The toner attached to the electric field roller 77 is cleaned by the scraper 78. The toner collected by the photoconductor cleaning device 63 is brought to one side of the photoconductor cleaning device 63 by the collection screw 79, returned to the developing device 61 by the toner recycling device 80, and reused.
The neutralization device 64 irradiates light to initialize the surface potential of the photoconductor 40.
[0029]
Then, as the photoconductor 40 rotates, first, the surface of the photoconductor 40 is uniformly charged by the charging device 60. Next, writing light L is emitted from the above-described exposure device 21 by a laser, an LED, or the like according to the content read by the scanner 300, and an electrostatic latent image is formed on the photoconductor 40.
[0030]
Thereafter, the electrostatic latent image is visualized by attaching toner by the developing device 61, and the visible image is transferred onto the intermediate transfer belt 10 by the primary transfer device 62. The surface of the photoreceptor 40 after the image transfer is cleaned by removing the residual toner by the photoreceptor cleaning device 63, and the charge is removed by the charge removing device 64 to prepare for the image formation again.
[0031]
FIG. 8 is an enlarged view of a main part of the copying apparatus main body 100 of the copying machine shown in FIG. After each symbol of each image forming unit 18 of the tandem image forming unit 20 and each photoconductor 40 of its component, and each primary transfer device 62 facing each photoconductor 40, BK for black, Y is shown for yellow, M for magenta, and C for cyan.
Although not shown in FIGS. 2 and 4, reference numeral 74 in FIG. 8 is a conductive material provided between the primary transfer devices 62 so as to be in contact with the base layer side (the inner peripheral surface side) of the intermediate transfer belt 10. Roller. The conductive roller 74 prevents a bias applied by each primary transfer device 62 at the time of transfer from flowing into each of the adjacent image forming means 18 via the medium resistance base layer.
[0032]
As shown in FIG. 8, the intermediate transfer body cleaning device 17 includes a fur brush 90 as a cleaning member, and a predetermined bias voltage is applied to the fur brush 90 from a power supply (not shown).
[0033]
9 and 10 are perspective views showing the toner recycling device 80. As shown in FIG. 9, the recovery screw 79 of the photoconductor cleaning device 63 is provided at one end with a roller 82 having a pin 81. Then, one side of the belt-shaped collected toner conveying member 83 of the toner recycling device 80 is hung on the roller portion 82, and the pin 81 is inserted into the long hole 84 of the collected toner conveying member 83. Blades 85 are provided at regular intervals on the outer periphery of the collected toner conveying member 83, and the other side is hung on a roller portion 87 of a rotating shaft 86.
The collected toner conveying member 83 is put in a conveying path case 88 shown in FIG. The transport path case 88 is formed integrally with the cartridge case 89, and one of the two screws 68 of the developing device 61 described above is inserted into the end of the developing device 61 on the side thereof.
Then, the driving screw is transmitted from the outside to rotate the collection screw 79 and rotate and convey the collected toner conveying member 83 to convey the toner collected by the photoconductor cleaning device 63 to the developing device 61 through the conveyance path case 88. Then, the screw 68 is put into the developing device 61 by rotation. Thereafter, the toner is conveyed and circulated while being stirred by the two screws 68 together with the developer already in the developing device 61, supplied to the developing sleeve 650, cut off by the developing doctor 73, and transferred to the photoreceptor 40. The latent image on the photoconductor 40 is developed.
[0034]
Here, the toner and the magnetic carrier of the two-component developer used in the developing device 61 will be described. The toner is prepared by mixing a charge control agent (CCA) and a colorant with a resin such as polyester, polyol, or styrene acrylic, and externally adding a substance such as silica or titanium oxide to the surroundings, thereby obtaining the charge characteristics and fluidity. Is increasing. The particle size of the additive is usually in the range of 0.01 to 1.5 [μm]. Coloring agents include carbon black, phthalocyanine blue, quinacridone, carmine and the like. The charging polarity is negative charging in the illustrated example.
As the toner, a toner in which the above-mentioned type of additive is externally added to a base toner in which wax or the like is dispersed and mixed can be used. In the above description, the toner is prepared by a pulverization method, but a toner prepared by a polymerization method or the like can also be used. Generally, a toner formed by a polymerization method, a heating method, or the like can have a shape factor of 90% or more, and further has a very high additive coverage depending on the shape.
The range of the volume average particle diameter of the toner is preferably 3 to 12 μm. In the illustrated example, the thickness is set to 6 μm, and it is possible to sufficiently cope with a high-resolution image of 1200 dpi or more.
[0035]
The magnetic carrier contains a magnetic material such as ferrite with a metal or resin as a core, and the surface layer is coated with a silicon resin or the like. The particle size of the magnetic carrier is preferably reduced in order to improve the granularity that contributes to image quality, and more specifically, the range of 20 to 50 μm is preferable. The magnetic carrier has a dynamic resistance of 10 ⁴ -10 ⁶ The range of Ω is optimal. However, the measurement method is as follows. The electrode having an area of 65 mm in width and 1 mm in length is brought into contact with a gap of 0.9 mm while being carried on a roller (φ20; 600 RPM) containing a magnet, and a withstand voltage upper limit level (high-resistance silicon-coated carrier) Is a measured value when an applied voltage of 400 V to several V for an iron powder carrier is applied.
[0036]
Here, in order to improve the image quality, it is preferable that the particle size of the magnetic carrier in the developer is significantly reduced by reducing the particle size. For example, when the carrier particle size is 50 μm or more, in a halftone dot image in the brightness range of 70 to 90, even when the granularity is about 0.3, when the particle size is reduced to about 35 μm, the granularity is improved to about 0.1 times and almost three times. Would. Therefore, the use of a small particle size carrier is indispensable for improving the image quality (see FIG. 11).
Also, in order to maintain high image quality, it is necessary to stabilize the amount of developer pumped ρ (the amount of developer passed through the developing doctor) and suppress the deterioration of the developer. The developer pumping amount ρ and the deterioration of the developer are greatly affected by the magnetic force distribution by the magnetic pole of the magnet roller 72 facing the developing doctor 73, the surface shape of the developing sleeve, and the surface shape of the developer. Abrasion of the developing sleeve surface and the developer coating layer during use over time caused a fluctuation in the decrease in the amount of developer pumped, resulting in uneven image quality (see FIG. 12).
Further, conventionally, the surface of the developing sleeve 650 has a groove (recess) extending in the width direction at a plurality of locations in the outer circumferential direction of the sleeve extending in the width direction (longitudinal axis direction), or has been subjected to sandblasting. Has been adopted. When a developing sleeve having a groove is used, the distance between the groove and the non-groove portion with respect to the opposing photosensitive member surface in the developing region changes, so that the developing electric field changes (see FIGS. 13 and 14). For example, as shown in FIG. 14, when the depth a of the groove is 0.15 mm or more, a change in the developing electric field of 10 V or more occurs when converted into a change in the photoconductor surface potential. Since the development is performed under the influence of the change in the development electric field, a pitch image corresponding to the groove 650a is generated (see FIGS. 13 and 14). For this reason, the use of sandblasting has become mainstream. However, in the developing sleeve subjected to the sand blasting treatment, the amount of the developer pumped down is reduced due to a reduction in the blast surface roughness due to the use over time and a reduction in the unevenness due to the wear of the developer coating layer (see FIG. 12). ).
Further, even if the improvement of the granularity by the use of the above-described small particle size carrier is achieved, it is offset by the blurred image due to a decrease in the amount of developer pumped due to the wear of the developer coat layer over time. . The decrease in developer transportability due to these wear phenomena becomes more pronounced as the rotational speed of the developing sleeve 650 increases, as in the developing device used in the high-speed tandem-type image forming apparatus of the present embodiment. Therefore, this is a major technical issue for future high-speed and high-quality machines.
[0037]
Therefore, in the present embodiment, the surface shape of the developing sleeve 650 is set as follows in order to suppress the fluctuation of the developer transportability due to such abrasion of the developing sleeve surface. That is, when the outer diameter of the developing sleeve 650 is a, the number of the grooves 650a is n, the linear velocity of the photoconductor 40 is Vp, and the linear velocity of the developing sleeve is Vs, the following equation is satisfied.
(Equation 1)
Pitch on image = aπVp / nVs ≦ 0.5 (mm)
n ≧ aπVp / (0.5Vs)
[0038]
By defining the number of the grooves 650a satisfying the above formula, it is possible to bring the groove-corresponding pitch on the image to a banding area that is difficult to visually recognize by 0.5 mm or less (see FIG. 15). . In a specific embodiment, when the outer diameter a of the developing sleeve 650 is 25 mm and the linear velocity ratio is Vs / Vp = 2, the number n of the grooves 650a is set to 100 so that banding cannot be recognized. At this time, the equation (1) is satisfied as expressed by the following equation.
(Equation 2)
(25 × π) / (100 × 2) ≒ 0.39 <0.5 (mm)
[0039]
In addition, the minute banding pitch unevenness of 0.5 mm or less on the image is blurred by the width of the developing nip Nd by magnetic brush development (see FIG. 7), so that there is a situation where it is difficult to manifest as pitch unevenness. While satisfying such a number of grooves, a change in the developing electric field is suppressed by setting the groove depth to 0.1 mm or less, and a V-groove shape is used to provide a gradient in the electric field fluctuation so that the maximum value is pinpointed. It is necessary to take measures to alleviate this.
The adoption of the developing sleeve having the above-mentioned grooves reduces the amount of developer pumped up due to the developer slip caused by the wear of the developer coat layer, which has been a problem in sand blasting. Can be greatly improved (see FIG. 16).
As described above, it is possible to improve a decrease in transportability due to a decrease in unevenness due to abrasion of the developer coat layer. In addition, by eliminating wear of the coating layer of the developer, it is possible to provide an ultra-stable region in which there is no fluctuation in an ideal amount of the pumped-up developer. The carrier in the conventional developer has been developed based on the idea that a long life is obtained while gradually cutting a hard coat film. On the other hand, in the present embodiment, the following two effects are obtained in a well-balanced manner, so that the long life, that is, the film shaving and the spent are eliminated (see FIG. 17).
(1) The elasticity of the carrier absorbs shock and suppresses shaving, and the effect of holding large particles by using a coating film with strong adhesive force.
(2) The effect of containing large particles larger than the coating film on the carrier surface to prevent impact on the coating film and clean spent materials.
[0040]
This magnetic carrier is obtained by adding a charge controlling agent to a resin component obtained by cross-linking a thermoplastic resin such as acrylic resin and a melamine resin to ferrite serving as a core material of the carrier. By employing the developer of the carrier without the coating film shaving and the V-groove developing sleeve having the specified number of grooves, it was possible to achieve a developing device compatible with high speed and high image quality which will be required in the future. See FIG. 18).
[0041]
Next, a configuration and the like according to a characteristic portion of the present invention will be described.
When the developer containing the low melting point toner is carried and transported on the developing sleeve 650 having the V groove 651 shown in FIG. 1, the inner wall surface of each V groove 651 in the direction of movement of the developing sleeve surface (the direction A in the drawing). In some cases, the toner may adhere to the upstream slope 651A located on the upstream side. When the developing sleeve rotates while the developer is held inside the V-shaped groove 651, the toner contained in the developer in the V-shaped groove 651 is strongly pressed against the upstream inclined surface 651A and closely adheres. It is considered that the toner adheres gradually to the inside of the V-shaped groove 651 due to the continuation of the close contact state of the toner. If the toner is hardly fixed in the V groove 651, the developer will be clogged in the V groove 651, and the groove will not perform its original function, and it will be impossible to secure stable developer conveyance.
[0042]
Therefore, in the present embodiment, the inclination angle formed between the upstream slope 651A of each V-groove 651 of the developing sleeve 650 and the virtual plane 650P passing through the top 651C of the V-groove 651 and perpendicular to the developing sleeve surface moving direction. α is set to 45 ° or more (see FIG. 1). When the developing sleeve 650 is a cylindrical member, the virtual plane 650P can be regarded as a virtual plane that connects the top 651C of the V groove 651 and the central axis 650C of the developing sleeve 650.
FIG. 19 is a graph showing whether or not toner sticking has occurred when an experiment was performed while changing the inclination angle α of the upstream slope 651A of the V groove 651 and the melting point of the toner. From FIG. 19, it can be seen that in the case where a low melting point toner having a melting point of 100 ° C. or less is used, toner sticking can be avoided if the inclination angle α of the upstream slope 651A of the V groove 651 is 45 ° or more.
[0043]
On the other hand, if the inclination angle α of the upstream slope 651A of the V groove 651 formed on the surface of the developing sleeve becomes too large, the function of the V groove 651 to hold the developer decreases, and the amount of the developer transported decreases. It will be less. Therefore, in the present embodiment, in order to secure a predetermined amount of developer transport, the inclination angle α of the upstream slope 651A of the V groove 651 is set to 60 ° or less.
FIG. 20 is a graph showing the amount of developer transported when an experiment was performed while changing the inclination angle α of the upstream slope 651A of the V groove 651. From FIG. 20, when the inclination angle α of the upstream slope 651A of the V-groove 651 is within the range of 45 ° or more and 60 ° or less, the transport amount of the developer is maximum, and when the inclination angle α exceeds 60 °, the developer is It can be seen that the amount of transport of the toner rapidly decreases.
[0044]
FIG. 21 is a graph showing the tendency of groove clogging and agent transportability when an experiment was performed under various conditions while changing the inclination angle α of the upstream slope 651A of the V groove 651. Here, the “groove clogging property” corresponds to the ratio (%) of the volume of the toner stuck to the upstream slope 651A and clogging in the V-groove with respect to the internal volume of each V-groove 651. The limit value is 10%. Further, the “agent transporting property” refers to the amount (mg / cm 2) of the developer transported on the surface of the developing sleeve 650 on which the V groove 651 is formed. ² ), And the allowable limit value is 40 mg / cm ² It is.
The graph of FIG. 21 is obtained under the following conditions.
(1) Material of developing sleeve 650: aluminum
(2) 10-point average surface roughness Rz of the slope 651A on the upstream side of the V-groove 651: 5 to 40 μm
{Circle around (3)} The gap between the surface of the developing sleeve 650 and the developing doctor 73: 0.3 to 0.85 mm
{Circle around (4)} Normal magnetic flux density on the surface of the developing sleeve at the portion facing the developing doctor 73: 40 to 70 mT
(5) Overall opening angle (α + β) of the V-groove 651: 60 ° to 120 °
[0045]
The results shown in FIG. 21 are obtained under the conditions in the numerical ranges of the parameters (1) to (5) other than the inclination angle of the upstream slope 651A. As shown in FIG. 21, by setting the inclination angle of the upstream slope 651A to 45 ° or more and 60 ° or less, it is possible to prevent the developer from being clogged in the groove and to suppress a decrease in the transport amount of the developer. The effect of being able to be obtained was obtained with almost no influence of the above parameters (1) to (5).
[0046]
Note that the surface roughness of at least the upstream slope 651A of the inner wall surface of each of the V-grooves 651 is preferably 20 μm or more and 40 μm or less as a 10-point average surface roughness Rz.
FIG. 22 shows the result of measuring the amount of developer transport when the surface roughness Rz of the upstream slope 651A of the V groove 651 is changed. From FIG. 22, by setting the surface roughness Rz of the upstream slope 651A to 20 μm or more, even when the inclination angle α of the upstream slope 651A is about 80 °, a large decrease in the developer conveyance amount is not observed. That is, it is possible to increase the margin for the developer conveyance amount when the inclination angle α is an angle close to 60 °. When the surface roughness Rz of the upstream slope 651A is larger than 40 μm, the developing sleeve is deformed by surface roughening such as sandblasting, and it becomes difficult to secure deflection accuracy. Therefore, the surface roughness Rz of the upstream slope 651A is preferably 40 μm or less.
[0047]
Further, in the present embodiment, the outer peripheral surface 650S (see FIG. 1) other than the V groove of the developing sleeve 650 is a portion closest to the outer peripheral surface of the photoconductor 40, and the developing nip portion (developing area) is in contact with the developer. Rubbing has occurred in the packing state. Therefore, the outer peripheral surface 650S of the developing sleeve 650 tends to be worn. Therefore, the surface roughness of the outer peripheral surface 650S (see FIG. 1) other than the V groove of the developing sleeve 650 is preferably suppressed to 0.1 μm and 5 μm or less in ten-point average roughness Rz. In this case, it is possible to prevent a change in transportability due to wear due to wear of the outer peripheral surface 650S of the developing sleeve 650. Since the inner wall surfaces 651A and 651B of the V groove 651 of the developing sleeve 650 have an angle with respect to the outer peripheral surface of the photoreceptor 40, there is no rubbing in the packing state, and the surface is hardly worn.
[0048]
The upstream slope 651B of each of the V grooves 651 may be ceramic-coated or nickel-plated. In this case, the releasability of the upstream slope 651B from the toner is enhanced, and the margin for preventing the toner from being fixed when the inclination angle α of the upstream slope 651A is close to 45 ° can be increased.
[0049]
As described above, according to the present embodiment, by setting the inclination angle α of the upstream slope 651A of the V groove 651 of the developing sleeve 650 to be within the above-described predetermined range, it is possible to suppress a decrease in the amount of developer transported. Further, even when a low-melting-point toner having a melting point of 100 ° or less is used, it is possible to prevent the developer from being clogged due to the fixation of the toner in the V-groove 651, and to stably carry the developer over a long period of time.
Further, in order to improve the granularity of an image, the toner is reduced in particle size and spheroidized, and the toner is generally contained in oil. In this case, the coefficient of friction with the surface of the developing sleeve changes due to the exudation of the oil component in the toner, so that the developer transportability is easily changed, and the developer is easily clogged in the V groove 651. Even when oil is contained in the toner, the inclination angle α of the upstream slope 651A of the V-groove 651 is set within the above-mentioned predetermined range, so that the developer clogging due to the toner fixation in the V-groove 651 is achieved. Can be prevented. In addition, the developer can be stably transported over a long period of time.
[0050]
According to the present embodiment, the surface roughness of at least the upstream slope 651A of the inner wall surface of each V-groove 651 is preferably 20 μm or more and 40 μm or less as a 10-point average surface roughness Rz. By setting the surface roughness Rz of the upstream slope 651A within the above-described predetermined range, the holding capacity of the V-groove 651 with respect to the developer is increased, and the margin for the developer conveyance amount when the inclination angle α is close to 60 ° is increased. Can be enhanced.
According to the present embodiment, it is preferable that at least the upstream slope 651A of the inner wall surface of each V-groove 651 is ceramic-coated or nickel-plated. In this case, the toner sticking can be further suppressed by reducing the friction coefficient μ of the upstream slope 651A, so that there is a margin for preventing toner sticking when the inclination angle α of the upstream slope 651A is an angle close to 45 °. The degree can be increased.
[0051]
According to the present embodiment, the pitch P of the V-groove is preferably 0.5 mm or less in order to prevent occurrence of a banding image that is visually recognized.
In order to more reliably prevent the developer from clogging the V-grooves 651, the opening angle (α + β) of each V-groove 651 is preferably 60 ° or more. Further, the opening angle (α + β) of each V-groove 651 is preferably 120 ° or less so that the developer transportability by the developing sleeve 651 is not deteriorated.
Further, in order to prevent a change in the developing electric field corresponding to the V-groove in the developing region without deteriorating the developer transportability, the depth of each V-groove 651 is preferably 0.05 mm or more and 0.15 mm or less.
[0052]
In addition, the magnetic carrier used in the present embodiment has a resin coating film on a magnetic core material, and the resin coating film is formed by crosslinking a thermoplastic resin such as acrylic and a melanin resin. The resin component contains a charge control agent. By using this developer, it is possible to obtain a good balance between the effect of absorbing impact and suppressing abrasion and retaining large particles by strong adhesive force, and the effect of preventing impact on the coating film and cleaning spent materials. it can. Therefore, it is possible to prevent a long life of the developer, that is, abrasion of the film and spent.
[0053]
【The invention's effect】
According to the first to tenth aspects of the present invention, a decrease in the transport amount of the developer can be suppressed by setting the inclination angle of the upstream slope in the groove having the V-shaped cross section of the developer carrying member to 60 ° or less. In addition, by setting the inclination angle of the upstream slope to 45 ° or more, even when a low melting point toner having a melting point of 100 ° C. or less is used, the toner is fixed in the V-shaped cross-section groove of the developer carrier. And clogging of the developer in the groove can be prevented. Accordingly, while suppressing a decrease in the amount of developer transport, even when a low-melting toner is used, the developer is prevented from being clogged due to toner fixation in the V-shaped groove, and stable developer transport is performed for a long time. There is an effect that can be.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a V-shaped groove portion of a developing sleeve according to an embodiment.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a copying machine according to the embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram of an intermediate transfer belt.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an image forming unit.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a developing device.
FIG. 6 is a sectional view of a developing roller.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a state of a developer around a developing roller.
FIG. 8 is an enlarged view of a main part of the copying apparatus main body.
FIG. 9 is an enlarged view of a main part of the toner recycling device.
FIG. 10 is a perspective view of a toner recycling device.
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the magnetic carrier of a developer and the granularity of an image.
FIG. 12 is a graph showing a change in a pumping amount of an agent on a sandblast sleeve.
FIG. 13 is an enlarged view of a development area.
FIG. 14 is a graph showing a change in an electric field in a development region.
FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views of a developing sleeve.
FIG. 16 is a graph showing a change in the amount of agent pumped on a V-groove sleeve.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a magnetic carrier.
FIG. 18 is a graph showing a change in the amount of agent pumped up on a developing sleeve having a V-groove sleeve when a coat-modified magnetic carrier is used.
FIG. 19 is a graph showing whether or not toner sticking has occurred when an experiment was performed while changing the inclination angle α of the upstream slope of the V-groove and the melting point of the toner.
FIG. 20 is a graph showing the amount of developer transported when an experiment was performed while changing the inclination angle α of the upstream slope of the V-shaped groove.
FIG. 21 is a graph showing developer clogging of a groove and developer transportability when an experiment was performed under various conditions while changing an inclination angle α of an upstream slope of a V groove.
FIG. 22 is a graph showing the measured developer conveyance amount when the surface roughness Rz of the upstream slope of the V-shaped groove is changed.
FIG. 23 is a schematic view illustrating the intermediate transfer tandem process (direct transfer method).
FIG. 24 is a schematic view illustrating an intermediate transfer tandem process (indirect transfer method).
[Explanation of symbols]
10 Intermediate transfer belt
17 Intermediate transfer belt cleaning device
18Bk, 18Y, 18M, 18C image forming unit
20 Tandem image forming unit
21 Exposure equipment
22 Secondary transfer device
23 Support rollers
24 Secondary transfer belt
25 Fixing device
29 tension roller
40Bk, 40Y, 40M, 40C photoreceptor
42 Paper feed roller
60Bk, 60Y, 60M, 60C developing unit
61Bk, 61Y, 61M, 61C developing unit
62 Primary transfer device (transfer roller)
63Bk, 63Y, 63M, 63C Photoconductor Cleaning Device
64 Static eliminator
65 Developing roller
650 developing sleeve
650C Central axis of developing sleeve
An imaginary plane connecting the top of the 650PV groove and the central axis of the developing sleeve
650S Outer peripheral surface of developing sleeve other than V groove
651 V groove
651A Slope upstream of V-groove
651B Slope downstream of V-groove
651C V groove top
66 Stirring unit
67 Developing section
68 screw
72 Magnet roller
73 Development Doctor

Claims

A developer carrier that carries and transports a developer containing toner on the surface,
V-shaped cross-sectional grooves extending in the width direction orthogonal to the surface moving direction and opening outward from the surface are formed at a plurality of locations in the surface moving direction,
The inclination angle formed between the upstream slope of the inner wall surface of each groove, which is located on the upstream side in the moving direction of the surface, and the virtual plane passing through the top of the groove and perpendicular to the moving direction of the surface, A developer carrier characterized by being at least 45 ° and at most 60 °.

The developer carrier according to claim 1,
A developer carrier, wherein the surface roughness of at least the upstream slope of the inner wall surface of each groove is 20 μm or more and 40 μm or less in terms of 10-point average surface roughness Rz.

The developer carrier according to claim 1,
A developer carrier, wherein at least the upstream slope of the inner wall surface of each groove is ceramic-coated.

The developer carrier according to claim 1,
A developer carrier, wherein at least the upstream slope of the inner wall surface of each groove is plated with nickel.

The developer carrier according to claim 1, 2, 3, or 4,
The pitch P of the grooves is 0.5 mm or less,
The opening angle of each groove is not less than 60 ° and not more than 120 °,
A developer carrier, wherein each groove has a depth of 0.05 mm or more and 0.15 mm or less.

A developer carrying member that carries the developer containing the toner on the surface and conveys the developer to a development area facing the image carrier by moving the surface, and an internal arrangement of the developer carrying member A magnetic field generating means for forming a magnetic field for supporting the developer on the surface of the developing agent carrier; and a magnetic field generating means arranged to face the surface of the developer carrier and carried on the surface of the developer carrier. A developer regulating member that regulates an amount of the developer conveyed to the developing area;
A developing device comprising the developer carrier of claim 1, 2, 3, 4 or 5 as the developer carrier.

The developing device according to claim 6,
The magnetic carrier has a resin coating film on a core material of a magnetic material,
A developing device, wherein the resin coat film comprises a resin component obtained by cross-linking a thermoplastic resin such as acrylic resin and a melanin resin and containing a charge controlling agent.

An image carrier, a latent image forming means for forming a latent image on the image carrier, a developing device for developing the latent image on the image carrier, and a toner image on the image carrier transferred to a transfer material And an image forming apparatus including
An image forming apparatus, wherein the developing device is the developing device according to claim 6.

A plurality of image carriers, a latent image forming means for forming a latent image on each image carrier, a plurality of developing devices for developing the latent image on the image carrier using toner of different colors, Transfer means for transferring the toner image on the image carrier so as to overlap the transfer material, and an image forming apparatus for forming a color image on the transfer material,
An image forming apparatus, wherein the developing device is the developing device according to claim 6.

A process cartridge that includes an image carrier and a developing device that develops a latent image on the image carrier;
8. A process cartridge, wherein the developing device is the developing device according to claim 6.