JP2004341012A

JP2004341012A - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004341012A
Application number: JP2003134211A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Miyoshi; 康雄三好
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus in which difference in the toner amount carried on the surface of a toner carrying body is prevented in a simple structure without collecting the toner or switching electric fields, and the hysteresis appearing as density difference in an image in the succeeding development can be eliminated. <P>SOLUTION: The image forming apparatus is equipped with a latent image carrying body 1, a toner carrying body 402 which carries the toner 10, and a toner supply member 403 which carries and transports a two-component developer 12 containing the toner 10 and magnetic particles 11 as a magnetic brush to a toner supply region A2 opposing to the toner carrying body 402 and which supplies only the toner from the two-component developer 12 to the toner carrying body 402. In the image forming apparatus, the bulk density ρ<SB>x</SB>of the two-component developer 12 at the position where the magnetic brush begins to touch the surface of the toner carrying body 402 in the toner supply region A2 is controlled to be smaller than the bulk density ρ<SB>y</SB>of the two-component developer 12 at the position where the magnetic brush separates from the surface of the toner carrying body 402 in the toner supply region A2. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に係り、詳しくは、無端移動可能な表面にトナーを担持し潜像担持体に対向する現像領域に搬送するトナー担持体と、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を担持してトナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、二成分現像剤よりトナーのみをトナー担持体に供給するトナー供給部材とを有する現像装置を備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、潜像担持体上の静電潜像を現像する方式として、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用いる二成分現像方式と、トナーのみの一成分現像剤を用いる一成分現像方式とが知られている。これらの現像方式のうち後者の一成分現像方式は、トナー担持体表面に均一薄層化状態で担持したトナーを、潜像担持体表面の潜像に接触又は非接触状態で対向させ、潜像にトナーを付着させて顕像を形成するものである。前者の二成分現像方式は、磁石を内蔵した現像剤担持体の表面にトナーと磁性粒子とからなる二成分現像剤をブラシ状に担持して磁気ブラシを形成し、潜像担持体表面の潜像に磁気ブラシ中のトナーのみを付着させて顕像を形成するものである。
【０００３】
上記一成分現像方式は、磁性粒子を用いないため、二成分現像剤の磁気ブラシが潜像担持体へ当たることで生じる現像ムラなどの画像上の不具合が発生せず、静電潜像に忠実な現像を行うことができる。従って、高画質な画像を得ることができ、高解像度化にも有利である。
【０００４】
しかしながら、一成分現像方式では、弾性体のトナー担持体に供給ローラを摺接させている。また、トナー担持体上のトナーを所望の帯電量まで帯電させるためにトナー担持体表面のトナーに対して薄層化ブレードを摺擦させている。これらのため、トナー担持体が磨耗したり、トナー担持体上のトナーにストレスがかかってトナーフィルミングが起こったりしやすく、装置の耐久性の点では良いとは言えなかった。また、現像装置内でトナーのみを攪拌しつづけるため、トナーが劣化しやすく、画像品質の経時的安定性を得にくかった。
【０００５】
そこで、二成分現像方式と一成分現像方式の各長所を組み合わせた現像方式を採用したものとして、二成分現像剤からなる磁気ブラシを表面に形成したトナー供給部材を用い、トナー供給部材上の磁気ブラシによりトナーのみをトナー担持体に供給して担持させる現像装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００６】
この現像装置では、現像装置内で二成分現像剤を攪拌し、トナー供給部材（例えば、磁気ローラ、磁気ブラシ形成体など）上に二成分現像剤を担持して磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシ中のトナーは磁性粒子との摩擦により所定極性に帯電される。そして、このトナー供給部材上の磁気ブラシから所定極性に帯電されたトナーのみが、トナー担持体（例えば、現像ローラ、トナー層保持体など）上に移動して担持される。
【０００７】
このように、トナー担持体に供給ローラを摺接させたり、トナー担持体表面のトナーに対して薄層化ブレードを摺擦させたりすることなく、トナー担持体表面に所望の帯電量のトナーを担持させることができる。よって、トナー担持体やトナーへのストレスが一成分現像方式に比して少なくなる。また、現像自体は一成分現像方式であるので、一成分現像方式と同等の高画質が得られる。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５６−４０８６２号公報
【特許文献２】
特開昭５９−１７２６６２号公報
【特許文献３】
特開平６−６７５４６号公報
【特許文献４】
特開２００２−０２３４９９公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のようにトナー供給部材上に形成した磁気ブラシからトナーのみがトナー担持体に供給される現像装置を用いた現像方式においても、次のような課題があった。
潜像担持体上の静電潜像を現像（顕像化）した後のトナー担持体上のトナー層は、静電潜像の画像部に対応して顕像化によりトナーが消費されたトナー消費層と、静電潜像の非画像部に対応してトナーが未消費のまま残留しているトナー未消費層とが生じる。トナー消費層とトナー未消費層との間で、トナー担持体表面のトナー担持量に差ができる。このトナー担持体上のトナー担持量の差を解消するためには、現像剤担持体の周回によりトナー消費層に、その消費量に応じて新たなトナーを供給すればよい。しかし、実際には、周回するトナー担持体表面のトナー消費層のみに新たなトナーを供給することは困難であった。このため、このような現像装置では、そのトナー担持体上のトナー担持量の差が、次の現像時の画像上の濃度差として現れる所謂履歴現象が生じてしまうことがあった。
【００１０】
具体的には、図３（ａ）に示すように、先端側の左方部分に黒ベタ画像部Ｄ１、先端側の右方部分に非画像部（又は白画像部）Ｄ２、Ｄ１の後端側直下の部分に低コントラスト画像部Ｄ３，Ｄ２の後端側直下の部分に低コントラスト画像部Ｄ４を有する原稿画像を用いて画像形成を行った場合に、上記残像が発生することがあった。つまり、上記原稿画像について画像形成を行った場合の正常なプリント画像は、図３（ｂ）に示すように、上記二つの低コントラスト画像部Ｄ３、Ｄ４に対応する二つの画像ｄ３、ｄ４の画像濃度が均一な濃度になるはずである。ところが、実際に得られるプリント画像は、図３（ｃ）に示すように、上記白ベタ画像部Ｄ２に対応する白ベタプリンタ画像Ｄ２の直下の部分の低コントラストプリントｄ４の画像濃度が、上記黒ベタ画像部Ｄ１に対応する黒ベタプリンタ画像ｄ１の直下の部分の低コントラストプリント画像ｄ３の画像濃度よりも濃くなってしまう履歴現象が発生することがあった。
これは、トナー供給部材とトナー担持体が対向するトナー供給領域で、トナーを供給させるために形成される電界が、トナー未消費層とトナー消費層とで異なるためであると考えられる。
【００１１】
このような履歴現象を解消するためには、上記潜像担持体上の静電潜像を顕像化（現像）した後のトナー担持体上のトナーをトナー担持体の表面から一旦除去し、このトナーが除去されたトナー担持体の表面に新たなトナーを供給して，上述のようなトナー担持体の表面のトナー担持量の差を解消することが有効である。
【００１２】
トナーを除去、供給する方法を実施するために、トナー担持体表面移動方向で現像位置から磁気ブラシ対向位置までに、現像位置通過後に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段を設けることが有効と考えられる。しかし、この場合、クリーニング手段として用いるクリーニングローラ等に付着したトナーの回収や回収トナーの処理が必要となってしまう。
【００１３】
特許文献３においては、トナー供給部材としての現像剤担持体とトナー担持体との間に形成される電界を、トナーがトナー担持体から現像剤担持体側へ移行するように間欠的に切り換える電界切換手段を備えたものが提案されている。この提案によれば、トナー担持体上の残留トナーを現像剤担持体へ戻すので、回収トナーの処理をすることなく履歴現象を防止できる。しかしながら、上記特許文献３の提案では、装置の構成や電界を切り換え可能にするための構成が複雑となり、コストアップにつながってしまう。
【００１４】
特許文献４においては、トナー担持体とトナー供給部材が対向する領域で現像剤の嵩密度を上げることで、トナー供給部材上の磁気ブラシからトナー担持体へのトナー供給効率を上げ、所謂履歴現象から発生する画像濃度差を解消できる画像形成装置が提案されている。特許文献４の提案により、上述した次のサイクルの現像時の画像上の濃度差として現れる履歴現象は改善された。しかし、トナー供給効率を上げる必要があるため、現像剤を通常より多めに使用しなければならなかった。
【００１５】
本発明は以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、トナー供給部材上に形成した磁気ブラシからトナーのみがトナー担持体に供給される現像装置を用いた画像形成装置において、トナーの回収処理や電界の切り換えなどを行うことなく、簡易な構成でトナー担持体表面のトナー担持量の差をなくして、トナー担持体上のトナー担持量の差が次の現像時の画像上の濃度差として現れる履歴現象を解消できる画像形成装置を提供することである。
【００１６】
【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、潜像担持体と、無端移動可能な表面にトナーを担持し該潜像担持体に対向する現像領域に該トナーを搬送するトナー担持体と、該トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を磁気ブラシとして担持し該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材と、該トナー担持体と該トナー供給部材とを有し該潜像担持体上の潜像を該現像領域で顕像化する現像手段と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段とを備えた画像形成装置において、上記トナー担持体との対向部で該トナー担持体表面の移動の向きとは逆の向きに上記トナー供給部材表面を移動するように駆動し、上記トナー供給領域において上記磁気ブラシが該トナー担持体表面に接触しはじめる箇所での該二成分現像剤の嵩密度ρ_ｘを、該トナー供給領域において該磁気ブラシが該トナー担持体表面から離れる箇所での該二成分現像剤の嵩密度ρ_ｙより小さくしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、潜像担持体と、無端移動可能な表面にトナーを担持し該潜像担持体に対向する現像領域に該トナーを搬送するトナー担持体と、該トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を磁気ブラシとして担持し該トナー担持体に対向するトナー供給領域に搬送し、該二成分現像剤よりトナーのみを該トナー担持体に供給するトナー供給部材と、該トナー担持体と該トナー供給部材とを有し該潜像担持体上の潜像を該現像領域で顕像化する現像手段と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段とを備えた画像形成装置において、上記トナー担持体との対向部で該トナー担持体表面の移動の向きとは逆の向きに上記トナー供給部材表面を移動するように駆動し、該トナー供給部材内部に上記磁気ブラシ形成用の磁界発生手段を設け、上記トナー供給領域に近接する位置にあるトナー供給用磁界発生手段による該トナー供給部材上の法線磁束密度の最大ピークとなる位置αと、該トナー供給部材の回転中心軸Ｔと、該トナー供給部材と該トナー供給部材との最近接位置よりも現像剤搬送方向上流側において該トナー供給部材上の法線磁束密度が０となる位置βとのなす角度θ１を、該最大ピークとなる位置αと、該回転中心軸Ｔと、該トナー供給部材と該トナー供給部材との最近接位置よりも現像剤搬送方向下流側において該トナー供給部材上の法線磁束密度が０となる位置γとのなす角度θ２よりも小さくしたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記トナー供給領域において上記磁気ブラシが上記トナー担持体表面に接触しはじめる箇所での上記トナー供給ローラ表面の法線磁束密度の大きさを、６５［ｍＴ］以上とすることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項２、又は３の画像形成装置において、上記トナー供給領域において上記磁気ブラシが上記トナー担持体表面から離れる箇所での上記トナー供給ローラ表面の法線磁束密度の大きさを、７０［ｍＴ］以上とすることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項２、３、又は４の画像形成装置において、上記二成分現像剤の磁性粒子の磁気モーメントを５０［ｅｍｕ／ｇ］以上とすることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項２、３、４、又は５の画像形成装置において、上記磁性粒子の平均粒径を５０［μｍ］以下とすることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体上に形成された潜像にトナーを供給して該潜像を顕像化する現像手段と、該潜像担持体を一様帯電せしめる帯電手段と、該現像手段によりトナー像を該潜像担持体から転写体に転写せしめた後の該潜像担持体に残留するトナーをクリーニングするクリーニング手段とを有する画像形成装置で用いられ、画像形成装置本体に対して着脱自在に構成され、かつ、該潜像担持体と、該現像手段とを備えたプロセスカートリッジにおいて、上記現像手段として、請求項１、２、３、４、５又は６の画像形成装置に備えられる現像装置を用いることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１の画像形成装置は、以下に説明する理由によりトナー供給領域入口部でのトナー供給効率を上げ、トナー供給領域出口部では画像形成に用いられなかったトナー担持体上の未使用トナーを掻き取ることができる。
【００１８】
図４は、トナー担持量測定器の説明図である。トナー担持量測定器は、測定セルや電極板等から構成されている。円柱状の測定セルには、上部電極板２００と下部電極板２１０が図示のように円形である底面部と上面部に対向するように設けられている。そして、下部電極板２００が床面に対して略水平になるよう配設されている。
測定は、測定セル内に質量ａ［ｇ］の現像剤を注入せしめて適度に攪拌した後、現像剤中のトナーが上部電極２００に向かって移動するよう両電極間に電圧を所定時間印加することにより行う。上部電極２００に付着したトナーを採取し、重さを測定することにより単位面積あたりのトナー量Ｍ／Ａ［ｍｇ／ｃｍ^２］を求めた。なお、セル中のトナー量は一定となるように調整している。
【００１９】
図５は、いろいろな嵩密度の現像剤を用いて、上部電極２００に付着した単位面積あたりのトナー量Ｍ／Ａ［ｍｇ／ｃｍ^２］を印加電圧ごとにプロットしたものである。嵩密度ｂ［ｇ／ｃｍ^３］は、セルに注入した現像剤の重さａ［ｇ］をセルの体積Ｖ［ｃｍ^３］で除することにより求めた。図５より、トナーの付着量を増加させるためには、現像剤の嵩密度を小さくすればよいことがわかる。
【００２０】
次に、図２及び図６を用いてトナー供給領域Ａ２においてトナーが磁気ブラシから分離されてトナー担持体に移転する際のトナーの挙動について説明する。トナー１０と磁性粒子であるキャリア１１は、帯電により静電的および非静電的に引き合うが、この力よりも電界による力やトナーにかかる摩擦力等による力が大きくなった場合には、図６に示すようにトナー１０はキャリア１１から分離して現像ローラ４０２方向に移動する。この過程でトナー１０がキャリア１１と衝突すると、トナー１０は再度キャリア１１と結合や離脱等が起こることになり、トナー１０の現像ローラ４０２への移動が阻害されることになる。ここで、上述した図５の結果より、現像剤の嵩密度を低くすることで、キャリアから分離したトナーが再度キャリアに衝突する頻度を抑えることができる。
図６に示すトナー供給領域入口Ａ３において現像ローラ４０２上にトナー１０の供給が十分におこなわれた場合、トナー供給領域Ａ２を磁気ブラシが進行するにつれて、磁気ブラシ中のトナー濃度は低下してくる。磁気ブラシ根元部からのトナー供給が少なくなれば、現像ローラ４０２に接触する磁気ブラシ先端部のキャリア１１に対しトナー１０は枯渇する。図２に示す感光体１と現像ローラ４０２が対向する領域である現像領域Ａ１で画像形成に用いられなかった現像ローラ４０２上に残留したトナー１０は、トナー１０とは反対電荷に帯電した供給ローラ４０３上のキャリア１１にトナー供給領域出口Ａ４において接触することにより捕獲されることになる。トナー供給領域出口Ａ４では、磁気ブラシは残留トナー１０を掻き取るような方向に動くため、現像ローラ４０２上から掻き取られたトナー１０は、現像ローラ４０２に再付着しにくい。
【００２１】
トナー供給領域入口Ａ３における現像剤の嵩密度を小さくすることにより、トナー供給領域入口Ａ３でトナーを効率的に供給し、トナー供給領域出口Ａ４では磁気ブラシ中のトナーを枯渇させることが可能となる。そして、トナー供給領域出口Ａ４でトナー供給領域入口Ａ３に比して磁気ブラシの嵩密度を高くすることにより、トナー供給領域出口Ａ４で硬い磁気ブラシを形成し、画像形成に用いられなかった未使用トナーを、硬い磁気ブラシにより掻き取ることができる。
【００２２】
請求項２乃至６の画像形成装置は、以下に説明する理由によりトナー供給領域入口部でのトナー供給効率を上げ、トナー供給領域出口部では画像形成に用いられなかったトナー担持体上の未使用トナーを掻き取ることができる。
【００２３】
以下、引き続き図２及び図６を用いて説明する。磁気ブラシ中のトナーがキャリアから分離されて現像ローラ４０２に移転する際のトナーの移動速度は、電界、現像剤の密度、及び、磁気ブラシの運動により決定される。規制部材４０６を通過した後の現像剤量は一定であるため、現像剤の密度は、現像剤が流入する空間である現像ローラと供給ローラ間の距離を変えること、及び、現像剤の速度を変化させることにより部分的な現像剤の密度を制御することができる。この値は、単位時間あたりにトナー供給領域に流入する現像剤の量により求めることができる。
キャリアにより形成される磁気ブラシの速度は、スリーブ速度と、局部的なスリーブ上の磁気ブラシの立ち上がり動きや倒れ速度の和からなる。トナー供給領域Ａ２における局部的な立ち上がり速度を変えることにより、トナー供給領域Ａ２内で相対的な速度差を設けることができる。これにより、トナーがキャリアに接触する回数を変えてトナー供給領域入口Ａ３、及びトナー供給領域出口Ａ４におけるトナーの移動速度を変えることができる。
【００２４】
トナー供給領域入口Ａ３において、供給ローラ４０３の現像剤搬送方向上流側において磁界発生手段による供給ローラ４０３上の法線磁束密度が０となる点からの磁束密度の立ち上がりの角度変化を大きくすること、及びその領域での磁束密度の強さを大きくすることにより、磁気ブラシの立ち上がり速度を早くすることができる。これにより、キャリアから分離したトナーは、再度キャリアに接触しにくくなり、効率的に現像ローラ上にトナーを供給できる。このような磁気ブラシの運動に加えて電界による影響が加わるため、磁気ブラシ先端部のトナーの現像ローラへの動きはさらに活性化される。磁気ブラシの立ち上がり速度を大きくすることにより、現像ローラと供給ローラ間の電位差を低く抑えることも可能となる。
【００２５】
トナー供給領域中央部（現像剤搬送方向に対してトナー供給領域入口Ａ３とトナー供給領域Ａ４との中間近傍部）においては、磁束密度の角度変化をトナー供給領域入口部Ｂ１に比して小さくすることにより、磁気ブラシの速度が遅くなりトナーの移動は低下する。
【００２６】
トナー供給領域入口Ａ３で十分にトナー供給することにより、トナー供給領域出口Ａ４ではキャリア中のトナーは枯渇することになる。ここで、トナー供給領域出口Ａ４においては、磁束密度の角度変化を少なくすることにより、磁気ブラシの動きを緩やかにする。これにより、現像ローラ４０２と磁気ブラシとの接触時間を大きくし、トナーと逆帯電したキャリアが現像ローラ４０２上の残留トナーを掻き取ることができる。また、法線磁束密度を大きく保つことでキャリア間の拘束力が強くなり、現像ローラへの摺擦力が増し掻き取り効果が向上する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
以下、本発明を、画像形成装置としての電子写真式レーザプリンタ（以下「プリンタ」という。）に適用した一の実施形態について説明する。
【００２８】
まず、図１を用いて、本実施形態に係るプリンタの全体の概略構成について説明する。このプリンタは、潜像担持体としてドラム状の感光体１周辺に、感光体１の表面を一様帯電する帯電装置２、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線等を感光体１に照射する露光装置３、感光体１に形成された静電潜像に対しトナー担持体としての現像ローラ４０２上の帯電トナーを付着させることでトナー像を形成する現像装置４、感光体１上に形成されたトナー像を転写材としての転写紙２０に転写する転写装置５、転写後に感光体１上に残ったトナーを除去するクリーニング装置６等が順に配設されている。また、感光体１上に静電潜像を形成する潜像形成手段は、上記帯電装置２及び露光装置３により構成されている。
【００２９】
また、図示しない給紙トレイ等から転写紙を給紙・搬送する図示しない給紙搬送装置と、転写装置５で転写されたトナー像を転写紙２０に定着する図示しない定着装置とが備えられている。
【００３０】
上記構成のプリンタにおいて、矢印ａ方向に回転する感光体１の表面は、帯電装置２で一様帯電された後、画像情報に基づいて変調されたレーザー光線が感光体軸方向にスキャンされて照射される。これにより、感光体１上に静電潜像が形成される。感光体１上に形成された静電潜像は、現像領域Ａ１において、現像装置４により帯電したトナーを付着させることで現像され、トナー像となる。一方、転写紙２０は図示しない給紙搬送装置で給紙・搬送され、レジストローラ７により所定のタイミングで感光体１と転写装置５とが対向する転写部に送出・搬送される。そして転写装置５により、転写紙２０に感光体１上のトナー像とは逆極性の電荷を付与することで、感光体１上に形成されたトナー像が転写紙２０に転写される。次いで、転写紙２０は、感光体１から分離され、図示しない定着装置に送られ、定着装置でトナー像が定着された転写紙２０が出力される。転写装置５でトナー像が転写された後の感光体１の表面は、クリーニング装置６のクリーニングブレード６０１でクリーニングされ、感光体１上に残ったトナーが除去される。
【００３１】
次に、本実施形態における感光体１の構成及び感光体上の潜像形成について詳しく説明する。上記感光体１はアルミ等の素管に感光性を有する無機又は有機感光体を塗布し、感光層を形成したものであるが、これに限ったものではない。なお、本実施形態では負極性に一様帯電する感光体１を使用しているが、必要に応じて正極性に一様帯電する感光体を使用してもよい。また、本実施形態の感光体１は、線速２００［ｍｍ／ｓｅｃ］で回転駆動している。
【００３２】
次に、現像装置４の構成について詳しく説明する。図２は、本実施形態に係る現像装置内部の説明図である。この図に示すように、現像装置４のケーシング４０１の内部には、感光体１側から、トナー担持体としての現像ローラ４０２、トナー供給部材としての供給ローラ４０３、二つの攪拌・搬送部材４０４、４０５が配設されている。ケーシング４０１内のトナー１０と磁性粒子１１とを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）１２は、攪拌・搬送部材４０４、４０５で攪拌され、その一部が、供給ローラ４０３上に担持される。供給ローラ４０３上の現像剤１２は、該層厚規制部材としての規制ブレード４０６で層厚が規制された後、トナー供給領域Ａ２で現像ローラ４０２に接触する。このトナー供給領域Ａ２で供給ローラ４０３上の現像剤１２よりトナー１０のみ分離されて現像ローラ４０２に供給される。
【００３３】
上記トナー１０の体積平均粒径は５〜１０［μｍ］の範囲である。上記磁性粒子１１は金属もしく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。磁性粒子１１の体積平均粒径は４０〜７０［μｍ］の範囲である。
【００３４】
上記供給ローラ４０３は、複数の磁極を有する磁石部材４０７を内蔵した非磁性の回転可能なスリーブ４０８で構成されている。磁石部材４０７は固定配置され、現像剤１２がスリーブ４０８上の所定箇所を通過するときに磁力が作用するようになっている。
【００３５】
供給ローラ４０３に内蔵された磁石部材４０７は、規制ブレード４０６による規制箇所から供給ローラ４０３の回転方向に磁極を有する。なお、磁石部材４０７の磁極の配置は、図２の構成に限定されるものではなく、供給ローラ４０３の周囲の規制ブレード４０６等の配置に応じて他の配置に設定してもよい。
【００３６】
上記磁石部材４０７の磁力により、スリーブ４０８上にトナー１０及び磁性粒子１１からなる現像剤１３がブラシ状に担持される。そして、供給ローラ４０３上の磁気ブラシ中のトナー１０は、磁性粒子１１と混合されることで規定の帯電量を得る。本実施形態では、現像剤１２中のトナー濃度ＴＣを２〜１０重量％とし、この供給ローラ４０３上のトナーの帯電量は、−５〜−２０［μＣ／ｇ］となるようにしている。
【００３７】
上記現像ローラ４０２は、供給ローラ４０３内の磁極Ｎ２に隣接するトナー供給領域Ａ２で供給ローラ４上の磁気ブラシと接触するようにして対向するとともに、現像領域Ａ１で感光体１に対向するように配設されている。現像ローラ４０２の感光体１表面に対する食い込み量は、０．１〜０．３［ｍｍ］に設定している。また、上記規制ブレード４０６は、供給ローラ４０３との対向部で供給ローラ４上に形成された現像剤１２の量を規制するように磁気ブラシと接触し、所定量の現像剤がトナー供給領域Ａ２に搬送されるようにするとともに、現像剤１２中のトナー１０と磁性粒子１１との摩擦帯電を促進させている。
【００３８】
また、現像ローラ４０２及び供給ローラ４０３はそれぞれ、図示しない回転駆動装置により図中矢印ｂ方向及びｃ方向に回転駆動されている。本実施形態では、感光体１の線速２００［ｍｍ／ｓ］に対し、現像ローラ４０２を線速１０００［ｍｍ／ｓ］、供給ローラ４０３を線速６５０［ｍｍ／ｓ］で回転駆動している。また、現像ローラ４０２の軸部には、現像領域Ａ１に現像電界を形成するための現像バイアスＶｂを印加する電源４０９が接続されている。また、供給ローラ４０３のスリーブ４０８には、トナー供給領域Ａ２にトナー供給用電界を形成するためのトナー供給バイアスＶｓｕｐを印加する電源４１０が接続されている。
【００３９】
なお、本実施形態における画像形成条件は、感光体帯電電位（画像地肌部帯電電位）ＶＤ＝−４５０〜５００［Ｖ］、露光後電位（トナー顕像化部電位）ＶＬ＝−５０〜−１００［Ｖ］、供給ローラ電位Ｖａ＝−３５０［Ｖ］、現像ローラ電位Ｖｂ＝−２５０［Ｖ］である。そして、現像ポテンシャル（ＶＬ−Ｖｂ）を＋１５０〜２００［Ｖ］に、トナー供給ポテンシャル（Ｖｂ−Ｖａ）を＋１００［Ｖ］に設定している。
【００４０】
次に、上記構成の現像装置４の動作を説明する。ケーシング４０１内に収容された現像剤１２は、トナー１０と磁性粒子１１が混合されたものであり、攪拌・搬送部材４０４，４０５や供給ローラ４０３のスリーブ４０８の回転力、磁石部材４０７の磁力によって攪拌され、そのときに、トナー１０に磁性粒子１１との摩擦帯電により負の電荷が付与される。
【００４１】
一方、供給ローラ４０３上に担持された現像剤１２は規制ブレード４０６によって層厚が規制され、現像剤１２の一定量がトナー供給バイアスで形成された電界等により、ブラシ状（以下、磁気ブラシという）に担持されて搬送され、残りはケーシング４０１内に戻される。
【００４２】
上記トナー供給領域Ａ２では、磁気ブラシ中のトナーが分離されて現像ローラ４０２に転移し、薄層状のトナー１０が担持される。そして、現像ローラ４０２上に担持された薄層状のトナー１０は、該ローラ４０２の回転により現像領域Ａ１に搬送される。そして、上記現像バイアスで形成された現像電界により、感光体１上の静電潜像に選択的に付着し、該静電潜像が現像される。
【００４３】
ここで、本実施形態のプリンタは、現像を行った後の現像ローラ４０２表面に生じたトナー担持量の偏差を以下に説明するように構成することにより解消できるようにして、所謂履歴現象の発生を防止している。そのための構成として、トナー供給領域Ａ２上において、トナー供給領域入口部Ｂ１の二成分現像剤の嵩密度を、トナー供給領域出口部Ｂ３現像剤の嵩密度よりも小さくなるようにしている。
ここで、トナー供給領域Ａ２とは、図７に示すように画像形成装置を作動後、現像ローラ４０２とトナー供給ローラ４０３とを停止させたときに磁気ブラシが現像ローラ４０２に接している領域をいう。そして、トナー供給領域Ａ２を現像剤搬送方向に対して等しく３分割し、現像剤搬送方向上流側からそれぞれ図７に示すようにトナー供給領域入口部Ｂ１、トナー供給領域中央部Ｂ２、トナー供給領域出口部Ｂ３とする。
【００４４】
次に、トナー供給領域入口部Ｂ１の現像剤の嵩密度を、トナー供給領域出口部Ｂ３現像剤の嵩密度よりも小さくする具体的構成について説明する。供給ローラ４０３内部に設けている図２に示す複数の磁極のうち、現像ローラ４０２に対向する位置に設けられているトナー供給用磁極（以下、「主磁極」という）Ｎ２を、トナー供給ローラ４０３とトナー担持体４０２との間の最近接位置より、トナー供給ローラ４０３による現像剤搬送方向下流側にずらすよう磁極を配置している。本実施形態で用いた磁極による法線磁束密度分布は、図８に示すように法線磁束密度の最大ピークを中心に左右対称となる。
トナー供給領域入口部Ｂ１における現像剤の嵩密度ρ_ｘ、及びトナー供給領域出口部Ｂ３おける現像剤の嵩密度ρ_ｙは、各領域における現像剤の質量を各領域の容積で除することにより求めた。現像剤の質量の測定は、画像出力後に供給ローラ４０３及び現像ローラ４０２を停止させて、供給ローラ４０３上の現像剤を採取することにより行った。そして、トナー供給領域入口部Ｂ１の嵩密度ρ_ｘで、トナー供給領域出口部Ｂ３嵩密度ρ_ｙを除すことにより両者の比ρ_ｙ／ρ_ｘを求めた。
また、以下に述べる方法により非画像部の現像ローラ上に残留したトナーに起因する画像濃度差の評価を行った。図９に示すように、先端側の右方部分に黒ベタ画像部Ｆ１、先端側の左方部分に非画像部（又は白画像部）Ｆ２、後端側の部分に低コントラスト画像部として左方部分Ｆ３及び右方部分Ｆ４を有する原稿画像を用いて画像形成を行った。そして、出力した画像のうち、低コントラスト画像部の右方部分Ｆ３と左方部分Ｆ４における画像光学濃度（以下、「ＩＤ」という）を光反射により測定し、左方部分Ｆ４のＩＤ値から右方部分Ｆ３のＩＤ値の差し引くことにより画像光学濃度差ΔＩＤを求めた。
さらに、出力画像の画像特性について官能評価を行った。
これらの評価結果を、表１に示す。なお、画像光学濃度差ΔＩＤの値は、０．３以下であることが好ましく、さらには０．２以下であることがより好ましい。
【表１】

【００４５】
表１より、嵩密度比を１．１倍以上にすることで残像を解消できることがわかる。
嵩密度比の上限としては、１．４未満であることが好ましく、さらに好ましくは１．２以下とするのがよい。嵩密度比が１．４以上となると、ニップ中の現像剤の流動性が低下するためである。
【００４６】
トナー供給領域入口部Ｂ１での現像剤の嵩密度ρ_ｘを、トナー供給領域出口部Ｂ３での現像剤の嵩密度ρ_ｙより小さくすることによって、画像形成に用いられなかった未使用トナーに起因するトナー担持体表面の履歴をなくし、画像濃度差のない画像装置を得ることができた。
【００４７】
［実施形態２］
次に別の実施形態に係るプリンタについて説明する。現像を行った後の現像ローラ４０２表面に生じたトナー担持量の偏差を、以下に説明するように構成することにより解消できるようにして、所謂履歴現象の発生を防止している。そのための構成として、図２に示すようにトナー供給ローラ４０３内部に磁気ブラシ形成用の磁界を発生させるための磁極４０７を設け、現像ローラ４０２に対向する位置に設けられているトナー供給用磁極（以下、「主磁極」という）３００を以下のように設定する。すなわち、主磁極３００の供給ローラ４０３上の法線磁束密度の最大ピークとなる位置αと、供給ローラ４０３の回転中心軸Ｔと、供給ローラ４０３と現像ローラ４０２との最近接位置より現像剤搬送方向上流側において供給ローラ４０３上の法線磁束密度が０となる位置βとのなす角度θ１（以下、「法線磁束密度角度幅θ１」という）が、最大ピークとなる位置αと、供給ローラ４０３の回転中心軸Ｔと供給ローラ４０３と現像ローラ４０２との最近接位置より現像剤搬送方向下流側において供給ローラ４０３上の法線磁束密度が０となる位置γとのなす角度θ２（以下、「法線磁束密度角度幅θ２」という）よりも小さくなるように構成する。そのための構成として主磁極３００としてのＮ２を、現像剤搬送方向上流側で着磁を弱くし、現像剤搬送方向下流側で着磁を高くするように配設する。その他の装置上の構成は、実施形態１と同様とした。
【００４８】
実施形態１と同様の画像評価を行ったところ、磁束密度比ρ_ｙ／ρ_ｘは１．１２、ΔＩＤは０．２５、官能評価の結果は良好となり、残留トナーによる残像を解消できることがわかる。なお、このときの法線磁束密度分布は図１０のようなものとなる。
【００４９】
実施形態２に係るプリンタを用いることによって、画像形成に用いられなかった未使用トナーに起因するトナー担持体表面の履歴をなくし、高画質な画像形成装置を得ることができた。
【００５０】
（変形例１）次に、主磁極３００の種類を変えて、上記実施形態２と同様の評価を行った。図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、変形例１−１、変形例１−２、比較例３として、それぞれ用いた主磁極３００の供給ローラ４０３上の磁束密度分布を示したものである。表２に画像光学濃度差ΔＩＤ、及び画像特性の官能評価の結果を示す。また、法線磁束密度角度幅θ１と法線磁束密度角度幅θ２の値を示す。さらに、トナー供給領域Ａ２において磁気ブラシが現像ローラ４０２表面に接触しはじめる図７に示す箇所Ｃ１におけるトナー供給ローラ４０３表面の磁束密度の大きさ、及びトナー供給領域Ａ２において磁気ブラシが現像ローラ４０２表面から離れる図７に示す箇所Ｃ２におけるトナー供給ローラ４０３表面のそれぞれの法線磁束密度の大きさを示す。
【表２】

【００５１】
表３より、主磁極法線磁束密度角度幅θ１を主磁極法線磁束密度角度幅θ２より小さくすることにより、ΔＩＤの値が良好となり、画像形成に用いられなかった未消費トナーに起因する履歴現象が解消されることがわかる。
トナー供給領域Ａ２において磁気ブラシが現像ローラ４０２表面に接触しはじめる箇所Ｃ１における法線磁束密度の大きさを６５［ｍＴ］以上とすると、トナー供給領域入口部での磁気ブラシの立ち上がり速度を向上させることができるのでより好ましい。トナー供給領域Ａ２において磁気ブラシが現像ローラ４０２表面から離れる箇所Ｃ２における法線磁束密度の大きさを７０［ｍＴ］以上とすると、トナー供給領域出口部Ｂ３での磁気ブラシの現像ローラ上に残留しているトナーを掻き取る摺擦力が向上するのでより好ましい。また、法線磁束密度のピーク値が１５００［ｍＴ］以下のものを用いれば、通常市販されている生産性のよい安価なマグネット磁極を使用することが可能であるためより好ましい。
【００５２】
（変形例２）表３は、変形例１−２についてキャリアの種類を代えてΔＩＤの測定、及び画像特性の官能評価を行った結果を示している。このとき用いたキャリアの平均粒径、磁気モーメントもあわせて表３に示した。なお、キャリアの平均粒径については、測定装置としてマイクロトラック粒度分析系（日機装株式会社：ＬＥＥＤＳ＆ＮＯＲＴＨＲＵＰ製Ｔｙｐｅ７９９５）のＳＲＡタイプを用いた。
キャリアの平均粒径が小さいほど、及び磁気モーメントが高いほど磁束密度に対するキャリアの感受性が高くなる。キャリア１１の平均粒径を５０［μｍ］以下とすると、キャリア１１の磁化特性が向上し、磁場に対する応答性が高くなるのでより好ましい。但し、キャリアの平均粒径は、トナーの径に対して４倍以上の粒径であることが望ましい。キャリアの平均粒径がトナーの径に対して十分大きくないとトナーがスペンサーとして働くことになり、磁気ブラシが形成されにくくなるためである。キャリア１１の磁気モーメントを５０［ｅｍｕ／ｇ］以上とすると、キャリアの磁化特性が向上し、磁場に対する応答性が高くなるのでより好ましい。但し、磁気モーメントが高すぎるとキャリアの劣化を促進するため、磁気モーメントの上限は［ｅｍｕ／ｇ］以下であることが望ましい。
【表３】

【００５３】
なお、上記実施形態に使用したプリンタは、本発明が適用できる装置の一例であり、この装置に限定されるものではない。また、各装置や部材の設定条件も、本実施形態のものに限定されるものではない。
【００５４】
また、感光体ドラム１と現像装置４とを設けて単一の筺体に支持させ、本体に着脱可能なプロセスカートリッジを構成してもよい。さらに、任意に画像形成手段を構成する部分である帯電手段、又はクリーニング手段を感光体１と現像装置４からなる上記プロセスカートリッジに加えて構成してもよい。これにより、複写機やプリンター等の画像形成装置本体に対して一括して着脱自在となり、保守性、交換性を向上することができる。さらに、いわゆる現像履歴の問題を新規な部材等を用いることなく解消できるため、装置構成がコンパクトであり、簡易に交換することができる。図１２は、このようなプロセスカートリッジの一例を示す説明図である。このプロセスカートリッジ１００は、感光体１、現像装置４、帯電手段２、感光体クリーニング手段６を一体に備えている。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、トナー供給領域入口での現像剤の嵩密度ρ_ｘをトナー供給領域出口での現像剤の嵩密度ρ_ｙより小さくすることによって、以下の効果を得ることができる。すなわち、画像形成に用いられなかった未消費トナーに起因するトナー担持体表面の履歴をなくし、トナー供給領域での電界の差を防止することができる。これにより、簡易な構成により現像領域に安定してトナーを供給し、高画質な画像形成装置を得ることができるという優れた効果がある。
請求項２乃至６の発明によれば、トナー供給領域に近接する位置にあるトナー供給用磁界発生手段による該トナー供給部材上の法線磁束密度の最大ピークとなる位置αと、該トナー供給部材の回転中心軸Ｔと、該トナー供給部材と該トナー供給部材との最近接位置よりも現像剤搬送方向上流側において該トナー供給部材上の法線磁束密度が０となる位置βとのなす角度θ１を、該最大ピークとなる位置αと、該回転中心軸Ｔと、該トナー供給部材と該トナー供給部材との最近接位置よりも現像剤搬送方向下流側において該トナー供給部材上の法線磁束密度が０となる位置γとのなす角度θ２よりも小さくすることにより、以下の効果を得ることができる。すなわち、画像形成に用いられなかった未消費トナーに起因するトナー担持体表面の履歴をなくし、トナー供給領域での電界の差を防止することができる。これにより、簡易な構成により現像領域に安定してトナーを供給し、高画質な画像形成装置を得ることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の要部の説明図。
【図２】本実施形態に係る現像装置内部の説明図。
【図３】（ａ）は、上記プリンタでプリントする原稿画像の一例を示す概略平面図。
（ｂ）は、上記プリンタにより形成される正常なプリント画像を示す概略平面図。
（ｃ）は、上記プリンタにより形成される異常なプリント画像を示す概略平面図。
【図４】トナー担持量を測定するための装置の概略説明図。
【図５】電位に対するトナー供給部材上のトナー担持量（ｍｇ／ｃｍ^２）との関係を示した図。
【図６】実施形態に係るプリンタのトナー供給領域におけるトナー及び磁性粒子の様子を示す説明図。
【図７】実施形態に係るプリンタのトナー供給領域におけるトナー及び磁性粒子の様子を示す説明図。
【図８】実施形態１に係るトナー供給部材上の主磁極による法線磁束密度を示した図。
【図９】上記プリンタにより形成されるプリント画像を示す概略平面図。
【図１０】実施形態２に係るトナー供給部材上の主磁極による法線磁束密度を示した図。
【図１１】（ａ）は、変形例１−１に係るトナー供給部材上の主磁極による法線磁束密度を示した図。
（ｂ）は、変形例１−２に係るトナー供給部材上の主磁極による法線磁束密度を示した図。
（ｃ）は、比較例３に係るトナー供給部材上の主磁極による法線磁束密度を示した図。
【図１２】上記現像装置を備えたプロセスカートリッジの概略構成図。
【符号の説明】
１感光体
２帯電装置
３露光装置
４現像装置
５転写装置
６クリーニング装置
１０トナー
１１磁性粒子
１２二成分現像剤
１００プロセスカートリッジ
３００主磁極
４０２現像ローラ
４０３供給ローラ
Ａ２トナー供給領域
Ａ３トナー供給領域入口
Ａ４トナー供給領域出口
Ｂ１トナー供給領域入口部
Ｂ２トナー供給領域中央部
Ｂ３トナー供給領域出口部
Ｃ１磁気ブラシがトナー担持体表面に接触しはじめる箇所
Ｃ２磁気ブラシがトナー担持体表面から離れる箇所[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copier, a printer, and a facsimile. More specifically, the present invention relates to a toner carrier that carries a toner on an endlessly movable surface and transports the toner to a development area facing a latent image carrier. A toner supply member that carries a two-component developer containing magnetic particles and conveys the toner to a toner supply area facing the toner carrier, and supplies only the toner from the two-component developer to the toner carrier. To an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for developing an electrostatic latent image on a latent image carrier, a two-component developing method using a two-component developer containing toner and magnetic particles, and a one-component developing method using a one-component developer containing only toner It is known. Among these developing methods, the latter one-component developing method is such that a toner carried on the surface of the toner carrier in a uniformly thinned state is brought into contact with a latent image on the surface of the latent image carrier in a contact or non-contact state, and a latent image is formed. To form a visible image by adhering toner to the surface. In the former two-component developing method, a two-component developer composed of toner and magnetic particles is carried in the form of a brush on the surface of a developer carrier having a built-in magnet to form a magnetic brush. This is to form a visible image by adhering only the toner in the magnetic brush to the image.
[0003]
Since the one-component developing method does not use magnetic particles, there is no image defect such as uneven development caused by a magnetic brush of a two-component developer hitting the latent image carrier, and the electrostatic component is faithful to the electrostatic latent image. Development can be performed. Therefore, a high-quality image can be obtained, which is advantageous for higher resolution.
[0004]
However, in the one-component developing method, the supply roller is brought into sliding contact with the elastic toner carrier. Further, in order to charge the toner on the toner carrier to a desired charge amount, a thinning blade is rubbed against the toner on the surface of the toner carrier. For these reasons, the toner carrier is likely to be worn and toner on the toner carrier is likely to be stressed to cause toner filming, which is not good in terms of the durability of the apparatus. Further, since only the toner is continuously stirred in the developing device, the toner is liable to be deteriorated, and it is difficult to obtain the temporal stability of image quality.
[0005]
Therefore, assuming that a developing method combining the advantages of the two-component developing method and the one-component developing method is adopted, a toner supply member having a magnetic brush made of a two-component developer on a surface is used, A developing device has been proposed in which only a toner is supplied to and supported on a toner carrier by a brush (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0006]
In this developing device, the two-component developer is stirred in the developing device, and the two-component developer is carried on a toner supply member (for example, a magnetic roller, a magnetic brush forming body, etc.) to form a magnetic brush. The toner in the magnetic brush is charged to a predetermined polarity by friction with the magnetic particles. Then, only the toner charged to a predetermined polarity from the magnetic brush on the toner supply member is moved and carried on a toner carrier (for example, a developing roller, a toner layer holder, etc.).
[0007]
As described above, the toner having the desired charge amount is applied to the surface of the toner carrier without sliding the supply roller on the toner carrier or rubbing the thinning blade against the toner on the surface of the toner carrier. It can be carried. Therefore, stress on the toner carrier and the toner is reduced as compared with the one-component developing method. Further, since the development itself is a one-component development system, high image quality equivalent to that of the one-component development system can be obtained.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-56-40862
[Patent Document 2]
JP-A-59-172662
[Patent Document 3]
JP-A-6-67546
[Patent Document 4]
JP 2002-023499 A
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the following problems also occur in the developing method using the developing device in which only the toner is supplied to the toner carrier from the magnetic brush formed on the toner supply member as described above.
After the electrostatic latent image on the latent image carrier is developed (developed), the toner layer on the toner carrier corresponds to the toner consumed by the visualization corresponding to the image portion of the electrostatic latent image. There is a consumption layer and a toner non-consumption layer in which the toner remains unconsumed corresponding to the non-image portion of the electrostatic latent image. There is a difference in the amount of toner carried on the surface of the toner carrier between the toner consuming layer and the toner non-consuming layer. In order to eliminate the difference in the amount of toner carried on the toner carrying member, new toner may be supplied to the toner consuming layer according to the consumed amount by rotating the developer carrying member. However, in practice, it has been difficult to supply new toner only to the toner consumption layer on the surface of the rotating toner carrier. For this reason, in such a developing device, a so-called hysteresis phenomenon may occur in which a difference in the amount of toner carried on the toner carrier appears as a density difference on an image during the next development.
[0010]
More specifically, as shown in FIG. 3A, a black solid image portion D1 is provided on the left side of the front end, and non-image portions (or white image portions) D2 and D1 are provided on the right side of the front end. When an image is formed using an original image having a low-contrast image portion D4 immediately below the rear end portion of the low-contrast image portion D3 just below the side, the afterimage may occur. That is, as shown in FIG. 3B, a normal print image when the image formation is performed on the original image is an image of two images d3 and d4 corresponding to the two low-contrast image portions D3 and D4. The concentration should be uniform. However, as shown in FIG. 3C, the actually obtained print image has the image density of the low-contrast print d4 immediately below the white solid printer image D2 corresponding to the white solid image portion D2, In some cases, a hysteresis phenomenon occurs in which the image density of the portion immediately below the black solid printer image d1 corresponding to the solid image portion D1 becomes higher than the image density of the low contrast print image d3.
This is considered to be because the electric field formed for supplying the toner in the toner supply region where the toner supply member and the toner carrier face each other differs between the toner non-consumed layer and the toner consuming layer.
[0011]
To eliminate such a hysteresis phenomenon, the toner on the toner carrier after the electrostatic latent image on the latent image carrier is visualized (developed) is once removed from the surface of the toner carrier, It is effective to supply new toner to the surface of the toner carrier from which the toner has been removed to eliminate the difference in the amount of toner carried on the surface of the toner carrier as described above.
[0012]
In order to carry out the method of removing and supplying the toner, it is effective to provide a cleaning means for removing the toner remaining after passing the developing position from the developing position to the position facing the magnetic brush in the direction of movement of the toner carrier surface. Conceivable. However, in this case, it is necessary to collect toner attached to a cleaning roller or the like used as a cleaning unit or to process the collected toner.
[0013]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163, electric field switching is performed so that an electric field formed between a developer carrier as a toner supply member and a toner carrier is intermittently switched so that toner moves from the toner carrier to the developer carrier. One with means has been proposed. According to this proposal, since the residual toner on the toner carrier is returned to the developer carrier, the hysteresis phenomenon can be prevented without processing the collected toner. However, in the proposal of Patent Document 3, the configuration of the device and the configuration for enabling switching of the electric field are complicated, which leads to an increase in cost.
[0014]
In Patent Document 4, the efficiency of toner supply from the magnetic brush on the toner supply member to the toner carrier is increased by increasing the bulk density of the developer in a region where the toner carrier and the toner supply member oppose each other. There has been proposed an image forming apparatus that can eliminate the image density difference generated from the image. According to the proposal of Patent Document 4, the hysteresis phenomenon which appears as a density difference on an image at the time of development in the next cycle is improved. However, since it is necessary to increase the toner supply efficiency, the developer has to be used more than usual.
[0015]
The present invention has been made in view of the above background, and an object thereof is to provide an image forming apparatus using a developing device in which only toner is supplied to a toner carrier from a magnetic brush formed on a toner supply member. The difference between the amount of toner carried on the toner carrier and the difference in the amount of toner carried on the surface of the toner carrier is reduced by a simple configuration without performing toner recovery processing or switching the electric field. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can eliminate the hysteresis phenomenon that appears as the above density difference.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 includes a latent image carrier, and a toner carrier that carries toner on a surface that can move endlessly and that conveys the toner to a development area facing the latent image carrier. A toner that carries a two-component developer containing the toner and the magnetic particles as a magnetic brush, conveys the toner to a toner supply area facing the toner carrier, and supplies only the toner from the two-component developer to the toner carrier. A supply member; developing means having the toner carrier and the toner supply member for developing a latent image on the latent image carrier in the development area; and forming a latent image on the latent image carrier. An image forming apparatus including a latent image forming unit, wherein the toner supply member is driven to move on the surface of the toner supply member in a direction opposite to the direction of movement of the surface of the toner carrier at a portion facing the toner carrier; In the toner supply area, the magnetic brush The bulk density of the two-component developer in the position to begin contact with the toner carrying member surface ρ _x Is the bulk density ρ of the two-component developer at a position where the magnetic brush is separated from the toner carrier surface in the toner supply area. _y It is characterized by being smaller.
Further, the invention of claim 2 provides a latent image carrier, a toner carrier that carries toner on a surface that can move endlessly, and conveys the toner to a development area facing the latent image carrier, and the toner and the magnetic material. A toner supply member that carries a two-component developer containing particles as a magnetic brush, conveys the two-component developer to a toner supply region facing the toner carrier, and supplies only toner from the two-component developer to the toner carrier; Developing means having a toner carrier and the toner supply member for visualizing a latent image on the latent image carrier in the development area; latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier; In the image forming apparatus, the surface of the toner supply member is driven to move in a direction opposite to the direction of movement of the surface of the toner carrier at a portion facing the toner carrier, and the inside of the toner supply member is driven. A magnetic field generating means for forming the magnetic brush. A position α where the normal magnetic flux density on the toner supply member is at a maximum peak by the toner supply magnetic field generation means located at a position close to the toner supply region, a rotation center axis T of the toner supply member, The angle θ1 between the position β where the normal magnetic flux density is 0 on the toner supply member and the position β where the normal magnetic flux density is 0 on the upstream side of the closest position between the supply member and the toner supply member is the position where the maximum peak is reached. α, the rotation center axis T, and a position γ where the normal magnetic flux density on the toner supply member is 0 on the downstream side in the developer transport direction from the closest position between the toner supply member and the toner supply member. The angle θ2 is smaller than the angle θ2.
According to a third aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the second aspect, the normal magnetic flux density of the surface of the toner supply roller at a position where the magnetic brush starts to contact the surface of the toner carrier in the toner supply area. The size is not less than 65 [mT].
According to a fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the second or third aspect, a normal magnetic flux density of the surface of the toner supply roller at a position where the magnetic brush is separated from the surface of the toner carrier in the toner supply area. Is 70 [mT] or more.
According to a fifth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the second, third, or fourth aspect, the magnetic moment of the magnetic particles of the two-component developer is set to 50 [emu / g] or more. It is.
According to a sixth aspect of the present invention, in the image forming apparatus of the second, third, fourth, or fifth aspect, the magnetic particles have an average particle diameter of 50 μm or less.
Further, according to the present invention, there is provided a latent image carrier, developing means for supplying toner to the latent image formed on the latent image carrier to visualize the latent image, and the latent image carrier Image forming apparatus comprising: a charging unit for uniformly charging the latent image carrier; and a cleaning unit for cleaning the toner remaining on the latent image carrier after the toner image is transferred from the latent image carrier to the transfer body by the developing unit. Wherein the developing unit is configured to be detachable from the image forming apparatus main body and includes the latent image carrier and the developing unit. It is characterized by using a developing device provided in the image forming apparatus of 4, 5, or 6.
[0017]
According to the image forming apparatus of the present invention, the toner supply efficiency at the toner supply area entrance is increased for the reason described below, and the unused toner on the toner carrier not used for image formation is removed at the toner supply area exit. Can be scraped.
[0018]
FIG. 4 is an explanatory diagram of the toner carrying amount measuring device. The toner carrying amount measuring device includes a measuring cell, an electrode plate, and the like. In the cylindrical measurement cell, an upper electrode plate 200 and a lower electrode plate 210 are provided so as to face the circular bottom and top surfaces as shown in the figure. The lower electrode plate 200 is disposed so as to be substantially horizontal with respect to the floor surface.
In the measurement, a developer having a mass of a [g] is injected into a measurement cell and stirred appropriately, and then a voltage is applied between the two electrodes for a predetermined time so that the toner in the developer moves toward the upper electrode 200. It is done by doing. The toner adhering to the upper electrode 200 is collected, and the weight is measured to determine the toner amount per unit area M / A [mg / cm]. ² ]. The amount of toner in the cell is adjusted to be constant.
[0019]
FIG. 5 shows the toner amount M / A [mg / cm] per unit area adhered to the upper electrode 200 using various bulk density developers. ² ] Are plotted for each applied voltage. Bulk density b [g / cm ³ ] Is the weight a [g] of the developer injected into the cell and the volume V [cm] of the cell. ³ ]. From FIG. 5, it can be seen that the bulk density of the developer may be reduced in order to increase the amount of toner adhesion.
[0020]
Next, the behavior of the toner when the toner is separated from the magnetic brush and transferred to the toner carrier in the toner supply area A2 will be described with reference to FIGS. The toner 10 and the carrier 11, which is a magnetic particle, attract electrostatically and non-electrostatically by charging. However, if the force due to the electric field or the frictional force applied to the toner becomes larger than this force, the drawing will be omitted. As shown in FIG. 6, the toner 10 separates from the carrier 11 and moves toward the developing roller 402. If the toner 10 collides with the carrier 11 in this process, the toner 10 is combined with or separated from the carrier 11 again, and the movement of the toner 10 to the developing roller 402 is hindered. Here, from the results of FIG. 5 described above, the frequency at which the toner separated from the carrier collides again with the carrier can be suppressed by reducing the bulk density of the developer.
When the toner 10 is sufficiently supplied onto the developing roller 402 at the toner supply area entrance A3 shown in FIG. 6, the toner concentration in the magnetic brush decreases as the magnetic brush advances in the toner supply area A2. . If the supply of toner from the magnetic brush root becomes small, the toner 10 is depleted from the carrier 11 at the tip of the magnetic brush that contacts the developing roller 402. The toner 10 remaining on the developing roller 402 that is not used for image formation in the developing area A1 where the photosensitive member 1 and the developing roller 402 face each other as shown in FIG. The carrier 11 on the 403 is captured by contact with the carrier 11 at the toner supply area exit A4. At the toner supply area exit A4, the magnetic brush moves in such a direction as to scrape the residual toner 10, so that the toner 10 scraped off from the developing roller 402 does not easily adhere to the developing roller 402 again.
[0021]
By reducing the bulk density of the developer at the toner supply area entrance A3, toner can be efficiently supplied at the toner supply area entrance A3, and the toner in the magnetic brush can be depleted at the toner supply area exit A4. . Then, by increasing the bulk density of the magnetic brush at the toner supply area exit A4 as compared with the toner supply area entrance A3, a hard magnetic brush is formed at the toner supply area exit A4, and unused magnetic brushes not used for image formation are formed. The toner can be scraped off with a hard magnetic brush.
[0022]
According to the image forming apparatus of the present invention, the toner supply efficiency at the toner supply area entrance is increased for the reasons described below, and the unused toner on the toner carrier not used for image formation at the toner supply area exit is used. The toner can be scraped off.
[0023]
Hereinafter, the description will be continued with reference to FIGS. The moving speed of the toner when the toner in the magnetic brush is separated from the carrier and transferred to the developing roller 402 is determined by the electric field, the density of the developer, and the movement of the magnetic brush. Since the amount of the developer after passing through the regulating member 406 is constant, the density of the developer is changed by changing the distance between the developing roller and the supply roller, which is a space into which the developer flows, and reducing the speed of the developer. By changing the density, the density of the partial developer can be controlled. This value can be obtained from the amount of developer flowing into the toner supply area per unit time.
The speed of the magnetic brush formed by the carrier is the sum of the sleeve speed and the rising and falling speed of the magnetic brush on the local sleeve. By changing the local rising speed in the toner supply area A2, a relative speed difference can be provided in the toner supply area A2. Accordingly, the moving speed of the toner at the toner supply area entrance A3 and the toner supply area exit A4 can be changed by changing the number of times the toner contacts the carrier.
[0024]
At the toner supply area entrance A3, the angle change of the rise of the magnetic flux density from the point where the normal magnetic flux density on the supply roller 403 becomes 0 by the magnetic field generation means on the upstream side of the supply roller 403 in the developer transport direction is increased. By increasing the strength of the magnetic flux density in that region, the rising speed of the magnetic brush can be increased. This makes it difficult for the toner separated from the carrier to come into contact with the carrier again, so that the toner can be efficiently supplied onto the developing roller. Since the influence of the electric field is added to the movement of the magnetic brush, the movement of the toner at the tip of the magnetic brush toward the developing roller is further activated. By increasing the rising speed of the magnetic brush, the potential difference between the developing roller and the supply roller can be reduced.
[0025]
At the central portion of the toner supply region (in the vicinity of the middle between the toner supply region entrance A3 and the toner supply region A4 with respect to the developer transport direction), the angle change of the magnetic flux density is made smaller than that of the toner supply region entrance B1. As a result, the speed of the magnetic brush is reduced, and the movement of the toner is reduced.
[0026]
By sufficiently supplying the toner at the toner supply area entrance A3, the toner in the carrier is depleted at the toner supply area exit A4. Here, at the toner supply area exit A4, the movement of the magnetic brush is moderated by reducing the angle change of the magnetic flux density. As a result, the contact time between the developing roller 402 and the magnetic brush can be increased, and the carrier that is reversely charged with the toner can scrape off the residual toner on the developing roller 402. In addition, by keeping the normal magnetic flux density large, the restraining force between the carriers is increased, the sliding force on the developing roller is increased, and the scraping effect is improved.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an electrophotographic laser printer (hereinafter, referred to as a “printer”) as an image forming apparatus will be described.
[0028]
First, the overall schematic configuration of the printer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In this printer, a charging device 2 for uniformly charging the surface of a photoreceptor 1 around a drum-shaped photoreceptor 1 as a latent image carrier, and an exposure for irradiating the photoreceptor 1 with a laser beam or the like modulated based on image information. Apparatus 3, developing apparatus 4 for forming a toner image by adhering the charged toner on developing roller 402 as a toner carrier to the electrostatic latent image formed on photoreceptor 1, formed on photoreceptor 1 A transfer device 5 for transferring a toner image onto transfer paper 20 as a transfer material, a cleaning device 6 for removing toner remaining on the photoreceptor 1 after transfer, and the like are sequentially arranged. A latent image forming means for forming an electrostatic latent image on the photoreceptor 1 includes the charging device 2 and the exposure device 3.
[0029]
Further, a paper feeder (not shown) that feeds and transports transfer paper from a paper tray (not shown) and a fixing device (not shown) that fixes the toner image transferred by the transfer device 5 to the transfer paper 20 are provided. I have.
[0030]
In the printer having the above configuration, the surface of the photoconductor 1 rotating in the direction of the arrow a is uniformly charged by the charging device 2, and then a laser beam modulated based on image information is scanned and irradiated in the axial direction of the photoconductor. You. As a result, an electrostatic latent image is formed on the photoconductor 1. The electrostatic latent image formed on the photoreceptor 1 is developed in the developing area A1 by attaching the charged toner by the developing device 4 to become a toner image. On the other hand, the transfer paper 20 is fed and conveyed by a paper feeder (not shown), and is sent and conveyed by a registration roller 7 to a transfer unit where the photoconductor 1 and the transfer device 5 are opposed at a predetermined timing. The toner image formed on the photoconductor 1 is transferred to the transfer paper 20 by applying a charge having a polarity opposite to that of the toner image on the photoconductor 1 to the transfer paper 20 by the transfer device 5. Next, the transfer paper 20 is separated from the photoconductor 1 and sent to a fixing device (not shown), and the transfer paper 20 on which the toner image is fixed by the fixing device is output. The surface of the photoconductor 1 after the transfer of the toner image by the transfer device 5 is cleaned by the cleaning blade 601 of the cleaning device 6, and the toner remaining on the photoconductor 1 is removed.
[0031]
Next, the configuration of the photoconductor 1 and the formation of a latent image on the photoconductor in the present embodiment will be described in detail. The photoreceptor 1 has a photosensitive layer formed by applying an inorganic or organic photoreceptor having photosensitivity to a base tube made of aluminum or the like, but is not limited thereto. In the present embodiment, the photoconductor 1 that is uniformly charged to a negative polarity is used, but a photoconductor that is uniformly charged to a positive polarity may be used as necessary. Further, the photoconductor 1 of the present embodiment is driven to rotate at a linear speed of 200 [mm / sec].
[0032]
Next, the configuration of the developing device 4 will be described in detail. FIG. 2 is an explanatory diagram of the inside of the developing device according to the present embodiment. As shown in the figure, a developing roller 402 as a toner carrier, a supply roller 403 as a toner supply member, two stirring / conveying

members

404, 405 are provided. The two-component developer (hereinafter, referred to as “developer”) 12 containing the toner 10 and the magnetic particles 11 in the casing 401 is stirred by the stirring / conveying

members

404 and 405, and a part thereof is placed on the supply roller 403. It is carried. After the thickness of the developer 12 on the supply roller 403 is regulated by the regulating blade 406 as the layer thickness regulating member, the developer 12 comes into contact with the developing roller 402 in the toner supply area A2. In the toner supply area A2, only the toner 10 is separated from the developer 12 on the supply roller 403 and supplied to the development roller 402.
[0033]
The volume average particle diameter of the toner 10 is in the range of 5 to 10 [μm]. The magnetic particles 11 have a core of metal or resin and contain a magnetic material such as ferrite, and the surface layer is coated with a silicon resin or the like. The volume average particle size of the magnetic particles 11 is in the range of 40 to 70 [μm].
[0034]
The supply roller 403 includes a non-magnetic rotatable sleeve 408 including a magnet member 407 having a plurality of magnetic poles. The magnet member 407 is fixedly arranged so that a magnetic force acts when the developer 12 passes a predetermined location on the sleeve 408.
[0035]
The magnet member 407 built in the supply roller 403 has a magnetic pole in a rotation direction of the supply roller 403 from a position regulated by the regulation blade 406. The arrangement of the magnetic poles of the magnet member 407 is not limited to the configuration shown in FIG. 2, and may be set to another arrangement according to the arrangement of the regulating blade 406 around the supply roller 403.
[0036]
The developer 13 including the toner 10 and the magnetic particles 11 is carried on the sleeve 408 in a brush shape by the magnetic force of the magnet member 407. Then, the toner 10 in the magnetic brush on the supply roller 403 obtains a prescribed charge amount by being mixed with the magnetic particles 11. In this embodiment, the toner concentration TC in the developer 12 is set to 2 to 10% by weight, and the charge amount of the toner on the supply roller 403 is set to -5 to -20 [μC / g].
[0037]
The developing roller 402 is opposed to the magnetic brush on the supply roller 4 in the toner supply area A2 adjacent to the magnetic pole N2 in the supply roller 403, and is opposed to the photoconductor 1 in the development area A1. It is arranged. The biting amount of the developing roller 402 with respect to the surface of the photoconductor 1 is set to 0.1 to 0.3 [mm]. The regulating blade 406 comes into contact with the magnetic brush so as to regulate the amount of the developer 12 formed on the supply roller 4 at a portion facing the supply roller 403, and a predetermined amount of the developer is supplied to the toner supply area A2. And the frictional charging between the toner 10 in the developer 12 and the magnetic particles 11 is promoted.
[0038]
Further, the developing roller 402 and the supply roller 403 are driven to rotate in the directions indicated by arrows b and c in FIG. In the present embodiment, the developing roller 402 is driven to rotate at a linear speed of 1000 [mm / s] and the supply roller 403 is driven to rotate at a linear speed of 650 [mm / s] with respect to the linear speed of the photoconductor 1 of 200 [mm / s]. I have. A power supply 409 for applying a developing bias Vb for forming a developing electric field in the developing area A1 is connected to a shaft portion of the developing roller 402. A power supply 410 for applying a toner supply bias Vsup for forming a toner supply electric field in the toner supply area A2 is connected to the sleeve 408 of the supply roller 403.
[0039]
The image forming conditions in the present embodiment are as follows: photoconductor charging potential (image background portion charging potential) VD = −450 to 500 [V], post-exposure potential (toner visualization portion potential) VL = −50 to −100 [V], supply roller potential Va = −350 [V], and developing roller potential Vb = −250 [V]. Then, the developing potential (VL-Vb) is set to +150 to 200 [V], and the toner supply potential (Vb-Va) is set to +100 [V].
[0040]
Next, the operation of the developing device 4 having the above configuration will be described. The developer 12 contained in the casing 401 is a mixture of the toner 10 and the magnetic particles 11, and is generated by the rotational force of the stirring / conveying

members

404 and 405, the sleeve 408 of the supply roller 403, and the magnetic force of the magnet member 407. At this time, a negative charge is applied to the toner 10 by frictional charging with the magnetic particles 11.
[0041]
On the other hand, the layer thickness of the developer 12 carried on the supply roller 403 is regulated by the regulating blade 406, and a certain amount of the developer 12 is brush-like (hereinafter referred to as a magnetic brush) by an electric field or the like formed by the toner supply bias. ) And carried, and the rest is returned into the casing 401.
[0042]
In the toner supply area A2, the toner in the magnetic brush is separated and transferred to the developing roller 402, and the thin layer toner 10 is carried. Then, the thin layer toner 10 carried on the developing roller 402 is transported to the developing area A1 by the rotation of the roller 402. Then, the electrostatic latent image on the photoconductor 1 is selectively adhered to the electrostatic latent image by the developing electric field formed by the developing bias, and the electrostatic latent image is developed.
[0043]
Here, the printer according to the present embodiment can solve the so-called hysteresis phenomenon by making it possible to eliminate the deviation of the amount of toner carried on the surface of the developing roller 402 after the development by performing the configuration as described below. Has been prevented. For this purpose, on the toner supply area A2, the bulk density of the two-component developer at the toner supply area entrance B1 is smaller than the bulk density of the toner supply area exit B3.
Here, the toner supply area A2 is an area where the magnetic brush is in contact with the developing roller 402 when the developing roller 402 and the toner supply roller 403 are stopped after the image forming apparatus is operated as shown in FIG. Say. Then, the toner supply area A2 is equally divided into three parts in the developer transport direction, and as shown in FIG. 7, the toner supply area entrance B1, the toner supply area central part B2, the toner supply area Let it be the exit part B3.
[0044]
Next, a specific configuration will be described in which the bulk density of the developer at the toner supply area entrance B1 is smaller than the bulk density of the developer at the toner supply area exit B3. Of the plurality of magnetic poles shown in FIG. 2 provided inside the supply roller 403, a toner supply magnetic pole (hereinafter, referred to as “main magnetic pole”) N2 provided at a position facing the developing roller 402 is used as the toner supply roller 403. The magnetic poles are arranged so as to be shifted from the closest position between the toner carrier 402 and the toner carrier 402 to the downstream side in the developer conveying direction by the toner supply roller 403. The normal magnetic flux density distribution due to the magnetic poles used in the present embodiment is symmetrical about the maximum peak of the normal magnetic flux density as shown in FIG.
Bulk density ρ of developer at toner supply area entrance B1 _x , And the bulk density ρ of the developer at the toner supply area outlet B3 _y Was determined by dividing the mass of the developer in each region by the volume of each region. The measurement of the mass of the developer was performed by stopping the supply roller 403 and the developing roller 402 after outputting the image and collecting the developer on the supply roller 403. Then, the bulk density ρ of the toner supply area entrance B1 _x And the toner supply area outlet B3 bulk density ρ _y Ρ _y / Ρ _x I asked.
The image density difference caused by the toner remaining on the developing roller in the non-image area was evaluated by the method described below. As shown in FIG. 9, a black solid image portion F1 is provided on the right side of the front end, a non-image portion (or white image portion) F2 is provided on the left side of the front end, and a low contrast image portion is provided on the rear end side. Image formation was performed using a document image having a side portion F3 and a right side portion F4. Then, in the output image, the image optical density (hereinafter, referred to as “ID”) in the right portion F3 and the left portion F4 of the low-contrast image portion is measured by light reflection, and the right is determined from the ID value of the left portion F4. The image optical density difference ΔID was obtained by subtracting the ID value of the portion F3.
Further, a sensory evaluation was performed on the image characteristics of the output image.
Table 1 shows the evaluation results. Note that the value of the image optical density difference ΔID is preferably 0.3 or less, and more preferably 0.2 or less.
[Table 1]

[0045]
Table 1 shows that the afterimage can be eliminated by setting the bulk density ratio to 1.1 times or more.
The upper limit of the bulk density ratio is preferably less than 1.4, and more preferably 1.2 or less. This is because when the bulk density ratio is 1.4 or more, the fluidity of the developer in the nip decreases.
[0046]
Bulk density ρ of developer at entrance B1 of toner supply area _x Is the bulk density ρ of the developer at the toner supply area exit B3. _y By making the size smaller, it was possible to eliminate the history of the surface of the toner carrier caused by unused toner not used for image formation, and to obtain an image apparatus having no image density difference.
[0047]
[Embodiment 2]
Next, a printer according to another embodiment will be described. The deviation of the amount of toner carried on the surface of the developing roller 402 after the development is performed can be eliminated by configuring as described below, thereby preventing the occurrence of a so-called hysteresis phenomenon. As a configuration for this, as shown in FIG. 2, a magnetic pole 407 for generating a magnetic brush forming magnetic field is provided inside the toner supply roller 403, and a toner supply magnetic pole ( Hereinafter, the “main magnetic pole” 300 is set as follows. That is, the developer conveyance from the position α where the normal magnetic flux density on the supply roller 403 of the main magnetic pole 300 becomes the maximum peak, the rotation center axis T of the supply roller 403, and the closest position between the supply roller 403 and the development roller 402. A position α at which an angle θ1 (hereinafter, referred to as “normal magnetic flux density angle width θ1”) between the position β on the supply roller 403 and the position β at which the normal magnetic flux density becomes 0 on the upstream side of the direction becomes the maximum peak, An angle θ2 (hereinafter referred to as an angle) formed between the rotation center axis T of 403 and a position γ where the normal magnetic flux density on the supply roller 403 is 0 on the supply roller 403 downstream from the closest position between the supply roller 403 and the development roller 402 in the developer conveyance direction. (Referred to as “normal magnetic flux density angle width θ2”). As a configuration for this purpose, N2 as the main magnetic pole 300 is disposed so that the magnetization is weakened on the upstream side in the developer transport direction and is increased on the downstream side in the developer transport direction. Other configurations on the apparatus were the same as those in the first embodiment.
[0048]
When the same image evaluation as in the first embodiment was performed, the magnetic flux density ratio ρ _y / Ρ _x Is 1.12, ΔID is 0.25, and the result of the sensory evaluation is good. It can be seen that the afterimage due to the residual toner can be eliminated. The normal magnetic flux density distribution at this time is as shown in FIG.
[0049]
By using the printer according to the second embodiment, the history of the toner carrier surface caused by unused toner not used for image formation can be eliminated, and a high-quality image forming apparatus can be obtained.
[0050]
(Modification 1) Next, the same evaluation as in the second embodiment was performed by changing the type of the main pole 300. FIGS. 11A, 11B, and 11C show magnetic flux density distributions on the supply roller 403 of the main magnetic pole 300 used as Modification 1-1, Modification 1-2, and Comparative Example 3, respectively. Things. Table 2 shows the results of the sensory evaluation of the image optical density difference ΔID and the image characteristics. Also, the values of the normal magnetic flux density angle width θ1 and the normal magnetic flux density angle width θ2 are shown. Further, the magnitude of the magnetic flux density on the surface of the toner supply roller 403 at a point C1 shown in FIG. 7 where the magnetic brush starts to contact the surface of the development roller 402 in the toner supply area A2, 7 shows the magnitude of each normal magnetic flux density on the surface of the toner supply roller 403 at a location C2 shown in FIG.
[Table 2]

[0051]
From Table 3, it can be seen that by making the main magnetic pole normal magnetic flux density angle width θ1 smaller than the main magnetic pole normal magnetic flux density angle width θ2, the value of ΔID becomes good, and the history resulting from unconsumed toner not used for image formation. It can be seen that the phenomenon is eliminated.
When the magnitude of the normal magnetic flux density at the point C1 where the magnetic brush starts to contact the surface of the developing roller 402 in the toner supply area A2 is 65 [mT] or more, the rising speed of the magnetic brush at the entrance of the toner supply area is improved. It is more preferable because it can be performed. If the magnitude of the normal magnetic flux density at the point C2 where the magnetic brush is separated from the surface of the developing roller 402 in the toner supply area A2 is 70 [mT] or more, the magnetic brush remains on the developing roller at the toner supply area exit B3. It is more preferable because the rubbing force for scraping the toner is improved. It is more preferable to use a magnet having a peak value of the normal magnetic flux density of 1500 [mT] or less, because it is possible to use a commercially available and inexpensive magnet magnetic pole having good productivity.
[0052]
(Modification 2) Table 3 shows the results of the measurement of ΔID and the sensory evaluation of the image characteristics for Modification 1-2, by changing the type of carrier. The average particle size and magnetic moment of the carrier used at this time are also shown in Table 3. The average particle size of the carrier was measured using an SRA type Microtrac particle size analyzer (Nikkiso Co., Ltd .: Type 7995 manufactured by LEEDS & NORTHRUUP).
The smaller the average particle size of the carrier and the higher the magnetic moment, the higher the sensitivity of the carrier to the magnetic flux density. It is more preferable that the average particle size of the carrier 11 be 50 [μm] or less, since the magnetization characteristics of the carrier 11 are improved and the response to a magnetic field is increased. However, the average particle diameter of the carrier is desirably four times or more the diameter of the toner. If the average particle diameter of the carrier is not sufficiently large with respect to the diameter of the toner, the toner acts as a spencer, and it is difficult to form a magnetic brush. It is more preferable that the magnetic moment of the carrier 11 be 50 [emu / g] or more, since the magnetization characteristics of the carrier are improved and the response to a magnetic field is increased. However, if the magnetic moment is too high, the deterioration of the carrier is promoted. Therefore, the upper limit of the magnetic moment is desirably not more than [emu / g].
[Table 3]

[0053]
The printer used in the above embodiment is an example of an apparatus to which the present invention can be applied, and is not limited to this apparatus. Also, the setting conditions of each device and members are not limited to those of the present embodiment.
[0054]
Alternatively, the photosensitive drum 1 and the developing device 4 may be provided so as to be supported by a single housing, and a process cartridge detachable from the main body may be configured. Further, a charging unit or a cleaning unit, which is a part of the image forming unit, may be arbitrarily added to the process cartridge including the photosensitive member 1 and the developing device 4. This makes it possible to collectively and detachably attach to the main body of the image forming apparatus such as a copying machine or a printer, thereby improving maintainability and exchangeability. Furthermore, since the problem of the so-called development history can be solved without using a new member or the like, the apparatus configuration is compact and can be easily replaced. FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an example of such a process cartridge. The process cartridge 100 integrally includes a photoconductor 1, a developing device 4, a charging unit 2, and a photoconductor cleaning unit 6.
[0055]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1, the bulk density ρ of the developer at the entrance of the toner supply area _x Is the bulk density ρ of the developer at the outlet of the toner supply area. _y By making it smaller, the following effects can be obtained. That is, it is possible to eliminate the history of the surface of the toner carrier due to the unconsumed toner not used for image formation, and to prevent the difference in the electric field in the toner supply area. As a result, there is an excellent effect that the toner can be stably supplied to the developing area with a simple configuration and a high quality image forming apparatus can be obtained.
According to the second to sixth aspects of the present invention, the position α at which the normal magnetic flux density on the toner supply member becomes the maximum peak by the toner supply magnetic field generating means located at a position close to the toner supply region, and the toner supply member Between the rotation center axis T and the position β where the normal magnetic flux density on the toner supply member is 0 on the upstream side in the developer conveying direction from the closest position between the toner supply member and the toner supply member. θ1 is the maximum peak position α, the rotation center axis T, and the normal line on the toner supply member downstream of the closest position between the toner supply member and the toner supply member in the developer conveyance direction. By making the angle smaller than the angle θ2 formed by the position γ where the magnetic flux density becomes 0, the following effects can be obtained. That is, it is possible to eliminate the history of the surface of the toner carrier due to the unconsumed toner not used for image formation, and to prevent the difference in the electric field in the toner supply area. As a result, there is an excellent effect that the toner can be stably supplied to the developing area with a simple configuration and a high quality image forming apparatus can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part of an image forming apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the inside of the developing device according to the embodiment.
FIG. 3A is a schematic plan view illustrating an example of a document image printed by the printer.
FIG. 2B is a schematic plan view showing a normal print image formed by the printer.
(C) is a schematic plan view showing an abnormal print image formed by the printer.
FIG. 4 is a schematic explanatory view of an apparatus for measuring a toner carrying amount.
FIG. 5 shows the amount of toner carried on the toner supply member with respect to the potential (mg / cm ² FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a state of toner and magnetic particles in a toner supply area of the printer according to the embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a state of toner and magnetic particles in a toner supply area of the printer according to the embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a normal magnetic flux density due to a main magnetic pole on the toner supply member according to the first embodiment.
FIG. 9 is a schematic plan view showing a print image formed by the printer.
FIG. 10 is a diagram showing a normal magnetic flux density by a main magnetic pole on a toner supply member according to the second embodiment.
FIG. 11A is a diagram illustrating a normal magnetic flux density due to a main magnetic pole on a toner supply member according to a modified example 1-1.
10B is a diagram illustrating a normal magnetic flux density due to a main magnetic pole on a toner supply member according to Modification Example 1-2.
10C is a diagram illustrating a normal magnetic flux density due to the main magnetic pole on the toner supply member according to Comparative Example 3. FIG.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a process cartridge including the developing device.
[Explanation of symbols]
1 Photoconductor
2 Charging device
3 Exposure equipment
4 Developing device
5 Transfer device
6 Cleaning device
10 Toner
11 Magnetic particles
12 Two-component developer
100 process cartridge
300 main pole
402 developing roller
403 Supply roller
A2 Toner supply area
A3 Toner supply area entrance
A4 Toner supply area exit
B1 Toner supply area entrance
B2 Central part of toner supply area
B3 Toner supply area outlet
C1 Location where the magnetic brush starts to contact the surface of the toner carrier
C2 Location where magnetic brush separates from toner carrier surface

Claims

A latent image carrier,
A toner carrier that carries the toner on a surface capable of endless movement and transports the toner to a development area facing the latent image carrier;
A toner supply that carries a two-component developer containing the toner and magnetic particles as a magnetic brush, conveys the toner to a toner supply area facing the toner carrier, and supplies only the toner from the two-component developer to the toner carrier. Components,
A developing unit that has the toner carrier and the toner supply member and visualizes a latent image on the latent image carrier in the development area;
A latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier,
Driving to move the surface of the toner supply member in a direction opposite to the direction of movement of the surface of the toner carrier at a portion facing the toner carrier,
In the toner supply area, the bulk density ρ _x of the two-component developer at the point where the magnetic brush starts to contact the surface of the toner carrier, and at the point where the magnetic brush separates from the surface of the toner carrier in the toner supply area. An image forming apparatus, wherein the bulk density ρ _y of the two-component developer is smaller than that of the two-component developer.

A latent image carrier,
A toner carrier that carries the toner on a surface capable of endless movement and transports the toner to a development area facing the latent image carrier;
A toner supply that carries a two-component developer containing the toner and magnetic particles as a magnetic brush, conveys the toner to a toner supply area facing the toner carrier, and supplies only the toner from the two-component developer to the toner carrier. Components,
A developing unit that has the toner carrier and the toner supply member and visualizes a latent image on the latent image carrier in the development area;
A latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier,
Driving to move the surface of the toner supply member in a direction opposite to the direction of movement of the surface of the toner carrier at a portion facing the toner carrier,
The magnetic brush forming magnetic field generating means is provided inside the toner supply member, and the toner supply magnetic field generating means located near the toner supply area has a maximum peak of a normal magnetic flux density on the toner supply member. The position α, the rotation center axis T of the toner supply member, and the normal magnetic flux density on the toner supply member at a position upstream of the closest position between the toner supply member and the toner supply member in the developer transport direction. The angle θ1 formed with the position β becomes the maximum peak position α, the rotation center axis T, and the downstream side of the closest position between the toner supply member and the toner supply member in the developer transport direction. An image forming apparatus, wherein an angle θ2 between a normal magnetic flux density on the toner supply member and a position γ where the normal magnetic flux density becomes 0 is smaller than an angle θ2.

The image forming apparatus according to claim 2,
An image forming method, wherein the magnitude of the normal magnetic flux density on the surface of the toner supply roller at a position where the magnetic brush starts to contact the surface of the toner carrier in the toner supply area is 65 [mT] or more. apparatus.

The image forming apparatus according to claim 2 or 3,
An image forming apparatus, wherein a magnitude of a normal magnetic flux density of a surface of the toner supply roller at a position where the magnetic brush is separated from a surface of the toner carrier in the toner supply area is 70 [mT] or more.

The image forming apparatus according to claim 2, 3, or 4,
An image forming apparatus, wherein the magnetic moment of the magnetic particles of the two-component developer is 50 [emu / g] or more.

The image forming apparatus according to claim 2, 3, 4, or 5,
An image forming apparatus, wherein the average particle size of the magnetic particles is 50 [μm] or less.

A latent image carrier,
Developing means for supplying toner to the latent image formed on the latent image carrier to visualize the latent image;
Charging means for uniformly charging the latent image carrier,
Cleaning means for cleaning the toner remaining on the latent image carrier after the toner image is transferred from the latent image carrier to the transfer body by the developing means. A process cartridge that is configured to be detachable with respect to the latent image carrier and that includes the developing unit;
7. A process cartridge comprising a developing device provided in the image forming apparatus according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6.