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JPH07281518A - Developing device - Google Patents

Developing device

Info

Publication number
JPH07281518A
JPH07281518A JP7127436A JP12743695A JPH07281518A JP H07281518 A JPH07281518 A JP H07281518A JP 7127436 A JP7127436 A JP 7127436A JP 12743695 A JP12743695 A JP 12743695A JP H07281518 A JPH07281518 A JP H07281518A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
toner
developer
developing roll
developing
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7127436A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2549278B2 (en
Inventor
Masahiro Hosoya
雅弘 細矢
Shinya Tomura
眞也 戸村
Tsutomu Uehara
勤 上原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP7127436A priority Critical patent/JP2549278B2/en
Publication of JPH07281518A publication Critical patent/JPH07281518A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2549278B2 publication Critical patent/JP2549278B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Dry Development In Electrophotography (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a developing device capable of forming a developed image of high quality with good reproducibility by one-component non-magnetic developer. CONSTITUTION:As for the developing device constituted of a toner container 28 for containing the one-component non-magnetic developer, a developing roll 21 arranged at the opening part of the toner container 28, an elastic blade 23 arranged so as to form the thin layer of the toner on the surface of the developing roll 21 and so that one end of the blade may be fixed on the toner container 28, the other end may be in non-contact with the developing roll 21 and the prescribed surface may be in press-contact with the peripheral surface of the developing roll 21, and a photoreceptive drum 33 arranged opposite to the developing roll 21 with the thin layer formed, provided that (mu) denotes coefficient of internal friction of the toner, (mur) denotes coefficient of kinetic friction between the circumferential surface of the developing roll 21 and the toner, (mub) denotes coefficient of kinetic friction between the surface of the elastic blade 23 and the toner, by using the developer, the developer carrier and the developer coating member so as to satisfy mui,<mub<mur, the toner layer is sheared and the extremely thin and uniform toner layer can be stably formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は現像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a developing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子写真技術を用いた現像装置として
は、トナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いるも
の、磁性トナーのみからなる一成分現像剤を用いるもの
と技術的な進歩がなさり、さらに磁性トナーのみからな
る一成分現像剤の欠点を解消し得る一成分非磁性現像剤
を用いる現像装置へと発展している。しかしながら、一
成分非磁性現像剤を使用しているがゆえに、均一なトナ
ー薄層を可動現像剤担持体表面に安定的に形成すること
が困難であるという唯一の大きな問題を有し、そのため
に実用化が阻まれていた。このようなことから、本発明
者らはすでに図1に示す現像装置(特願昭57−155
934号)を発明し、非磁性現像剤の薄層形成を可能な
らしめることに成功した。かかる発明は、可動現像剤担
持体としての現像ロール1に弾性ブレードとしてのゴム
ブレード2をその自由端、つまり現像剤の流れの下流側
に面接触するように配設することによって、例えばトナ
ー4を前記ゴムブレード2により現像ロール1表面に塗
布してトナー薄層を形成し、これを潜像保持体としての
感光ドラム5に対向させてその静電潜像を現像する装置
である。なお、容器3は合成金属片6及び側壁7によっ
て構成されている。
2. Description of the Related Art As a developing device using electrophotographic technology, technical progress has been made with a two-component developer comprising a toner and a carrier and a one-component developer comprising only a magnetic toner. Furthermore, it has been developed into a developing device using a one-component non-magnetic developer that can eliminate the drawbacks of the one-component developer consisting of only magnetic toner. However, since it uses a one-component non-magnetic developer, it has the only major problem that it is difficult to stably form a uniform thin toner layer on the surface of the movable developer carrier. Practical use was hindered. Therefore, the present inventors have already developed the developing device shown in FIG. 1 (Japanese Patent Application No. 57-155).
No. 934), and succeeded in forming a thin layer of a non-magnetic developer. According to the present invention, the developing roller 1 as a movable developer carrier is provided with a rubber blade 2 as an elastic blade so as to make surface contact with its free end, that is, the downstream side of the flow of the developer. Is applied to the surface of the developing roll 1 by the rubber blade 2 to form a thin toner layer, which is opposed to the photosensitive drum 5 as a latent image holding member to develop the electrostatic latent image. The container 3 is composed of a synthetic metal piece 6 and a side wall 7.

【0003】上述した現像装置によれば現像ロール表面
と弾性ブレードとの接触面積を大きく設定することが可
能であり、しかも弾性ブレードのエッジが現像ロール表
面に接触しないために圧接力が局所的に加わるのを回避
できる。その結果、設定条件や機械精度の微妙な不良や
摩耗等が原因となって発生する圧接力の不均一性を緩和
でき、より均一な現像剤層の形成が可能となる。また、
現像ロール表面と弾性ブレードとの接触面積が大きいた
めに、現像剤はこの接触部分を通過する際、より長時間
に亘って圧接力下にて摩擦を受けることになり、その結
果現像剤は均一且つ十分な帯電電荷が与えられることに
なる。したがって、十分な電荷を持った現像剤の均一な
薄層を形成することができるため、静電潜像の現像を良
好に行える。
According to the above-described developing device, it is possible to set a large contact area between the surface of the developing roll and the elastic blade, and moreover, since the edge of the elastic blade does not contact the surface of the developing roll, the pressing force is locally applied. You can avoid joining. As a result, it is possible to alleviate the non-uniformity of the pressure contact force caused by the subtle defects such as setting conditions and mechanical precision, wear, etc., and to form a more uniform developer layer. Also,
Due to the large contact area between the surface of the developing roll and the elastic blade, the developer will be rubbed under the pressure contact force for a longer time when passing through this contact portion, and as a result, the developer will be uniform. In addition, a sufficient charge is given. Therefore, it is possible to form a uniform thin layer of the developer having a sufficient charge, so that the electrostatic latent image can be well developed.

【0004】しかしながら、本発明者らのその後の実験
により前述した現像装置には以下に示す問題点が見出だ
された。
However, the following problems were found in the above-mentioned developing device by the experiments conducted by the inventors of the present invention.

【0005】即ち、前述した発明は非磁性トナーを用い
るものであるため、カラー現像に適している。しかしな
がら、カラートナーは各色ごとに異なった染料もしくは
顔料によって着色されているため、例え同一の樹脂を母
体として製造されたものであっても、その物理的特性は
通常、色ごとに異なっている、もちろん、同一の物質に
よって着色されたトナーであっても、樹脂や添加剤など
の材料、トナーの粒度分布、粒子形状、さらに製造方法
などによってその物理的特性は大きく異なる。事実、物
理的特性の異なる様々なトナーを用いて実験を行った結
果、前記発明の装置では必ずしもあらゆるトナーに対し
て良好に動作するものではなく、あるトナーを使用した
場合には現像剤担持体の表面に均一なトナー薄層を安定
的に形成できず、したがって形成された現像剤には濃度
ムラ、濃度不足、地かぶりなどの欠点が認められた。
That is, since the above-mentioned invention uses the non-magnetic toner, it is suitable for color development. However, since color toners are colored with different dyes or pigments for each color, even if they are manufactured by using the same resin as a matrix, their physical properties are usually different for each color. Of course, even if the toner is colored with the same substance, the physical characteristics of the toner are greatly different depending on the materials such as resins and additives, the toner particle size distribution, the particle shape, and the manufacturing method. In fact, as a result of conducting experiments using various toners having different physical characteristics, the apparatus of the invention does not always work well for all toners, and when a certain toner is used, the developer carrying member is It was not possible to stably form a uniform thin toner layer on the surface of the toner, and therefore the formed developer had defects such as uneven density, insufficient density, and background fog.

【0006】このようなことから、トナー薄層が不均一
になるといずれの現像方法を用いても良質な現像像を潜
像保持体に上に得ることができない。
For this reason, when the toner thin layer becomes non-uniform, it is impossible to obtain a good quality developed image on the latent image holding member by any developing method.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の一成分非磁性現像剤を用いた現像装置では、極めて薄
い薄層を均一に形成することが困難であり、そのため高
品質の現像像を再現性良く形成することができなかっ
た。
As described above, it is difficult to uniformly form an extremely thin thin layer in a developing device using a conventional one-component non-magnetic developer, and therefore a high quality developed image is obtained. Could not be formed with good reproducibility.

【0008】本願発明は、このような問題に鑑みて成さ
れたものであり、極めて薄い薄層を均一に形成すること
が困難であり、そのため高品質の現像像を再現性良く形
成できる現像装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is difficult to uniformly form an extremely thin thin layer. Therefore, a developing device capable of forming a high quality developed image with good reproducibility. The purpose is to provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本願発明は、一成分非磁
性現像剤を収納する現像剤容器と、この現像剤容器の開
口部に配置されかつ回転可能に支持されたローラ状の現
像剤担持体と、前記担持体表面に前記現像剤の薄層を形
成するように、前記現像剤容器に一端が固定されかつ他
端が前記担持体と非接触で、所定の面が前記担持体の周
面に圧接するように配置された現像剤塗布部材と、前記
薄層が形成された前記担持体に対向するように配置され
た潜像保持体とからなり、前記現像剤の内部摩擦係数を
μi、前記担持体の周面と前記現像剤との間の運動摩擦
係数をμr、前記現像剤塗布部材の面と前記現像剤との
間の運動摩擦係数をμbとした時、μi<μb<μrと
なるように現像剤、現像剤担持体および現像剤塗布部材
を用いることを特徴とする現像装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a developer container for accommodating a one-component non-magnetic developer, and a roller-shaped developer carrying member rotatably supported in an opening of the developer container. Body, and one end is fixed to the developer container and the other end is not in contact with the carrier so as to form a thin layer of the developer on the surface of the carrier, and a predetermined surface is the circumference of the carrier. The developer coating member is disposed so as to be in pressure contact with the surface, and the latent image holding member is disposed so as to face the carrier on which the thin layer is formed. The internal friction coefficient of the developer is μi. , Μi <μb <μr, where μr is the coefficient of kinetic friction between the peripheral surface of the carrier and the developer, and μb is the coefficient of kinetic friction between the surface of the developer coating member and the developer. A developer, a developer carrier and a developer applying member are used so that That is a developing apparatus.

【0010】以下、本発明について図面を用いて詳細に
説明する。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0011】図2は、本発明の現像装置を示す概略図で
ある。現像ロール21は時計回り方向(矢印)に回転可
能に支持されている。現像ロール21は交流電源22、
および直流電源22´に接続されており、ピーク値差
1.8kV、周波数1kHzの交流電圧が印加される。
前記現像ロール21は例えば24mmのアルミニウム円
柱体の表面をサンドプラスト処理によって粗面化し、更
にその表面に厚さ5μmの硬質クロムメッキを施したも
ので、最終的な表面粗さは3μmである。ここで、表面
粗さはJIS規格の10点平均粗さ(JIS B060
1)による。また、第1の弾性ブレード23は、例えば
厚さ0.2mm、長さ270mm、幅35mmのリン青
銅板からなる。この弾性ブレード23の一端は取付ネジ
24によって支持体25に固定されており、かつ他端側
はその側面の内の一定の面積が前記現像ロール21の表
面に圧接されている。但し、第1の弾性ブレード23の
エッジ、つまり自由端は現像ロール21の表面に接触し
ていない。かかる第1の弾性ブレード23の現像ロール
21に対する圧接力P1 は例えば78g/cmに設定し
てある。ここで、P1 はブレードの現圧力Pt 、ブレー
ドの現像ロールの回転軸方向の長さlb (27cm)よ
りP1 =Pt /lb にて算出される線圧、つまり単位長
さ当たりの圧力である。
FIG. 2 is a schematic view showing the developing device of the present invention. The developing roll 21 is rotatably supported in the clockwise direction (arrow). The developing roll 21 is an AC power source 22,
And a DC power supply 22 ', and an AC voltage having a peak value difference of 1.8 kV and a frequency of 1 kHz is applied.
The developing roll 21 is, for example, a 24 mm aluminum cylinder whose surface is roughened by sandblasting, and the surface of which is hard chrome plated to a thickness of 5 μm, and the final surface roughness is 3 μm. Here, the surface roughness is the 10-point average roughness of JIS standard (JIS B060
According to 1). The first elastic blade 23 is made of, for example, a phosphor bronze plate having a thickness of 0.2 mm, a length of 270 mm, and a width of 35 mm. One end of the elastic blade 23 is fixed to the support 25 by a mounting screw 24, and the other end of the elastic blade 23 is in pressure contact with the surface of the developing roll 21 within a certain area of its side surface. However, the edge of the first elastic blade 23, that is, the free end, is not in contact with the surface of the developing roller 21. The pressure contact force P 1 of the first elastic blade 23 against the developing roll 21 is set to 78 g / cm, for example. Here, P 1 is the current pressure P t of the blade linear pressure is calculated from the rotational axis direction of the blade developing roll length l b (27cm) at P 1 = P t / l b , ie unit length It is the pressure per hit.

【0012】さらに第2の弾性ブレード26は例えば厚
さ75mmのポリエステルフィルムからなる。この弾性
ブレード26の一端側は支持体27に固定されており、
かつ他端側は前記第1の弾性ブレード23と同様、エッ
ジを含まない側面の一定の面積が前記現像ロール21に
対して圧接されている。かかる第2の弾性ブレード26
の現像ロール21に対する圧接力P2 は10g/cmに
設定されている。つまり、前記第1の弾性ブレード23
と第2の弾性ブレード26の圧接力。P1 、P2 の関係
はP1 >P2 となっている。図中トナー29はトナー容
器28内に収納されている。このトナー容器28は基本
的には前記現像ロール21の上部、第1、第2の弾性ブ
レード23、26によって構成されているが、更に前記
支持体25、27、容器壁30、31および現像ロール
21の両端に平行に配置されている図示しない一対のサ
イドフレームにより構成されている。なお、前記支持体
25、27および容器壁30、31は前記一対のサイド
フレームに固定されており、かつ前記現像ロール21も
同様なサイドフレームに回転可能に支持されている。ま
た、前記トナー容器28内には収納したトナー29を撹
拌するための撹拌羽根32が配設されており、かつこの
撹拌羽根32は前記一対のサイドフレームに回転可能に
支持されている。
Further, the second elastic blade 26 is made of a polyester film having a thickness of 75 mm, for example. One end of the elastic blade 26 is fixed to the support 27,
On the other end side, like the first elastic blade 23, a certain area of the side surface not including the edge is pressed against the developing roll 21. Such second elastic blade 26
The contact pressure P 2 of the developing roller 21 against the developing roll 21 is set to 10 g / cm. That is, the first elastic blade 23
And the pressure contact force of the second elastic blade 26. The relationship between P 1 and P 2 is P 1 > P 2 . In the figure, the toner 29 is stored in the toner container 28. The toner container 28 is basically composed of the upper part of the developing roll 21, first and second elastic blades 23 and 26, and further, the supports 25 and 27, the container walls 30 and 31, and the developing roll. It is composed of a pair of side frames (not shown) arranged in parallel to both ends of 21. The supports 25 and 27 and the container walls 30 and 31 are fixed to the pair of side frames, and the developing roll 21 is also rotatably supported by the similar side frames. A stirring blade 32 for stirring the stored toner 29 is provided in the toner container 28, and the stirring blade 32 is rotatably supported by the pair of side frames.

【0013】上述した構成の現像装置は例えば外径78
mmのセレン系感光ドラム33に対し、現像ロール21
とドラム33の最小間隙が0.2mmとなるように配置
されている。前記ドラム33は半時計回り方向に回転
し、その表面には図示しないコロナ帯電器および像露光
装置によって最大表面電位が900Vの静電潜像が形成
されるようになっている。こうした現像装置と感光ドラ
ムからなる複写装置において、現像ロール21と感光ド
ラム33を回転させると、トナー容器28内のトナー2
9は第1の弾性ブレード23によって薄層化され、同時
に摩擦帯電によって負の静電荷が付与される。現像ロー
ル21の回転にともなって搬送されたトナーは、感光ド
ラム33上の静電潜像に接近し、現像ロール21と感光
ドラム33間の間隙をクーロン力によって飛翔してドラ
ム33表面に付着することにより現像像が形成される。
The developing device having the above-described structure has, for example, an outer diameter of 78.
The developing roller 21 with respect to the selenium-based photosensitive drum 33 of mm.
And the drum 33 are arranged so that the minimum gap between them is 0.2 mm. The drum 33 rotates counterclockwise, and an electrostatic latent image having a maximum surface potential of 900 V is formed on the surface of the drum 33 by a corona charger and an image exposure device (not shown). In the copying apparatus including the developing device and the photosensitive drum, when the developing roll 21 and the photosensitive drum 33 are rotated, the toner 2 in the toner container 28 is discharged.
9 is made thin by the first elastic blade 23, and at the same time, a negative electrostatic charge is imparted by frictional charging. The toner conveyed with the rotation of the developing roll 21 approaches the electrostatic latent image on the photosensitive drum 33, and flies in the gap between the developing roll 21 and the photosensitive drum 33 by the Coulomb force and adheres to the surface of the drum 33. As a result, a developed image is formed.

【0014】上述した方法においてトナー29の内部摩
擦係数をμi、現像ロール21の周面とトナー29との
間の運動摩擦係数をμr、弾性ブレード23の面とトナ
ー29との間の運動摩擦係数をμbとしたとき、μi<
μb<μrとなるような現像ロール、弾性ブレードおよ
びトナーを用いることで、現像ロール21周面に極めて
薄い厚みの均一なトナー層を形成でき、トナー粒子に均
一かつ十分な電荷が付与され、良好な画像を得ることが
できる。
In the above-mentioned method, the internal friction coefficient of the toner 29 is μi, the kinetic friction coefficient between the peripheral surface of the developing roll 21 and the toner 29 is μr, and the kinetic friction coefficient between the surface of the elastic blade 23 and the toner 29. Is μb, μi <
By using the developing roll, the elastic blade and the toner such that μb <μr, an extremely thin and uniform toner layer can be formed on the peripheral surface of the developing roll 21, and the toner particles are uniformly and sufficiently charged, which is excellent. It is possible to obtain a clear image.

【0015】[0015]

【作用】図3に本発明の現像装置の部分拡大図を、図4
にトナー層の剪断を説明するための原理図を示す。
4 is a partially enlarged view of the developing device of the present invention, and FIG.
The principle diagram for explaining the shearing of the toner layer is shown in FIG.

【0016】トナー層の剪断が行われるための条件を図
3、図4(a)〜(d)を参照して説明する。現像剤2
9、現像ロール21、現像剤塗布塗布部材23の3者間
の摩擦係数及び摩擦力を下記表1のようにすると、現像
剤に作用する圧力Nと摩擦力Fの間にはF=μNなる関
係が成り立つ。
The conditions for shearing the toner layer will be described with reference to FIGS. 3 and 4A to 4D. Developer 2
If the friction coefficient and the frictional force among the three members, 9, the developing roll 21, and the developer coating / coating member 23 are as shown in Table 1 below, F = μN between the pressure N acting on the developer and the frictional force F. Relationship is established.

【0017】[0017]

【表1】 現像ロールの移動に伴ってトナー層中に剪断作用が生じ
るためには F´i,Fi<F´b,Fb,F´r,Fr (1) の関係を満たす必要がある。この条件下で現像剤塗布部
材現像剤の間、現像ロールと現像剤の間に滑りが生じ、
トナー層の剪断が行われる。剪断の繰り返しによって最
終的に一層化されたトナー層は、現像ロールの表面に付
着したまま現像剤塗布部材の圧力下を脱出しなければな
らない(図4(c)(d)図示)。このためには、現像
剤と現像剤塗布部材の間に滑りが生じることが必要であ
り、 F´b,Fb<F´r,Fr (2) なる条件を満たすことが必要である。
[Table 1] In order for the shearing action to occur in the toner layer with the movement of the developing roll, it is necessary to satisfy the relationship of F'i, Fi <F'b, Fb, F'r, Fr (1). Under this condition, slippage occurs between the developer coating member developer, the developing roll and the developer,
The toner layer is sheared. The toner layer, which is finally made into a single layer by repeated shearing, must be released under the pressure of the developer applying member while being attached to the surface of the developing roll (shown in FIGS. 4C and 4D). For this purpose, it is necessary that a slip occurs between the developer and the developer applying member, and it is necessary to satisfy the condition of F'b, Fb <F'r, Fr (2).

【0018】前記(1)、(2)式より、現像ロール表
面にトナーの薄層を得るための条件は F´i,Fi<F´b,Fb<F´r,Fr (3) または μ´i,μi<μ´b,μb<μ´r,μr (4) と考えられる。ただし、トナー層に作用する圧力Nは常
に一定とした。
From the above formulas (1) and (2), the conditions for obtaining a thin layer of toner on the surface of the developing roll are F'i, Fi <F'b, Fb <F'r, Fr (3) or μ ′ I, μi <μ′b, μb <μ′r, μr (4) However, the pressure N acting on the toner layer was always constant.

【0019】一般に、トナーなどの粉体層内の応力状態
を考える場合、粉体層の力学的挙動として限界釣合状態
(又は堕性平衡状態)が基準となる。即ち、粉体層内の
任意の一面に一定な圧縮応力σを加え、その面に沿って
剪断応力γを加えていくと、γの限界の値において滑り
が生じ、γはそれ以上の値とならない。種々の圧縮応力
σの値に大して夫々限界値のγが対応するから、この関
係σ、γを座標軸とする平面上に一本の線で表わされ、
これを破壊包絡線という。破壊包絡線が図5の(1)、
(2)のように直線で表わされる場合は、固体の摩擦に
関するクーロンの法則が適用できるようになり、 r=μiσ+C=σtanφ1 +C (5) のしきから粉体層の摩擦係数を一義的に決定できる。但
し、μiは内部摩擦係数、φ1 は内部摩擦角、Cは粉体
の付着、凝集性の表示である。非付着性粉体では前記
(5)式中のC=0、つまり図5の(1)がこれに相当
する。同図中の(1)、(2)のように直線で表わされ
るものをクーロン粉体という。同図中の(3)は非クー
ロン粉体で、次式 (γ/C)n =(σ+σr )/σr (6) で表される。但し、式中のσr は粉体層の引張り強度、
nは剪断指数を示し、n=1の場合はクーロン粉体とな
る。非クーロン粉体は一般にn>1で、nが大きいほど
流動性が悪いとされている。測定法としては、直接一面
剪断法が知られている。原理的には図6に示すように上
下のセル51、52を重ねて粉体を充填し、一方のセル
(固定セル)52を固定し、垂直応力σを加えて可動セ
ル51を水平方向に引いて粉体層が剪断される際の応力
γを測定するものである。σの異なる値に対してγを測
定すれば、破壊包絡線が得られ、粉体の内部摩擦係数を
知ることができる。
Generally, when considering a stress state in a powder layer such as a toner, the mechanical behavior of the powder layer is based on a critical balance state (or a degrading equilibrium state). That is, when a constant compressive stress σ is applied to any one surface in the powder layer and shear stress γ is applied along that surface, slip occurs at the limit value of γ and γ is a value larger than that. I won't. Since the limit values γ correspond to the values of various compressive stresses σ, respectively, they are represented by a single line on the plane having the relations σ and γ as coordinate axes,
This is called the destruction envelope. The breakdown envelope is (1) in FIG.
When expressed by a straight line as in (2), Coulomb's law concerning solid friction can be applied, and r = μiσ + C = σtan φ 1 + C (5) I can decide. Here, μi is the internal friction coefficient, φ 1 is the internal friction angle, and C is the powder adhesion and cohesiveness. In the non-adhesive powder, C = 0 in the formula (5), that is, (1) in FIG. 5 corresponds to this. What is represented by a straight line like (1) and (2) in the figure is called Coulomb powder. (3) in the figure is a non-Coulomb powder, which is represented by the following equation (γ / C) n = (σ + σ r ) / σ r (6). Where σ r is the tensile strength of the powder layer,
n indicates a shearing index, and when n = 1, it becomes a Coulomb powder. Non-Coulomb powders generally have n> 1, and the larger n is, the worse the fluidity is. The direct one-side shear method is known as a measuring method. In principle, as shown in FIG. 6, upper and lower cells 51, 52 are stacked and filled with powder, one cell (fixed cell) 52 is fixed, and vertical stress σ is applied to move the movable cell 51 in the horizontal direction. The stress γ when the powder layer is sheared by pulling is measured. By measuring γ for different values of σ, a fracture envelope can be obtained and the internal friction coefficient of the powder can be known.

【0020】[0020]

【実施例】前記図2に示す現像装置を用いて本実施例を
行った。
EXAMPLE This example was carried out using the developing device shown in FIG.

【0021】上述した図6の剪断セルを用いてトナー層
の内部摩擦係数を測定した。この時の条件は剪断セル5
1、52として外径76mm、内径61mm、高さ5m
mのリングを使用し、トナー層高さを上下ともに5m
m、剪断速度を0.1mm/secとして載荷垂直応用
範囲を変化させた。また、現像ブレードとトナーの間お
よび現像ロールとトナーの間の摩擦係数は図7に示すよ
うに弾性ブレードもしくは現像ロールと材質および表面
粗さが同一の固定された平板53(寸法100mm×1
00mm)の上に上述した可動セル51を置き、荷重載
荷状態で可動セル51を矢印の方向に引くことにより測
定した。この時の条件は、トナー層高さを5mmセルの
移動速度を0.1mm/sec、予圧を400g/cm
2 とし、荷重を50g/cm2 から400g/cm2
で変化させた。
The internal friction coefficient of the toner layer was measured using the shear cell shown in FIG. The condition at this time is shear cell 5
Outer diameter 76 mm, inner diameter 61 mm, height 5 m as 1, 52
Using a ring of m, the height of the toner layer is 5m both above and below
m, the shear rate was 0.1 mm / sec, and the vertical loading range was changed. Further, as shown in FIG. 7, the friction coefficient between the developing blade and the toner and between the developing roll and the toner is the same as that of the elastic blade or the developing roll and the fixed flat plate 53 (size 100 mm × 1).
The measurement was performed by placing the above-mentioned movable cell 51 on (00 mm) and pulling the movable cell 51 in the direction of the arrow under a load-loaded state. The conditions at this time are that the toner layer height is 5 mm, the cell moving speed is 0.1 mm / sec, and the preload is 400 g / cm.
2 , and the load was changed from 50 g / cm 2 to 400 g / cm 2 .

【0022】前記トナー層の剪断応力の測定結果の一例
を図8に、この結果から得られる破壊包絡線の傾き、つ
まりトナー層の内部摩擦係数μiは0.53である。ま
た、樹脂組成、顔料、粒度分布などの異なる5種類のト
ナーA,B,C,D,Eに対し、上述した測定を行った
結果、内部摩擦係数は順に0.42,0.49,0.5
3,0.58,0.64であった。
An example of the measurement result of the shear stress of the toner layer is shown in FIG. 8, and the inclination of the fracture envelope obtained from this result, that is, the internal friction coefficient μi of the toner layer is 0.53. Further, as a result of performing the above-described measurement on five types of toners A, B, C, D and E having different resin compositions, pigments, particle size distributions, etc., the internal friction coefficient is 0.42, 0.49, 0 in order. .5
It was 3, 0.58 and 0.64.

【0023】一方、図7の平板53として、現像ロール
に相当するものとして下記表2に示す5種類のアルミニ
ウム板を、弾性ブレードに相当するものとして同表に示
す5種類のリン青銅板を用意した。
On the other hand, as the flat plate 53 in FIG. 7, five types of aluminum plates shown in Table 2 below corresponding to the developing rolls and five types of phosphor bronze plates shown in the same table corresponding to elastic blades are prepared. did.

【0024】[0024]

【表2】 表2中のaのAl板を用いて現像ロールとトナーの間の
摩擦係数μrを測定したところ、前述した内部摩擦係数
μiを有するトナーA,B,C,D,Eに対し、順に
0.48,0.50,0.52,0.54,0.57で
あった。eのAl板を用いた場合にはμrはトナーA〜
Eに対して順に0.50,0.52,0.54,0.5
7,0.60であった。また、同図7の装置により表2
中のaのリン青銅板を用いて弾性ブレードとトナーの間
の運動摩擦係数μbを測定したところ、前述した内部摩
擦係数μiを有するトナーA,B,C,D,Eに対し、
順に0.48,0.51,0.52,0.54,0.5
7であった。同表中のeのリン青銅板を用いた場合に
は、μbはトナーA〜Eに対して順に0.50,0.5
3,0.55,0.57,0.60であった。
[Table 2] When the friction coefficient μr between the developing roll and the toner was measured using the Al plate a in Table 2, it was found that the toners A, B, C, D and E having the above-mentioned internal friction coefficient μi were in order of 0. It was 48,0.50,0.52,0.54,0.57. When the Al plate of e is used, μr is the toner A to
0.50, 0.52, 0.54, 0.5 for E
It was 7,0.60. In addition, the device shown in FIG.
When the kinetic friction coefficient μb between the elastic blade and the toner was measured using the phosphor bronze plate of a in the inside, for the toners A, B, C, D and E having the above-mentioned internal friction coefficient μi,
0.48, 0.51, 0.52, 0.54, 0.5
It was 7. When the phosphor bronze plate of e in the table is used, .mu.b is 0.50, 0.5 for toners A to E in this order.
It was 3,0.55,0.57,0.60.

【0025】しかして、前述した図2に図示する現像ロ
ール21として表2中のeのAl板に相当するもの(表
面粗さが3μmのAlロール)を使用した現像装置に前
述した内部摩擦係数μiを有するトナーA,B,C,
D,Eを入れ、同2表中のリン青銅板に相当する弾性ブ
レード23を用いて現像ロール21周面へのトナー層の
形成を行い、トナーの内部摩擦係数μiと、弾性ロール
とトナーの間の運動摩擦係数μrとの関係におけるトナ
ー層の良否、並びに同トナーの内部摩擦係数μiと、弾
性ブレードとトナーの間の運動摩擦係数μbとの関係に
おけるトナー層の良否、を夫々調べた。それらの結果を
図10および図11に示す。なお、これら図中の丸印は
厚さ13〜70μmの均一なトナー層が得られること
を、バツ印は均一なトナー層が得られなかったことを表
している。これら図10および図11の結果より、均一
なトナー薄層を得るためには、 μi<μb (7) μi<μr (8) の関係を満足する必要があることが判る。
However, the internal friction coefficient described above is applied to the developing device using the above-mentioned developing roll 21 shown in FIG. 2 which corresponds to the Al plate of e in Table 2 (Al roll having a surface roughness of 3 μm). Toners A, B, C having μi
D and E were put in, and a toner layer was formed on the peripheral surface of the developing roll 21 using the elastic blade 23 corresponding to the phosphor bronze plate in Table 2 above, and the internal friction coefficient μi of the toner and the elastic roll and toner The quality of the toner layer in relation to the coefficient of kinetic friction μr, and the quality of the toner layer in relation to the coefficient of internal friction μi of the toner and the coefficient of kinetic friction μb between the elastic blade and the toner were examined. The results are shown in FIGS. 10 and 11. The circles in these figures indicate that a uniform toner layer having a thickness of 13 to 70 μm was obtained, and the crosses indicate that a uniform toner layer was not obtained. From the results of FIGS. 10 and 11, it is understood that the relationship of μi <μb (7) μi <μr (8) must be satisfied in order to obtain a uniform thin toner layer.

【0026】さらに、図7の装置の可動セル51内に前
述した内部摩擦係数(0.42)のトナーAを入れ、表
2中のa〜eのAl板及び同表中のa〜eのリン青銅板
に対する運動摩擦係数を測定したところ、下記表3に示
す結果となった。
Further, the toner A having the above-mentioned internal friction coefficient (0.42) is put in the movable cell 51 of the apparatus of FIG. 7, and the Al plates of a to e in Table 2 and the a to e of the table. When the coefficient of kinetic friction with respect to the phosphor bronze plate was measured, the results shown in Table 3 below were obtained.

【0027】[0027]

【表3】 また、表3に示す数値と実際に形成されるトナー層の均
一性との相関を図12に示した。これらの結果より次式 μb<μr (9) の関係が満足するように設定すると、均一なトナー薄層
を確実に形成できる、ただし図12に示すごとく、μb
≧μrの領域内にも一部良好トナー層が形成される点が
存在している(例えば、μb=0.63,μr=0.5
7の場合)。これらの点はμrが大きい領域に分布して
おり、μi<μrでしかもμrが十分に大きいときに
は、μb≧μrであっても均一なトナー薄層の形成が可
能であることを示している。しかしながら、現像ロール
とトナー間の運動摩擦係数であるμrを大きくするに
は、現像ロールの表面を粗くする必要があり、トナーの
薄層を飛翔させて感光ドラムに現像像を形成する際、現
像ロールの山と谷の部分での電界強度の差が大きくな
り、粗れなどの画質の低下を招く恐れがある。
[Table 3] The correlation between the numerical values shown in Table 3 and the uniformity of the toner layer actually formed is shown in FIG. From these results, it is possible to surely form a uniform thin toner layer by setting so that the relationship of the following expression μb <μr (9) is satisfied. However, as shown in FIG.
There is also a point that a good toner layer is partially formed in the region of ≧ μr (for example, μb = 0.63, μr = 0.5).
7). These points are distributed in a region where μr is large, and when μi <μr and μr is sufficiently large, it is possible to form a uniform thin toner layer even if μb ≧ μr. However, in order to increase the kinetic friction coefficient μr between the developing roll and the toner, it is necessary to roughen the surface of the developing roll, and when a thin layer of toner is ejected to form a developed image on the photosensitive drum, The difference in electric field strength between the peaks and valleys of the rolls becomes large, which may lead to deterioration of image quality such as roughness.

【0028】したがって、前記理由と図4のモデルより
推定した(2)式が前記(9)式に一致していることを
考え合わせると、(9)式の条件を満たすことが均一な
トナー薄層の形成、良好な画像形成の観点から好まし
い。よって、前記(7)、(8)、(9)式をまとめる
と μi<μb<μr (10) が得られ、この条件は図4のモデルより推定された条件
である(4)式に一致している。(4)式には静止摩擦
係数μ´rが含まれているが、上述した実験結果より、
トナー薄層形成プロセスを支配する主要因は、運動摩擦
係数μrであることが判る。このことは、実際には弾性
ブレードの圧接下におけるトナー層の剪断過程で現像ロ
ールとトナー間、弾性ブレードとトナー間にも滑りもし
くは転がりが生じていることを示唆している。
Therefore, considering the above reason and the fact that the equation (2) estimated from the model of FIG. 4 agrees with the equation (9), the toner thinness which satisfies the condition of the equation (9) is uniform. It is preferable from the viewpoints of layer formation and good image formation. Therefore, by summing up the equations (7), (8), and (9), μi <μb <μr (10) is obtained, and this condition is given by the formula (4) which is the condition estimated from the model of FIG. I am doing it. Equation (4) includes the coefficient of static friction μ′r, but from the above experimental results,
It can be seen that the main factor that governs the toner thin layer formation process is the kinetic friction coefficient μr. This suggests that slippage or rolling occurs between the developing roll and the toner and between the elastic blade and the toner during the shearing process of the toner layer under the pressure contact of the elastic blade.

【0029】前記(10)式を満たす条件でトナー薄層
を形成し、これを用いて実際に潜像の現像を行ったとこ
ろ、ムラ、かぶり、濃度不良などのない良好な現像像が
得られた。なお、現像条件の最適範囲は現像ロール、感
光ドラム間距離0.1〜0.25mm、ドラムの最大表
面電位400〜1000V、第1弾性ブレードの圧力3
0〜180g/cm、交流現像バイアス800〜230
0V(ピーク値差)、600〜1500Hz、直流現像
バイアス100〜500Vであった。
When a thin toner layer was formed under the condition satisfying the above expression (10) and a latent image was actually developed using this, a good developed image free from unevenness, fog, density defect, etc. was obtained. It was Incidentally, the optimum range of the developing conditions is the distance between the developing roll and the photosensitive drum 0.1 to 0.25 mm, the maximum surface potential of the drum 400 to 1000 V, and the pressure 3 of the first elastic blade
0 to 180 g / cm, AC developing bias 800 to 230
It was 0 V (peak value difference), 600 to 1500 Hz, and DC developing bias was 100 to 500 V.

【0030】[0030]

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、一成
分非磁性現像剤により、高品質の現像像を再現性よく形
成し得る現像装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a developing device capable of forming a high quality developed image with good reproducibility by using a one-component non-magnetic developer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 現像装置の概略図。FIG. 1 is a schematic view of a developing device.

【図2】 本発明を説明するための現像装置の概略図。FIG. 2 is a schematic view of a developing device for explaining the present invention.

【図3】 トナー層形成プロセスを示す概略図。FIG. 3 is a schematic diagram showing a toner layer forming process.

【図4】 トナー層形成プロセスを模式的に示す概略
図。
FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing a toner layer forming process.

【図5】 粉体の破壊包絡線の基本的タイプを示す断面
図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a basic type of powder destruction envelope.

【図6】 トナーの直接一面剪断試験に用いた剪断装置
をしめす断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a shearing device used in a direct one-sided shear test of toner.

【図7】 現像ロールとトナー間、または弾性ブレード
とトナー間の運動摩擦係数を測定するための装置の示す
概略図。
FIG. 7 is a schematic view showing an apparatus for measuring a coefficient of kinetic friction between a developing roll and toner or between an elastic blade and toner.

【図8】 図6に示す剪断装置によって測定したトナー
層の剪断応力のデータの一例を示す線図。
FIG. 8 is a diagram showing an example of data of shear stress of a toner layer measured by the shearing device shown in FIG.

【図9】 図8のデータから得られる破壊包絡線を示す
線図。
9 is a diagram showing a fracture envelope obtained from the data in FIG.

【図10】 トナー及び現像ロールの摩擦係数と形成さ
れたトナー薄層との関連を示す特性図。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a relationship between a friction coefficient of a toner and a developing roll and a formed toner thin layer.

【図11】 トナー及び弾性ブレードの摩擦係数と形成
されたトナー薄層との関連を示す特性図。
FIG. 11 is a characteristic diagram showing the relationship between the friction coefficient of the toner and the elastic blade and the formed toner thin layer.

【図12】 現像ロールび弾性ブレードの摩擦係数と形
成されたトナー薄層との関連を示す特性図。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the friction coefficient of the developing roll and the elastic blade and the formed toner thin layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21・・・現像ロール、 23・・・第1の
弾性ブレード、26・・・第2の弾性ブレード、 2
8・・・トナー容器、33・・・感光ドラム
21 ... Developing roll, 23 ... First elastic blade, 26 ... Second elastic blade, 2
8 ... Toner container, 33 ... Photosensitive drum

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一成分非磁性現像剤を収納する現像剤容
器と、 この現像剤容器の開口部に配置されかつ回転可能に支持
されたローラ状の現像剤担持体と、 前記担持体表面に前記現像剤の薄層を形成するように、
前記現像剤容器に一端が固定されかつ他端が前記担持体
と非接触で、所定の面が前記担持体の周面に圧接するよ
うに配置された現像剤塗布部材と、 前記薄層が形成された前記担持体に対向するように配置
された潜像保持体とからなり、 前記現像剤の内部摩擦係数をμi、前記担持体の周面と
前記現像剤との間の運動摩擦係数をμr、前記現像剤塗
布部材の面と前記現像剤との間の運動摩擦係数をμbと
した時、 μi<μb<μr となるように現像剤、現像剤担持体および現像剤塗布部
材を用いることを特徴とする現像装置。
1. A developer container for accommodating a one-component non-magnetic developer, a roller-shaped developer carrier disposed in an opening of the developer container and rotatably supported, and a surface of the carrier. So as to form a thin layer of the developer,
A developer coating member, one end of which is fixed to the developer container and the other end of which is not in contact with the carrier, and a predetermined surface of which is in pressure contact with the peripheral surface of the carrier, and the thin layer is formed. And a latent image carrier arranged so as to face the carrier, the internal friction coefficient of the developer is μi, and the kinetic friction coefficient between the peripheral surface of the carrier and the developer is μr. When the coefficient of kinetic friction between the surface of the developer applying member and the developer is μb, the developer, the developer carrier and the developer applying member are used so that μi <μb <μr. Characteristic developing device.
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