JP2005070363A - Developing device and process cartridge using same, and image forming apparatus - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の画像形成に用いられる、現像装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus used for electrophotographic image formation.
複写機やプリンタ、ファクシミリ装置等は電子写真方式の画像形成装置を用いているものが多いが、この画像形成装置は、図24に示すように、電子写真感光体としての感光体ドラム111を回転させ、これに選択的な露光をすることで潜像を形成し、その潜像を現像装置208によって現像剤(以下、「トナー」という)を用いて現像することで可視像化し、そのトナー像を転写材114に転写することで画像記録するものである。
Many copying machines, printers, facsimile machines, etc. use an electrophotographic image forming apparatus, but this image forming apparatus rotates a
ここで、前記電子写真画像形成装置に用いられる従来の現像装置について簡単に説明する。図25は磁性一成分トナーを用いる現像装置である。この現像装置208は、現像部108とトナー収納部104によって構成されている。現像部108には固定されたマグネット106を内蔵した非磁性の現像スリーブが矢印R2方向に回転自在に支持され、トナー収納部104から送られたトナーをマグネット106の磁力で現像スリーブ105表面に引きつけて搬送し、且つ現像スリーブ105表面に当接する弾性ブレード107a間での摺擦による摩擦帯電によって適切な電荷を付与して感光体ドラム111へ供給することで、感光体ドラム111に形成した潜像を現像するものである。
Here, a conventional developing device used in the electrophotographic image forming apparatus will be briefly described. FIG. 25 shows a developing device using magnetic one-component toner. The developing
ここで、図25に示すように、トナー収納部104に矢印R4方向へ回転可能な撹拌部材120が設けられ、現像部108には矢印R3方向へ回転可能な撹拌部材130が設けられている。これら撹拌部材120,130はともに棒状部材をクランク形状にし、その両端を回転中心として回転するものである。これら撹拌部材120,130の回転により、トナーを送り出すとともに、トナーをほぐし、トナーを高密度化させること(以下「パッキング」という)を防止している。
Here, as shown in FIG. 25, the
なお、前記パッキング防止構成としては、特開平02-285374号公報に示すように構成したものもある。これは、現像部と撹拌機によりトナーをすくい上げつつ前記現像部との間の開口部を介してトナーを現像部の方へ搬送するトナー貯蔵部とを有し、開口部上端部近傍から略水平な現像部内のトナー担持体上に、トナー担持体回りのトナーをこのトナー担持体上に均一に付着させるコーティング部を設け、この開口部上端部近傍からコーティング部までトナーの循環案内部材を配設している。これにより、現像部におけるトナーの消費量がトナー貯蔵部からのトナー搬送量よりも少なくても現像部内のパッキングをなくし、一定速度で回転する現像スリーブの駆動トルクが増加し、異常音やビビリ等の振動が生じることを防ぐものである。 In addition, as the above-mentioned packing prevention configuration, there is also a configuration configured as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 02-285374. This includes a toner storage unit that transports toner toward the developing unit through the opening between the developing unit and the developing unit while scooping up the toner by the developing unit and the agitator, and is substantially horizontal from the vicinity of the upper end of the opening. A coating unit is provided on the toner carrier in the developing unit to uniformly adhere the toner around the toner carrier onto the toner carrier, and a circulation guide member for toner is provided from the vicinity of the upper end of the opening to the coating unit. doing. As a result, even if the amount of toner consumed in the developing unit is smaller than the amount of toner transported from the toner storage unit, the packing in the developing unit is eliminated, the driving torque of the developing sleeve rotating at a constant speed increases, abnormal noise, chattering, etc. This prevents the occurrence of vibration.
しかしながら、上述したような構成の画像形成装置において、優れたトナー搬送特性及び現像特性をもつトナー搬送部材やトナー担持体などを備えた現像装置においても、以下に示すような問題が改善を望まれるレベルであった。 However, in the image forming apparatus having the above-described configuration, the following problems are desired to be improved even in a developing apparatus including a toner conveying member and a toner carrier having excellent toner conveying characteristics and developing characteristics. It was a level.
すなわち、トナー搬送部材は、トナーを現像部へ効率的に搬送できるように、その形状や攪拌スピード設定をしているが、ハーフトーン画像上において縦スジ及びフェーディングや連続高印字時の濃度追従性等などによる、画像上の濃度ムラの問題を引き起こしてしまうことがあった。 In other words, the toner conveying member has its shape and agitation speed set so that the toner can be efficiently conveyed to the developing unit. However, on the halftone image, vertical stripes and fading, and density tracking during continuous high printing. In some cases, this causes a problem of density unevenness on the image due to the nature of the image.
上記点について検討した結果、ハーフトーン画像上における縦スジ及びフェーディングや連続高印字時の濃度追従性等などによる画像上の濃度ムラは、以下のような機構で起こっているということが分かった。 As a result of examining the above points, it was found that density unevenness on the image due to vertical stripes and fading on the halftone image, density followability at the time of continuous high printing, etc. occurred by the following mechanism. .
(1)ハーフトーン画像上に発生する縦スジ(以下、単に「縦スジ」という)は、主に高温環境下にて顕著に現象が現れる。これは、トナー収納部内から現像部へトナーを効率的に搬送するために、トナー搬送部材の弾性シート部材がトナー収納部内の内壁を擦る構成をとっていることにあった。 (1) Longitudinal streaks (hereinafter simply referred to as “vertical streaks”) generated on a halftone image are prominent in a high temperature environment. This is because the elastic sheet member of the toner conveying member rubs the inner wall in the toner accommodating portion in order to efficiently convey the toner from the toner accommodating portion to the developing portion.
上記構成により、トナー収納部内の内壁と弾性シート部材の間にトナーが挟まれ、幾度となく何度も弾性シート部材と内壁に擦られ、ストレスを受けることでトナー同士の凝集や外添剤の遊離が促進されてしまい、トナー自体の劣化が起こる。特に高温環境下では、現像部及びトナー収納部内が高温になるため、トナーの劣化が起こりやすい。 With the above configuration, the toner is sandwiched between the inner wall and the elastic sheet member in the toner storage portion, and is rubbed against the elastic sheet member and the inner wall over and over again. The liberation is promoted and the toner itself deteriorates. Particularly in a high temperature environment, the inside of the developing unit and the toner storage unit becomes high temperature, so that the toner easily deteriorates.
上記トナーの劣化によって粗粒が生成され、トナーの循環により現像部に搬送される。その後、現像部内を循環しながらトナー担持体に取り込まれ、トナーを規制する弾性ブレード部材との間に詰まる。その結果、トナー担持体上にトナーを均一にコートすることを阻害して、トナーのコートムラが発生し、そのまま現像された後、ハーフトーン画像上で縦スジとなって現れるためである。 Coarse particles are generated by the deterioration of the toner, and are conveyed to the developing unit by the circulation of the toner. Thereafter, the toner is taken into the toner carrier while circulating in the developing portion, and is clogged with the elastic blade member that regulates the toner. As a result, uniform coating of the toner on the toner carrying member is hindered, and toner coating unevenness occurs. After being developed as it is, it appears as a vertical stripe on the halftone image.
(2)また、フェーディングや連続高印字時の濃度追従性等などによる画像上の濃度ムラ(以下、「フェーディング」という)は、現像部におけるトナーの消費量がトナー収納部からのトナー搬送量よりも多すぎる、もしくはトナー搬送力の不足によって、トナー担持体近傍にトナーが不足してしまうことにあった。これにより、現像部内に残った少量のトナーのみで、トナー担持体近傍にて何度も繰り返し循環されることで、トナー不足によるトナー自体の劣化や濃度追従性等の問題を起こし、上記の問題を生じる。 (2) In addition, density unevenness on the image due to fading, density followability during continuous high printing, etc. (hereinafter referred to as “fading”) is caused by the amount of toner consumed in the developing unit being transported from the toner storage unit. The amount of toner is insufficient in the vicinity of the toner carrying member due to the amount exceeding the amount or insufficient toner conveying force. As a result, only a small amount of toner remaining in the developing unit is repeatedly circulated in the vicinity of the toner carrier, causing problems such as deterioration of the toner itself and density followability due to lack of toner. Produce.
逆に、現像部におけるトナーの消費量がトナー収納部からのトナー搬送量よりも少なすぎると、現像部内にトナーを過度に搬送し過ぎてしまうことによるパッキング現象により、現像部内部のトナーの状態が片寄って凝集状態になってしまった結果、上記の問題生じることもある。 Conversely, if the amount of toner consumed in the developing unit is too small compared to the amount of toner transported from the toner storage unit, the state of the toner inside the developing unit is caused by the packing phenomenon caused by excessively transporting toner into the developing unit. As a result, the above-mentioned problems may occur as a result of the stagnation.
現像装置においてはトナーのパッキング現象が起きると、フェーディング等の画像ムラを引き起こすばかりでなく、トナーを撹拌する撹拌部材を回転させるモータに過大な負荷がかかったり、撹拌部材が回転困難となったりする可能性もある。 When the toner packing phenomenon occurs in the developing device, not only does image unevenness such as fading occur, but an excessive load is applied to the motor that rotates the stirring member that stirs the toner, or the stirring member may become difficult to rotate. There is also a possibility to do.
前述のように、縦スジ及びフェーディングを防止する方法としては、図25に示した現像装置のように現像部108に撹拌部材130を使用する方式(以下「撹拌方式」という)、撹拌部材130のような撹拌を使用せず、特開平02-285374号公報に示されるように、現像スリーブよりもトナー収納部を下方に配置し、トナーの汲み上げ式の現像部を利用する方式(以下「汲み上げ方式」という)が存在する。
As described above, as a method for preventing vertical stripes and fading, a method of using the stirring
しかしながら、前記撹拌方式では撹拌部材を現像部内とトナー収納部内の計2個を必要とするためにスペース面とコスト面の問題があり、また、プロセスカートリッジの長寿命化に伴うトナー充填量の増加傾向を考慮に入れると、現像部内の撹拌部材の改良が必要となる。 However, the agitation method requires a total of two agitation members in the developing unit and the toner storage unit, so there is a problem in terms of space and cost, and an increase in the amount of toner filling accompanying an increase in the life of the process cartridge. Taking the tendency into consideration, it is necessary to improve the stirring member in the developing section.
また、今後のプロセスカートリッジの長寿命化に伴うプロセススピード及びトナー充填量の増加傾向、もしくは画像形成装置およびカートリッジのコンパクト化・省スペース化・製品コストの削減を考慮に入れると、部品点数を増加させるよりも、現像容器内のトナー搬送部材自体の改良が必要である。 In addition, the number of parts will increase when taking into account the increasing trend of process speed and toner filling amount due to the longer life of process cartridges in the future, or the compactness, space saving, and product cost reduction of image forming devices and cartridges. It is necessary to improve the toner conveying member itself in the developing container rather than making it happen.
そこで、本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、現像部とトナー収納部を結ぶ開口部を介して、トナー収納部から現像部へより効率よくトナーを搬送することで、トナー担持体上に安定した十分な量のトナーを効果的に供給可能な現像装置及びこれを用いたプロセスカートリッジ並びに画像形成装置を提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and the object of the present invention is to improve efficiency from the toner storage portion to the development portion through an opening connecting the development portion and the toner storage portion. It is an object of the present invention to provide a developing device, a process cartridge and an image forming apparatus using the same, which can effectively supply a stable and sufficient amount of toner onto a toner carrier by well transporting the toner.
これにより、現像部内においてトナー不足によるトナー自体の劣化や濃度追従性等の問題を生ずることなく、ハーフトーン画像上に発生する縦スジの発生や、フェーディングや連続高印字時の濃度追従性等などによる画像上の濃度ムラの発生を抑制可能とするものである。 As a result, vertical streaks that occur on halftone images, fading and density followability during continuous high printing, etc., without causing problems such as toner deterioration and density followability due to toner shortage in the developing unit, etc. It is possible to suppress the occurrence of density unevenness on the image due to the above.
本発明における第1の手段は、トナーを担持して内部に固定された磁界発生手段を有し、回転自在なトナー担持体を備えた現像部と、前記トナーを収容するトナー収納部と、前記トナー収納部内に前記トナーを前記現像部へ搬送する弾性シート部材を用いた回転可能なトナー搬送部材を備え、前記現像部と前記トナー収納部を結ぶ開口部を有する現像装置において、前記開口部におけるトナー搬送方向の開口上流端部と前記トナー搬送部材の回転軸中心との距離をAとし、前記開口部におけるトナー搬送方向の開口下流端部と前記トナー搬送部材の回転軸中心との距離をBとし、前記トナー搬送部材の回転軸中心から該トナー搬送部材の回動先端までの長さをCとしとたき、B<A<Cの関係を有し、さらに、前記トナー搬送部材の回転軸中心は、前記開口上流端部と前記開口下流端部を結ぶ直線より鉛直下方にあることを特徴とする。 The first means in the present invention has a magnetic field generating means that carries toner and is fixed inside, a developing unit having a rotatable toner carrier, a toner storage unit that stores the toner, In a developing device comprising a rotatable toner conveying member using an elastic sheet member that conveys the toner to the developing unit in a toner accommodating unit, and having an opening connecting the developing unit and the toner accommodating unit. The distance between the upstream end of the opening in the toner conveying direction and the rotation axis center of the toner conveying member is A, and the distance between the downstream end of the opening in the toner conveying direction and the rotation axis center of the toner conveying member at the opening is B. Where C is the length from the rotation axis center of the toner conveying member to the rotation tip of the toner conveying member, and B <A <C. It is characterized in that in a vertical below the straight line connecting the opening downstream end and the open upstream end.
第2の手段は、トナーを担持して内部に固定された磁界発生手段を有し、回転自在なトナー担持体を備えた現像部と、前記トナーを収容するトナー収納部と、前記トナー収納部内に前記トナーを前記現像部へ搬送する弾性シート部材を用いた回転可能なトナー搬送部材を備え、前記現像部と前記トナー収納部を結ぶ開口部を有する現像装置において、前記トナー搬送部材は、長手方向に向けた回転軸を有する撹拌支持部材と、板状に形成されて基端部を前記撹拌支持部材に固定された弾性シート部材で構成されており、重力方向を負の向きとして、前記トナー搬送部材における前記弾性シート部材の回動先端が前記開口部側を向いた際の前記トナー搬送部材の回転軸中心から前記弾性シートを含む平面への変位量をX、前記トナー搬送部材の回転軸中心から前記開口部におけるトナー搬送方向の開口上流端部を含む水平面への変位量をYとしたとき、Y<Xの関係を有することを特徴とする。 The second means has a magnetic field generating means which carries toner and is fixed inside, and a developing section provided with a rotatable toner carrier, a toner storage section for storing the toner, and an inside of the toner storage section A developing device having a rotatable toner conveying member using an elastic sheet member that conveys the toner to the developing unit, and having an opening connecting the developing unit and the toner storage unit. The toner comprises a stirring support member having a rotating shaft directed in the direction and an elastic sheet member formed in a plate shape and having a base end portion fixed to the stirring support member, with the gravity direction being a negative direction. The amount of displacement from the rotation axis center of the toner conveying member to the plane including the elastic sheet when the rotation tip of the elastic sheet member in the conveying member faces the opening side is X, and the amount of the toner conveying member When the amount of displacement of the horizontal plane including the open upstream end of the toner conveying direction is Y from guinea center of the opening, and having a relation of Y <X.
第3の手段は、前記第2の手段において、前記開口部におけるトナー搬送方向の開口上流端部と前記トナー搬送部材の回転軸中心との距離をAとし、前記開口部におけるトナー搬送方向の開口下流端部と前記トナー搬送部材の回転軸中心との距離をBとし、前記トナー搬送部材の回転軸中心から該トナー搬送部材の回動先端までの長さをCとしとたき、B<A<Cの関係を有し、さらに、前記トナー搬送部材の回転軸中心は、前記開口上流端部と前記開口下流端部を結ぶ線分より鉛直下方にあることを特徴とする。 According to a third means, in the second means, the distance between the upstream upstream end portion of the opening in the toner conveyance direction and the center of the rotation axis of the toner conveyance member is A, and the opening in the toner conveyance direction at the opening portion. The distance between the downstream end portion and the rotation axis center of the toner conveying member is B, and the length from the rotation axis center of the toner conveying member to the rotation tip of the toner conveying member is C, and B <A < Further, the rotation axis center of the toner conveying member is vertically below a line segment connecting the upstream end of the opening and the downstream end of the opening.
第4の手段は、前記第3の手段において、前記開口上流端部を含む水平面と前記開口下流端部を含む水平面との距離をZとしたとき、Y<X<Y+Zの関係を有することを特徴とする。 The fourth means has a relation of Y <X <Y + Z in the third means, where Z is the distance between the horizontal plane including the opening upstream end and the horizontal plane including the opening downstream end. Features.
第5の手段は、トナーを担持して内部に固定された磁界発生手段を有し、回転自在なトナー担持体を備えた現像部と、前記トナーを収容するトナー収納部と、前記トナー収納部内に前記トナーを前記現像部へ搬送する弾性シート部材を用いた回転可能なトナー搬送部材を備え、前記現像部と前記トナー収納部を結ぶ開口部を有する現像装置において、前記トナー搬送部材が、前記トナー収納部の底形状を擦るとき、長手方向のある1点での圧力が5mN以上であり、且つ前記トナー収納部内中最大圧となる変化量に応じた圧が130mN以下であることを特徴とする。 The fifth means has a magnetic field generating means which carries toner and is fixed inside, and has a developing part provided with a rotatable toner carrier, a toner containing part for containing the toner, and an inside of the toner containing part A developing device having a rotatable toner conveying member using an elastic sheet member that conveys the toner to the developing unit, and having an opening connecting the developing unit and the toner storage unit. When rubbing the bottom shape of the toner storage portion, the pressure at one point in the longitudinal direction is 5 mN or more, and the pressure corresponding to the amount of change that becomes the maximum pressure in the toner storage portion is 130 mN or less. To do.
第6の手段は、前記第5の手段において、前記トナー搬送部材は、長手方向に向けた回転軸を有する撹拌支持部材と、板状に形成されて基端部を前記撹拌支持部材に固定された弾性シート部材で構成されており、前記弾性シート部材の回動先端から短手方向に1.5mmから5.5mmの範囲内において、長手方向のある1点に対して短手方向に1.5mm侵入させた時の圧力をPとしたとき、5mN≦P≦130mNの関係を有することを特徴とする。 According to a sixth means, in the fifth means, the toner conveying member is formed in a plate shape and has a base end portion fixed to the agitation support member. In the range from 1.5 mm to 5.5 mm in the short direction from the rotation tip of the elastic sheet member, the elastic sheet member is allowed to penetrate 1.5 mm in the short direction with respect to one point in the long direction. When the pressure at this time is P, the relationship is 5 mN ≦ P ≦ 130 mN.
第7の手段は、前記第5の手段において、前記トナー搬送部材は、長手方向に向けた回転軸を有する撹拌支持部材と、板状に形成されて基端部を前記撹拌支持部材に固定された弾性シート部材で構成されており、前記弾性シート部材の回動先端から短手方向に1.5mmから5.5mmの範囲内において、長手方向のある1点に対して短手方向に1.5mm侵入させた時の圧力をPとしたとき、10mN≦P≦50mNの関係を有することを特徴とする。 According to a seventh means, in the fifth means, the toner conveying member is formed in a plate shape and has a base end portion fixed to the agitation support member. In the range from 1.5 mm to 5.5 mm in the short direction from the rotation tip of the elastic sheet member, the elastic sheet member is allowed to penetrate 1.5 mm in the short direction with respect to one point in the long direction. When the pressure at that time is P, the relationship is 10 mN ≦ P ≦ 50 mN.
第8の手段は、前記第5の手段において、前記開口部におけるトナー搬送方向の開口上流端部と前記トナー搬送部材の回転軸中心との距離をAとし、前記開口部におけるトナー搬送方向の開口下流端部と前記トナー搬送部材の回転軸中心との距離をBとし、前記トナー搬送部材の回転軸中心から該トナー搬送部材の回動先端までの長さをCとしとたき、B<A<Cの関係を有し、さらに、前記トナー搬送部材の回転軸中心は、前記開口上流端部と前記開口下流端部を結ぶ直線より鉛直下方にあることを特徴とする。 According to an eighth means, in the fifth means, the distance between the upstream end of the opening in the toner transport direction in the opening and the rotational axis center of the toner transport member is A, and the opening in the toner transport direction in the opening is The distance between the downstream end portion and the rotation axis center of the toner conveying member is B, and the length from the rotation axis center of the toner conveying member to the rotation tip of the toner conveying member is C, and B <A < Further, the rotation axis center of the toner conveying member is vertically below a straight line connecting the upstream end of the opening and the downstream end of the opening.
第9の手段は、前記第1乃至第8のいずれかの手段において、前記トナーには、電荷制御剤を外添剤として外添しており、電荷制御剤としては、疎水性シリカ微粉体を用いて、結着樹脂100重量部に対して0.5〜2.0重量部の範囲で外添されていることを特徴とする。 According to a ninth means, in any one of the first to eighth means, a charge control agent is externally added to the toner as an external additive, and a hydrophobic silica fine powder is used as the charge control agent. And is externally added in the range of 0.5 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin.
第10の手段は、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジにおいて、電子写真感光体と、前記電子写真感光体に作用するプロセス手段として、第1乃至第9のいずれかの手段の現像装置と、を有することを特徴とする。 The tenth means is a development of any one of the first to ninth means as a process means acting on the electrophotographic photosensitive member and the electrophotographic photosensitive member in a process cartridge that is detachable from the main body of the image forming apparatus. And a device.
第11の手段は、前記第10の手段において、電子写真感光体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する現像装置を備えた画像形成装置において、前記電子写真感光体及び現像装置を有する特徴とする。 An eleventh means is the image forming apparatus of the tenth means, further comprising a developing device for developing the electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member with toner, wherein the electrophotographic photosensitive member and the developing device are provided. It has a characteristic.
第12の手段は、電子写真感光体上に形成された静電潜像をトナーによって現像する前記第1乃至第9のいずれかの現像装置を備えた画像形成装置を構成したことを特徴とする。 The twelfth means comprises an image forming apparatus including any one of the first to ninth developing devices for developing the electrostatic latent image formed on the electrophotographic photosensitive member with toner. .
前記第1の手段においては、従来の現像装置よりも安価で容易な構成でトナーの搬送性能、循環状態が上昇し、フェーディングや連続高印字時の濃度追従性等などによる画像上の濃度ムラの発生を防ぐことが可能になり、初期状態での濃度の立ち上がりにも効果がある。その結果、安定した画像を長期的に得ることができる。 In the first means, the toner conveyance performance and the circulation state are increased with a cheaper and easier configuration than the conventional developing device, and the density unevenness on the image due to fading, density followability during continuous high printing, etc. It is possible to prevent the occurrence of this, and it is effective for the rise of the concentration in the initial state. As a result, a stable image can be obtained in the long term.
前記第2の手段乃至第4の手段においては、さらにトナー搬送部材によって搬送されるトナーが自重によって現像部へと供給されるようになり、トナー供給をより安定させることができる。 In the second to fourth means, the toner conveyed by the toner conveying member is further supplied to the developing unit by its own weight, and the toner supply can be further stabilized.
また、前記第5の手段乃至第8の手段においては、さらにトナー搬送部材によってトナーを現像部へ搬送する際に、トナーに大きな圧力をかけことなく、トナーの劣化を効果的に防止して現像に供することができる。 In the fifth to eighth means, when the toner is further conveyed to the developing unit by the toner conveying member, the toner is effectively prevented from deteriorating without developing a large pressure and developed. Can be used.
また、前記第9の手段においては、所定のトナーを用いることでトナー供給の安定性をより向上させることができる。 In the ninth means, the toner supply stability can be further improved by using a predetermined toner.
また、前記第10の手段乃至第12の手段においては、現像部へ安定してトナーを供給し得る現像装置を備えたプロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することができる。 In the tenth to twelfth means, it is possible to provide a process cartridge and an image forming apparatus provided with a developing device capable of stably supplying toner to the developing unit.
次に本発明の一実施形態に係る現像装置について、これを備えた電子写真画像形成装置を例示して説明する。 Next, a developing device according to an embodiment of the present invention will be described by exemplifying an electrophotographic image forming apparatus including the developing device.
〔第1実施形態〕
まず、第1実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置の全体構成について説明し、次に現像装置の構成について説明する。
[First Embodiment]
First, the overall configuration of the image forming apparatus including the developing device according to the first embodiment will be described, and then the configuration of the developing device will be described.
{装置全体構成}
図1は画像形成装置の全体模式説明図である。この画像形成装置はプリンタエンジンとしての画像形成装置本体(以下単に「装置本体」という)101を備えている。
{Overall configuration of device}
FIG. 1 is an overall schematic explanatory diagram of an image forming apparatus. This image forming apparatus includes an image forming apparatus main body (hereinafter simply referred to as “apparatus main body”) 101 as a printer engine.
装置本体101の内側には、像担持体としてドラム形の電子写真感光体(以下「感光体ドラム」という)を備えている。感光体ドラム111は、長手方向(軸方向)の一方の端部に感光体ドラムギヤ211(図3参照)が固定されている。感光体ドラム111は、この感光体ドラムギヤ211に駆動手段(不図示)から駆動力が伝達されることにより、軸を中心に図1中の矢印R1方向に所定のプロセススピード(周速度)で回転駆動される。
Inside the apparatus
感光体ドラム111は、その表面が帯電装置としての帯電ローラ103によって帯電される。帯電ローラ103は、感光体ドラム111表面に接触配置されており、感光体ドラム111の矢印R1方向の回転に伴って従動回転する。帯電ローラ103には、帯電バイアス印加電源(不図示)によって、例えば交流電圧と直流電圧とが重畳された帯電バイアスが印加される。これにより、感光体ドラム111表面が所定の極性、所定の電位に均一に帯電される。
The surface of the
帯電後の感光体ドラム111表面は、露光装置102によって静電潜像が形成される。露光装置102は図示しないレーザスキャナ、ポリゴンミラー、反射レンズ等を有しており、画像情報に基づいたレーザ光を感光体ドラム111表面に照射して照射部分の電荷を除去し、静電潜像を形成するものである。
An electrostatic latent image is formed by the
こうして感光体ドラム111表面に形成された静電潜像は、本発明に係る現像装置8によってトナーが付着され、トナー像として現像される。なお、現像装置8については、後に詳述する。
The electrostatic latent image thus formed on the surface of the
感光体ドラム111表面に形成されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ110によって転写材114上に転写される。転写ローラ110は感光体ドラム111表面に圧接されて転写ニップ部を構成し、感光体ドラム111の回転に伴って従動回転する。この転写ニップ部によって転写材114を狭持搬送する。この転写材114は、給送カセット117に収納され給送ローラ116やレジストローラ(不図示)等によって感光体ドラム111上のトナー像と同期をとって転写ニップ部に供給されたものである。転写材114の狭持搬送と同時に、転写ローラ110に、転写バイアス印加電源(不図示)によって感光体ドラム111上のトナー像と逆極性の転写バイアスが印加され、これにより、感光体ドラム111上のトナー像が転写材114上に転写される。
The toner image formed on the surface of the
感光体ドラム111は、転写材114に対するトナー像の転写後に表面に残ったトナーがクリーニング装置112のクリーニングブレード113によって除去され、次の画像形成に供される。
The toner remaining on the surface of the
一方、名トナー像転写後の転写材114は、定着装置115に搬送され、加熱、加圧を受けて、表面のトナー像が定着され、トナー像定着後の転写材114は装置本体101の外部に排出されて画像形成が完了する。
On the other hand, the
{現像装置}
次に感光体ドラム111に形成した潜像をトナー現像する現像装置8の構成について説明する。
{Developer}
Next, the configuration of the developing
図2は第1実施形態に係る磁性一成分トナーを用いた現像装置の縦断面説明図であり、内部にトナーを収納するトナー収納部104とトナーを感光体ドラム111へ供給する現像部108を備えている。現像部108は、前側の下部に開口108aを有し、ここにトナー担持体としての現像スリーブ105が配設されている。なお、以下の説明では、現像装置8における感光体ドラム111に対向する側(図2中の左側)を前側、また、感光体ドラム111から遠い側を後側(図2中の右側)というものとする。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the developing device using the magnetic one-component toner according to the first embodiment. The developing
現像スリーブ105は、アルミニウムやステンレススチールのパイプによって形成された非磁性スリーブであり、現像部108によって矢印R2方向に回転自在に支持されている。現像スリーブ105は、その長手方向(軸方向)の両端部に、図3に示すように、コロ209が固定されており、これらのコロ209を感光体ドラム111に当接させることにより、感光体ドラム111表面との間に所定のギャップ(間隙)を確保するようにしている。
The developing
また、現像スリーブ105の一方の端部には、現像スリーブギヤ212が固定されており、この現像スリーブギヤ212に、前述の感光体ドラムギヤ211から駆動力が伝達され、これにより、現像スリーブ105は回転駆動される。現像スリーブ105の表面は、所望量のトナーを担持し搬送することができるように、適切な表面粗さに加工されている。また、現像スリーブ105の内側にはマグネット106が配設されている。
Further, a developing
マグネット106は、円筒状に形成されており、その周方向にN極とS極が交互に複数個形成されている。マグネット106は、現像スリーブ105が矢印R2方向に回転するのとは異なり、現像スリーブ105の内側に固定的に配設されている。
The
上述の現像スリーブ105表面には、トナー規制部材としての弾性ブレード107aが当接されている。弾性ブレード107aは、例えばウレタンゴムやシリコーンゴム等によって板状に形成されたものであり、その基端部が支持板金107bに固定されるとともに、その先端部を現像スリーブ105表面に所定の圧力で当接させて弾性変形している。弾性ブレード107aは、上述のマグネット106の磁力によって現像スリーブ105表面に引き付けられたトナー109の厚層を規制するものである。
An
現像スリーブ105表面に担持されたトナーは、現像スリーブ105の矢印R2方向の回転によって搬送されることによるトナー相互の摩擦帯電及び弾性ブレード107aによって層厚が規制される際の現像スリーブ105と弾性ブレード107a間での摺擦による摩擦帯電により、適切な電荷が付与され、さらに感光体ドラム111表面に対向する現像領域へと搬送されていく。このとき、現像ブレード105には、交流電源と直流電源によって、交流と直流とが重畳された現像バイアスが印加される。これにより、現像スリーブ105上のトナーが現像領域において感光体ドラム111に飛翔して静電的に静電潜像に付着され、静電潜像をトナー像として現像するものである。
The toner carried on the surface of the developing
トナー搬送部材7はトナー収納部104内のトナーをほぐし、かつ、現像部108にトナーを搬送する送り手段としてトナー収納部104内に配置されている。本実施形態で用いたトナー搬送部材7は、図4に示すような形状をしており、弾性シート部材7aと撹拌支持部材7bとで構成され、弾性シート部材7aは素材がポリフェニレンサルファイド(PPS)であり、撹拌支持部材7bと一体化されているバックアップ部7cに基端部が固定されている。そして、撹拌支持部材7bの両端部を回転中心とし、図2中の矢印R4方向に回転させる。トナー搬送部材7を回転させるための駆動力は、例えば前述の現像スリーブギヤ212(図3参照)からギヤ列で適当な回転速度に落とすことで利用するのが一般的である。
The
ここで、本実施形態における現像装置8の構成部材の一例を、具体的な数値を挙げながら説明する。
Here, an example of the constituent members of the developing
現像スリーブ105は、直径12mmの非磁性アルミスリーブである。現像スリーブ105の表面は、トナーの搬送及びトリボ付与を行うために導電性粒子を含有する樹脂層でコートされており、表面粗さがJIS規格のRaで通常、平均0.4〜3.5μmとなるように形成されている。本実施形態では平均Ra1.6μmのものを用いた。
The developing
マグネット106としては、その周方向にN極とS極とが交互に配置された4極のマグネットロールが使用され、現像スリーブ105内部に固定的に配置されている。
As the
弾性ブレード107aとしては、JIS規格硬度65°程度のシリコーンゴムを現像スリーブ105表面に対して当接力が約200mN/cm〜400mN/cm(約20gf/cm〜40gf/cm)(現像スリーブ105の長手方向についての1cm当たりの当接荷重)となるように当接されている。
As the
トナーは負帯電性の磁性一成分トナーが用いられる。成分としては、結着樹脂としてスチレンn−ブチルアクリルレート共重合体100重量部に、磁性体粒子80重量部、モノアゾ系鉄錯体の負電荷制御剤2部、ワックスとして低分子ポリプロピレン3部を140℃に加熱された2軸エクストルーダーで溶融混練し、冷却した混練物をハンマーミルで粗粉砕し、粗粉砕物をジェットミルで微粉砕し、得られた微粉砕物を風力分級して、重量平均6.8μmの分級品を得る。平均粒径6.8μmの分級品に疎水性シリカ微紛体1.2重量部をヘンシェルミキサーで混合し、トナーを得る。そして、重量平均粒径が3.5〜7μmの範囲のものが用いられる。このようなトナーを、上述構成の現像装置8に使用した場合、現像スリーブ105上のトナーコート量は約0.5mg/cm2〜2.0mg/cm2程度になる。
As the toner, a negatively chargeable magnetic one-component toner is used. As components, 140 parts by weight of styrene n-butyl acrylate copolymer as binder resin, 80 parts by weight of magnetic particles, 2 parts of negative charge control agent of monoazo iron complex, and 3 parts of low molecular weight polypropylene as wax are added. Melt and knead with a twin screw extruder heated to ℃, coarsely pulverize the cooled kneaded product with a hammer mill, finely pulverize the coarsely pulverized product with a jet mill, and air-classify the resulting finely pulverized product, weight Obtain a classified product with an average of 6.8 μm. A toner having a mean particle size of 6.8 μm is mixed with 1.2 parts by weight of a hydrophobic silica fine powder using a Henschel mixer. And a thing with a weight average particle diameter of the range of 3.5-7 micrometers is used. Such toner, when used in the developing
なお、本実施形態の現像装置においては、電荷制御剤として疎水性シリカ微粉体を用いて、結着樹脂100重量部に対して0.5〜2.0重量部の範囲で外添した現像剤を用いるのがトナー搬送を安定させるうえで好ましい。 In the developing device of the present embodiment, a hydrophobic silica fine powder is used as a charge control agent, and a developer externally added in a range of 0.5 to 2.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the binder resin is used. It is preferable for stabilizing toner conveyance.
ここで、トナーの重量平均粒径について説明する。測定装置としては、コールターカウンターTA−II型(コールター社製)を用い、電解液は1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調整する。測定法としては、上述の電解溶水溶液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤を0.1〜0.5ml加え、さらに、測定試料を2〜20ml加える。試料を懸濁した電解液は、超音波分散器で分散処理を行い、上述のコールターカウンターにより、アパーチャーとして100μmアパーチャーを用いて、個数を基準として粒度分布を測定する。これにより、重量平均粒径が求められる。 Here, the weight average particle diameter of the toner will be described. A Coulter Counter TA-II type (manufactured by Coulter Inc.) is used as the measuring device, and a 1% NaCl aqueous solution is prepared using first grade sodium chloride as the electrolyte. As a measuring method, 0.1 to 0.5 ml of a surfactant is added as a dispersing agent to 100 to 150 ml of the above-described electrolytic solution, and 2 to 20 ml of a measurement sample is further added. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser, and the particle size distribution is measured by using the above-mentioned Coulter counter with a 100 μm aperture as the aperture and based on the number. Thereby, a weight average particle diameter is calculated | required.
現像スリーブ105に印加される現像バイアスは、例えば感光体ドラム111と現像スリーブ105とのギャップが300μm程度であった場合、直流電圧:VDC=−550Vと、交流電圧:矩形波Vpp=1500V、周波数2200Hzとを印加する。
For example, when the gap between the
なお、感光体ドラム111表面は、帯電ローラ103によって、暗電位VD=−650Vに帯電され、その後のレーザ露光により露光部の電位、つまり明部電位VL=−150Vとなるようにした。これにより、感光体ドラム111表面のうち明部電位VLの部分に、上述の負帯電性のトナーを付着させる、いわゆる反転現像を行った。
The surface of the
{開口部の構成}
次に、本実施の形態の特徴であるトナー収納部から現像部へより効率良くトナーを搬送する構成について記述する。
{Configuration of the opening}
Next, a configuration for conveying toner more efficiently from the toner storage unit to the development unit, which is a feature of the present embodiment, will be described.
本実施形態では、トナー収納部104と現像部108とを結ぶ場所に位置する開口部200とトナー搬送部材7において、図5に示すような形状をとっていることを大きな特徴としている。
The main feature of the present embodiment is that the
図5より、開口部200におけるトナー搬送方向の開口上流端部(以下、単に「開口上流端部」という)αとトナー搬送部材7の軸中心Oとの距離Aが、トナー搬送方向の開口下流端部(以下、単に「開口上流端部」という)βとトナー搬送部材7の軸中心Oとの距離Bより長く、トナー搬送部材7の長さCは、前記距離Aより長い。すなわち、B<A<Cの関係に構成されている。さらに、トナー搬送部材7の軸中心Oは、前記端部αとβを結ぶ直線より鉛直下方にあることとしている。
From FIG. 5, the distance A between the opening upstream end portion (hereinafter, simply referred to as “opening upstream end portion”) α of the
本実施形態では、マグネットローラ106は端部αとβの間に現像スリーブ105へのトナー取り込み極S2がピーク極を有し、距離A=18mm、距離B=16.5mm、トナー搬送部材長C=20mmとなり、前述した条件、B<A<Cの関係を満たしている。また、トナー搬送部材7の軸中心Oは端部αとβを結ぶ線分、つまり開口部200を含む平面より鉛直下方に配置された構成であり、トナー搬送部材7はトナー収納部104の底形状を擦りながらトナーを汲み上げて開口部を介して現像部108に供給する、いわゆるトナー汲み上げ方式となっている。
In this embodiment, the
このような構成をとると、まず、トナー収納部104の底形状に沿ってからトナーが、開口部200の方へ汲み上げられる。そして、トナー搬送部材7はトナー収納部104の底形状を擦りながら開口上流端部α地点を通過すると解放され、図6に示すように、トナーが開口部200を介して現像部108内に供給される。
With such a configuration, first, the toner is pumped toward the
また、図7に示すように、トナー搬送部材7が矢印方向に回転することで、開口下流端部β地点において開口部200の端部に接触する。するとトナー搬送部材7の弾性シートが撓んで、搬送してきたトナーTをすべて現像部108に押し込むことができる。
Further, as shown in FIG. 7, the
この効果として、図7に示すように、マグネットローラ106の取り込み磁力S2極の延長線上が、ちょうど開口部200の中心位置に配置されている構成になっているので、現像部108に供給されたトナーをスムーズに取り込むことができ、現像部108内のトナー循環が活性化される。その結果、一度トナー搬送部材7が回転する間に、トナー収納部104から現像部108へより効率良くトナーを搬送することができ、トナー不足によって起こるトナー自体の劣化や濃度追従性等の問題を生ずることなく、フェーディングや連続高印字時の濃度追従性等などによる画像上の濃度ムラの発生を防ぐことが可能になり、初期状態での濃度の立ち上がりにも効果がある。
As an effect of this, as shown in FIG. 7, since the extension line of the magnetic force S2 pole of the
さらに、図8に示すようにトナーはトナー収納部104から取り込まれ、現像部108内において弾性ブレード107a周辺を循環して、重力方向に自由落下してトナー収納部104に戻る分(図中AからCへの移動)と、マグネットローラ106の取り込み極の磁力によって現像部108に戻る分(図中AからBへの移動)に分かれて再び循環するという状態が生じる。これは、トナー汲み上げ方式の現像装置であって、開口部200が装置本体設置時の水平線に対して斜めに配設されていることによって生じるものであり、トナーが上記のような循環するので凝集しにくくなり、パッキング現象を防ぐ効果が得られる。
Further, as shown in FIG. 8, toner is taken in from the
また、二つの循環を生み出すということは、現像部内の小さい循環によって電荷付与されたトナーが、トナー収納部に戻り大きな循環をすることであり、特に初期状態におけるトナーへの電荷付与にも有効である。 In addition, the creation of two circulations means that the toner charged by a small circulation in the developing unit returns to the toner storage unit and circulates a large amount, which is particularly effective for the charge imparting to the toner in the initial state. is there.
〔第2実施形態〕
次に第2実施形態に係る現像装置について説明する。なお、現像装置の基本構成やこれが用いられる画像形成装置の構成は前述した第1実施形態と同様であるため、ここでは第1実施形態と同様の機能を有する部材は同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
[Second Embodiment]
Next, a developing device according to the second embodiment will be described. Since the basic configuration of the developing device and the configuration of the image forming apparatus in which the developing device is used are the same as those in the first embodiment, members having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Will be omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
図9は第2実施形態に係る現像装置の縦断面説明図である。本実施形態の現像装置は、第1実施形態の現像装置と異なり、トナー収納部104内におけるトナー搬送部材7の軸中心が開口部より離れてやや上方に配置されている。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the developing device according to the second embodiment. Unlike the developing device of the first embodiment, the developing device of the present embodiment has the axial center of the
前述した第1の実施形態は、トナー搬送部材7の軸中心はトナー搬送部材7の回転半径がトナー収納部104の底形状に沿うように配置された構成であり、トナーをトナー収納部104から汲み上げて現像部に供給している。しかし、本実施形態ではトナー収納部104のトナー搬送部材7の軸中心は開口部200より離れてやや上方に配置された構成であり、トナー収納部104内のトナーの自重が開口部200にまで影響を及ぼす構成となっている。このため、従来の現像装置の構成に類似しているが、現像部108とトナー収納部104の間の開口部200とトナー搬送部材7の軸中心との関係が前述したように、B<A<Cの関係と、その軸中心が開口部を含む平面の鉛直下方に存在することを満たすことによって、前述した第1実施形態で述べたような利点が得られる。さらに、トナーの搬送性能,循環状態が上昇し、トナー搬送部材によるトナーの攪拌効果も従来の構成よりも有利であると考えられる。
In the first embodiment described above, the center of the
〔第3実施形態〕
次に第3実施形態に係る現像装置について説明する。なお、現像装置の基本構成やこれが用いられる画像形成装置の構成は前述した第1実施形態と同様であるため、ここでは第1実施形態と同様の機能を有する部材は同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
[Third Embodiment]
Next, a developing device according to the third embodiment will be described. Since the basic configuration of the developing device and the configuration of the image forming apparatus in which the developing device is used are the same as those in the first embodiment, members having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Will be omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
図10乃至図12は第3実施形態に係る現像装置の縦断面説明図である。本実施形態の現像装置は、トナー収納部から現像部へ効率良くトナーを搬送するために、開口部200の上下端位置とトナー搬送部材7の回転中心位置及びシート部材の位置の関係について、実験して求めたものである。
10 to 12 are longitudinal sectional explanatory views of the developing device according to the third embodiment. The developing device according to the present embodiment is an experiment on the relationship between the upper and lower end positions of the
図10乃至図12に示すように、トナー搬送部材の回転軸中心Oの位置が、(1)開口上流端部αを含む水平面と開口下流端部βを含む水平面の間、(2)開口上流端部αを含む水平面よりも鉛直方向下側、(3)開口上流端部αを含む水平面よりも鉛直方向上側に存在する場合について、それぞれの場合で実験した結果を含めて述べる。 As shown in FIGS. 10 to 12, the position of the rotation axis center O of the toner conveying member is (1) between the horizontal plane including the opening upstream end α and the horizontal plane including the opening downstream end β, and (2) upstream of the opening. The case where it exists vertically below the horizontal plane including the end α and (3) above the horizontal plane including the opening upstream end α will be described including the results of experiments in each case.
本実施形態で用いたトナー搬送部材7はシート部材7aが厚さが38μmの素材がポリフェニレンファロイド(PPS)であり、撹拌支持部材7bは軸の断面が8mm×8mmの正方形状であり、これに断面1mm×4.3mmのバックアップ部7cが一体化して付いている。このバックアップ部7cに、シート部材7aの基端部が固定されている。
The
そして、図10に示すように、
撹拌回転軸中心Oから前記弾性シート部材7aを含む平面への変位量をX、
撹拌回転軸中心Oから前記開口上流端部αを含む水平面への変位量をY、
前記開口上流端部αと開口下流端部β間の距離をZ、
撹拌回転軸中心からトナー収納部底面までの鉛直方向距離をSとする。
And as shown in Figure 10,
The amount of displacement from the stirring rotation shaft center O to the plane including the elastic sheet member 7a is X,
The amount of displacement from the stirring rotation axis O to the horizontal plane including the opening upstream end α is Y,
The distance between the opening upstream end α and the opening downstream end β is Z,
Let S be the vertical distance from the center of the stirring rotation axis to the bottom surface of the toner storage unit.
なお、前記変位量X、Yは撹拌回転軸中心を基準に重力方向と逆方向(鉛直方向上方)を+、重力方向(鉛直方向下方)を−とする。 The displacement amounts X and Y are defined as + in the direction opposite to the gravity direction (upward in the vertical direction) and-in the direction of gravity (downward in the vertical direction) with respect to the center of the stirring rotation axis.
また、マグネットローラ106は開口上流端部αと開口下流端部βの間に現像スリーブ105へのトナー取り込み極S2がピーク極を有している。
Further, in the
(1)回転軸中心Oの位置が開口上流端部αを含む水平面と開口下流端部βを含む水平面の間にある場合 (1) When the rotation axis center O is located between a horizontal plane including the opening upstream end α and a horizontal plane including the opening downstream end β
Z=8mm、Y=−4mm、S=15mm、開口上流端部αと回転軸中心Oの距離は20mmとし、トナー搬送部材7の軸中心Oを上記の位置に固定し、撹拌支持部材7bの大きさを変えて変位量Xを変化させ、トナーの現像部内への搬送具合をフェーディングの程度との相関によって調べた。
Z = 8 mm, Y = −4 mm, S = 15 mm, the distance between the opening upstream end α and the rotation axis center O is 20 mm, the axis center O of the
実験方法は、高温・高湿の環境下において、ベタ黒画像を20枚連続で通紙した。実験結果は、図13(a)に示す表のように、−4.0mm<X を満たす範囲においてフェーディングの程度が良かった。尚、図13における○、△、×の程度は、○は全く問題無し、△は実用上問題無し、×は画像上目立つとする。 In the experiment method, 20 solid black images were passed continuously under high temperature and high humidity. As a result of the experiment, as shown in the table of FIG. 13 (a), the degree of fading was good in a range satisfying −4.0 mm <X. In FIG. 13, ◯, Δ, and x indicate that there is no problem at all, Δ is no problem for practical use, and x is noticeable on the image.
(2)回転軸中心Oの位置が開口上流端部αを含む水平面よりも鉛直方向下側にある場合 (2) When the position of the rotation axis center O is below the horizontal plane including the opening upstream end α
トナー収納部104、現像部108、トナー搬送部材7の構成は、(1)の場合と同様である。また、図11において、開口部の距離Z=8mm、Y=4mm、S=15mm、αとOの距離は20mmである。
The configurations of the
ここで、(1)の場合と同様に、トナー搬送部材7の軸中心Oを上記の位置に固定し、撹拌支持部材の大きさを変えて変位量Xを変化させ、(1)と同様に、トナーの現像部内への搬送具合をフェーディングの程度との相関によって調べた。結果は、図13(b)に示す表のように、4.0mm<Xを満たす範囲においてフェーディングの程度が良かった。
Here, as in the case of (1), the shaft center O of the
(3)回転軸中心Oの位置が開口上流端部αを含む水平面よりも鉛直方向上側にある場合 (3) When the position of the rotational axis center O is above the horizontal plane including the opening upstream end α
トナー収納部104、現像部108、トナー搬送部材7の構成は、(1)の場合と同様である。また、図12において、開口部の距離Z=8mm、Y=−12mm、S=15mm、開口上流端部αと回転軸中心Oの距離は20mmである。
The configurations of the
ここで、(1)の場合と同様に、トナー搬送部材7の軸中心Oを上記の位置に固定し、撹拌支持部材7bの大きさを変えて変位量Xを変化させ、(1)と同様にしてトナーの現像部内への搬送具合をフェーディングの程度との相関によって調べた。結果は、図13(c)に示す表のように、−12.0mm<X を満たす範囲においてフェーディングの程度が良かった。
Here, as in the case of (1), the shaft center O of the
以上の(1)〜(3)の結果をまとめると、撹拌回転軸中心Oから前記弾性シートを含む平面への変位量X、撹拌回転軸中心Oから前記開口上流端部αを含む水平面への変位量をY、画像不良(フェーディング)の有無の関係は、図14に示す通りである。すなわち、図14において斜線部の条件下では、フェーディングが発生し、白部の領域では画像不良が見られなかった。図14のグラフに示された直線は、Y=−4mmの時、X=−4mmとなる。これは、開口上流端部αにおいて撹拌シート部材7aを含む平面が水平となることを意味している。 Summarizing the results of (1) to (3) above, the amount of displacement X from the stirring rotation axis center O to the plane including the elastic sheet, and from the stirring rotation axis center O to the horizontal plane including the opening upstream end α. The relationship between the displacement amount Y and the presence or absence of image defects (fading) is as shown in FIG. That is, in FIG. 14, fading occurred under the shaded area conditions, and no image defect was observed in the white area. The straight line shown in the graph of FIG. 14 becomes X = -4 mm when Y = -4 mm. This means that the plane including the stirring sheet member 7a becomes horizontal at the opening upstream end portion α.
つまり、トナー収納部104の底形状に沿ってからトナーが、開口部200の方へ汲み上げられる。トナー搬送部材7はトナー収納部104の底形状を擦りながら開口上流端部α地点を通過すると解放され、開口部200を介して現像部108内に供給される。この様子を図15に示す。この際に、開口上流端部α地点においてトナー搬送部材7のバックアップ部7cとシート部材7aを結ぶ直線と水平面のなす角度θが0°(水平状態)よりも大きければ、トナーは自重のために現像部内へ移動し易くなるのである。よって、Y<Xを満たすことにより、トナーを現像部108内へ効率よく送り込むことができる。
That is, the toner is pumped up toward the opening 200 from the bottom shape of the
〔第4実施形態〕
次に第4実施形態に係る現像装置について説明する。なお、現像装置の基本構成やこれが用いられる画像形成装置の構成は前述した第1実施形態と同様であるため、ここでは第1実施形態と同様の機能を有する部材は同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
[Fourth Embodiment]
Next, a developing device according to the fourth embodiment will be described. Since the basic configuration of the developing device and the configuration of the image forming apparatus in which the developing device is used are the same as those in the first embodiment, members having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. Will be omitted, and only differences from the first embodiment will be described.
本実施形態では、前述した第1実施形態と同様に、開口部200を傾斜した構成にするとともに、開口部200の上下端とトナー搬送部材7の回転軸中心の位置関係を前述した第3実施形態と同様に構成したものである。
In the present embodiment, as in the first embodiment described above, the
すなわち、本実施形態の開口部200は、第1実施形態と同様にマグネットローラ106は開口上流端部αと開口下流端部βの間に現像スリーブ105へのトナー取り込み極S2がピーク極を有し、距離A=18mm、距離B=16.5mm、トナー搬送部材長C=20mmとなり、B<A<Cの関係を満たしている(図5参照)。そして、また、トナー搬送部材7の軸中心Oは開口上流端部αと開口下流端部βを結ぶ直線、つまり開口部200を含む平面より鉛直下方に配置された構成であり、トナー搬送部材7はトナー収納部104の底形状を擦りながらトナーを汲み上げて開口部を介して現像部に供給している。
That is, the
一方、開口部200の上下端とトナー搬送部材7の回転軸中心の位置関係は、第3実施形態と同様に、撹拌回転軸中心Oから前記弾性シート部材7aを含む平面への変位量X、撹拌回転軸中心Oから前記開口上流端部αを含む水平面への変位量をY、画像不良(フェーディング)の有無の関係を調べた結果を図16に示す。図16において、斜線部の条件下では、フェーディングが発生した。また、画像不良の発生しない領域は、変位量Y<X<Y+8mm を満たしていることがわかる。さらに、開口部200における開口上流端部αを含む水平面と開口下流端部βを含む水平面との距離Zを12mmに変更すると、変位量Y<X<Y+12mmを満たす領域において画像不良の発生しなかった。
On the other hand, the positional relationship between the upper and lower ends of the
上記実験結果から、Y<X<Y+Zを満たすことによって、現像部108内へのトナーの供給をより一層安定させることが可能であることがわかる。
From the above experimental results, it is understood that the supply of toner into the developing
本実施形態における開口部200を斜めにしたことによるトナー供給メカニズムは、前述した第1実施形態において図6乃至図8を用いて説明した作用と同様である。
The toner supply mechanism by making the
また、変位量Xの条件:Y<X<Y+Zについて、Y<Xが必要条件であることは前述した第3実施形態で説明した通り、開口上流端部α地点においてトナー搬送部材7のバックアップ部7cとシート部材7aを結ぶ直線と水平面のなす角度θが0°(水平状態)よりも大きければ、トナーは自重のために現像部内へ移動し易くなる。 Further, regarding the condition of the displacement amount X: Y <X <Y + Z, Y <X is a necessary condition, as described in the third embodiment, as described in the third embodiment. If the angle θ formed between the straight line connecting 7c and the sheet member 7a and the horizontal plane is larger than 0 ° (horizontal state), the toner easily moves into the developing portion due to its own weight.
しかし、XがZ+Y以上になれば、図17に示す角度θが大きくなり過ぎ、トナー収納部104の底から汲み上げてくるトナーの量が減ってしまうので、X<Y+Zが必要条件となる。よって、Y<X<Z+Yとなる条件を満たす構成をとると、現像部108内へのトナーの供給をより一層安定させることが可能となる。
However, if X is equal to or greater than Z + Y, the angle θ shown in FIG. 17 becomes too large, and the amount of toner pumped from the bottom of the
〔第5実施形態〕
次に第5実施形態に係る現像装置について説明する。なお、本実施形態においても現像装置の基本構成やこれが用いられる画像形成装置の基本構成は前述した第1実施形態と同様であるため、ここでは第1実施形態と同様の機能を有する部材は同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, a developing device according to a fifth embodiment will be described. In this embodiment, the basic configuration of the developing device and the basic configuration of the image forming apparatus in which the developing device is used are the same as those in the first embodiment. Therefore, the members having the same functions as those in the first embodiment are the same here. The description will be omitted with reference numerals, and only the parts different from the first embodiment will be described.
図18は第5実施形態における現像装置の開口近傍の内壁と弾性シート部材の撓みを示す説明図である。本実施形態においては、回転型のトナー搬送部材7が、トナー収納部104の底形状を擦る時、長手方向のある1点での圧力が、約5mN(約0.5gf)以上であり、且つ前記トナー収納部内中最大圧となる変化量に応じた圧が約130mN(約13.0gf)以下である範囲を満たすことを特徴としている。
FIG. 18 is an explanatory view showing the bending of the inner wall near the opening of the developing device and the elastic sheet member in the fifth embodiment. In this embodiment, when the rotary
この設定条件を満たしているトナー搬送部材7をトナー収納部104及び現像部108と現像スリーブ105に備えるという簡単な構成により、現像部108の内壁で起こるトナーの劣化を抑え、粗粒などの凝集物の生成を軽減させ、結果としてハーフトーン画像上の縦スジの発生を極力抑えることを可能とするものであり、同時に効率良くトナーを搬送することができる。
A simple configuration in which the
ここで、「ハーフトーン画像縦スジ」について説明する。発生メカニズムは以下のとおりである。 Here, the “halftone image vertical stripe” will be described. The generation mechanism is as follows.
発明者等の実験及び観察によれば、トナー収納部104内から現像部108へトナーを効率的に搬送するため、及び現像装置のコンパクト化・省スペース化を実施するために、トナー搬送部材7の弾性シート部材7aがトナー収納部104の底形状に沿って擦りながら回転するだけでなく、開口部200の近傍の内壁までも擦る構成をとっていることにあった。
According to experiments and observations by the inventors, the
この構成により、前述したように、トナー収納部内の内壁と弾性シート部材の間にトナーが挟まれるような形になる。すると、幾度となく何度も回転する弾性シート部材によって内壁に擦られ続け、ストレスを受けることでトナー同士の凝集や外添剤の遊離,埋め込みが促進されてしまい、トナー自体の劣化が起こる。特に高温環境下では、現像部及びトナー収納部内が高温になるため、トナーそのものの物性値に変化が生じやすくなり、より劣化が促進されやすい。 With this configuration, as described above, the toner is sandwiched between the inner wall of the toner storage portion and the elastic sheet member. Then, the elastic sheet member that is rotated many times continues to be rubbed against the inner wall, and stress is applied to promote aggregation of the toners and liberation and embedding of the external additive, thereby deteriorating the toner itself. In particular, in a high temperature environment, the developing unit and the toner storage unit become hot, so that the physical property value of the toner itself is likely to change, and deterioration is more likely to be promoted.
例として、トナーの凝集度はフレッシュなトナーが約10〜15%であるのに対して、高温高湿環境下で寿命を終えた現像装置内のトナーの凝集度は、約70〜80%にも上昇する。なお、このときのトナーの凝集度は以下のようにして測定した。 For example, the degree of toner aggregation is about 10-15% for fresh toner, whereas the degree of toner aggregation in a developing device that has reached the end of its life in a high-temperature, high-humidity environment is about 70-80%. Also rises. The degree of toner aggregation at this time was measured as follows.
パウダテスタP−100(ホソカワミクロン社製)を使用し、測定した。具体的には、振動台の上に、上から目開き250μm、150μm、75μmの順でふるい三段セットし、振動振り幅を0.6mm、振動時間を10秒として、トナー5gを静かにのせて振動させる。振動停止後、それぞれのふるいに残った質量を測定する。そして、a、b、cを以下のように規定する。 Measurement was performed using a powder tester P-100 (manufactured by Hosokawa Micron Corporation). Specifically, on the shaking table, three stages of sieves are set in the order of 250 μm, 150 μm, and 75 μm from the top, the vibration swing width is 0.6 mm, the vibration time is 10 seconds, and 5 g of toner is gently placed. Vibrate. After stopping vibration, measure the mass remaining on each sieve. And a, b, and c are defined as follows.
a=(上段のふるいに残ったトナー量)÷5(g)×100 a = (the amount of toner remaining on the upper screen) ÷ 5 (g) × 100
b=(中段のふるいに残ったトナー量)÷5(g)×100×0.6 b = (amount of toner remaining on the middle screen) ÷ 5 (g) × 100 × 0.6
c=(下段のふるいに残ったトナー量)÷5(g)×100×0.2 c = (amount of toner remaining on the lower screen) ÷ 5 (g) × 100 × 0.2
凝集度(%)=a+b+cとして算出した。凝集度を測定したのは、高温高湿環境で耐久する前のトナー凝集度・2万K耐久後のトナー凝集度を測定した。凝集度が小さいほど流動性の良いトナーであり、耐久前後の凝集度変化が小さいものほど劣化が抑止されていることを示す。 The degree of aggregation (%) was calculated as a + b + c. The degree of aggregation was measured by measuring the degree of toner aggregation before endurance in a high-temperature and high-humidity environment and the degree of toner aggregation after endurance of 20,000 K. The smaller the cohesion degree, the better the fluidity of the toner, and the smaller the cohesion degree change before and after the endurance, the more the deterioration is suppressed.
このようにトナーの劣化によって凝集度が上昇すると粗粒などが生成され、トナーの循環によりトナー搬送部材によって現像部に供給される。その後、現像部内を循環しながら現像スリーブに取り込まれ、トナーの層厚を規制する弾性ブレード部材との間に詰まる。その結果、現像スリーブ上にトナーを均一にコートすることを阻害して、トナーのコートムラが発生し、そのまま像担持体上に現像された結果、ハーフトーン画像上で縦スジとなって現れる。 In this way, when the degree of aggregation increases due to the deterioration of the toner, coarse particles or the like are generated, and are supplied to the developing unit by the toner conveying member by the circulation of the toner. Thereafter, the toner is taken into the developing sleeve while circulating in the developing portion and is clogged with the elastic blade member that regulates the layer thickness of the toner. As a result, uniform coating of the toner on the developing sleeve is hindered, and toner coating unevenness occurs. As a result of development on the image carrier as it is, vertical stripes appear on the halftone image.
発明者による実験や観察によれば、これらの付着物を除去するのに有効な方法は以下の3通りの方法が考えられた。 According to experiments and observations by the inventors, the following three methods were considered as effective methods for removing these deposits.
(1)トナーの外添剤の外添強度を変化させて、外添剤を遊離しにくくする。 (1) The external additive strength of the toner external additive is changed to make it difficult to release the external additive.
(2)トナーの層厚を規制する弾性ブレード部材のゴム形状を変えて、粗粒など凝集物を現像スリーブと弾性ブレード部材の間に取り込みにくくする。 (2) The rubber shape of the elastic blade member that regulates the toner layer thickness is changed to make it difficult to collect aggregates such as coarse particles between the developing sleeve and the elastic blade member.
(3)トナー搬送部材を改良して、開口部近傍の内壁と弾性シート部材の間でトナーが受ける圧力を緩和し、ソフトに接触させて搬送する。 (3) The toner conveying member is improved to relieve the pressure applied to the toner between the inner wall near the opening and the elastic sheet member, and convey the toner in soft contact.
しかし、上記(1)、(2)の方法では、他の画像上に起こる弊害(画像濃度ムラ,濃度薄,電荷付与追従性など)が大きく、また、トナーが劣化して粗粒などの凝集物が生成しやすい現象は変わっていない。 However, the above methods (1) and (2) have a large adverse effect on other images (image density unevenness, density thinness, charge application followability, etc.), and toner deteriorates and aggregates coarse particles. The phenomenon in which things are easily generated has not changed.
それに対して、(3)の方法はトナーに与えるストレスを軽減させるものなので、トナーが劣化して発生する生成物を抑えられることが可能であると考えられる。 On the other hand, since the method (3) reduces the stress applied to the toner, it is considered possible to suppress products generated by the deterioration of the toner.
そこで、発明者は図4に示されるようなトナー搬送部材7を配設して、回転するときにトナー収納部104内の内壁にかかる圧力について着目した。
In view of this, the inventor paid attention to the pressure applied to the inner wall in the
{トナー収納部内壁と弾性シート部材の撓みの関係}
ここで、図18を参照して本実施形態における現像装置の開口部近傍の内壁と弾性シート部材7aの撓みの関係について説明する。
{Relationship between inner wall of toner storage portion and elastic sheet member}
Here, the relationship between the inner wall near the opening of the developing device and the bending of the elastic sheet member 7a in the present embodiment will be described with reference to FIG.
開口部近傍の内壁ではバックアップ部7cの先端から内壁までの距離が、最も短くなり弾性シート部材7aの撓み量も最も大きくなる。このとき、弾性シート部材7aは最も激しく撓み、トナー収納部104に存在するトナーに大きな圧力をかける。よって、トナーはここで激しく擦られ劣化しやすくなっていると考えられ、劣化による粗粒などの凝集物もここで生成されると考えられる。
In the inner wall near the opening, the distance from the tip of the backup portion 7c to the inner wall is the shortest, and the amount of bending of the elastic sheet member 7a is the largest. At this time, the elastic sheet member 7 a bends most severely and applies a large pressure to the toner present in the
そこで、本実施形態のトナー搬送部材7は、厚さが約50μmの弾性シート部材(PPS:ポリフェリネンサルファイド)7を使用し、撹拌支持部材7bとして樹脂材料で構成されるバックアップ部7cと一体化した軸棒から構成されるものを用いた。そして、トナー収納部104の内壁に加わる圧力を変化させて、耐久実験を行った。図19(a)はその実験結果を示す表である。
Therefore, the
なお、図19は本実施形態におけるトナー搬送部材7を用いた現像装置のハーフトーン画像の縦スジ、フェーディング及び連続高印字時の濃度追従性等などによる画像上の濃度ムラを評価した結果をまとめた表図である。そして、図中の◎,○,×は、縦スジ,フェーディングの発生レベル及び発生頻度に関して段階的にランクつけたもので、◎は全く発生していないことを示している。○は軽微な物が極稀にのみ、発生が確認されたが実使用上は全く問題ないレベルを示し、×は上記の画像不良が確認されたものを示している。
Note that FIG. 19 shows the result of evaluating density unevenness on the image due to vertical stripes, fading, density followability in continuous high printing, etc. of the halftone image of the developing device using the
この実験結果より、前記弾性シート部材7a上の長手方向のある1点で、トナー収納部104の底形状を擦る時、長手方向のある1点での圧力が、約5mN(約0.5gf)以上であり、トナー収納部内中最大圧となる変化量に応じた圧が約130mN(約13.0gf)以下である範囲が「縦スジ」及び「フェーディング」に対して良好な結果であった。また、本実験では、弾性シート部材7aとして約50μmのPPSを用いたが、発明者による検討の結果、弾性シート部材7aの厚みを変化させても上記の設定条件の範囲内であれば、「縦スジ」及び「フェーディング」に対して良好な結果が得られた。
From this experimental result, when rubbing the bottom shape of the
次にトナー搬送部材7の弾性シート部材から受ける圧力Pに検討を行った。前述したように、トナー搬送部材7は弾性シート部材7aとバックアップ部7cを一体とした撹拌支持部材7bから構成されている。その構成上、弾性シート部材7aはある程度撓み量がある方が良いと考えられる。撓み量がほとんどない状態であると、トナーの搬送力が大きすぎて現像部108にてトナーの高密度化(パッキング)を起こしてしまう。逆に撓み量が大きすぎると、搬送力が不足してトナーの供給不良となる。両者共に「フェーディング」を発生する原因となる。
Next, the pressure P received from the elastic sheet member of the
そこで、弾性シート部材7aの長手方向のある1点に対して垂直下方に1.5mm侵入させた時の圧力Pは、以下のようにして測定した。 Therefore, the pressure P when the elastic sheet member 7a was penetrated 1.5 mm vertically downward with respect to a certain point in the longitudinal direction was measured as follows.
トナー搬送部材を平らな面上に固定した後、フォースゲージ(FGC-0.2 SHIMPO製)をハイトゲージ(Model:192-601 Mitutoyo製)に装着し、フォースゲージの先端を弾性シート部材7aに触れるところを基準として、ハイトゲージにて垂直下方に1.5mm侵入させた時の圧力を測定する。測定を行った範囲は、実際にトナー収納部104内壁に接触し、擦られると考えられる範囲であり、弾性シート部材7aの先端から短手方向に1.5mmから5.5mmまでの範囲である。その範囲内でバックアップ量を変え、長手方向に各々10点測定した。図20に今回実験に用いた装置の模式図を示す。そこで、測定した圧力Pに対して行った検討結果は図19(b)の表に示す如くであった。
After fixing the toner conveying member on a flat surface, attach the force gauge (FGC-0.2 SHIMPO) to the height gauge (Model: 192-601 Mitutoyo) and touch the tip of the force gauge to the elastic sheet member 7a. As a reference, measure the pressure when 1.5 mm is penetrated vertically downward with a height gauge. The range in which the measurement is performed is a range where the inner wall of the
よって、これらの結果実験より、圧力Pは約5mN(約0.5gf)≦P≦約55mN(約5.5gf)の範囲が良好な結果が得られた。また、すべての条件に関して最も良好な結果は、圧力Pが約10mN(約1.0gf)≦P≦約50mN(約5.0gf)の範囲であり、この範囲であればより好適である。 Therefore, from these result experiments, a good result was obtained when the pressure P was in the range of about 5 mN (about 0.5 gf) ≦ P ≦ about 55 mN (about 5.5 gf). The best result for all conditions is that the pressure P is in the range of about 10 mN (about 1.0 gf) ≦ P ≦ about 50 mN (about 5.0 gf), and this range is more preferable.
なお、前述のようにしてトナー搬送部材7からトナー収納部104の内壁にかかる圧力を抑えながら、現像部108へより効率良くトナーを搬送する構成は、前述した第1実施形態で説明した構成と同様である。
Note that, as described above, the configuration in which the toner is more efficiently conveyed to the developing
すなわち、図5に示したように、B<A<Cの関係であり、さらに、トナー搬送部材7の軸中心Oは、前記端部αとβを結ぶ直線より鉛直下方にあることを特徴としている。
That is, as shown in FIG. 5, B <A <C, and the axial center O of the
そして、本実施形態においても第1実施形態と同様に寸法に構成されている。距離A=18mm,距離B=16.5mm,トナー搬送部材長C=20mmに構成している。また、トナー搬送部材の軸中心Oは開口端部αとβを結ぶ直線、つまり開口部を含む平面より鉛直下方に配置された構成であり、トナー搬送部材はトナー収納部の底形状を擦りながらトナーを汲み上げて開口部を介して現像部に供給している。 And also in this embodiment, it is comprised by the dimension similarly to 1st Embodiment. The distance A is 18 mm, the distance B is 16.5 mm, and the toner conveying member length C is 20 mm. Further, the axis O of the toner conveying member is configured to be arranged vertically below the straight line connecting the opening end portions α and β, that is, the plane including the opening, and the toner conveying member rubs the bottom shape of the toner accommodating portion. The toner is pumped up and supplied to the developing unit through the opening.
これにより、第1実施形態において図6乃至図8を用いて説明したメカニズムにより、第1実施形態と同様の作用効果を得ながらトナー収納部104から現像部108へトナーが供給される。
Accordingly, the toner is supplied from the
〔第6実施形態〕
次に第6実施形態に係る現像装置について説明する。なお、本実施形態においても現像装置の基本構成やこれが用いられる画像形成装置の基本構成は前述した第1実施形態と同様であるため、ここでは第1実施形態と同様の機能を有する部材は同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
[Sixth Embodiment]
Next, a developing device according to a sixth embodiment will be described. In this embodiment, the basic configuration of the developing device and the basic configuration of the image forming apparatus in which the developing device is used are the same as those in the first embodiment. Therefore, the members having the same functions as those in the first embodiment are the same here. The description will be omitted with reference numerals, and only the parts different from the first embodiment will be described.
図21は第6実施形態に係る現像装置の縦断面説明図である。この実施形態は前述した第5実施形態と同様の構成であるが、第5実施形態と異なり、開口部200が水平面に対して垂直に配設されている構成をとっている。
FIG. 21 is an explanatory vertical sectional view of a developing device according to the sixth embodiment. This embodiment has the same configuration as that of the fifth embodiment described above, but differs from the fifth embodiment in that the
前述の第5実施形態におけるトナー搬送部材7の軸中心はトナー搬送部材7の回転半径がトナー収納部104の底形状に沿うように配置された構成であり、トナーをトナー収納部104から汲み上げて現像部に供給している。しかし、本実施形態では、第2実施形態の場合と同様に、トナー収納部104のトナーを送り出すトナー搬送部材7の軸中心は開口部200よりやや上方に配置された構成であり、トナー搬送部材7が開口部内壁から天井部にまで影響を及ぼす構成である。
The axial center of the
このようにしても、トナー搬送部材7の弾性シート部材7aとトナー収納部104の内壁にかかる圧力の関係を第5実施形態の現像装置と同様の関係を満たすこと、もしくは同様なトナー搬送部材7を用いることによって、トナーの凝集や外添剤の遊離・埋め込みによるトナーの劣化も起こりにくくすることができる。さらに、最後までトナーの搬送性能,循環状態が維持することができ、トナー搬送部材によるトナーの攪拌効果も従来の構成よりも有利であると考えられる。
Even in this case, the relationship between the pressure applied to the elastic sheet member 7a of the
〔第7実施形態〕
次に第7実施形態に係る現像装置について説明する。なお、本実施形態においても現像装置の基本構成やこれが用いられる画像形成装置の基本構成は前述した第1実施形態と同様であるため、ここでは第1実施形態と同様の機能を有する部材は同一符号を付して説明を省略し、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
[Seventh Embodiment]
Next, a developing device according to a seventh embodiment will be described. In this embodiment, the basic configuration of the developing device and the basic configuration of the image forming apparatus in which the developing device is used are the same as those in the first embodiment. Therefore, the members having the same functions as those in the first embodiment are the same here. The description will be omitted with reference numerals, and only the parts different from the first embodiment will be described.
本実施形態の特徴は、前述した各実施形態で説明した現像装置8を、感光体ドラム、クリーニング装置、帯電ローラ(帯電装置)とともに一体型のカートリッジ容器内に設けてプロセスカートリッジ6を構成し、このプロセスカートリッジを装置本体に対して着脱自在に装着可能としたことにある。
A feature of this embodiment is that the developing
図22はプロセスカートリッジの一例を示す縦断面説明図であり、また、図23はプロセスカートリッジを画像形成装置の装置本体101に装着した様子を示す縦断面説明図である。
FIG. 22 is a longitudinal cross-sectional explanatory view showing an example of a process cartridge, and FIG. 23 is a vertical cross-sectional explanatory view showing a state in which the process cartridge is mounted on the apparatus
本実施形態では、前述した実施形態の構成を有する現像装置8と、感光体ドラム111とクリーニング装置112と帯電ローラ(帯電装置)103とを、一体型のカートリッジ容器6によって一体化してプロセスカートリッジ6を構成している。そして、装置本体101側には、前記プロセスカートリッジ6を装着するための装着手段が設けられており、これによってプロセスカートリッジ6を装着して画像形成可能となっている。
In the present embodiment, the developing
そして、現像装置8がトナー109を使い切ったときに他の感光体ドラム111や帯電ローラ103やクリーニング装置112もほぼ同時に寿命を迎えるよう設計されている。従って、ユーザはプロセスカートリッジ6内のトナーがある間は常に安定した画像を得ることができ、しかも一体型であるために、その交換も容易に行うことができるという利点がある。
When the developing
そして、プロセスカートリッジ6内の現像装置8に前述した実施形態で説明した現像部108とトナー収納部104の間に存在する開口部200を適当な構成にすることによって、プロセスカートリッジ本来の利点に加えて、パッキングや初期濃度低下を容易に防止できるという利点が加わるのである。
In addition, in addition to the advantages inherent in the process cartridge, the developing
また、本実施形態のプロセスカートリッジは、出荷に際して開口部200をシール部材で密封することによって運搬時のトナー漏れを防止している。このため、前記現像スリーブ105の軸に対する垂直断面において、前記点Aと前記点Bを結ぶ直線がトナー収納部104の枠体における前記開口部200を密封するシール部材装着面と略平行となるように構成することで、シール性を向上させトナー漏れを確実に防止している。
Further, the process cartridge according to the present embodiment prevents toner leakage during transportation by sealing the
なお、本実施形態ではプロセスカートリッジとして感光体ドラム111と現像装置8のみならず、帯電装置やクリーニング装置も一体化した例を示したが、プロセスカートリッジの形態としては、感光体ドラム111に作用するプロセス手段として少なくとも現像装置8を有するものであれば、そのプロセスカートリッジによってパッキング等を防止することは可能である。
In the present embodiment, an example in which not only the
7 …トナー搬送部材
7a …弾性シート部材
7b …撹拌支持部材
7c …バックアップ部
8 …現像装置
101 …装置本体
102 …露光装置
103 …帯電ローラ
104 …トナー収納部
105 …現像スリーブ
106 …マグネット
107a …弾性ブレード
107b …支持板金
108 …現像部
108a …開口
109 …トナー
110 …転写ローラ
111 …感光体ドラム
112 …クリーニング装置
113 …クリーニングブレード
114 …転写材
115 …定着装置
116 …給送ローラ
117 …給送カセット
200 …開口部
209 …コロ
211 …感光体ドラムギヤ
212 …現像スリーブギヤ
α …開口上流端部
β …開口下流端部
DESCRIPTION OF
101 ... Main unit
102 ... Exposure apparatus
103… Charging roller
104 ... Toner storage
105… Development sleeve
106… Magnet
107a ... elastic blade
107b ... support sheet metal
108… Developer
108a ... opening
109 ... Toner
110… Transfer roller
111… Photosensitive drum
112… Cleaning device
113… Cleaning blade
114… Transfer material
115. Fixing device
116… feed roller
117… Feed cassette
200 ... opening
209… Kolo
211… Photoreceptor drum gear
212… Development sleeve gear α… Open upstream end β… Open downstream end
Claims (12)
前記開口部における現像剤搬送方向の開口上流端部と前記現像剤搬送部材の回転軸中心との距離をAとし、
前記開口部における現像剤搬送方向の開口下流端部と前記現像剤搬送部材の回転軸中心との距離をBとし、
前記現像剤搬送部材の回転軸中心から該現像剤搬送部材の回動先端までの長さをCとしとたき、
B<A<Cの関係を有し、
さらに、前記現像剤搬送部材の回転軸中心は、前記開口上流端部と前記開口下流端部を結ぶ直線より鉛直下方にあることを特徴とする現像装置。 A developing unit having a magnetic field generating means that carries a developer and is fixed inside, a developer unit including a rotatable developer carrier, a developer storage unit that stores the developer, and a developer storage unit In a developing device including a rotatable developer conveying member using an elastic sheet member that conveys the developer to the developing unit, and having an opening connecting the developing unit and the developer accommodating unit.
A distance between the opening upstream end of the opening in the developer conveying direction and the rotation axis center of the developer conveying member is A,
The distance between the downstream end of the opening in the developer conveying direction at the opening and the rotation axis center of the developer conveying member is B,
The length from the rotation axis center of the developer conveying member to the rotation tip of the developer conveying member is taken as C,
B <A <C
Furthermore, the rotation axis center of the developer conveying member is vertically below a straight line connecting the upstream end portion of the opening and the downstream end portion of the opening.
前記現像剤搬送部材は、長手方向に向けた回転軸を有する撹拌支持部材と、板状に形成されて基端部を前記撹拌支持部材に固定された弾性シート部材で構成されており、
重力方向を負の向きとして、
前記現像剤搬送部材における前記弾性シート部材の回動先端が前記開口部側を向いた際の前記現像剤搬送部材の回転軸中心から前記弾性シートを含む平面への変位量をX、
前記現像剤搬送部材の回転軸中心から前記開口部における現像剤搬送方向の開口上流端部を含む水平面への変位量をYとしたとき、
Y<X
の関係を有することを特徴とする現像装置。 A developing unit having a magnetic field generating means that carries a developer and is fixed inside, a developer unit including a rotatable developer carrier, a developer storage unit that stores the developer, and a developer storage unit In a developing device including a rotatable developer conveying member using an elastic sheet member that conveys the developer to the developing unit, and having an opening connecting the developing unit and the developer accommodating unit.
The developer conveying member is composed of a stirring support member having a rotating shaft directed in the longitudinal direction, and an elastic sheet member formed in a plate shape and having a base end fixed to the stirring support member,
Gravity direction is negative,
The amount of displacement from the center of the rotation axis of the developer conveying member to the plane including the elastic sheet when the rotation front end of the elastic sheet member in the developer conveying member faces the opening side is represented by X,
When the amount of displacement from the center of the rotation axis of the developer conveying member to the horizontal plane including the upstream end of the opening in the developer conveying direction in the opening is Y,
Y <X
A developing device having the following relationship:
前記開口部における現像剤搬送方向の開口下流端部と前記現像剤搬送部材の回転軸中心との距離をBとし、
前記現像剤搬送部材の回転軸中心から該現像剤搬送部材の回動先端までの長さをCとしとたき、
B<A<Cの関係を有し、
さらに、前記現像剤搬送部材の回転軸中心は、前記開口上流端部と前記開口下流端部を結ぶ直線より鉛直下方にあることを特徴とする請求項2記載の現像装置。 A distance between the opening upstream end of the opening in the developer conveying direction and the rotation axis center of the developer conveying member is A,
The distance between the downstream end of the opening in the developer conveying direction at the opening and the rotation axis center of the developer conveying member is B,
The length from the rotation axis center of the developer conveying member to the rotation tip of the developer conveying member is taken as C,
B <A <C
The developing device according to claim 2, wherein the rotation axis center of the developer conveying member is vertically below a straight line connecting the upstream end of the opening and the downstream end of the opening.
Y<X<Y+Z
の関係を有することを特徴とする請求項3記載の現像装置。 When the distance between the horizontal plane including the opening upstream end and the horizontal plane including the opening downstream end is Z,
Y <X <Y + Z
The developing device according to claim 3, wherein:
前記現像剤搬送部材が、前記現像剤収納部の底形状を擦るとき、長手方向のある1点での圧力が5mN以上であり、且つ前記現像剤収納部内中最大圧となる変化量に応じた圧が130mN以下であることを特徴とする現像装置。 A developing unit having a magnetic field generating means that carries a developer and is fixed inside, a developer unit including a rotatable developer carrier, a developer storage unit that stores the developer, and a developer storage unit In a developing device including a rotatable developer conveying member using an elastic sheet member that conveys the developer to the developing unit, and having an opening connecting the developing unit and the developer accommodating unit.
When the developer conveying member rubs the bottom shape of the developer accommodating portion, the pressure at a certain point in the longitudinal direction is 5 mN or more, and the amount of change corresponding to the maximum pressure in the developer accommodating portion is met. A developing device having a pressure of 130 mN or less.
前記弾性シート部材の回動先端から短手方向に1.5mmから5.5mmの範囲内において、長手方向のある1点に対して短手方向に1.5mm侵入させた時の圧力をPとしたとき、
5mN≦P≦130mN
の関係を有することを特徴とする請求項5記載の現像装置。 The developer conveying member is composed of a stirring support member having a rotating shaft directed in the longitudinal direction, and an elastic sheet member formed in a plate shape and having a base end fixed to the stirring support member,
In the range of 1.5 mm to 5.5 mm in the short direction from the rotation tip of the elastic sheet member, when the pressure when 1.5 mm is inserted in the short direction with respect to one point in the long direction is P,
5mN ≦ P ≦ 130mN
The developing device according to claim 5, wherein:
前記弾性シート部材の回動先端から短手方向に1.5mmから5.5mmの範囲内において、長手方向のある1点に対して短手方向に1.5mm侵入させた時の圧力をPとしたとき、
10mN≦P≦50mN
の関係を有することを特徴とする請求項5記載の現像装置。 The developer conveying member is composed of a stirring support member having a rotating shaft directed in the longitudinal direction, and an elastic sheet member formed in a plate shape and having a base end fixed to the stirring support member,
In the range of 1.5 mm to 5.5 mm in the short direction from the rotation tip of the elastic sheet member, when the pressure when 1.5 mm is inserted in the short direction with respect to one point in the long direction is P,
10mN ≦ P ≦ 50mN
The developing device according to claim 5, wherein:
前記開口部における現像剤搬送方向の開口下流端部と前記現像剤搬送部材の回転軸中心との距離をBとし、
前記現像剤搬送部材の回転軸中心から該現像剤搬送部材の回動先端までの長さをCとしとたき、
B<A<Cの関係を有し、
さらに、前記現像剤搬送部材の回転軸中心は、前記開口上流端部と前記開口下流端部を結ぶ線分より鉛直下方にあることを特徴とする請求項5記載の現像装置。 A distance between the opening upstream end of the opening in the developer conveying direction and the rotation axis center of the developer conveying member is A,
The distance between the downstream end of the opening in the developer conveying direction at the opening and the rotation axis center of the developer conveying member is B,
The length from the rotation axis center of the developer conveying member to the rotation tip of the developer conveying member is taken as C,
B <A <C
6. The developing device according to claim 5, wherein the rotation axis center of the developer conveying member is vertically below a line segment connecting the upstream end portion of the opening and the downstream end portion of the opening.
電子写真感光体と、
前記電子写真感光体に作用するプロセス手段として、請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の現像装置と、
を有することを特徴とするプロセスカートリッジ。 In a process cartridge that is detachable from the image forming apparatus main body,
An electrophotographic photoreceptor;
The developing device according to any one of claims 1 to 9, as process means acting on the electrophotographic photosensitive member,
A process cartridge comprising:
前記電子写真感光体及び現像装置を有する請求項10記載のプロセスカートリッジを装着するための装着手段を有する画像形成装置。 In an image forming apparatus including a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an electrophotographic photosensitive member with a developer,
11. An image forming apparatus having mounting means for mounting a process cartridge according to claim 10, comprising the electrophotographic photosensitive member and a developing device.
前記現像装置が請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の現像装置であることを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus including a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an electrophotographic photosensitive member with a developer,
An image forming apparatus, wherein the developing device is the developing device according to claim 1.
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