JP2005316376A - Developing device, process cartridge and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、一成分現像剤を用いる画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer, and more particularly to an image forming apparatus using a one-component developer.
従来、この種の画像形成装置では、像担持体の表面を一様に帯電した後、画像情報に基づいて像担持体の表面に光を選択的に照射することにより、像担持体上に潜像が形成される。この潜像は、トナーを一成分現像剤として用いる一成分現像装置によって現像された後、転写装置によって転写材に転写される。
この一成分現像装置は、一成分現像剤を収容する収容器と、その収容器の開口部に回転自在に支持され現像剤を担持搬送する現像剤担持体とを備えている。そして、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材と現像剤担持体が担持搬送する現像剤を規制する現像剤規制部材とを有している。現像剤供給部材により現像剤担持体上に供給された現像剤は、現像剤担持体と現像剤規制部材との当接部で所定の層厚に規制され、現像剤担持体上で現像剤薄層を形成するととも、現像剤規制部材に摺擦されることにより、摩擦帯電する。
このような現像装置を有する画像形成装置で、A3サイズ以上の転写材を使用可能とすると、像担持体とともに現像剤担持体や現像剤規制部材も軸方向に長くなるため、付勢部材により両端を付勢された現像剤規制部材にたわみが生じる。このたわみは、軸方向中央部ほど大きくなる。現像剤規制部材にたわみが生じると現像剤規制部材の現像剤担持体に対する当接圧が不均一となり、特にたわみが大きい現像剤規制部材の軸方向中央部では現像剤担持体との間に隙間が生じてしまう。隙間が生じると、現像剤規制部材は現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制することができず、現像剤担持体の中央部では現像剤層が厚くなる。現像剤担持体中央部では、隙間が生じるため現像剤規制部材による摩擦帯電がなされにくく、さらに、現像剤層が厚くなり現像剤の量が多くなるため、現像剤担持体中央部の現像剤は帯電量が非常に低くなる。この帯電量が非常に低い現像剤で現像が行われるとかぶりが生じたり、現像剤飛散を生じたりする問題があった。
Conventionally, in this type of image forming apparatus, after the surface of the image carrier is uniformly charged, the surface of the image carrier is selectively irradiated with light based on the image information, so that the latent image is formed on the image carrier. An image is formed. This latent image is developed by a one-component developing device using toner as a one-component developer, and then transferred to a transfer material by a transfer device.
The one-component developing device includes a container that contains a one-component developer, and a developer carrier that is rotatably supported by an opening of the container and carries the developer. A developer supply member that supplies the developer to the developer carrier and a developer regulating member that regulates the developer carried and conveyed by the developer carrier. The developer supplied onto the developer carrying member by the developer supplying member is regulated to a predetermined layer thickness at the contact portion between the developer carrying member and the developer regulating member, and the developer thin film on the developer carrying member. The layer is formed and frictionally charged by being rubbed against the developer regulating member.
In an image forming apparatus having such a developing device, if a transfer material of A3 size or larger can be used, both the image carrier and the developer carrier and the developer regulating member become longer in the axial direction. Deflection occurs in the developer regulating member biased. This deflection becomes larger at the axially central portion. When deflection occurs in the developer regulating member, the contact pressure of the developer regulating member with respect to the developer carrying member becomes non-uniform, and in particular, there is a gap between the developer regulating member and the developer carrying member at the central portion in the axial direction of the developer regulating member. Will occur. When the gap is generated, the developer regulating member cannot regulate the layer thickness of the developer on the developer carrying member, and the developer layer becomes thick at the center of the developer carrying member. In the central portion of the developer carrier, a gap is generated, so that it is difficult to be frictionally charged by the developer regulating member.Moreover, since the developer layer is thick and the amount of the developer is large, the developer in the central portion of the developer carrier is Charge amount is very low. When developing with a developer having a very low charge amount, there is a problem that fogging occurs or developer scattering occurs.
そこで、本発明者らは特許文献1にて、現像剤規制部材を現像剤担持体に対して均一に当接させるために、軸方向の中央部の外径を両端部の外径よりも大きくし、中央を中心に両側対称形状とする現像剤規制部材を有する現像装置を提案した。これにより、たわみが大きくなる中央部ほど、現像剤規制部材の外径が大きくなり、現像剤担持体に対する現像剤規制部材の当接圧が外径の一様な現像剤規制部材を用いたものより均一になるので、現像剤薄層もより均一に形成できるようになった。
In view of this, the present inventors disclosed in
しかしながら、特許文献1の現像装置では以下のような問題が発生した。現像剤規制部材により、現像剤担持体より掻き取られた現像剤は、中央から両端部に向かって流れる傾向にあり、その現像剤の流れは、現像剤担持体の現像剤薄層幅を規定する端部シール部によって規制されることにより止まる。そのため、このシール部材内側近傍では、現像剤によって中央部に比してかなり大きな粉圧が発生する。そして、現像剤薄層端部のシール部材内側近傍においては、現像剤規制部材の当接圧が現像剤担持体表面移動方向に移動しようとする現像剤の流れを抑えることが出来なくなる。すると、薄層となっていない現像剤が現像剤担持体と現像剤規制部材との当接部をすり抜けてしまう。すり抜けた現像剤は現像剤担持体の回転に伴って収容器の開口部から飛び散り、現像剤漏れが発生してしまう。この現像漏れが発生すると、収容器から漏れた現像剤が画像形成装置内部を汚し、像担持体や色の異なる現像剤担持体に現像剤が付着すると、画像品質の低下につながる。
However, the developing apparatus disclosed in
本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体上で現像剤薄層を均一に保ちつつ、現像剤薄層端部のシール部材の内側で現像剤が現像剤担持体と現像剤規制部材との当接部をすり抜け、現像剤が収容機外へ漏れる、現像剤漏れの発生を防止し、画像品質を維持することができる現像装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to keep the developer thin layer uniform on the developer carrying member while keeping the developer thin layer inside the seal member at the end of the developer thin layer. Provided is a developing device capable of maintaining the image quality by preventing the developer from leaking out of the container, the developer slipping out of the contact portion between the developer carrier and the developer regulating member, and the developer leaking. It is to be.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、一成分現像剤を収容し、開口部を有する現像容器と、該開口部から露出し、該現像容器外の像担持体と対向するよう配置され、該現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、該現像剤担持体に該現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤担持体の表面に接触して該現像剤担持体が担持搬送する該現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、該現像剤担持体の端部から該現像容器外への現像剤漏れを防ぐよう該現像剤担持体の軸方向端部の表面に摺擦する端部シール部材とを備えた現像装置において、該現像剤規制部材は該軸方向中央を中心に両側対称形状で、軸方向両端部に挟まれた中央領域では該現像剤規制部材のたわみにあわせて、該軸方向中央に近いほど該現像剤規制部材の外径が大きくなる形状とし、該中央領域の軸方向端側の端部領域では該現像剤規制部材の外径がたわみにあわせた形状の外径よりも大きくなる形状とし、該中央領域と該端部領域との境界が該端部シール部材よりも軸方向中央側にあることを特徴とするものである。
また、請求項2の発明は、請求項1の現像装置において、上記中央領域と上記端部領域との境界が、形成される画像の品質を保証する最大幅である画像保証領域の両端よりも軸方向端側にあることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の現像装置において、上記中央領域での外径は等分布荷重の両端支持はりのたわみを求める一般式に基づいて変化し、上記端部領域での外径は該一般式に基づいて求められる外径よりも大きい値であることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1、2または3の現像装置において、上記中央領域と上記端部領域との境界の外径と該現像剤規制部材の上記軸方向中央の外径との差をdφとした時、該端部領域における該現像剤規制部材の外径が該中央領域と該端部領域との境界の外径の±dφ/10以内であることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項1、2、3または4の現像装置において、上記現像剤規制部材の上記中央領域の上記軸方向の1.0[mm]あたりの、該現像剤規制部材の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が12.5μm以下であることを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項1、2、3、4または5の現像装置において、上記現像剤規制部材の上記中央領域の上記軸方向の1.0[mm]あたりの、該現像剤規制部材の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が10μm以下であることを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、潜像を担持する像担持体と、該像担持体に潜像を形成する露光装置と、該像担持体上の潜像を現像する現像手段とを備える画像形成装置において、上記現像手段として、請求項1、2、3、4、5又は6の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、像担持体、帯電装置、露光装置またはクリーニング装置のうち少なくとも一つと現像装置とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、該現像装置が請求項1、2、3、4、5または6の現像装置であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the developing device of the first aspect, the boundary between the central region and the end region is larger than both ends of the image guarantee region where the maximum width guarantees the quality of the formed image. It exists in the axial direction end side.
According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect, the outer diameter in the central region changes based on a general formula for determining the deflection of the both end support beams of the equally distributed load. The outer diameter at is a value larger than the outer diameter determined based on the general formula.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device of the first, second, or third aspect, the outer diameter of the boundary between the central region and the end region, and the outer diameter of the axial center of the developer regulating member Wherein the outer diameter of the developer regulating member in the end region is within ± dφ / 10 of the outer diameter of the boundary between the central region and the end region. It is.
Further, the invention of
The invention according to claim 6 is the developing device according to
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image comprising: an image carrier that carries a latent image; an exposure device that forms a latent image on the image carrier; and a developing means that develops the latent image on the image carrier. In the forming apparatus, the developing device of
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a process cartridge that integrally supports at least one of an image carrier, a charging device, an exposure device, and a cleaning device and a developing device, and is detachable from the main body of the image forming device. The apparatus is a developing apparatus according to
上記請求項1乃至8の現像装置においては、現像剤規制部材の端部領域における外径を現像剤規制部材のたわみにあわせた形状の外径よりも大きくすることにより、シール部材内側での現像剤担持体と現像剤規制部材との当接圧を従来よりも大きくすることが出来る。これにより、シール部材近傍で中央部に比してかなり大きな現像剤の粉圧が発生しても、現像剤規制部材の現像剤担持体に対する当接圧によって、現像剤が当接部をすり抜けることを抑えることが出来るようになる。
In the developing device according to any one of
請求項1乃至6の発明によれば、シール部材内側近傍の現像剤規制部材で現像剤がすり抜けることを抑えることが出来るので、現像剤が収容器外に漏れる、現像剤漏れの発生を防止することが出来、画像品質の維持ができるという優れた効果がある。 According to the first to sixth aspects of the present invention, it is possible to prevent the developer from slipping through the developer regulating member in the vicinity of the inside of the seal member, thereby preventing the developer from leaking out of the container. And has an excellent effect that the image quality can be maintained.
[実施形態]
以下、本発明を画像形成装置であるプリンタ等の複写機に適用した一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るプリンタの構成概略図を示す正面図である。このプリンタは、複数の支持ローラに掛け回された像担持体としての感光体ベルト1を備えている。感光体ベルト1は図中の矢印で示した時計方向に回転駆動され、その周りには、帯電装置3、光書き込みユニット4、4組の現像装置5Bk、5C、5M、5Y、中間転写体としての中間転写ベルト6、感光体クリーニング装置7などが配置されている。感光体ベルト1の表面には有機感光層が形成されている。
[Embodiment]
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a copying machine such as a printer as an image forming apparatus will be described.
FIG. 1 is a front view illustrating a schematic configuration diagram of a printer according to the present embodiment. This printer includes a
このプリンタで画像形成動作(プリント動作)を実行するときは、帯電装置3に高電圧が印加されることにより、感光体ベルト1が一様に帯電される。そして、図示しない画像信号処理部では、カラー画像情報たとえば外部のコンピュータから送られてきたカラー4画像信号が光書き込み信号に変換されて露光装置である光書き込みユニット4に送られる。光書き込みユニット4では、上記光書き込み信号に基づいて図示しない光源としてのレーザーが制御される。そして、ポリゴンミラー、f/θレンズ及び反射ミラーを介してBlack(Bk)、Cyan(C)、Magenta(M)、Yellow(Y)の画像信号に対応した光書き込みが行われ、感光体ベルト1上に静電潜像が形成される。この感光体ベルト1上の静電潜像は、該潜像とは逆極性の電荷にて帯電された現像剤としての各色トナーをそれぞれ有する各現像装置5BK、5C、5M、5Yによって各色毎に現像される。これにより、感光体ベルト1上には、各色ごとにトナー像が形成される。
When an image forming operation (printing operation) is performed by this printer, the
感光体ベルト1と中間転写ベルト6との接触部においては、中間転写ベルト6にトナーと逆極性の電荷を印加することにより、感光体ベルト1上のトナー像が中間転写ベルト6上に転写される。このトナー像の形成及び転写動作を4回繰り返すことにより、中間転写ベルト6上に4色重ねのカラートナー像が形成される。この中間転写ベルト6上のカラートナー像は、給紙カセット40または手差しトレイ41から搬送ローラ対42によって送られてきた記録材としての転写紙に、二次転写部材としての紙転写ローラ43によって転写される。カラートナー像が転写された転写紙は、定着ローラ対44からなる定着部に搬送され、該トナー像が溶融定着される。
At the contact portion between the
次に、本実施形態に係る現像装置について説明する。本実施形態に係る現像装置5BK、5C、5M、5Yは収容するトナーの色が異なるのみで、構成、動作とも同じものである。そこで、現像装置5として、BK、C、M、Yの符号を省略して説明する。
図2は、現像装置5の概略構成を示す断面図である。現像装置5の側端部(図中左側)には、それぞれ独立して回転可能なカム50が当接している。このカム50により、非現像時には上記感光体ベルト1から離間し、現像に先立って現像ローラ11が感光体ベルト1に接触する現像位置まで移動するような接離動作を行うように構成されている。例えば、Bkの静電潜像が感光体ベルト1に形成された時、現像装置5Bkの後部に位置しているカム回転駆動され、現像装置5Bkが感光体ベルト1側に押し出され、現像ローラ11Bkが感光体ベルト1に接触する現像位置まで移動する。他の色の現像装置5C、5M、5Yについても同様である。
Next, the developing device according to this embodiment will be described. The developing devices 5BK, 5C, 5M, and 5Y according to the present embodiment have the same configuration and operation except for the color of the toner to be stored. Therefore, the developing
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the developing
現像装置5は、現像剤として非磁性一成分トナー(以下トナーという)を用いた一成分現像方式の現像装置である。各現像装置5は、それぞれ感光体ベルト1に向けた開口を有する現像容器10、現像剤担持体としての現像ローラ11、該現像ローラ11上にトナーの供給を行う現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ12を有している。また、現像容器10内のトナー収容部18a、18b、18cに収容されているトナーをトナー供給ローラ12側に送り出す搬送パドル17a、17b、17cを有している。さらに、現像ローラ11上に当接して現像ローラに担持されたトナーの層厚を規制して所定の層厚のトナー層を形成するための現像剤層規制部材としてのドクターローラ14を有している。
The developing
現像ローラ11は、芯金表面に、画像形成領域幅よりも広幅の樹脂コーティングを施した樹脂コーティング部を有するものである。この樹脂コーティングした現像ローラ11は、樹脂とトナーとの摩擦によって生じる静電気保持力にてトナーを担持搬送するものであり、高耐久が得られるというメリットがある。コーティングする樹脂材料としては、感光体ベルト1などの潜像担持体に対して非汚染性のものが選択される。具体的には、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、フェノール変性・シリコーン変性等の変性アルキッド樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン酸樹脂などが例示される。成膜性、密着性の観点から、特に、尿素樹脂、メラミン樹脂、アクリル樹脂等が用いられることが多い。
The developing
このような構成の現像ローラ11は、現像容器10の開口から一部が露出している。そして、現像時には所定の線速で矢印反時計方向に回転して、トナーを現像ローラ11上に担持して感光体ベルト1との当接部である現像位置に搬送し、感光体ベルト1上に形成された静電潜像を現像する。
Part of the developing
トナー供給ローラ12は、現像ローラ11に所定の圧力で当接されており、その表面部は、発泡ポリウレタンで構成されている。トナー供給ローラ12には、トナー規制ブレード13が当接し、現像ローラ11に供給するトナーの量が規制されるようになっている。各搬送パドル17は、矢印反時計方向に回転可能に設置されており、この回転によりトナーを供給ローラ12側へ送り出す。各搬送パドルの材質としては、例えばポリプロピレン等のやわらかく弾性を有するものを用いることができ、その弾性を利用して現像容器10の内壁と密着させた状態で回転し、確実にトナーを搬送する。
The
ドクターローラ14は、芯金と、樹脂コーティングを施したウレタンゴム、ヒドリンゴム等の弾性層を有するものである。ドクターローラ14は、現像ローラ11表面に接触して現像ローラ11上のトナーを所定の層厚に規制するとともに、トナー対して摺接することにより、トナーを摩擦帯電する。また、ドクターローラ14にはドクターローラクリーニングブレード16が当接されており、現像ローラ11との当接部を通過したドクターローラ14の表面がクリーニングされるようになっている。
また、図3は現像ローラ11とドクターローラ14との側面図である。図3に示すように、押圧部材19が軸受部14eを介してドクターローラ14の両端の軸部14bを支持し、この押圧部材19がドクターローラ14を現像ローラ11に対して押圧している。押圧部材19によりドクターローラ14を現像ローラ11に対して押圧することで、湿度等の環境変動による現像ローラ11とドクターローラ14との当接状態の変化を防ぐことができる。
The
FIG. 3 is a side view of the developing
また、現像ローラ11と現像容器10との隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために、現像容器10内面には現像ローラ11表面に先端が当接するように延在した入口シール部材としての入口シール15が設けられている。また、現像ローラ11軸方向端部と現像容器10との隙間からトナーが漏れ出すのを防止するために、現像容器10の側板に、現像ローラ11の表面に摺擦する端部シール部材が設けられている。図4は、現像ローラ11の端部シール20の配置を示す断面図、図5は、現像ローラ11の端部シール20の配置を示す斜視図、図6は端部シール20の配置を示す現像容器10側板の斜視図である。
In order to prevent the toner from leaking from the gap between the developing
次に、ドクターローラ14の軸方向の形状について説明する。軸方向についてどの位置においてもドクターローラ14の外径が等しく、一様な形状であると、ドクターローラ14に加わる荷重によって、ドクターローラ14にたわみが生じる。たわみが生じるとドクターローラ14と現像ローラ11との当接圧が軸方向の位置によって不均一になる。当接圧が不均一になると、現像ローラ11上のトナー層の層圧も不均一となり、トナー層の層厚が厚くなりすぎた部分では、トナーの帯電量の部分的な低下が生じる。
本実施形態では、ドクターローラ14と現像ローラ11との当接圧をより均一にするために、図7に示すようにドクターローラ14の軸方向中央部の外径を両端部の外径よりも大きくし、中央部で両側対象形状としている。
Next, the shape of the
In the present embodiment, in order to make the contact pressure between the
この時、ドクターローラ14のたわみを、一般的な等分布荷重の両端支持はりのモデルで計算すると、
w=q*L4/(24EI)*(x/L)*(1−2*(x/L)2+(x/L)3)となる。
ここで、wは位置xにおけるたわみ量、qは全荷重をドクターローラ14の長さで割った値、Lはドクターローラ14の長さ、Eは軸14bのヤング率、Iは断面2次モーメントでπ*d4/64であり、dは軸14bの直径である。
上記式から、wは、xについての4次関数である。そこで、ドクターローラ14の外径φを、その軸方向に上述の4次関数に基づいた曲線で変化するようにすれば、他の関数を用いた曲線に比して、理論上はドクターローラ14を現像ローラ11に、より一層均一に押し当てることが出来る。これにより、現像ローラ11上のトナー層を均一とするともに、トナーの帯電量を一定としてその部分的な低下を防止することができ、画像品質の向上を図ることができる。この時の4次関数に基づいた曲線に添ったドクターローラ14の外径の軸方向の形状を示す外径曲線を図中CLで表す。ところで、図7では、判りやすいようにドクターローラ中央14cとドクターローラ端部14dとの外径差を大きくしてあるが、実際の外径差は50〜数百μmである。
At this time, if the deflection of the
w = q * L 4 / (24EI) * (x / L) * (1-2 * (x / L) 2 + (x / L) 3 ).
Here, w is the amount of deflection at the position x, q is a value obtained by dividing the total load by the length of the
From the above equation, w is a quartic function for x. Therefore, if the outer diameter φ of the
ドクターローラ14により、現像ローラ11より掻き取られたトナーはドクターローラ中央14cからドクターローラ端部14dへ向かって流れる傾向にある。そして、そのトナーの流れは現像ローラ11のトナー薄層幅を規定する端部シール部材20に規制されることにより止まる。この時のドクターローラ端部14d付近の説明図を図8に示す。端部シール部材20近傍の領域αでは、流れてきたトナーによってドクターローラ14上の他の領域と比べて、かなり大きな粉圧が発生する。そして、図に示すように、トナー薄層TL端部、言い換えれば端部シール部材20内側端部においては、ドクターローラ14の現像ローラ11に対する当接圧が現像剤ローラ11の表面移動方向に移動しようとするトナーの流れを抑えることができなくなりトナー漏れTOが発生してしまう。トナー漏れTOは図9に示すように、ドクターローラ14によりトナーがせき止められる領域Aからトナーが現像ローラ11とドクターローラ14との当接部をすり抜けて、現像ローラ11の回転方向下流側から、現像容器10外に漏れてしまうものである。このように、トナー漏れTOが発生すると、画像形成装置内部が汚れてしまい、感光体ベルト1や、他の色の現像装置内部などを汚すと、画像品質の低下につながる。
The toner scraped off from the developing
そこで、本実施形態では、図10に示すように、たわみを求める一般式に基づいた曲線である外径曲線CLよりも外径が大きくなる端部領域γを、端部シール部材20の内側からドクターローラ端部14dにかけて設けている。ここで、ドクターローラ14は、軸方向に端部領域γと、外径曲線CLに従ってドクターローラ14の外径を決定する中央領域である領域βとに分けることができる。そして、領域βと端部領域γとの境目を変曲点CPとした。図のように、端部領域γで外径を点線で示した外径曲線CLよりも大きくしつつ、変曲点CPの位置をトナー薄層TL形成領域の端部内側に設けている。これにより、端部シール部材20近傍のドクターローラ当接圧を中央領域βにおける当接圧よりも大きくし、トナー薄層TLの端部におけるトナー漏れを防止する。つまり、端部領域γを図中領域Cから領域Bにかけて設けることにより、図8中での領域αにおける現像ローラ11に対するドクターローラ14の当接圧を中央領域βにおける当接圧よりも大きくすることができ、領域αでのトナー漏れTOの発生を防止できる。ところで、変曲点CPが端部シール領域に入る場合、つまり、端部領域γが領域Bのみにある場合は、端部シール部材20の内側近傍の当接圧を上げることが出来ないので、トナー漏れTOの発生を防止することが出来ない。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, an end region γ having an outer diameter larger than the outer diameter curve CL, which is a curve based on a general formula for obtaining deflection, is formed from the inside of the
また、変曲点CPは、形成される画像の品質を保証する最大幅である画像保証領域Dの両端部(図中領域Cとの境)よりも外側に設けるようにする。画像保証領域D内においては、軸方向の濃度偏差等を発生させないように、当接圧を極力均一にする必要がある。そのため、変曲点CPは、画像保証領域D外に構成するのが望ましい。ところで、変曲点CPより外側は端部領域γであり、変曲点CPの内側よりも当接圧が大きくなるため、トナー薄層TLは領域αでは画像保証領域Dと比して薄くなる。これにより、画像保証領域Dにおけるトナー薄層TLの均一化を実現するとともに、端部シール部近傍におけるトナー漏れの発生を防止できるようになった。 Further, the inflection point CP is provided outside the both end portions (boundary with the region C in the figure) of the image guarantee region D, which is the maximum width that guarantees the quality of the formed image. In the image guarantee area D, it is necessary to make the contact pressure as uniform as possible so as not to cause a density deviation in the axial direction. Therefore, it is desirable to configure the inflection point CP outside the image guarantee area D. Incidentally, the outside of the inflection point CP is the end region γ, and the contact pressure is larger than the inside of the inflection point CP. Therefore, the toner thin layer TL is thinner in the region α than the image guarantee region D. . As a result, the toner thin layer TL in the image guarantee area D can be made uniform and toner leakage in the vicinity of the end seal portion can be prevented.
ここで、本実施形態のドクターローラ14についての実施条件を、以下に示す。
ドクターローラ径:φ14(ゴム層:1mm)
ローラ最大外径(中央部)と変曲点の外径との差:240μm
端部シールから変曲点までの距離:2mm(※ドクターローラ端から7mm)
端部シールとドクターローララップ量:5mm
ドクターローラ端と変曲点との外径差:0
ドクターローラの軸方向の長さ:320mm
画像保証領域幅:300mm
Here, the implementation conditions for the
Doctor roller diameter: φ14 (rubber layer: 1 mm)
Difference between roller maximum outer diameter (center) and inflection point outer diameter: 240 μm
Distance from end seal to inflection point: 2mm (* 7mm from doctor roller end)
End seal and doctor roller wrap amount: 5mm
Outer diameter difference between doctor roller end and inflection point: 0
Doctor roller axial length: 320mm
Image guarantee area width: 300mm
図11に示すように、変曲点CPでのドクターローラ14の外径をφBとし、ドクターローラ端部14dでの外径をφCとし、上記ドクターローラ端部14dと変曲点CPとの外径差(φC−φB)が取りうる範囲を実験によって検討した。この時ドクターローラ端部14dの外径φCは端部領域γでの外径の最大値である。本発明者らが、実験を重ねた結果、変曲点から端部までの外径差を±20μmとすることで、画像保証領域におけるかぶりの発生と、端部シール部近傍におけるトナー漏れを防止できるようになることがわかった。ここで、−20μm以下ではトナー漏れが発生し、+20μm以上の場合は中央部の当接圧が低下することによるかぶりが発生してしまう。
ところで、外径差(φC−φB)の許容範囲は、ドクターローラのたわみやすさ関係があると思われる。そして、たわみにあわせて最大外径を取るドクターローラ中央と変曲点との外径差をdφとした時、本実施形態では
dφ=240μm、φC−φB=±20μm
であるので、一般的には、φC−φB=±dφ/10以内とすることが適切であると思われる。また、φC−φB=±dφ/20以内とすることで、トナー漏れやかぶりの発生をより確実に防止することができる。
As shown in FIG. 11, the outer diameter of the
By the way, it seems that the allowable range of the outer diameter difference (φC−φB) has a relationship with the flexibility of the doctor roller. In this embodiment, dφ = 240 μm, φC−φB = ± 20 μm, where dφ is the difference in outer diameter between the center of the doctor roller that takes the maximum outer diameter according to the deflection and the inflection point.
Therefore, in general, it seems that it is appropriate that φC−φB = ± dφ / 10. In addition, by setting φC−φB = ± dφ / 20 or less, it is possible to more reliably prevent the occurrence of toner leakage and fogging.
ドクターローラ14の形状は、その外径の形状はドクターローラ14のたわみにあわせて現像ローラ11に当接するように、ドクターローラ中央14cで頂点をとる4次関数の外径曲線CLとなるように設計されている。しかし、実際に作成する場合は任意のレンジ幅で計測した位置の外径が外径曲線CLに合うように作成され、ドクターローラ14の表面の微小範囲を局地的に見ると小さなうねりがあり、外径曲線CLと完全に一致するものではない。
The shape of the
この微小範囲におけるうねりの模式図を図13に示す。図13はドクターローラ14の軸方向1mmの範囲における、表面のうねりの様子を示している。d1はうねりの凸部におけるドクターローラ14の回転中心から表面までの距離であり、d2はうねりの凹部におけるドクターローラ14の回転中心から表面までの距離である。
ここで隣り合う凸部と凹部とのドクターローラ14の回転中心から表面までの距離に差がありすぎると、ドクターローラ14の現像ローラ11に対する当接不良となり、微小空隙TPからトナーがすり抜けることがあった。微小空隙TPからトナーがすり抜けると画像ムラやトナー飛散などの問題が生じた。
A schematic diagram of the undulation in this minute range is shown in FIG. FIG. 13 shows the state of surface undulation in the range of 1 mm in the axial direction of the
Here, if there is an excessive difference in the distance from the rotation center of the
そこで、軸方向1mmあたりにおける表面の凹部と凸部との回転中心からの距離の差を規定することで、局所的な当接不良の発生を防止する。平均粒径が7μmのトナーを用いたところ、中央領域βでは隣り合う凸部と凹部との差、つまりd1−d2を12.5μm以下とすることにより、微小空隙TPからトナーがすり抜けることを防止できた。用いるトナーの平均粒径よりもd1−d2が大きい状態でもトナーのすり抜けを防止することができるのは、トナーが完全な球形でないことと、ドクターローラ14の表面は弾性層であるのでこの弾性層がつぶれることでトナーがすり抜けることができない状態となるからである。隣り合う凹凸の差を12.5μm以下とすれば、トナーのすり抜けは防止することができるので、軸方向の単位長さ1mmあたりのドクターローラ14の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が12.5μm以下であれば、中央領域β全体でトナーのすり抜けを防止することができる。
Therefore, the occurrence of local contact failure is prevented by defining the difference in the distance from the center of rotation between the concave and convex portions on the surface per 1 mm in the axial direction. When toner having an average particle diameter of 7 μm is used, in the central region β, the difference between adjacent convex portions and concave portions, that is, d1-d2 is set to 12.5 μm or less to prevent the toner from slipping through the minute gap TP. did it. Even when d1-d2 is larger than the average particle diameter of the toner used, the toner can be prevented from slipping through because the toner is not perfectly spherical and the surface of the
一方、端部領域γではトナーの粉圧が中央領域βに比べて高いため、トナーがすり抜けようとする圧力が高くなる。そこで、平均粒径が7μmのトナーに対して、端部領域γのd1−d2を10μm以下とすることにより、微小空隙TPからトナーがすり抜けることを防止できた。このように、端部領域γでは中央領域βよりもさらにd1−d2の値を小さく規定することにより、トナーのすり抜けを防止することができるようになった。隣り合う凹凸の差を10μm以下とすれば、トナーのすり抜けは防止することができるので、軸方向の単位長さ1mmあたりのドクターローラ14の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が10μm以下であれば、端部領域γ全体でトナーのすり抜けを防止することができる。
On the other hand, since the powder pressure of toner is higher in the end region γ than in the central region β, the pressure at which the toner tries to slip through increases. Therefore, by setting d1-d2 of the end region γ to 10 μm or less with respect to the toner having an average particle diameter of 7 μm, the toner can be prevented from slipping through the minute gap TP. As described above, by defining the value of d1-d2 smaller in the end region γ than in the central region β, it is possible to prevent the toner from slipping through. If the difference between adjacent irregularities is 10 μm or less, toner can be prevented from slipping through. Therefore, the maximum value and minimum value of the distance from the rotation center of the
上述の説明では、部材作成上に生じた微小なうねりについて述べたが、単位長さ辺りのドクターローラ14の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差としてはこれに限るものではない。例えば、装置組み立て中や部材運搬中に微小な傷や凹みが生じた時のも適用できる。その傷や凹み周辺1mmあたりドクターローラ14の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が中央領域βで12.5μm以下、端部領域γで10μm以下であれば、局所的なトナーのすり抜けを防止することができる。このように、単位長さ辺りのドクターローラ14の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差は、良品と不良品とを区別する製品管理の指標としても用いることができる。
In the above description, the minute undulation generated in the member production has been described. However, the difference between the maximum value and the minimum value of the distance from the rotation center of the
以上、本実施形態によれば、ドクターローラ中央14cの外径をドクターローラ端部14dの外径よりも大きくし、ドクターローラ中央14cで両側対称形状としている。この時、外径の形状はドクターローラ14のたわみにあわせて現像ローラ11に当接するように、ドクターローラ中央14cで頂点をとる4次関数の外径曲線CLする。このように、ドクターローラ14の外径をたわみにあわせることで、ドクターローラ14の現像ローラ11に対しての当接圧が軸方向に均一となり、均一なトナー薄層TLを形成することができる。また、ドクターローラ14は端部シール部材20の内側からドクターローラ14の端部方向に向けて外径曲線CLよりも外径が大きくなる端部領域γを設けている。これにより、端部シール部材20の内側近傍の領域αでのドクターローラ14の現像ローラ11に対する当接圧を中央領域βにおける当接圧よりも大きくすることができ、トナー薄層TL端部である領域αにおけるトナー漏れを防止できるようになった。
また、当接圧が他の領域よりも大きくなる端部領域γを画像保証領域Dの外側に設けることにより、画像保証領域D内では当接圧を均一に保つことができ、均一なトナー薄層TLを形成することができる。
また、外径曲線CLを、一般的な当分布荷重の両端支持はりのたわみを求める4次関数の曲線としている。これにより他の関数の曲線を用いるよりも忠実にドクターローラ14のたわみにあわせることができ、より均一な当接圧となり、より均一な厚さのトナー薄層TLを形成することができる。
また、ドクターローラ端部14dの外径φCが、変曲点CPとドクターローラ中央14dとの外径差dφと変曲点CPの外径φBとに対して、φC−φB=dφ/10となるようにする。これにより、端部領域γでの外径が大きすぎることに起因するかぶりの発生や、端部領域γでの外径が小さすぎることに起因する現像剤漏れの発生を防止することができる。
また、中央領域βの軸方向単位長さ1.0[mm]あたりの、ドクターローラ14の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差を12.5μm以下としている。これにより、中央領域βでドクターローラ14表面の微小なうねりに起因する局所的なトナーのすり抜けを防止でき、地汚れやトナー飛散を防止することができる。
また、端部領域γの軸方向単位長さ1.0[mm]あたりの、ドクターローラ14の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差を10μm以下としている。これにより、端部領域γでドクターローラ14表面の微小なうねりに起因する局所的なトナーのすり抜けを防止でき、地汚れやトナー飛散を防止することができる。
As described above, according to the present embodiment, the outer diameter of the doctor roller center 14c is larger than the outer diameter of the doctor
Further, by providing the end region γ where the contact pressure is larger than the other regions outside the image guarantee region D, the contact pressure can be kept uniform in the image guarantee region D, and the uniform toner thinness can be maintained. A layer TL can be formed.
Further, the outer diameter curve CL is a quaternary function curve for obtaining the deflection of the both-end supporting beam of the general distribution load. As a result, it is possible to match the deflection of the
Further, the outer diameter φC of the doctor
Further, the difference between the maximum value and the minimum value of the distance from the rotation center of the
Further, the difference between the maximum value and the minimum value of the distance from the rotation center of the
尚、本実施形態では外径曲線CLとして、一般的な当分布荷重の両端支持はりのたわみを求める4次関数を適用したが、たわみにあわせた形状の外径としてはこれに限るものではない。例えば、2次関数、円弧等、特許文献1に記載されている、ドクターローラと現像ローラとの当接圧が軸方向で均一となるような形状で、端部に他の領域よりも当接圧が大きくなる端部領域を設けることにより、本発明を適用することができる。
In this embodiment, the quaternary function for obtaining the deflection of the both-end supporting beam of the normal distribution load is applied as the outer diameter curve CL. However, the outer diameter of the shape according to the deflection is not limited to this. . For example, a quadratic function, a circular arc, or the like described in
[変形例1]
ところで、本実施形態ではひとつの感光体ベルト1に対して、複数の現像ローラ11が当接する構成であるがこれに限るものではない。図12は変形例1として、一つの現像ローラに対して、感光体ローラを1つずつ設けた作像部の概略図である。ここでは、感光体ローラ101と帯電部材31、クリーニング部材71及び現像装置52を一体に支持し、プロセスカートリッジ51としている。このうに感光体、帯電装置手段、現像手段及びクリーニング手段等の構成要素のうち、複数のものをプロセスカートリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカートリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に体して、着脱可能に構成する。
これにより、本実施形態で適用したドクターローラを有する現像装置を用いているので、画像保証領域におけるトナー薄層の均一化を実現しつつ、トナー汚れのない良好な画像品質を維持することができる。さらに、作像手段の保守、交換を容易にするプロセスカートリッジが提供できる。
[Modification 1]
By the way, in this embodiment, although the some developing
As a result, since the developing device having the doctor roller applied in the present embodiment is used, it is possible to maintain a good image quality without toner contamination while realizing a uniform toner thin layer in the image guarantee area. . Furthermore, it is possible to provide a process cartridge that facilitates maintenance and replacement of image forming means.
1 感光体ベルト
3 帯電装置
4 光書き込みユニット
5 現像装置
6 中間転写ベルト
7 感光体クリーニング装置
10 現像容器
11 現像ローラ
12 トナー供給ローラ
13 トナー規制ブレード
14 ドクターローラ
14a ドクターローラ弾性層
14b ドクターローラ軸部
14c ドクターローラ中央
14d ドクターローラ端部
14e ドクターローラ軸受け部
15 入口シール
16 ドクターローラクリーニングブレード
17a、17b、17c 搬送パドル
18a、18b、18c トナー収容器
19 押圧部材
20 端部シール部材
40 給紙カセット
41 手差しトレイ
42 搬送ローラ対
43 紙転写ローラ
44 定着ローラ
50 カム
51 プロセスカートリッジ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該開口部から露出し、該現像容器外の像担持体と対向するよう配置され、該現像剤を担持搬送する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に該現像剤を供給する現像剤供給部材と、
該現像剤担持体の表面に接触して該現像剤担持体が担持搬送する該現像剤の量を規制する現像剤規制部材と、
該現像剤担持体の端部から該現像容器外への現像剤漏れを防ぐよう該現像剤担持体の軸方向端部の表面に摺擦する端部シール部材とを備えた現像装置において、
該現像剤規制部材は該軸方向中央を中心に両側対称形状で、
軸方向両端部に挟まれた中央領域では該現像剤規制部材のたわみにあわせて、該軸方向中央に近いほど該現像剤規制部材の外径が大きくなる形状とし、
該中央領域の軸方向端側の端部領域では該現像剤規制部材の外径がたわみにあわせた形状の外径よりも大きくなる形状とし、
該中央領域と該端部領域との境界が該端部シール部材よりも軸方向中央側にあることを特徴とする現像装置。 A developer container containing a one-component developer and having an opening;
A developer carrying member that is exposed from the opening and is opposed to an image carrier outside the developing container, and carries the developer;
A developer supply member for supplying the developer to the developer carrying member;
A developer regulating member that regulates the amount of the developer carried and conveyed by the developer carrying body in contact with the surface of the developer carrying body;
In the developing device comprising an end seal member that slidably rubs against the surface of the end portion in the axial direction of the developer carrier so as to prevent the developer leakage from the end portion of the developer carrier to the outside of the developer container.
The developer regulating member is symmetrical on both sides around the axial center,
In the central region sandwiched between both axial ends, the outer diameter of the developer regulating member increases in proportion to the deflection of the developer regulating member, closer to the axial center,
In the end region on the axial end side of the central region, the outer diameter of the developer regulating member is larger than the outer diameter of the shape in accordance with the deflection,
2. A developing device according to claim 1, wherein a boundary between the central region and the end region is closer to a central side in the axial direction than the end seal member.
上記中央領域と上記端部領域との境界が、形成される画像の品質を保証する最大幅である画像保証領域の両端よりも軸方向端側にあることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
2. A developing device according to claim 1, wherein a boundary between the central region and the end region is located on an axial end side from both ends of the image guarantee region which is a maximum width for guaranteeing a quality of an image to be formed.
上記中央領域での外径は等分布荷重の両端支持はりのたわみを求める一般式に基づいて変化し、
上記端部領域での外径は該一般式に基づいて求められる外径よりも大きい値であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
The outer diameter in the central region changes based on the general formula for obtaining the deflection of the both ends support beam of the equally distributed load,
The developing device according to claim 1, wherein the outer diameter in the end region is larger than the outer diameter determined based on the general formula.
上記中央領域と上記端部領域との境界の外径と該現像剤規制部材の上記軸方向中央の外径との差をdφとした時、
該端部領域における該現像剤規制部材の外径が該中央領域と該端部領域との境界の外径の±dφ/10以内であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1, 2 or 3,
When the difference between the outer diameter of the boundary between the central region and the end region and the outer diameter of the axial center of the developer regulating member is dφ,
The developing device, wherein an outer diameter of the developer regulating member in the end region is within ± dφ / 10 of an outer diameter of a boundary between the central region and the end region.
上記現像剤規制部材の上記中央領域の上記軸方向の1.0[mm]あたりの、該現像剤規制部材の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が12.5μm以下であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1, 2, 3 or 4,
The difference between the maximum value and the minimum value of the distance from the rotation center of the developer regulating member to the surface per 1.0 [mm] in the axial direction of the central region of the developer regulating member is 12.5 μm or less. A developing device characterized by the above.
上記現像剤規制部材の上記中央領域の上記軸方向の1.0[mm]あたりの、該現像剤規制部材の回転中心から表面までの距離の最大値と最小値との差が10μm以下であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1, 2, 3, 4 or 5.
The difference between the maximum value and the minimum value of the distance from the rotation center of the developer regulating member to the surface per 1.0 [mm] in the axial direction of the central region of the developer regulating member is 10 μm or less. A developing device.
上記現像手段として、請求項1、2、3、4、5又は6の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising: an image carrier that carries a latent image; an exposure device that forms a latent image on the image carrier; and a developing unit that develops the latent image on the image carrier.
An image forming apparatus using the developing device of claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6 as the developing means.
該現像装置が請求項1、2、3、4、5または6の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。 In a process cartridge that integrally supports at least one of an image carrier, a charging device, an exposure device, or a cleaning device and a developing device and is detachable from the image forming apparatus main body,
7. A process cartridge according to claim 1, wherein the developing device is the developing device according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6.
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JP2007264129A (en) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Oki Data Corp | Developing device and image forming apparatus |
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- 2004-12-24 JP JP2004373004A patent/JP2005316376A/en active Pending
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