JP2006003412A - Developing unit and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像装置等に関し、より詳しくは例えば電子写真方式を利用した画像形成装置において静電潜像を現像する現像装置等に関する。 The present invention relates to a developing device or the like, and more particularly to a developing device or the like that develops an electrostatic latent image in an image forming apparatus using an electrophotographic system.
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体(感光体ドラム)を一様に帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像を現像装置によって可視像(トナー像)とし、さらにこのトナー像を記録紙に転写し、これを定着して画像形成を行っている。 In an image forming apparatus such as a copying machine or a printer using an electrophotographic system, for example, a photosensitive member (photosensitive drum) formed in a drum shape is uniformly charged, and the photosensitive drum is controlled based on image information. An electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum by exposure with the exposed light. The electrostatic latent image is converted into a visible image (toner image) by a developing device, and the toner image is further transferred to a recording sheet and fixed to perform image formation.
かかる画像形成装置に用いられる現像装置では、磁性トナーを使用する一成分現像方式や、トナーと磁性キャリアとが混合された二成分現像剤を使用する二成分現像方式が用いられているが、特にカラー画像形成装置においては、鮮明なカラー画像を形成するためには磁性体粒子を含まないカラートナーを使用する必要があることから、二成分現像方式が主流となっている。この二成分現像方式を用いた現像装置(二成分現像装置)では、トナーと磁性キャリアとを混合した現像剤を現像剤担持体によって感光体ドラムまで搬送し、感光体ドラムに現像剤を接触させることで、帯電したトナーを静電潜像に付着させて現像を行なう。 In a developing device used in such an image forming apparatus, a one-component developing method using a magnetic toner or a two-component developing method using a two-component developer in which a toner and a magnetic carrier are mixed is used. In a color image forming apparatus, in order to form a clear color image, it is necessary to use a color toner that does not contain magnetic particles. Therefore, a two-component development method has become mainstream. In a developing device (two-component developing device) using this two-component developing system, a developer in which toner and a magnetic carrier are mixed is conveyed to a photosensitive drum by a developer carrier, and the developer is brought into contact with the photosensitive drum. As a result, development is performed by attaching the charged toner to the electrostatic latent image.
かかる二成分現像装置においては、高品質な画像を形成するために、トナーを充分に帯電させ、かつトナー濃度(トナー/磁性キャリア)を所定の範囲に維持しておく必要がある。そのために、二成分現像装置では、現像剤担持体が1回転する間に、静電潜像の現像に供した後の現像剤は現像剤担持体から離脱させ、その後直ちに新たな現像剤が供給されるように構成して、現像剤の入れ替えを行なっている。そして、現像剤担持体から離脱させた現像剤は、機械的な攪拌手段によってトナーと磁性キャリアとが新たに攪拌混合されて、トナー濃度の適正化や、トナーへの充分な摩擦帯電が行なわれ、その後、再度現像剤担持体への供給が行なわれる。このような現像剤の循環サイクルによって、静電潜像の現像は、常に所定のトナー濃度および帯電量をもった現像剤により行なわれるように構成されている。その際、現像剤の循環サイクルに伴って、現像剤担持体に対する現像剤の離脱・供給や、トナーと磁性キャリアとの攪拌混合が行なわれるので、現像装置の内部では、トナー粒子が内部空間に浮遊して、トナークラウドが発生している。 In such a two-component developing device, in order to form a high-quality image, it is necessary to sufficiently charge the toner and maintain the toner concentration (toner / magnetic carrier) within a predetermined range. Therefore, in the two-component developing device, the developer after being subjected to the development of the electrostatic latent image is separated from the developer carrier while the developer carrier is rotated once, and then a new developer is supplied immediately thereafter. Thus, the developer is replaced. The developer separated from the developer carrier is newly stirred and mixed with the toner and the magnetic carrier by mechanical stirring means to optimize the toner concentration and sufficiently frictionally charge the toner. Thereafter, the supply to the developer carrying member is performed again. By such a developer circulation cycle, the development of the electrostatic latent image is always performed by a developer having a predetermined toner concentration and charge amount. At that time, as the developer circulates, the developer is released from and supplied to the developer carrier, and the toner and the magnetic carrier are stirred and mixed. The toner cloud is floating and floating.
一方、二成分現像装置では、現像剤担持体が回転することにより、二成分現像装置の内部へ流れる空気流が発生し、二成分現像装置の内部は外気圧よりも高い気圧状態が形成されている。そのため、二成分現像装置の内部から例えば現像剤担持体の周囲等にある現像装置の僅かな隙間を通って空気が漏出している。その際に、二成分現像装置内部に発生したトナークラウドも、この漏出する空気とともに漏れ出て、画像形成装置の内部を汚染したり、記録紙に汚れを生じさせる場合がある。 On the other hand, in the two-component developing device, when the developer carrier rotates, an air flow that flows into the two-component developing device is generated, and an internal pressure state higher than the external air pressure is formed in the two-component developing device. Yes. For this reason, air leaks from the inside of the two-component developing device through a slight gap of the developing device, for example, around the developer carrier. At that time, the toner cloud generated inside the two-component developing device may leak together with the leaked air, contaminating the inside of the image forming apparatus or causing the recording paper to become dirty.
そこで、現像装置内部からトナークラウドの漏出を防ぐための技術として、現像スリーブ内に設けた磁気ロール外周部に、軸方向に延在するN、S極を周方向に順次着磁するとともに、隣接する磁極が同極の同極着磁部を少なくとも一箇所設け、この同極着磁部の少なくとも現像スリーブ回転方向上流側に位置する磁極を、現像領域から現像スリーブと現像剤攪拌ロールとの対向部に至る間で、現像装置のケーシングと対向して設けた構成とした技術が存在する(例えば、特許文献1参照)。かかる技術では、同極着磁部の現像スリーブ回転方向上流側に位置する磁極によって、現像スリーブとケーシングとの間には現像剤溜りが形成され、これによってケーシング内のトナーが外部に飛散するのが防止される。 Therefore, as a technique for preventing the leakage of the toner cloud from the inside of the developing device, the N and S poles extending in the axial direction are sequentially magnetized in the circumferential direction on the outer periphery of the magnetic roll provided in the developing sleeve and adjacent to each other. At least one same-polarized magnetized part having the same magnetic pole is provided, and the magnetic pole located at least upstream of the developing-sleeve rotation direction of the same-polarized magnetized part is opposed to the developing sleeve and the developer stirring roll from the developing region. There is a technique in which the structure is provided so as to be opposed to the casing of the developing device (see, for example, Patent Document 1). In such a technique, a developer pool is formed between the developing sleeve and the casing by the magnetic pole located on the upstream side in the developing sleeve rotation direction of the same-polarized magnetized portion, whereby the toner in the casing is scattered outside. Is prevented.
しかしながら、現像装置の内部における高い気圧状態に起因するトナークラウドの漏出に対して、上記した特許文献1に記載された技術のように、現像スリーブとケーシングとの間に現像剤溜りを形成して、現像装置内部からの空気流を遮蔽する方法では、現像剤溜りが形成されない領域、特に、磁極が配設されていない現像剤担持体の長手方向両端部の領域からは、現像装置内部の空気が集中的に漏出することとなり、その領域においては却ってトナークラウドの漏出量が増加することとなる。そのために、全体として画像形成装置の内部へのトナークラウドの漏出量を減少させる効果は小さく、画像形成装置の内部の汚染や、記録紙への汚れを抑制することは難しいという不都合があった。
However, a developer pool is formed between the developing sleeve and the casing, as in the technique described in
そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、現像装置内部からのトナークラウドの漏出を抑制することにある。 Accordingly, the present invention has been made to solve the technical problems as described above, and an object thereof is to suppress leakage of the toner cloud from the inside of the developing device.
かかる目的のもと、本発明の現像装置は、現像剤を収容するハウジングと、ハウジングの開口部に設けられ、現像剤を担持して回動する現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤を担持する領域の長手方向外側の領域に設けられ、ハウジング内部の空気を外部に流出させる通風路と、通風路に現像剤担持体と間隔を持って配置された電極とを備えたことを特徴としている。
ここで、電極は、現像剤担持体との間で、ハウジング内部の空気に含まれるトナーを静電的に吸着する電界を形成することを特徴とすることができる。また、通風路内であって、電極の現像剤担持体の回動方向下流側に、現像剤担持体上のトナーを除去するトナー除去部材をさらに備えた構成とすることができる。特に、トナー除去部材は、現像剤担持体の回動方向に対して、現像剤担持体上の現像剤を担持する領域側を下流側に傾けて配置された構成とすることもできる。
さらに、電極は、現像剤担持体との間で、電極に捕集されたトナーを現像剤担持体に転移させるクリーニング電界を形成することを特徴とすることができる。
For this purpose, a developing device according to the present invention includes a housing for storing a developer, a developer carrier that is provided in an opening of the housing and that rotates while supporting the developer, and a developer carrier. Provided in a region on the outer side in the longitudinal direction of the region carrying the developer, and provided with a ventilation path for allowing the air inside the housing to flow out to the outside, and an electrode disposed in the ventilation path with a distance from the developer carrier. It is characterized by.
Here, the electrode may form an electric field that electrostatically adsorbs toner contained in the air inside the housing between the developer carrying member and the electrode. In addition, a toner removal member that removes toner on the developer carrier may be further provided in the ventilation path and downstream of the electrode in the rotation direction of the developer carrier. In particular, the toner removing member may be configured such that the region side of the developer carrying member on which the developer is carried is inclined to the downstream side with respect to the rotation direction of the developer carrying member.
Further, the electrode may form a cleaning electric field between the developer carrying member and the toner collected on the electrode to transfer the developer to the developer carrying member.
また、本発明を画像形成装置と捉え、本発明の画像形成装置は、静電潜像が形成される像担持体と、像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段とを有し、現像手段は、現像剤を収容するハウジングと、ハウジングの開口部に設けられ、現像剤を担持して回動する現像剤担持体と、現像剤担持体上の現像剤を担持する領域の長手方向外側の領域に、現像剤担持体とハウジングとの間に設けられる間隙と、間隙のハウジング側に設けられる電極とを備えたことを特徴としている。
ここで、現像手段は、電極と現像剤担持体との間に、ハウジング内部の空気に含まれるトナーを電極に静電的に吸着する電界と、電極に捕集されたトナーを現像剤担持体に転移させる電界とを形成可能な電源をさらに備えたことを特徴とすることができる。特に、電源は、像担持体に形成された静電潜像を現像していない期間、または所定の回数の現像動作を経る毎に、電極と現像剤担持体との間に、電極に捕集されたトナーを現像剤担持体に転移させる電界を形成することを特徴とすることもできる。
Further, the present invention is regarded as an image forming apparatus, and the image forming apparatus of the present invention includes an image carrier on which an electrostatic latent image is formed and a developing unit that develops the electrostatic latent image formed on the image carrier. And a developing means, a housing for accommodating the developer, a developer carrier that is provided in the opening of the housing and rotates while carrying the developer, and a region for carrying the developer on the developer carrier. And a gap provided between the developer carrying member and the housing, and an electrode provided on the housing side of the gap.
Here, the developing means includes an electric field for electrostatically adsorbing toner contained in the air inside the housing to the electrode between the electrode and the developer carrier, and the toner collected on the electrode as the developer carrier. And a power source capable of forming an electric field to be transferred to the light source. In particular, the power source collects the electrode between the electrode and the developer carrier during a period when the electrostatic latent image formed on the image carrier is not developed or after every predetermined number of development operations. An electric field for transferring the applied toner to the developer carrying member may be formed.
本発明の効果として、現像装置内部からのトナークラウドの漏出を抑制して、画像形成装置の内部の汚染や、記録紙への汚れを許容範囲に抑えることが可能となった。 As an effect of the present invention, it is possible to suppress the leakage of the toner cloud from the inside of the developing device, and to suppress the contamination inside the image forming apparatus and the stain on the recording paper within an allowable range.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、像担持体ユニットの一例として電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の感光体ユニット1Y,1M,1C,1K、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに静電潜像を書込む露光ユニット3Y,3M,3C,3K、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに形成された各色静電潜像を現像する現像装置(現像手段)としての現像器ユニット4Y,4M,4C,4K、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像を記録材(記録紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)させる二次転写部20、二次転写された画像を用紙P上に定着させる定着装置60を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有している。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus to which the exemplary embodiment is applied. The image forming apparatus shown in FIG. 1 is an intermediate transfer type image forming apparatus generally called a tandem type, and includes a plurality of photoconductor units on which toner images of respective color components are formed by an electrophotographic system as an example of an image carrier unit. 1Y, 1M, 1C, 1K,
本実施の形態の画像形成装置において、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kには、矢印A方向に回転する感光体ドラム11の周囲に、これらの感光体ドラム11を帯電する帯電器の一例としての帯電ロール12、感光体ドラム11上の残留トナーを除去するクリーニング部材の一例としてのドラムクリーナ17が配設されている。これらの感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト15の上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の順に、略直線状に配置されている。そして、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kの感光体ドラム11上に形成された各色成分トナー像を一次転写部10において中間転写ベルト15に転写するように、感光体ドラム11が中間転写ベルト15を介して一次転写ロール16に当接するように配置されている。
本実施の形態の各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kは、画像形成装置に対して着脱自在に構成され、それぞれの感光体ドラム11の寿命に合わせて、容易に交換することが可能なように構成されている。
In the image forming apparatus according to the present embodiment, each of the
Each of the
また、各露光ユニット3Y,3M,3C,3Kには、LEDプリントヘッド(LPH)13が配設されている。そして、各露光ユニット3Y,3M,3C,3Kは、それぞれが各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに対応して配置され、LEDプリントヘッド(LPH)13から照射した光を感光体ドラム11表面に結像させ、感光体ドラム11表面上に静電潜像を形成する。
さらに、各現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kも、同様にそれぞれが各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kに対応して配置され、感光体ドラム11上に形成された静電潜像を、収容された各色トナーによって可視像化する。
Further, an LED print head (LPH) 13 is disposed in each of the
Further, each of the developing
中間転写体である中間転写ベルト15は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は106〜1014Ωcmとなるように形成されており、その厚みは例えば0.1mm程度に構成されている。中間転写ベルト15は、各種ロールによって図1に示すB方向に所定の速度で循環駆動(回動)されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ(図示せず)により駆動されて中間転写ベルト15を回動させる駆動ロール31、各感光体ドラム11の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト15を支持する支持ロール32、中間転写ベルト15に対して一定の張力を与えるとともに中間転写ベルト15の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール33、二次転写部20に設けられるバックアップロール25、中間転写ベルト15上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール34を有している。
The
一次転写部10は、中間転写ベルト15を挟んで感光体ドラム11に対向して配置される転写器の一例としての一次転写ロール16で構成されている。一次転写ロール16は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が107〜109Ωcmのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール16は中間転写ベルト15を挟んで感光体ドラム11に圧接配置され、さらに一次転写ロール16にはトナーの帯電極性(マイナス極性とする。以下同様。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム11上のトナー像が中間転写ベルト15に順次、静電吸引され、中間転写ベルト15上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
The
二次転写部20は、中間転写ベルト15のトナー像担持面側に配置される転写器の一例としての二次転写ロール22と、バックアップロール25とによって構成される。バックアップロール25は、表面がカーボンを分散したEPDMとNBRとのブレンドゴムのチューブ、内部がEPDMゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が107〜1010Ω/□となるように形成され、硬度は例えば70°(アスカーC)に設定される。このバックアップロール25は、中間転写ベルト15の裏面側に配置されて二次転写ロール22の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール26が当接配置されている。
The
一方、二次転写ロール22は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、SUS等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したNBRとSBRとEPDMとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が107〜109Ωcmのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール22は中間転写ベルト15を挟んでバックアップロール25に圧接配置され、さらに二次転写ロール22は接地されてバックアップロール25との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部20に搬送される用紙P上にトナー像を二次転写する。
On the other hand, the
また、中間転写ベルト15の二次転写部20の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト15上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト15の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ35が接離自在に設けられている。一方、イエローの感光体ユニット1Yの上流側には、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)38が配設されている。基準センサ38は、中間転写ベルト15の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部40からの指示により、各感光体ユニット1Y,1M,1C,1K、各露光ユニット3Y,3M,3C,3K、および各現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kは画像形成を開始するように構成されている。さらに、ブラックの感光体ユニット1Kの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ39が配設されている。
Further, on the downstream side of the
加えて、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Pを収容する用紙トレイ50、この用紙トレイ50に集積された用紙Pを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール51、ピックアップロール51により繰り出された用紙Pを搬送する搬送ロール52、搬送ロール52により搬送された用紙Pを二次転写部20へと送り込む搬送シュート53、二次転写ロール22により二次転写された後に搬送される用紙Pを内部に配設されたファンで吸引しながら定着装置60へと搬送する搬送ベルト55、用紙Pを定着装置60に導く定着入口ガイド56を備えている。
In addition, in the image forming apparatus of the present embodiment, as a paper transport system, a
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図1に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置(IIT)や図示しないパーソナルコンピュータ(PC)等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置(IPS)により所定の画像処理が施された後、感光体ユニット1Y,1M,1C,1K、露光ユニット3Y,3M,3C,3Kおよび現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kによって作像作業が実行される。画像処理装置(IPS)では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Y、M、C、Kの4色の色材階調データに変換され、露光ユニット3Y,3M,3C,3Kに出力される。
Next, a basic image forming process of the image forming apparatus according to the present embodiment will be described. In the image forming apparatus as shown in FIG. 1, image data output from an image reading device (IIT) not shown or a personal computer (PC) not shown is subjected to predetermined image processing by an image processing device (IPS) not shown. After the application, the image forming operation is executed by the
感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11では、帯電ロール12によって表面が一様に帯電されている。そして、各露光ユニット3Y,3M,3C,3Kでは、入力された色材階調データに応じて、LPH13から各々の感光体ドラム11に対して露光光を出射する。すなわち、LPH13は、LPH駆動部、発光ダイオードアレイ(LEDアレイ)、セルフォックレンズ(登録商標)アレイによって主要部が構成され、色材階調データに基づいて制御された信号をLPH駆動部からLEDアレイに出力し、LEDアレイはLPH駆動部からの信号に基づいた光を照射して、セルフォックレンズ(登録商標)アレイによって感光体ドラム11表面に結像している。
感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11では、このLPH13によって表面が露光されることで静電潜像が形成される。その後、形成された静電潜像は、各々の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kによって、Y、M、C、Kの各色トナーにより現像され、トナー像が形成される。
The surface of each of the
The surface of each of the
感光体ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム11と中間転写ベルト15とが当接する一次転写部10において、中間転写ベルト15上に転写される。より具体的には、一次転写部10において、一次転写ロール16により中間転写ベルト15の基材に対しトナーの帯電極性(マイナス極性)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が付加され、トナー像を中間転写ベルト15の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
The toner images formed on the
トナー像が中間転写ベルト15の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト15は移動してトナー像が二次転写部20に搬送される。トナー像が二次転写部20に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部20に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール51が回転し、用紙トレイ50から所定サイズの用紙Pが供給される。ピックアップロール51により供給された用紙Pは、搬送ロール52により搬送され、搬送シュート53を経て二次転写部20に到達する。この二次転写部20に到達する前に、用紙Pは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト15の移動タイミングに合わせてレジストロール(図示せず)が回転することで、用紙Pの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
After the toner images are sequentially primary transferred onto the surface of the
二次転写部20では、中間転写ベルト15を介して、二次転写ロール22がバックアップロール25に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Pは、中間転写ベルト15と二次転写ロール22との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール26からトナーの帯電極性(マイナス極性)と同極性の電圧(二次転写バイアス)が印加されると、二次転写ロール22とバックアップロール25との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト15上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール22とバックアップロール25とによって押圧される二次転写部20において、用紙P上に一括して静電転写される。
In the
その後、トナー像が静電転写された用紙Pは、二次転写ロール22によって中間転写ベルト15から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール22の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト55へと搬送される。搬送ベルト55では、定着装置60における最適な搬送速度に合わせて、用紙Pを吸引しながら定着装置60まで搬送する。定着装置60に搬送された用紙P上の未定着トナー像は、定着装置60によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙P上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Pは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。
一方、用紙Pへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール34および中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
Thereafter, the sheet P on which the toner image has been electrostatically transferred is transported as it is while being peeled off from the
On the other hand, after the transfer onto the paper P is completed, the residual toner remaining on the
次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kについて説明する。以下では、イエロー(Y)トナーを現像する現像器ユニット4Yを例に説明するが、現像器ユニット4M,4C,4Kも同様に構成され、それぞれマゼンタ(M)トナー、シアン(C)トナー、ブラック(K)トナーにより現像し、M、C、Kのトナー像を形成する。
図2は、現像器ユニット4Yの概略断面図である。図2に示すように、現像器ユニット4Yは、現像剤を収容する現像剤保持容器および現像器ユニット4Yの筺体としてのハウジング41、現像剤担持体としての現像スリーブ42、現像剤を現像スリーブ42に吸着させる現像マグネット43、現像剤の層厚(塗布量)を規制するブレード44、現像剤を攪拌しながら現像器ユニット4Yの長手方向に循環移動させる現像剤供給オーガー45および現像剤攪拌オーガー46、トナーをハウジング41へ供給するトナー供給路47を備えている。
Next, the developing
FIG. 2 is a schematic sectional view of the developing
ハウジング41は、感光体ドラム11側に向けて開口を有し、内部にはトナーと磁性粒子であるキャリアとを混合させた現像剤を収容する現像剤収容部が設けられている。現像剤収容部は、現像器ユニット4Yの長手方向に設けられた収容部壁41aによって第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとに分けられている。
そして、第1現像剤収容部41bには現像剤供給オーガー45が配置され、第2現像剤収容部41cには現像剤攪拌オーガー46が配置されている。収容部壁41aは現像器ユニット4Yの長手方向の両端部には設けられておらず、第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとはこの両端部で連結されて、現像剤が互いに流通するように構成されている。
The
A
現像スリーブ42は、アルミニウム、SUS等の非磁性材料で構成され、図示しない駆動手段によって矢印C方向に回転する。現像スリーブ42には、図示しない電源から直流電圧からなる現像バイアス、または交流電圧に直流電圧が重畳された現像バイアスが印加され、感光体ドラム11との間に現像電界を形成している。
また、現像スリーブ42の内部には、現像マグネット43が内包されている。現像マグネット43には、感光体ドラム11と略対向して設けられた現像極N1、ブレード44と略対向して設けられ、現像剤の塗布量を規制するトリミング極S1、現像された現像剤をハウジング41内に搬送する搬送極S2、現像スリーブ42に担持された現像剤を離脱させるために反発磁界を形成するべく、現像スリーブ42の回転方向上流側から順に隣り合って配置された同極性(同極反発極)の第1反発磁極N2と第2反発磁極N3とが円周方向に配置されている。
ブレード44は、非磁性材料または磁性材料で構成され、現像マグネット43のトリミング極S1とともに現像スリーブ42に担持される現像剤の層厚を一定量に規制する。これにより、感光体ドラム11へは現像スリーブ42の軸方向に亘って所定量の現像剤が均一に供給され、現像電界の作用の下で感光体ドラム11上に形成された静電潜像を現像する。
The developing
A developing
The
かかる現像マグネット43を内包した現像スリーブ42では、同極反発極の下流側の第2反発磁極N3によって第1現像剤収容部41bに保持されている現像剤を現像スリーブ42に吸着させた後、現像スリーブ42上の現像剤量(塗布量)をトリミング極S1とブレード44とによって所定量に規制する。そして、現像スリーブ42が回転することによって現像剤を感光体ドラム11に搬送し、現像電界の下、現像極N1によって現像剤を穂立ちさせて感光体ドラム11に接触させ、感光体ドラム11上の静電潜像を現像する。現像を終えた現像剤は、搬送極S2によってハウジング41内に搬送され、第1反発磁極N2および第2反発磁極N3の反発磁界によって現像スリーブ42から離脱される。さらに現像スリーブ42から離脱した現像剤は、第1現像剤収容部41bに回収される。
In the developing
一方、第1現像剤収容部41bの現像剤供給オーガー45および第2現像剤収容部41cの現像剤攪拌オーガー46はそれぞれ軸の周囲にスクリューが設けられている。そして現像剤供給オーガー45と現像剤攪拌オーガー46とは、図示しない駆動手段によって互いに反対方向に回転して、トナーとキャリアとを攪拌しながら互いに反対方向に搬送する。第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとは現像器ユニット4Yの両端部で連結されているために現像剤が互いに流れ込み、現像剤供給オーガー45と現像剤攪拌オーガー46とによって第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとの間を循環するように構成されている。したがって、現像スリーブ42から離脱して第1現像剤収容部41bに回収された現像剤は、現像剤供給オーガー45と現像剤攪拌オーガー46とによって、第2現像剤収容部41cに搬送される。
On the other hand, the
また、ハウジング41には、第2現像剤収容部41cの長手方向中央部の上部に、第2現像剤収容部41cへトナーを供給するトナー供給路47が形成されている。トナー供給路47は現像器ユニット4Yの上部に配置されたトナー容器5Yと連結されている。そしてトナー容器5Yにはイエロー(Y)トナーが貯蔵され、トナー容器5Yからトナー供給路47を通ってトナーを落下させることで、現像器ユニット4Yの第2現像剤収容部41cにトナーを供給している。なお、それぞれ現像器ユニット4M,4C,4Kには、マゼンタ(M)トナーが貯蔵されたトナー容器5M、シアン(C)トナーが貯蔵されたトナー容器5C、ブラック(K)トナーが貯蔵されたトナー容器5Kがトナー供給路47を介して連結され、各色トナーを第2現像剤収容部41cに供給している。
In addition, a
第2現像剤収容部41cにおいて現像剤に対しトナー容器5Yから新たにトナーが供給される際には、図示しないトナー濃度検知センサによってトナー濃度が所定の範囲に制御されるようにトナー供給量が調整される。そして、新たにトナーが供給された現像剤は、現像剤攪拌オーガー46によってトナーと磁性キャリアとが充分に攪拌混合され、現像剤供給オーガー45と現像剤攪拌オーガー46とによる第1現像剤収容部41bと第2現像剤収容部41cとの間の循環によって、第1現像剤収容部41bに再び搬送される。そして、第1現像剤収容部41bから、トナー濃度が所定の範囲に調整され、トナーに充分な帯電が付与された現像剤が現像スリーブ42に供給される。このようにして、現像剤の循環が行なわれている。
When new toner is supplied from the
ここで、本実施の形態の現像器ユニット4Yでは、現像スリーブ42の両端部の現像剤が担持されていない領域(現像剤非担持領域)に対向するハウジング41の上部内壁に、現像スリーブ42と所定の間隔を形成するように、静電フィルタ電極48が配設されている。
かかる静電フィルタ電極48は、現像スリーブ42との間で静電フィルタを構成している。すなわち、静電フィルタ電極48は、フィルタ電源48aから電圧が印加されることで現像スリーブ42との間で電界を形成して、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間を通過する空気流の中に含まれるトナークラウドを、静電フィルタ電極48または現像スリーブ42に静電的に吸着させて捕集する機能を有している。
Here, in the developing
The
図3は、現像スリーブ42の一方の端部を現像器ユニット4Yの上方から表した概略構成図である。図3に示したように、現像スリーブ42においては、現像剤非担持領域である両端部を除いて現像剤が担持されている。この現像剤が担持されている領域(現像剤担持領域)では、現像剤が現像ニップ(現像スリーブ42上の現像剤が感光体ドラム11と接触する領域)を通過した後、現像剤がハウジング41内部に搬送される際に、ハウジング41内壁と摺擦しながら搬送されるために、現像剤とともにハウジング41内部には空気が流入する。そのため、ハウジング41内部では空気圧が外気圧よりも高い状態が形成される。そして、このハウジング41内部の高くなった空気圧は、現像スリーブ42とハウジング41との隙間から外部に流出する。その際のハウジング41内部から流出する空気流には、ハウジング41内部で発生したトナークラウドも含まれる。その空気流とともに現像器ユニット4Yから漏出するトナークラウドが、用紙P上の画像に汚れを生じさせたり、機内汚染を発生させる要因となる。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing one end of the developing
そこで、本実施の形態の現像器ユニット4Yでは、現像剤非担持領域である両端部において、通風路となるような現像スリーブ42とハウジング41の上部内壁との間に間隙を形成しておき、この間隙に現像スリーブ42と間隔を持って静電フィルタ電極48を配設している。このような構成により、現像剤非担持領域に形成された通風路がハウジング41内の空気圧を外気圧まで減圧する圧抜き孔となり、ハウジング41内部からの空気流は主としてこの通風路から排気されることとなる。そのため、現像剤非担持領域の通風路以外から外部に流出する空気流は殆ど抑えられ、トナークラウドの漏出源をこの通風路に集約することができる。
Therefore, in the
加えて、空気流が通風路を通過する際には、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間に電界を形成することによって、空気流中のトナークラウドを静電フィルタ電極48または現像スリーブ42に捕集することが可能となる。ここで図4は、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間に、静電フィルタ電極48から現像スリーブ42に向かう電界が形成された場合のトナークラウドの状態を説明する図である。図4に示したように、静電フィルタ電極48にはフィルタ電源48aからプラスの電圧が印加され、マイナスの現像バイアスが印加されている現像スリーブ42との間に、静電フィルタ電極48から現像スリーブ42に向かう(静電フィルタ電極48の電位が現像スリーブ42よりも高い)電界強度500V/mm以上の電界が形成される。トナークラウドに含まれるトナー粒子は、本実施の形態の現像器ユニット4Yに用いるトナーがマイナス帯電特性を有するように形成されているため、大部分がマイナス帯電している。そのため、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間の電界によって、トナークラウドに含まれるトナー粒子の殆どは、静電フィルタ電極48の表面に静電的に吸着されることとなる。
In addition, when the air flow passes through the ventilation path, an electric field is formed between the
一方、マイナス帯電特性を有するトナーであっても、僅かではあるがトナー同士の摩擦によりプラスに帯電しているものも含まれる。このようなプラスに帯電したトナー粒子は、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間の電界によって、現像スリーブ42表面に静電的に吸着される。そして、現像スリーブ42表面に静電的に吸着されたトナー粒子は、静電フィルタ電極48の現像スリーブ42回転方向下流側に配設されたトナー除去部材の一例としてのクリーナ49(図3も参照)により、現像スリーブ42の回転に伴って現像スリーブ42表面から剥ぎ取られる。
かかるクリーナ49は、ブレード状に形成されたウレタンゴムからなり、通風路を確保するようにハウジング41の上部内壁や静電フィルタ電極48との間に隙間を形成するとともに、クリーナ49の端部エッジが現像スリーブ42表面を摺擦するようにして、ハウジング41の側壁に支持されている。さらに、クリーナ49は、図3に示したように、現像スリーブ42回転方向に対して現像剤担持領域側を下流側に傾けて配設されている。このような構成により、クリーナ49は現像スリーブ42表面からトナー粒子を剥ぎ取る。そして、剥ぎ取られたトナー粒子は、クリーナ49の上流側側面に沿って次第に現像剤担持領域まで運ばれ、現像剤に取り込まれてハウジング41内部に回収されるように構成されている。
なお、クリーナ49は、ブレード状の他に、スクレーパ状に形成することもでき、さらにはテフロン(登録商標)織布や発泡ウレタン等によって拭き取る形態のものでもよい。また、磁性キャリアを保持したマグネットによって拭き取るように構成することもできる。
On the other hand, even a toner having a negative charging characteristic includes a toner that is positively charged due to friction between toners, although it is slight. Such positively charged toner particles are electrostatically attracted to the surface of the developing
The cleaner 49 is made of urethane rubber formed in a blade shape, and forms a gap between the upper inner wall of the
The cleaner 49 may be formed in a scraper shape in addition to the blade shape, and may be formed in a form of wiping with a Teflon (registered trademark) woven fabric or foamed urethane. Moreover, it can also comprise so that it may wipe off with the magnet holding the magnetic carrier.
また、本実施の形態の現像器ユニット4Yでは、画像形成と画像形成との間の非画像形成時(現像していない期間)、または所定回数の画像形成サイクルを経る毎に、静電フィルタ電極48表面に付着したトナーを現像スリーブ42表面に静電的に転移させるクリーニングモードを設定することができる。ここで図5は、クリーニングモードが設定された場合のトナークラウドの状態を説明する図である。図5に示したように、静電フィルタ電極48にはフィルタ電源48aからマイナスの電圧が印加され、マイナスの現像バイアスが印加されているか、または接地されている現像スリーブ42との間に、現像スリーブ42から静電フィルタ電極48に向かう(現像スリーブ42の電位が静電フィルタ電極48よりも高い)電界強度500V/mm以上の電界(クリーニング電界)が形成される。
Further, in the developing
そのため、静電フィルタ電極48表面に付着したマイナスに帯電しているトナー粒子は、静電フィルタ電極48から静電的な反発力を受けて離脱し、現像スリーブ42表面に転移する。そして、現像スリーブ42表面に転移したトナー粒子は、現像スリーブ42の回転に伴ってクリーナ49によって現像スリーブ42表面から剥ぎ取られる。さらに、クリーナ49によって現像スリーブ42表面から剥ぎ取られたトナー粒子は、クリーナ49の上流側側面に沿って次第に現像剤担持領域まで運ばれ、現像剤に取り込まれてハウジング41内部に回収される。
なお、クリーニングモードの際に、現像スリーブ42表面に付着しているプラスに帯電したトナー粒子は、逆に静電フィルタ電極48に転移するが、静電フィルタ電極48に転移したプラス帯電のトナー粒子は、通常モードのトナークラウド捕集時に、再度現像スリーブ42表面に転移し、クリーナ49によって現像スリーブ42表面から回収することができる。
Therefore, the negatively charged toner particles adhering to the surface of the
In the cleaning mode, the positively charged toner particles adhering to the surface of the developing
このように構成することにより、ハウジング41内部の高くなった空気圧に起因してハウジング41内部から外部に流出する空気流は、現像剤非担持領域に形成された通風路に集約され、空気流に含まれるトナークラウドは、現像剤非担持領域の通風路に配置された静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間で構成される静電フィルタによって除去することができる。そのため、ハウジング41内部から流出する空気流の清浄化を図ることができ、現像器ユニット4Yの隙間からのトナークラウドの漏出量を極めて少なく抑えることができる。それによって、用紙P上の画像の汚れの発生や、機内汚染の発生を許容レベルに低下させることが可能となる。
また、クリーニングモードを設定することで、静電フィルタ電極48に捕集されたトナーを定期的に回収することができるので、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間の電界を常に効果的に作用させることができる。そのため、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42とで構成される静電フィルタのトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。また、静電フィルタ電極48を清掃する作業も不要となる。
With this configuration, the air flow that flows out of the
In addition, since the toner collected on the
次に、画像形成装置内部におけるトナークラウド濃度に関して、本実施の形態の現像器ユニット4Yと、静電フィルタ電極48を配設しない従来の現像器ユニットとを比較した実験を行なった。その結果を図6に示す。本実験では、現像スリーブ42として外径20mmのものを用い、現像剤非担持領域の通風路に配置された静電フィルタ電極48は、幅5mm、長さ12mmに形成した。また、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間隔は2.0mmとし、500V/mmの電界を形成した。そして、画像形成装置内部のトナークラウド濃度の測定は、ダストトラック エアロゾルモニター(MODEL 3451)(カノマックス(株)製)を用いて測定した。
図6に示したように、本実施の形態の現像器ユニット4Yを用いた場合には、発生するトナークラウド濃度は、従来の現像器ユニットに比べて45%程度減少し、画像形成装置内部のトナークラウド濃度を充分に抑えることが可能となることが確認できた。
さらには、本実施の形態の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kを搭載した画像形成装置を用いて画像形成した際の画像の目視テストでは、従来の画像形成装置においては約80kPV(kilo Print Volume)において画像汚れが発生したが、本実施の形態の画像形成装置では、画像汚れの発生は認められなかった。
Next, with respect to the toner cloud density inside the image forming apparatus, an experiment was performed comparing the
As shown in FIG. 6, when the developing
Further, in an image visual test when an image is formed using an image forming apparatus equipped with the developing
以上説明したように、本実施の形態の現像器ユニット4Y,4M,4C,4Kでは、ハウジング41内部から外部に流出する空気流は、現像剤非担持領域に形成された通風路に集約され、空気流に含まれるトナークラウドは、現像剤非担持領域の通風路に配置された静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間で構成される静電フィルタによって捕集することができる。そのため、現像器ユニット4Y,4M,4C,4K内部からのトナークラウドの漏出量も極めて少なく抑えることができ、用紙P上の画像の汚れの発生や、機内汚染の発生を許容レベルに低下させることが可能となる。
また、クリーニングモードを設定することで、静電フィルタ電極48に捕集されたトナーを定期的に回収することができるので、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42との間の電界を常に効果的に作用させることができるため、静電フィルタ電極48と現像スリーブ42とで構成される静電フィルタのトナークラウド捕集効果を高く維持することができる。
As described above, in the
In addition, since the toner collected on the
本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置への適用がある。 As an application example of the present invention, there is application to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a fax machine using an electrophotographic system.
1Y,1M,1C,1K…感光体ユニット、3Y,3M,3C,3K…露光ユニット、4Y,4M,4C,4K…現像器ユニット、5Y,5M,5C,5K…トナー容器、11…感光体ドラム、12…帯電ロール、13…LEDプリントヘッド(LPH)、15…中間転写ベルト、16…一次転写ロール、17…ドラムクリーナ、20…二次転写部、41…ハウジング、42…現像スリーブ、43…現像マグネット、44…ブレード、45…現像剤供給オーガー、46…現像剤攪拌オーガー、47…トナー供給路、48…静電フィルタ電極、48a…フィルタ電源、49…クリーナ 1Y, 1M, 1C, 1K ... photosensitive unit, 3Y, 3M, 3C, 3K ... exposure unit, 4Y, 4M, 4C, 4K ... developer unit, 5Y, 5M, 5C, 5K ... toner container, 11 ... photosensitive member Drum, 12 ... charging roll, 13 ... LED print head (LPH), 15 ... intermediate transfer belt, 16 ... primary transfer roll, 17 ... drum cleaner, 20 ... secondary transfer section, 41 ... housing, 42 ... developing sleeve, 43 ... Development magnet, 44 ... Blade, 45 ... Developer supply auger, 46 ... Developer stirring auger, 47 ... Toner supply path, 48 ... Electrostatic filter electrode, 48a ... Filter power supply, 49 ... Cleaner
Claims (8)
前記ハウジングの開口部に設けられ、前記現像剤を担持して回動する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤を担持する領域の長手方向外側の領域に設けられ、前記ハウジング内部の空気を外部に流出させる通風路と、
前記通風路に前記現像剤担持体と間隔を持って配置された電極と
を備えたことを特徴とする現像装置。 A housing for containing the developer;
A developer carrying member that is provided at an opening of the housing and rotates while carrying the developer;
A ventilation path provided in a region on the outside in the longitudinal direction of the region carrying the developer on the developer carrying member, and for allowing the air inside the housing to flow out to the outside;
A developing apparatus comprising: the developer carrying member and an electrode arranged at a distance in the ventilation path.
前記像担持体に形成された静電潜像を現像する現像手段とを有し、
前記現像手段は、
現像剤を収容するハウジングと、
前記ハウジングの開口部に設けられ、前記現像剤を担持して回動する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体上の現像剤を担持する領域の長手方向外側の領域に、当該現像剤担持体と前記ハウジングとの間に設けられる間隙と、
前記間隙の前記ハウジング側に設けられる電極と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which an electrostatic latent image is formed;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier,
The developing means includes
A housing for containing the developer;
A developer carrying member that is provided at an opening of the housing and rotates while carrying the developer;
A gap provided between the developer carrier and the housing in a region outside the longitudinal direction of the region carrying the developer on the developer carrier;
An image forming apparatus comprising: an electrode provided on the housing side of the gap.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004177063A JP2006003412A (en) | 2004-06-15 | 2004-06-15 | Developing unit and image forming device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010231017A (en) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Canon Inc | Developing device |
-
2004
- 2004-06-15 JP JP2004177063A patent/JP2006003412A/en active Pending
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