JP2006084561A - Developing apparatus, image forming apparatus, and process unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シート等の記録媒体上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関し、特に、これらの装置に備えられる、現像装置やプロセスユニットに関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus having a function of forming an image on a recording medium such as a sheet, for example, a copying machine, a printer, or a facsimile machine. It relates to the process unit.
電子写真を用いた画像形成装置においては感光体上の静電潜像を忠実に再現するために、磁性一成分現像剤であるトナーにおいて乾式現像法の一つとしてジャンピング現像法がある。 In an image forming apparatus using electrophotography, in order to faithfully reproduce an electrostatic latent image on a photoreceptor, there is a jumping development method as one of dry development methods for toner which is a magnetic one-component developer.
このジャンピング現像法とは、感光体に現像剤担持体としての現像スリーブを一定の間隔(50〜500μm)を保って対向させて配置し、現像スリーブに直流と交流を重畳した現像バイアスを印加してトナー粒子を往復させる電界を形成し、現像スリーブ上に薄層に塗布されたトナーが感光体上の静電潜像に飛翔、付着して、潜像が反転現像されたトナー像として可視化される。 In this jumping development method, a developing sleeve as a developer carrying member is placed opposite to a photosensitive member while maintaining a constant interval (50 to 500 μm), and a developing bias in which direct current and alternating current are superimposed is applied to the developing sleeve. An electric field that reciprocates the toner particles is formed, and the toner applied in a thin layer on the developing sleeve flies and adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive member, and the latent image is visualized as a reverse developed toner image. The
このジャンピング現像法は、摩擦帯電したトナーを電界の力によって感光体上に移動させるため、潜像を忠実に再現させるためにはトナーの均一帯電が重要になってくる。 In this jumping development method, the frictionally charged toner is moved onto the photoconductor by the force of the electric field. Therefore, uniform charging of the toner is important for faithfully reproducing the latent image.
均一帯電には、トナーの形状、粒径の均一化が重要な要素となり高画質化を目指して様々な開発が行われてきた。しかし、近年の高画質化の要求に応えるためにトナーの形状、粒径の均一化に留まらず、粒径の微細化(特許文献1,2参照)や形状の真円化(特許文献3,4参照)が提案されてきている。
For uniform charging, the uniform shape and particle size of the toner are important factors, and various developments have been made with the aim of improving image quality. However, in order to meet the demand for higher image quality in recent years, the shape and particle diameter of the toner are not limited to be uniform, but the particle diameter is reduced (see
微粒子トナーを用いることにより、単位質量当たりの表面積が大きくなるため、摩擦帯電による表面電荷が大きくなり、現像剤担持体上に保持される平均電荷量が高くなる。そのため細線、ドットの再現性の向上、飛び散りを減少させることができ、高画質化を図ることが可能となる。 By using the fine particle toner, the surface area per unit mass is increased, so that the surface charge due to frictional charging is increased, and the average charge amount held on the developer carrier is increased. Therefore, it is possible to improve the reproducibility of fine lines and dots and to reduce scattering, and to improve the image quality.
また、磁性一成分トナーの円形度を上げることにより、より現像剤担持体上の平均電荷量を高くすることが可能になり、選択現像性が高まることと転写性の向上が図られ、更なる高画質化を可能とするのである。
しかしながら、磁性一成分トナーの円形度を大きくするに従って、トナー同士の接触面積が大きくなり摩擦帯電における平均帯電電荷量が大きくなる、チャージアップ現象がおこる。このとき、トナーの正規の帯電極性(ここではマイナス)にチャージアップしたトナーが像担持体であるスリーブ上に鏡映力により保持されてしまい、新たにスリーブ上に供給されたトナーが帯電されにくくなることでトナーの平均帯電量が不均一になりやすくなる。 However, as the circularity of the magnetic one-component toner increases, the contact area between the toners increases and the average charge amount in frictional charging increases, causing a charge-up phenomenon. At this time, the toner charged up to the normal charge polarity (minus in this case) of the toner is held by the mirror force on the sleeve which is the image carrier, and the toner newly supplied onto the sleeve is difficult to be charged. As a result, the average charge amount of the toner tends to be non-uniform.
また、現像スリーブ上のトナーが消費されない場合(例えば、印字率0(%)の画像出
力後)の平均電荷量と現像スリーブ上のトナーが消費される場合(例えば、印字率100(%)の画像出力後)の平均電荷量との差が大きくなるため、スリーブ一周目と二周目以降の濃度差が発生したり、スリーブ一周目の画像履歴が二周目以降に残る(以下、この現象を「スリーブネガゴースト」という)ことが懸念される。
Further, when the toner on the developing sleeve is not consumed (for example, after outputting an image with a printing rate of 0 (%)) and the toner on the developing sleeve is consumed (for example, with a printing rate of 100 (%)) Since the difference from the average charge amount after image output becomes large, a difference in density occurs between the first and second rounds of the sleeve, and the image history of the first round of the sleeve remains after the second round (hereinafter this phenomenon). "Sleeve negative ghost").
スリーブネガゴーストを低減する方法として、現像スリーブ上のトナーを一度剥ぎ取る作用をする、例えば現像スリーブに当接したローラを取り付けるといった解決策があるが、これはコストアップにつながってしまう。 As a method of reducing the sleeve negative ghost, there is a solution of removing the toner on the developing sleeve once, for example, attaching a roller in contact with the developing sleeve, but this leads to an increase in cost.
本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、ゴーストの発生を抑制させた高品位な画像が低コストで安定して得られる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of stably obtaining a high-quality image with suppressed generation of ghost at low cost.
上記目的を達成するために本発明にあっては、
現像剤を収納する現像容器と、
回転自在に設けられ、前記現像容器に収納された現像剤を担持する現像剤担持体と、
自由端を有して前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制して現像に供する現像剤の量を調整する現像剤規制部材と、
を備えた現像装置において、
自由端を有し、前記現像容器内の現像剤の循環を規制する現像剤循環規制部材を備え、
前記現像剤循環規制部材は、少なくとも、前記現像剤担持体の回転中心と前記現像剤規制部材の前記自由端とを結ぶ基準線から、前記基準線よりも前記現像剤担持体の回転方向上流側まで延びて設けられ、
さらに、前記現像剤循環規制部材の前記自由端は、前記現像剤担持体の回転中心を中心として、前記基準線から前記現像剤担持体の回転方向上流側に40度以内の領域であって、かつ、前記現像剤担持体の回転中心との距離が、前記現像剤担持体の中心と前記現像剤規制部材の前記自由端とを結ぶ線分の大きさよりも6.0mm以内で大きい領域に設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
A developer container for storing the developer;
A developer carrier that is rotatably provided and carries a developer contained in the developer container;
Developer regulation that adjusts the amount of developer provided for development by regulating the layer thickness of the developer that is provided in contact with the developer carrying body with a free end and is carried on the developer carrying body A member,
In a developing device comprising:
A developer circulation regulating member that has a free end and regulates the circulation of the developer in the developer container;
The developer circulation regulating member is at least upstream of the reference line connecting the rotation center of the developer carrier and the free end of the developer regulating member with respect to the rotation direction of the developer carrier from the reference line. Extending to
Further, the free end of the developer circulation regulating member is a region within 40 degrees from the reference line to the upstream side in the rotation direction of the developer carrier, with the rotation center of the developer carrier as a center. In addition, the distance from the rotation center of the developer carrier is provided in an area that is larger than the size of a line segment connecting the center of the developer carrier and the free end of the developer regulating member within 6.0 mm. It is characterized by being.
また、本発明に係る画像形成装置にあっては、像担持体と、この像担持体に現像作用を行なう上記記載の現像装置と、を有することを特徴とする。 The image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier and the developing device described above that performs a developing action on the image carrier.
また、本発明に係るプロセスユニットにあっては、少なくとも上記記載の現像装置を有し、画像形成装置本体に着脱可能に構成されたことを特徴とする。 The process unit according to the present invention has at least the developing device described above, and is configured to be detachable from the main body of the image forming apparatus.
本発明によれば、ゴーストの発生を抑制させた高品位な画像が低コストで安定して得られる技術を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the technique which can obtain the high quality image which suppressed generation | occurrence | production of a ghost stably at low cost.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in this embodiment should be appropriately changed according to the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions. It is not intended to limit the scope to the following embodiments.
以下、本発明の実施例1に係る画像形成装置について説明する。
Hereinafter, an image forming apparatus according to
(全体構成)
本実施例に係る画像形成装置は、プロセスカートリッジ(プロセスユニット)2を画像
形成装置本体(以下、装置本体という)1に着脱自在とした、電子写真技術を利用したレーザービームプリンタである。
(overall structure)
The image forming apparatus according to this embodiment is a laser beam printer using an electrophotographic technique in which a process cartridge (process unit) 2 is detachable from an image forming apparatus main body (hereinafter referred to as an apparatus main body) 1.
ここで、電子写真技術を利用した画像形成装置とは、電子写真画像形成方式を用いて記録媒体に画像を形成するものである。電子写真画像形成装置の例として、例えば電子写真複写機、電子写真プリンタ(例えばレーザービームプリンタ、LEDプリンタ等)、ファクシミリ装置及びワードプロセッサ等が含まれる。なお、本実施例において、プロセスユニットは、少なくとも現像手段をカートリッジ化して電子写真画像形成装置本体に着脱可能とするものをいう。また、下記に示すように、現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化しても良い。 Here, an image forming apparatus using electrophotographic technology forms an image on a recording medium using an electrophotographic image forming system. Examples of the electrophotographic image forming apparatus include an electrophotographic copying machine, an electrophotographic printer (for example, a laser beam printer, an LED printer, etc.), a facsimile machine, a word processor, and the like. In this embodiment, the process unit refers to a unit in which at least the developing means is formed into a cartridge and can be attached to and detached from the main body of the electrophotographic image forming apparatus. Further, as shown below, the developing means and the electrophotographic photosensitive member may be integrated into a cartridge.
プロセスカートリッジ2が装置本体1に装着されたとき、プロセスカートリッジ2の上側には露光装置(レーザースキャナユニット)3が配置され、前記プロセスカートリッジ2の下側には画像形成対象となる記録媒体(シート材)Pを収容したシートトレイ4が配置されている。更に、前記画像形成装置本体1には、シート材Pの搬送方向に沿って、ピックアップローラ5、給紙ローラ(不図示)、搬送ローラ(不図示)、転写ガイド6、転写用帯電ローラ7、搬送ガイド8、定着装置9、排紙ローラ10、排紙トレイ11等が配置されている。
When the
(プロセスカートリッジの構成)
プロセスカートリッジ2は、像担持体としての感光ドラム(感光体)20と、帯電装置30と、現像装置40と、クリーニング装置50との4種のプロセス装置を一体的に収容している。感光ドラム20と帯電装置30はクリーニング装置50の枠体51に取り付けられている。一方、現像装置40はその両端部付近に結合アーム48を有する。
(Process cartridge configuration)
The
現像装置40は、その結合アーム48先端領域において不図示の手段によって、枠体51に回転自在に取り付けられている。更に、現像装置40と枠体51との間にはコイルバネである付勢手段60が配置され、現像装置40は図の時計周り方向に付勢される。
The developing
ここで、現像装置40において、現像剤担持体としての現像スリーブ(現像ローラ)41の両端部には間隔保持部材(不図示)が取り付けられ、現像スリーブ41は感光ドラム20から所定の間隔をもって現像装置40に保持される。
Here, in the developing
(画像形成プロセスの説明)
次に、画像形成の概略を説明する。プリントスタート信号に基づいて、感光ドラム20は矢印R1方向に120.0mm/sの周速度(プロセススピード)をもって回転駆動される。感光ドラム20の外周面にはバイアス電圧が印加された帯電装置30が接触していて、この帯電装置30によって前記感光ドラム20の外周面は、本実施例ではマイナスに一様均一に帯電される。
(Description of image forming process)
Next, an outline of image formation will be described. Based on the print start signal, the
レーザースキャナーユニット3からは、目的画像情報の時系列的電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザー光Lが出力され、プロセスカートリッジ2の上面の露光窓部53からプロセスカートリッジ2内部に入光して感光ドラム20の外周面を走査露光する。これにより、感光ドラム20の外周面には目的画像情報に対応した静電潜像が形成されていく。この静電潜像は、現像装置40の現像剤規制部材としての現像ブレード42によってトリボ付与と層厚規制を受けた、現像剤担持体としての現像スリーブ41上の現像剤(トナー)Tによってトナー像として現像される。
The
一方、レーザー光Lの出力するタイミングと合わせて、ピックアップローラ5、給紙ローラ(不図示)、搬送ローラ対(不図示)によってシート材Pがシートトレイ4から給紙
されて、転写ガイド6を経由して、感光ドラム20と転写用帯電ローラ7との間の転写位置へタイミング供給される。この転写位置において、トナー像は感光ドラム20からシート材Pに順次転写されていく。
On the other hand, the sheet material P is fed from the sheet tray 4 by the pickup roller 5, the paper feed roller (not shown), and the conveying roller pair (not shown) in synchronization with the output timing of the laser beam L, and the transfer guide 6 is moved. Then, timing is supplied to the transfer position between the
トナー像が転写されたシート材Pは、感光ドラム20から分離されて搬送ガイド8に沿って定着装置9に搬送され、定着装置9を構成する定着ローラ9aと加圧ローラ9bとのニップ部で加圧・加熱定着処理が行われて前記トナー像はシート材Pに定着される。トナー像の定着処理を受けたシート材Pは排紙ローラ10まで搬送され、排紙トレイ11に排紙される。
The sheet material P to which the toner image has been transferred is separated from the
一方、転写後の感光ドラム20は、クリーニング装置50のクリーニングブレード52により外周面との残留トナーが除去されて、再び、帯電から始まる作像に供される。
On the other hand, after the transfer, the remaining toner on the outer peripheral surface of the
(現像装置の構成)
現像剤収納室としてのトナー室45の磁性一成分トナーT(平均粒径7.0μm)は、トナー攪拌によって、トナー室45に設けられた開口部としてのトナー供給開口45aを通じて現像剤供給室44へ搬送される。ここで、トナー室45と現像剤供給室44とは現像容器を構成するものであり、トナー供給開口45aはトナー室45と現像剤供給室44とを連通する連通口である。
(Configuration of developing device)
The magnetic one-component toner T (average particle diameter of 7.0 μm) in the
現像剤供給室44に搬送されたトナーTは、現像スリーブ41に内包されたマグネット41aによって現像スリーブ41に引き寄せられ、現像スリーブ41のR2方向への回転に伴って現像ブレード42方向に搬送され、現像ブレード42によってトリボ付与と層厚規制を受けて感光ドラム20方向に搬送される。ここで、本実施例ではトナーTの正規の帯電極性はマイナスであるので、トナーは現像ブレード42によってマイナスのトリボが付与される。
The toner T conveyed to the
本実施例においては、磁性一成分トナーTの平均円形度は0.965のものを使用している。本実施例における磁性一成分トナーTの平均円形度とは、粒子の形状を定量的に表現する指標として用いたものであり、東亜医用電子製フロー式粒子像分析装置「FPIA−1000」を用いて測定を行い、測定された粒子の円形度(ai)を下記式(I)によ
り求め、測定された全粒子の円形度の総和を全粒子数(m)で除した値を円形度と定義する。
In this embodiment, a magnetic one-component toner T having an average circularity of 0.965 is used. The average circularity of the magnetic one-component toner T in this embodiment is used as an index for quantitatively expressing the shape of the particles, and the flow type particle image analyzer “FPIA-1000” manufactured by Toa Medical Electronics is used. The circularity (ai) of the measured particle is obtained by the following formula (I), and the value obtained by dividing the total circularity of all the measured particles by the total number of particles (m) is defined as the circularity. To do.
円形度(ai)=L0/L・・・式(I)
(式中、L0は磁性トナー粒子像と同じ投影面積をもつ円の周囲長を示し、Lは磁性トナー粒子の投影像の周囲長を示す。)
Circularity (ai) = L0 / L Formula (I)
(In the formula, L0 represents the perimeter of a circle having the same projected area as the magnetic toner particle image, and L represents the perimeter of the projected image of magnetic toner particles.)
また、本実施例における現像スリーブ41としては、アルミニウムの素管をサンドブラストして粗面化した後、カーボンブラック微粒子、グラファイト微粒子を分散したフェノール樹脂をコーティングして、表面粗さRa=1.0μmにしたものを用いてトナーTのチャージアップ現象を抑えている。また現像ブレード42はウレタンゴムを支持板金に接着してなり、現像スリーブの回転に対して逆らう方向(カウンター方向)で現像スリーブ41に引き抜き圧20g/cmで当接する。
Further, as the developing
ここで、現像スリーブ41には直流電圧(Vdc=−400V)に交流電圧(ピーク間電圧=1600Vpp、周波数f=2400Hz)を重畳した現像バイアスが印加され、感光ドラム20は接地されている。感光ドラム20と現像スリーブ41との対向領域では電界が発生するため、前述のマイナスに帯電されたトナーTによって感光ドラム20表面
の前記潜像が反転現像される。
Here, a developing bias in which an alternating voltage (peak-to-peak voltage = 1600 Vpp, frequency f = 2400 Hz) is superimposed on a direct-current voltage (Vdc = −400 V) is applied to the developing
本実施例は、感光体の外周面上に目的画像情報に対応して形成された静電潜像が、現像装置40の現像剤規制部材(現像ブレード42)によって帯電電荷付与と層厚規制を受けた現像剤担持体(現像スリーブ41)上の現像剤(トナー)によってトナー像として現像されるまでの一連の画像形成プロセスにおける、トナー収納部から現像スリーブまでトナーが送られるときのトナー循環規制部材に関するものである。
In this embodiment, the electrostatic latent image formed on the outer peripheral surface of the photosensitive member corresponding to the target image information is subjected to charge application and layer thickness regulation by the developer regulating member (developing blade 42) of the developing
続いて本実施例に係るトナー循環規制部材(現像剤循環規制部材)の詳細な説明を行う。 Subsequently, the toner circulation regulating member (developer circulation regulating member) according to the present embodiment will be described in detail.
(現像剤循環規制部材の説明)
現像スリーブ41上に担持されたトナーが現像剤規制部材(現像ブレード42)に規制されるときにトナーは摩擦帯電を受けトナー表面に電荷を保持することになる。そのため、現像スリーブ41上のトナーが印字により消費されないと現像スリーブ41上に残って現像ブレード42によって摩擦帯電を繰り返すことになる。
(Explanation of developer circulation regulating member)
When the toner carried on the developing
このとき、現像スリーブ41上のトナーが消費されない場合は同じトナーが現像スリーブ41上に保持されているだけだが、印字によって(特に印字率が100%のとき)現像スリーブ41上のトナーが消費されたとき、現像容器から摩擦帯電を受けていないフレッシュなトナーが供されると現像スリーブ一周目と二周目で平均帯電電荷量が異なるということが生じる。ジャンピング現像法において現像スリーブ上のトナーの平均帯電電荷量が異なるということは現像性、つまり画像の濃度が異なってしまう問題が生じる。
At this time, if the toner on the developing
そのため、現像容器からのフレッシュトナーが直接現像スリーブ41上に供されるのを防ぐ必要がある。しかし、通常マグネットロールの磁力S2回りのトナー循環は現像スリーブ41に連れ回り、図5中矢印Aのように下から上に移動する。そのため、攪拌部材43からのフレッシュトナーを防ぐことはできずトナーが消費される場合とされない場合の現像スリーブ上平均帯電電荷量の差が生じ、スリーブネガゴーストが発生する。しかも、トナーの円形度が0.96以上の場合、摩擦帯電による平均帯電電荷量が大きいためスリーブネガゴーストが顕著に発生することとなる。
Therefore, it is necessary to prevent the fresh toner from the developing container from being provided directly on the developing
ここで、従来の現像器構成において、磁性一成分トナーTの平均円形度と現像スリーブ41上のトナーコート層の関係を表1に示す。
表1から、トナーコート重量W(mg/cm2)はトナーTの平均円形度に依らず、印字率0(%)の画像出力後のトナーコート重量W0(mg/cm2)と印字率100(%)の画像出力後のトナーコート重量W100(mg/cm2)とでは同程度の差が見られる。しかし、トナー平均電荷量Q/M(μc/g)はトナーTの平均円形度が大きくなると印字率0(%)の画像出力後のトナー平均電荷量Q/M0(μC/g)が大きくなり、印字率100(%)の画像出力後のトナー平均電荷量Q/M100(μC/g)との差が大きくなっている。これによりスリーブネガゴーストが平均円形度が大きくなるにつれ悪化するようになることがわかる。 From Table 1, the toner coat weight W (mg / cm 2 ) does not depend on the average circularity of the toner T, and the toner coat weight W 0 (mg / cm 2 ) after image output with a print rate of 0 (%) and the print rate A similar difference is seen with the toner coat weight W 100 (mg / cm 2 ) after 100% image output. However, the toner average charge amount Q / M (μc / g) increases as the average circularity of the toner T increases, and the toner average charge amount Q / M 0 (μC / g) after image output with a printing rate of 0 (%) increases. Thus, the difference from the average toner charge Q / M 100 (μC / g) after image output with a printing rate of 100 (%) is large. This shows that the sleeve negative ghost becomes worse as the average circularity increases.
そこで、本発明者の鋭意検討により、スリーブネガゴーストの解決策として、図6に示すように現像ブレード42近傍に現像剤循環規制部材70を配置し、トナーTの循環を(A)から(B)のように現像スリーブ裏でより小さい循環にすることが効果的であることがわかった。なぜなら、現像スリーブ41とトナー供給開口45aとの間に現像剤循環規制部材70を配設することにより攪拌部材43によるフレッシュトナーの送りこみ(図6矢印C)を防ぐようなトナー循環が生じるからである。そのため、現像スリーブ41上のトナーが消費される場合とそうでない場合における現像スリーブ41上の平均帯電電荷量の差を小さくすることが可能となる。
Accordingly, as a solution to the sleeve negative ghost, as a solution to the sleeve negative ghost, the developer
(検証実験1)
以下に、現像剤循環規制部材70が配設された場合と、そうでない場合におけるスリーブネガゴーストの違いを調べた検証実験について説明する。
(Verification experiment 1)
Hereinafter, a verification experiment in which the difference between the sleeve negative ghost in the case where the developer
本検証実験は温度23℃、湿度50%の環境で行い、そのときの結果を表2に示す。本実施例において前記現像剤循環規制部材70の材質はモールド成型されたものであり、非磁性体のものであれば特に本実施例に限定されたものではない。更に、本実施例では現像剤循環規制部材70は厚み1.5mm、鉛直長さ11.0mmの大きさをもって現像容器の上部に配設され、上部から下方に向かうように略垂直に配設されている。
This verification experiment was performed in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%, and the results at that time are shown in Table 2. In this embodiment, the material of the developer
特に、現像ブレード42の自由端の先端位置Mと現像剤循環規制部材70の自由端の先端位置Pの関係がスリーブネガゴーストに対して重要であり、現像剤担持体である現像スリーブ41の中心(回転中心、軸)Oから点M、Pに引かれる直線においてOM=α、OP=r、OMを通る直線(基準線)とOPを通る直線とのなす角θとすると(図1参照)、現像ブレード42の先端位置に近く、かつ鉛直方向に対してできるだけ長い位置に現像剤循環規制部材70の先端位置があることが条件となる。本検証実験ではr−α=1.6mm、θ=11.5°としている。なお、現像剤循環規制部材46の先端位置は、現像スリーブ41の回転方向下流側から上流側に向かって、少なくとも前記基準線(OMを通る直線)まで伸延して設けられるものであればよい。また、現像剤循環規制部材46は、少なくとも現像スリーブ41の長手方向の現像剤塗布域に渡って配設されているとよい。
In particular, the relationship between the tip position M of the free end of the developing
また、本検証実験で用いたトナーは平均円形度が0.965のものであり、トナー平均電荷量Q/M(μC/g)は、吸引式ファラデーケージ法により測定した値である。現像スリーブ41上のトナーTを吸引ポンプにより吸引し、ファラデーケージにて採取する。そして、採取されたトナー量とその電荷量から計算により求めた値がトナー平均電荷量Q/M(μC/g)である。またスリーブネガゴーストが発生した場合を×、軽微に発生した場合を△、発生しなかった場合を○とする。表2によれば現像剤循環規制部材を配設することによりトナー平均電荷量が、印字率0%のときと印字率100%のときで同じようになり、スリーブネガゴーストが改善されることを確認できる。
(現像剤循環規制部材とフェーディング)
ただし、スリーブネガゴースト対策の効果を得るために、現像ブレード42の先端位置Mに近く、かつ鉛直方向に対してできるだけ長い位置に、現像剤循環規制部材70の先端
位置Pを配設しようとすると、トナー室45から現像スリーブ41への攪拌部材43によるトナー供給を妨げることになってしまう。
(Developer circulation regulating member and fading)
However, in order to obtain an effect of countermeasures against the sleeve negative ghost, an attempt is made to dispose the tip position P of the developer
そのため、高印字のパターンを連続通紙した場合などに弊害としてトナー供給不足による画像抜け(以下、この現象を「フェーディング」という)といった問題が生じることが懸念される。上記の理由により、現像剤循環規制部材を配設する場合においてスリーブネガゴーストとフェーディングを両立する位置を考慮することが必要になってくる。 Therefore, there is a concern that a problem such as image omission due to insufficient toner supply (hereinafter, this phenomenon is referred to as “fading”) may occur as an adverse effect when a high-print pattern is continuously fed. For the above reason, it is necessary to consider the position where both the sleeve negative ghost and the fading are compatible when the developer circulation regulating member is provided.
特に、現像剤循環規制部材70の先端位置を示すr−α、θが重要であり、r−α、θがそれぞれの値をもった場合におけるスリーブネガゴーストとフェーディングの関係を表3に示す。表3では検証実験1と同様の実験条件を用いている。また、フェーディングが発生した場合を×、軽微に発生を△、発生しなかった場合を○とする。
Particularly, r-α and θ indicating the tip position of the developer
表3から、θを大きくすればするほどスリーブネガゴーストに対しては効果があるが、フェーディングが悪化する傾向にあることがわかる。また、r−αを小さくすればするほどスリーブネガゴーストに対して効果があるが、同じようにフェーディングに対して悪化する傾向にある。 From Table 3, it can be seen that the larger θ is, the more effective the sleeve negative ghost is, but the fading tends to deteriorate. Further, the smaller r-α is, the more effective the sleeve negative ghost is. However, there is a tendency for the fading to deteriorate similarly.
以上のことからr−α、θの位置関係において、スリーブネガゴーストとフェーディングに対して逆の効果になっているため、その両立する位置に現像剤循環規制部材70を配設しなければならない。そのため、r−αは0〜6.0mm、好ましくは0.5〜3.0mm、θは0〜40°、好ましくは5.0〜30°にあれば、スリーブネガゴーストとフェーディングを両立することが可能となる。
(小型の現像装置における現像剤循環規制部材)
さらに、現像スリーブ41が比較的小さくトナー室45の小さい小型の現像装置40においてはトナーTの循環を小さくすると、現像剤供給室44とトナー室45内のトナーの入れ替わりが上手くできないことから、濃度薄といった弊害が生じることが懸念される。
(Developer circulation regulating member in a small developing device)
Further, in a small-sized developing
ここで小型の現像装置40とは、現像スリーブ41の外径が15mm以下で現像スリーブ41の中心Oからトナー室45の開口部45aまでの距離が20mm以下であることと定義している。本実施例では、現像スリーブ41の外径を14mm、現像スリーブ41の中心からトナー供給開口45aまでの距離を16mmに配置している。
Here, the small developing
現像装置40が小さい場合における上記弊害を改善するためには、現像剤循環規制部材70の厚み、トナー供給開口45aと現像剤循環規制部材70との距離が重要になってくる。まず、現像剤循環規制部材70の厚みLwに関して説明する。
In order to improve the above adverse effects when the developing
Lwが小さくなった場合、スリーブネガゴーストが悪化した。これは現像剤循環規制部
材70によるトナー循環を変える効果において、厚みが薄くなることによって小さくなってしまうためである。そのため、現像剤循環規制部材70が図6に示すトナー循環Bのような循環をつくりだすことはできず、現像剤循環規制部材70がないのと同じような結果になってしまった。ここで、このときの厚みLwは現像剤循環規制部材70における最下端の幅PQ(図1参照)のことであり、それより上部に関しては幅、形状に関してはPQ以下であれば特に制限しない。そのため、スリーブネガゴーストの観点からLwには下限値が存在する。
When Lw became small, the sleeve negative ghost deteriorated. This is because the effect of changing the toner circulation by the developer
またLwが大きくなった場合、このときの現像剤循環規制部材70における厚みの最大値においても限界がある。現像装置40が小さいときに、トナー室45の上部を完全に埋めてしまいトナー室45内の高さを低くして容積を小さくしてしまった場合、濃度薄といった弊害が発生することがある。なぜなら、トナー循環が小さくなることにより、トナー室45内のトナーとの入れ替わりが起こりにくくなり、攪拌部材43によるトナーの送り込みすぎによってパッキングやトナー劣化が発生してしまうからである。
Further, when Lw becomes large, there is a limit to the maximum thickness of the developer
そのため、現像装置40が小さい場合、トナー室45の上部に、ある程度のスペースが存在し、トナーの逃げ場がある程度確保されていないと弊害が生じてしまうことになる。そのため、現像剤循環規制部材70における厚みには最大値が存在することになる。このとき現像剤循環規制部材70の厚みの範囲は、プロセスカートリッジの短手方向の断面において現像剤循環規制部材70の厚みLwと、現像剤循環規制部材70とトナー供給開口45aとの間距離aとの大小関係で決まる。そのため、以下の式(II)を満足するようにLwとaを決定すると現像剤循環規制部材70を配設した場合においても弊害が発生することなく、スリーブネガゴーストを改善することが可能となる。
For this reason, when the developing
Lw/a < 0.7(1.2≦Lw)・・・(II)
(検証実験2)
式(II)を満足するように現像剤循環規制部材70を配設した場合におけるLw、a、スリーブネガゴースト、濃度薄の関係を表4,5に示す。このとき、r−α=1.6mm、θ=11.5°とした。また、検証実験2の条件は検証実験1と同様とする。また、濃度薄に関しては印字率2.0%の画像を用い1000枚通紙後のベタ黒の濃度で判断した。このときの濃度は反射濃度率測定器(Macbeth社製濃度計RD−918)を用いて測定し、光学密度が1.2以上のときが○、1.0〜1.2のときが△、1.0以下のときが×としている。
(Verification experiment 2)
Tables 4 and 5 show the relationship between Lw, a, sleeve negative ghost, and density thinness when the developer
表4から、本実施例におけるLwの大きさはスリーブネガゴーストの観点から1.2mm以上必要であることがわかる。また表5より、式(II)を満たすときがスリーブネガゴーストと弊害のない良好な画像を得ることが可能となる。以上のことから、現像剤循環規制部材を配設することにより、スリーブネガゴーストを改善することが可能となる。 From Table 4, it can be seen that the size of Lw in this embodiment is required to be 1.2 mm or more from the viewpoint of sleeve negative ghost. Further, from Table 5, it is possible to obtain a good image free from the negative effects of the sleeve negative ghost when the expression (II) is satisfied. From the above, it is possible to improve the sleeve negative ghost by disposing the developer circulation regulating member.
実施例1においては現像剤循環規制部材を配設することにより、スリーブネガゴーストを改善することが可能となった。そこで実施例2では、現像剤循環規制部材がスリーブネガゴーストを改善させるのみならず、静電容量検知形式のトナー残量逐次検知を兼ねることを特徴とする。すなわち、本実施例のレーザービームプリンターは、トナーの消費に伴ってその残量を逐次検知することのできる現像剤残量検知手段を備えている。 In the first embodiment, it is possible to improve the sleeve negative ghost by providing the developer circulation regulating member. Therefore, the second embodiment is characterized in that the developer circulation regulating member not only improves the sleeve negative ghost, but also serves as a sequential detection of the remaining amount of toner in a capacitance detection type. In other words, the laser beam printer of this embodiment includes a developer remaining amount detecting unit capable of sequentially detecting the remaining amount as the toner is consumed.
図7は、本実施例に係る現像装置の部分断面図である。なお、本実施例に係る画像形成装置は、上述した実施例に係る画像形成装置と同様の構成であり、同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。 FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the developing device according to this embodiment. The image forming apparatus according to the present embodiment has the same configuration as the image forming apparatus according to the above-described embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図7に示すプレートアンテナPAは、実施例1で説明した現像剤循環規制部材70の機能を兼ねるものであって、トナー室45内のトナーTが流動的でありトナーTの減少度が直接分かるような現像装置40内に設置されている。
The plate antenna PA shown in FIG. 7 also functions as the developer
本実施例においては、トナー室45内のトナーTの減少度がわかるように、プレートアンテナPAは厚みが0.3mmのステンレス鋼(SUS316)の板金をL字状に形成したものを用いて、現像スリーブ41とプレートアンテナPAとの間に存在するトナー残量を検知できるようにしている。
In this embodiment, the plate antenna PA is formed by using a sheet metal made of stainless steel (SUS316) having a thickness of 0.3 mm in an L shape so that the degree of decrease of the toner T in the
また、トナーTが満載の場合の出力を1V、トナーTが空の場合の出力を3Vとなるようにプレートアンテナの設置箇所を調節する。さらに、トナー量の減少と検知出力の関係がほぼ直線的に推移するように調節する。最終的に本実施例におけるプレートアンテナPA(現像剤循環規制部材)の先端位置としてr−α=1.6mm、θ=11.5°とした。 Further, the installation location of the plate antenna is adjusted so that the output when the toner T is full is 1V, and the output when the toner T is empty is 3V. Further, adjustment is made so that the relationship between the decrease in the toner amount and the detection output changes almost linearly. Finally, r−α = 1.6 mm and θ = 11.5 ° were set as the tip positions of the plate antenna PA (developer circulation regulating member) in the present embodiment.
プレートアンテナPAの材質は良導性な板状のものであればどのようなものでも良いが、トナー粒子に悪影響を及ぼさない材質であり、湿度等の環境条件に強い材質が望まれる。そして、プレートアンテナPAの最低一側面に外部より通電可能なような形状を形成されている。この接続可能な箇所では、導線などで直接接続するものでもよく、また、カートリッジ側面より導電性のピン形状のもので串刺しにする形態をとるのも良い。本実施例では、ピン形状のものをカートリッジ側壁を介し、引き起こし部(不図示)へ突き刺す形態をとることとする。 Any material may be used for the plate antenna PA as long as it is a plate having good conductivity. However, a material that does not adversely affect the toner particles and is resistant to environmental conditions such as humidity is desired. And the shape which can energize from the outside is formed in the at least one side of plate antenna PA. This connectable portion may be directly connected by a conducting wire or the like, or may be skewered with a conductive pin shape from the side of the cartridge. In this embodiment, a pin-shaped object is inserted into the raising portion (not shown) through the cartridge side wall.
また、現像スリーブ41とプレートアンテナPAとによるトナー残量検知は、現像スリーブ41に印加された現像バイアスを用いてトナー残量を計測する。具体的には現像スリーブ41に印加された現像バイアスによって、プレートアンテナPAに誘起された電圧値を読む。
Further, the remaining toner amount detection by the developing
このとき現像スリーブ41とプレートアンテナPA間にあるトナー残量に応じて誘電率が異なると、プレートアンテナPAに誘起される電圧値も異なる。この異なる電圧値を見て、トナー残量レベル検知を行っている。
At this time, if the dielectric constant varies depending on the amount of toner remaining between the developing
装置本体とカートリッジには不図示の電気接点が設けられており、カートリッジが装置
本体内に装着された際に該電気接点を通じてカートリッジのプレートアンテナPAと装置本体内のトナー残量レベル検知検出部(不図示)が電気的に接続される。
The apparatus main body and the cartridge are provided with electrical contacts (not shown), and when the cartridge is mounted in the apparatus main body, the plate antenna PA of the cartridge and the remaining toner level detection detection unit ( (Not shown) are electrically connected.
現像スリーブ41とプレートアンテナPA間の静電容量に対して発生する測定値、すなわち電圧値をデジタル変換し、トナー残量レベル検知結果を残量閾値テーブルと比較して、例えばトナー残量を%表示や、印字可能枚数といった形でプリンター内に内蔵されている中央処理演算装置(CPU)(不図示)へ出力し、必要に応じてトナー残量%情報や印刷可能枚数情報をコントローラ部へ出力する。
A measurement value generated with respect to the capacitance between the developing
そして、このコントローラ部に接続されているパソコンやプリンタに内蔵のオペレーションパネルへトナー残量%や印刷可能枚数を提供し、表示装置によって、使用者へ提供する。 Then, the remaining amount% of toner and the number of printable sheets are provided to the operation panel built in the personal computer or printer connected to the controller unit, and provided to the user by the display device.
このコントローラ部は、主にパソコンとプリンタの中間に位置し、パソコンより送信されてきた画像情報に基づいて、感光ドラムや半導体レーザーなどの出力装置を操作して、作図を行う。また、プリンタ本体各部より発せられた警告などは、コントローラ部を介して、とりまとめられてパソコンやオペレーションパネルなどの表示装置へ送信され、使用者へ知らされるような構成となっている。また、昨今ではこのコントローラ部はプリンタ内部へ内蔵する形を取られている。 This controller unit is mainly located between the personal computer and the printer, and performs drawing by operating an output device such as a photosensitive drum or a semiconductor laser based on image information transmitted from the personal computer. In addition, warnings and the like issued from each part of the printer main body are collected via a controller unit and transmitted to a display device such as a personal computer or an operation panel to be notified to the user. In recent years, the controller unit is built in the printer.
(検証実験)
上記条件により、スリーブネガゴーストとフェーディングを両立しつつ、トナー残量検知が行えるかを確かめるため、トナー残量検知出力値を確認した。
(Verification experiment)
In order to confirm whether the remaining toner amount can be detected while satisfying both the sleeve negative ghost and the fading under the above conditions, the remaining toner amount detection output value was confirmed.
温度23℃、湿度50%の環境でおこない、現像スリーブ41に印加するバイアスは周波数2.4kHz、交流ピーク間電圧1500Vpp、直流電圧−400Vとした。トナーは平均円形度0.965のものを用い、初期のトナー重量として300gを用いている。また通紙パターンは4.0%の印字率をもった画像を用いて連続通紙によりトナー残量を検出した。図8にそのときの出力値とトナー残量を示す。
The bias was applied to the developing
図8において、トナー残量が30%程度から電圧が変化しているがこれは検出可能なトナー残量が現像スリーブ近傍のみであるので、実際にトナー残量が30%以下のときにはじめて検出可能となっているためである。 In FIG. 8, the voltage changes from the remaining amount of toner of about 30%. This is detected only when the remaining amount of toner is actually 30% or less because the detectable remaining amount of toner is only near the developing sleeve. This is because it is possible.
以上のように、本実施例に係るプレートアンテナPAは、現像剤循環規制部材を兼ねつつ、静電容量型トナー残量検知機能を有することが可能となる。 As described above, the plate antenna PA according to the present embodiment can have a function of detecting the remaining amount of electrostatic capacity toner while also serving as a developer circulation regulating member.
1 画像形成装置本体(装置本体)
2 プロセスカートリッジ
3 露光装置(レーザースキャナユニット)
4 シートトレイ
5 ピックアップローラ
6 転写ガイド
7 転写用帯電ローラ
8 搬送ガイド
9 定着装置
10 排紙ローラ
11 排紙トレイ
20 感光ドラム
30 帯電装置
40 現像装置
41 現像スリーブ(現像剤担持体)
41a マグネットロール
42 現像ブレード(現像剤規制部材)
43 攪拌部材
44 現像剤供給室
45 トナー室
45a トナー供給開口
46 現像剤循環規制部材
48 結合アーム
50 クリーニング装置
51 枠体
52 クリーニングブレード
60 コイルバネ
70 現像剤循環規制部材
L レーザー光
P 記録媒体(シート材)
T 現像剤(トナー)
PA プレートアンテナ
1. Image forming device body (device body)
2
4 Sheet tray 5 Pickup roller 6 Transfer guide 7 Transfer charging roller 8 Transport guide 9
43 stirring
T Developer (toner)
PA plate antenna
Claims (12)
回転自在に設けられ、前記現像容器に収納された現像剤を担持する現像剤担持体と、
自由端を有して前記現像剤担持体に接触して設けられ、前記現像剤担持体上に担持された現像剤の層厚を規制して現像に供する現像剤の量を調整する現像剤規制部材と、
を備えた現像装置において、
自由端を有し、前記現像容器内の現像剤の循環を規制する現像剤循環規制部材を備え、
前記現像剤循環規制部材は、少なくとも、前記現像剤担持体の回転中心と前記現像剤規制部材の前記自由端とを結ぶ基準線から、前記基準線よりも前記現像剤担持体の回転方向上流側まで延びて設けられ、
さらに、前記現像剤循環規制部材の前記自由端は、前記現像剤担持体の回転中心を中心として、前記基準線から前記現像剤担持体の回転方向上流側に40度以内の領域であって、かつ、前記現像剤担持体の回転中心との距離が、前記現像剤担持体の中心と前記現像剤規制部材の前記自由端とを結ぶ線分の大きさよりも6.0mm以内で大きい領域に設けられていることを特徴とする現像装置。 A developer container for storing the developer;
A developer carrier that is rotatably provided and carries a developer contained in the developer container;
Developer regulation that adjusts the amount of developer provided for development by regulating the layer thickness of the developer that is provided in contact with the developer carrying body with a free end and is carried on the developer carrying body A member,
In a developing device comprising:
A developer circulation regulating member that has a free end and regulates the circulation of the developer in the developer container;
The developer circulation regulating member is at least upstream of the reference line connecting the rotation center of the developer carrier and the free end of the developer regulating member with respect to the rotation direction of the developer carrier from the reference line. Extending to
Further, the free end of the developer circulation regulating member is a region within 40 degrees from the reference line to the upstream side in the rotation direction of the developer carrier, with the rotation center of the developer carrier as a center. In addition, the distance from the rotation center of the developer carrier is provided in an area that is larger than the size of a line segment connecting the center of the developer carrier and the free end of the developer regulating member within 6.0 mm. A developing device.
前記現像剤循環規制部材の前記自由端の厚みをLwとした場合、前記現像剤循環規制部材と前記開口部との距離aは、
Lw/a<0.7 (1.2≦Lw)
を満足することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の現像装置。 An opening provided in the developer container for allowing the developer housed in the developer container to move to the developer carrier;
When the thickness of the free end of the developer circulation regulating member is Lw, the distance a between the developer circulation regulating member and the opening is:
Lw / a <0.7 (1.2 ≦ Lw)
The developing device according to claim 1, wherein:
前記現像剤担持体に現像バイアスが印加されることによって前記現像剤循環規制部材に誘起される電圧に基づいて現像剤の残量が検出されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の現像装置。 The developer circulation regulating member is composed of a conductive member,
6. The remaining amount of developer is detected based on a voltage induced in the developer circulation regulating member when a developing bias is applied to the developer carrying member. The developing device according to 1.
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