JP2006126634A - Developing device using one-component development system, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真装置において、一成分現像剤を用いる一成分現像装置に関するものである。 The present invention relates to a one-component developing device using a one-component developer in an electrophotographic apparatus.
従来より、1成分現像装置のトナー層規制部材として、規制ブレードがよく用いられている。
この規制ブレードとしては、現像ローラが金属或いは樹脂のようなハードローラの場合には、ウレタンゴムのような弾性を有するものが用いられる。一方、現像ローラとして基材がゴムのような弾性を有する場合には、金属ブレードが用いられることがある。この様な1成分現像装置のトナー層規制部材としてブレードを用いるのは、比較的遅い線速の場合には、所望の性能が得られて且つ低コスト化が可能である。しかしながら、近年は画像形成装置に対して、さらなる高速化のニーズが高まっており、1成分現像装置においても高速化の要求が強まっている。また、現像装置自体の長寿命化の要求も強まっている。ところが、トナー層規制部材として、規制ブレードを用いた1成分現像装置で高速化や長寿命化を実現するためには、次の問題がある。
Conventionally, a regulating blade is often used as a toner layer regulating member of a one-component developing device.
As the regulating blade, when the developing roller is a hard roller such as metal or resin, a blade having elasticity such as urethane rubber is used. On the other hand, when the base material has elasticity like rubber as the developing roller, a metal blade may be used. The use of a blade as a toner layer regulating member of such a one-component developing device can achieve a desired performance and reduce the cost at a relatively low linear velocity. However, in recent years, there is an increasing need for higher speeds for image forming apparatuses, and there is an increasing demand for higher speeds in single-component developing apparatuses. In addition, there is an increasing demand for longer life of the developing device itself. However, in order to achieve high speed and long life with a one-component developing device using a regulating blade as a toner layer regulating member, there are the following problems.
1成分現像装置では、主にトナー層規制部材と現像ローラとのニップ部でトナーが帯電され、規制ブレードが弾性を有する場合には、特に規制ブレードとの摩擦によって帯電されることになる。ただ、規制ブレードの材質によっては、その表面が経時で削れていくために、トナーを帯電する能力が劣化することがあり、その結果、トナーの帯電量が減少することで地肌汚れが発生したり、細かなドットが現像されにくくなったりするという問題が発生する。また、前記ニップ部に滞留したトナーが、回転する現像ローラと規制ブレードとの間で発生する摩擦熱で溶融してトナーの塊となってニップ部に挟まることがあり、その結果、現像ローラ上でスジとなってしまい、画像上でも白スジが発生してしまうという問題が発生する。 In the one-component developing device, toner is charged mainly at the nip portion between the toner layer regulating member and the developing roller, and when the regulating blade has elasticity, it is charged by friction with the regulating blade. However, depending on the material of the regulating blade, the surface may be scraped over time, so the ability to charge the toner may deteriorate, and as a result, the amount of toner charge may decrease, resulting in background stains. There is a problem that fine dots are difficult to be developed. In addition, the toner staying in the nip portion may be melted by frictional heat generated between the rotating developing roller and the regulating blade and become a lump of toner and pinched in the nip portion. This causes a problem that white streaks occur on the image.
この問題に対し、特許文献1では、トナー層規制部材をローラ形状とし、さらにはこのローラ状トナー層規制部材(以下ドクタローラ)を現像動作時に停止させ、非現像動作時に所定のタイミングで回転させるという装置が提案されている。この装置によれば、規制ブレードを用いた場合とは異なり、現像ローラとの接触面が入れ替わることで、同じ面が経時で削れることがなくなる。また、ドクタローラを所定タイミングで回転させるので、トナーがニップ部で滞留することもなくなり、上記いずれの問題点も解決することが出来る。従って、特許文献1で提案されている画像形成装置では、6000枚印字しても良好な画像品質を維持することが可能である。 With respect to this problem, in Patent Document 1, the toner layer regulating member is formed into a roller shape, and further, the roller-shaped toner layer regulating member (hereinafter referred to as a doctor roller) is stopped during the developing operation and rotated at a predetermined timing during the non-developing operation. A device has been proposed. According to this apparatus, unlike the case where the regulating blade is used, the contact surface with the developing roller is replaced, so that the same surface is not scraped over time. Further, since the doctor roller is rotated at a predetermined timing, the toner does not stay in the nip portion, and any of the above problems can be solved. Therefore, the image forming apparatus proposed in Patent Document 1 can maintain good image quality even after printing 6000 sheets.
しかしながら、特に近年では、一成分現像装置においても長寿命化によるランニングコスト低減の要求が大きく、トナーカートリッジを交換しながら現像ユニットを20000枚〜30000枚以上使用しても画像品質を維持することが要求されるようになっている。このような場合であっても、特許文献1に提案されている画像形成装置で、6000枚程度であれば、上述したような効果を得られ、良好な画像品質を維持することが可能である。しかし、現像ユニットを長期間使用することになれば、トナーが現像ユニット内を循環する時間が長くなり、現像されるまでにトナーが受けるストレスは増加することになる。そのため、特許文献1で提案されている画像形成装置であっても、20000枚〜30000枚以上使用した場合には、ストレスを受けて劣化したトナーによって地汚れが悪化する等、画像品質に問題が発生し、実用に耐えられなくなることが判明した。 However, particularly in recent years, there is a great demand for reducing the running cost by extending the life of the one-component developing device, and the image quality can be maintained even if the developing unit is used at 20000 to 30000 sheets while replacing the toner cartridge. It has come to be required. Even in such a case, if the image forming apparatus proposed in Patent Document 1 has about 6000 sheets, the above-described effects can be obtained and good image quality can be maintained. . However, if the developing unit is used for a long period of time, the time for the toner to circulate in the developing unit becomes longer, and the stress that the toner receives before development is increased. For this reason, even in the image forming apparatus proposed in Patent Document 1, when 20000 to 30000 sheets or more are used, there is a problem in image quality, such as scumming caused by toner deteriorated by stress. It was found that it was unbearable for practical use.
そこで本発明の目的は、従来に比べ現像ユニットの使用枚数が非常に多い条件であったとしても、現像ユニット内のトナー劣化を可能な限り低減することで良好な画像品質を維持することが出来る一成分現像装置と、この現像装置を備えた画像形成装置及びプロセスカートリッジを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to maintain good image quality by reducing toner deterioration in the developing unit as much as possible even if the number of developing units used is much larger than that of the conventional one. It is an object to provide a one-component developing device, and an image forming apparatus and a process cartridge provided with the developing device.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、像担持体上に形成された静電潜像へ一成分現像剤を供給する現像剤担持体と、該現像剤担持体に接触して現像剤を供給する現像剤供給部材と、該現像剤供給部材に接触して該現像剤供給部材上の現像剤の層厚を規制する回転可能な現像剤層厚規制部材とを有し、該現像剤層厚規制部材は非現像動作時には所定のタイミングで回転し、現像動作時には停止する現像装置において、該現像剤供給部材の回転方向と該現像剤担持体の回転方向とが同方向であり、該現像剤担持体に対する該現像剤層規制部材の軸方向における線押圧力が、20[N/m]以上、50[N/m]以下で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、そのプロセス線速が180[mm/sec]以上で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、像担持体上に形成された静電潜像に現像装置から一成分現像剤を供給して潜像を現像し画像を形成する画像形成装置において、該現像装置として請求項1または2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4の発明は、像担持体と、該像担持体上の潜像を現像してトナー像を形成する現像装置とを一体化して画像形成装置に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジにおいて、該現像装置として請求項1または2の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is directed to a developer carrier for supplying a one-component developer to an electrostatic latent image formed on an image carrier, and a developer carrier in contact with the developer carrier. A developer supply member that supplies the developer, and a rotatable developer layer thickness regulating member that contacts the developer supply member and regulates the layer thickness of the developer on the developer supply member, The developer layer thickness regulating member rotates at a predetermined timing during a non-development operation and stops at the development operation, and the rotation direction of the developer supply member and the rotation direction of the developer carrier are the same direction. The linear pressing force in the axial direction of the developer layer regulating member with respect to the developer carrying member is 20 [N / m] or more and 50 [N / m] or less.
The invention of
According to a third aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus for developing an image by forming a latent image by supplying a one-component developer from a developing device to an electrostatic latent image formed on an image carrier. The developing device according to
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a process in which an image carrier and a developing device that develops a latent image on the image carrier to form a toner image are integrated and detachable from the image forming device. In the cartridge, the developing device according to
請求項1乃至4の発明によれば、供給ローラを現像ローラと同じ方向に回転させ、また、現像ローラに対するドクタローラの線押圧力を20[N/m]以上、50[N/m]以下と規定することで、従来に比べ現像ユニットの使用枚数が非常に多い条件であったとしても、現像ユニット内のトナー劣化を可能な限り低減することで良好な画像品質を維持することが出来る。 According to the first to fourth aspects of the present invention, the supply roller is rotated in the same direction as the developing roller, and the linear pressing force of the doctor roller against the developing roller is 20 [N / m] or more and 50 [N / m] or less. By defining, it is possible to maintain good image quality by reducing toner deterioration in the developing unit as much as possible even if the number of developing units used is much larger than that in the past.
以下、本発明を4組の現像装置を備えた画像形成装置としてのカラーレーザープリンタ(以下、「プリンタ100」という。)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100の概略構成を示す正面図である。このプリンタ100は、複数の支持ローラに掛け回された潜像担持体としての感光体ベルト10を備えている。感光体ベルト10は図中の矢印Aで示した時計方向に回転駆動され、その周りには、帯電器3、光書き込みユニット4、4組の現像装置5Bk,5C,5M,5Yが配設されている。この現像装置5Bk,5C,5M,5Yはそれぞれ、現像部20Bk,5C,5M,5Yとトナーカートリッジ30Bk,5C,5M,5Yとを備え、これらを一体としてプリンタ100本体から着脱可能となっている。また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なども配置されている。感光体ベルト10の表面には有機感光層が形成されている。
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a color laser printer (hereinafter referred to as “
FIG. 1 is a front view illustrating a schematic configuration of a
現像装置5Bk,5C,5M,5Yをプリンタ本体に対して着脱可能としているが、その構成は上述のものに限るものではない。例えば、現像装置5Bk,5C,5M,5Yと感光体ベルト10とを一体としたプロセスカートリッジとして、プリンタ100本体から着脱可能な構成としても良い。また、感光体としてはプリンタ100のように4色全ての現像装置に対向する一つの感光体を設けるものに限らず、4色の各現像装置に対応した感光体を設けてもよい。この場合のプロセスカートリッジとしては各色の感光体と現像装置とを一体とし、各色ごとのプロセスカートリッジとして、それぞれプリンタ本体に対して着脱可能とする。このように、感光体と現像装置とを一体としたプロセスカートリッジとしてプリンタ本体に対して着脱可能とすることで、プロセスカートリッジ内で感光体と現像ローラの位置が決まるので、感光体と現像ローラとの間に微少なギャップを容易に形成することができる。また、感光体と同時に交換すれば、装着の度にギャップの調整を行う必要はないのでユーザでも交換が容易である。また、感光体と現像装置とを一体としたプロセスカートリッジについて説明したが、これに限るものではなく、感光体クリーニング装置、帯電器等も一体としてプロセスカートリッジ化することもできる。
さらに、本実施形態の特徴部を有する現像装置を、プリンタ100では4つの現像装置5Bk,5C,5M,5Yを備えたフルカラーのプリンタであるが、現像装置を1つだけ備えた単色のプリンタにおいても適用可能である。単色のプリンタにおいても、感光体と現像装置とを一体としたプロセスカートリッジとすることで、交換が容易になる。
Although the developing devices 5Bk, 5C, 5M, and 5Y are detachable from the printer main body, the configuration is not limited to the above. For example, as a process cartridge in which the developing devices 5Bk, 5C, 5M, and 5Y and the
Further, the developing device having the features of the present embodiment is a full-color printer having four developing devices 5Bk, 5C, 5M, and 5Y in the
プリンタ100で画像形成動作(プリント動作)を実行するときは、帯電器3に高電圧が印加され感光体ベルト10が一様に帯電される。そして、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画像信号が、図示しない画像信号処理部で光書き込み信号に変換されて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、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が制御される。これにより、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る。このレーザからの光が、ポリンゴンミラー8、f/θレンズ9及び反射ミラー10を介して感光体ベルト10に照射され、感光体ベルト10上に静電潜像が形成される。
When an image forming operation (printing operation) is executed by the
感光体ベルト10上の静電潜像は、潜像とは逆極性の電荷にて帯電された各色トナーをそれぞれ有する各現像装置5Bk、5C、5M、5Yによって各色ごとに現像される。これにより、感光体ベルト10上には、各色ごとにトナー像が形成される。
The electrostatic latent image on the
感光体ベルト10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10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回くり返すことにより、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又は手差しトレイ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ユニットとしての現像装置5Bkについて図2を用いて説明する。図2はプリンタ100に用いられる黒トナーの現像部20Bkを備えた現像装置5Bkの概略構成図である。他の色の現像装置も用いるトナーの色が異なる点以外の構成は同じなので、ここでは現像装置5Bkについてのみ説明し、以下、色を表すBkの記載は省略する。
この現像装置5は、現像部20が、感光体ベルト10にトナーを現像する現像ローラ21、現像ローラ21のトナー付着量を規制しかつトナーを本帯電させるローラ状トナー層規制部材であるドクタローラ23等を備えている。さらに、ドクタローラ23の表面のトナーを掻き落とす掻き落とし部材24、現像ローラ21にトナーを予備帯電させながら供給するトナー供給ローラ22も備えている。ここでは感光体としてベルト状の感光体ベルト10を記しているが、これに限るものではない。現像ローラの硬度を低くすることでドラム状の感光体を用いることも可能である。なお、図2における感光体ベルト10の移動方向は図示矢印方向である。
Next, the developing device 5Bk as a developing unit according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a developing device 5Bk provided with a black toner developing unit 20Bk used in the
The developing device 5 includes a developing roller 21 that develops toner on the
次に、現像ローラ21は感光体ベルト10の進行方向と同方向、すなわち図2で時計回り(以下、CWという)の方向に、感光体ベルト10に対して線速比1.1〜2.0倍程度の速さで回転している。供給ローラ22は、金属芯金とその芯金周辺にポリウレタン、シリコン、EPDM、ポリカーボネートなどの発泡材を形成したものからなっている。この供給ローラ22は現像ローラ21に所定のニップ(以下、供給ニップN1と呼ぶ)が形成されるように接触されており、相対線速差を有するようにCWもしくは反時計回り(以下、CCWという)に回転し、供給ローラ22上のトナーを、該ニップ内で現像ローラ21表面に擦りつけることで、トナーを予備帯電しながら供給している。また、図2で斜線部分がトナーの存在する領域である。次に、ドクタローラ23は現像動作時には停止しており、非現像動作時には所定のタイミングで現像ローラ21の回転方向と同方向に必要な角度だけ回転させる。この動作によって、トナーが現像ローラとドクタ部材であるドクタローラとの対抗部で滞留することがなくなる。規制ブレードを有する構成では、回転する現像ローラとドクタ部材である規制ブレードとの対抗部でトナーが滞留してしまう。トナーが滞留すると現像ローラと規制ブレードとの間で発生する摩擦熱で滞留したトナーが溶融してトナーの塊となって現像ローラと規制ブレードとの対抗部に挟まることがある。その結果、現像ローラ上でスジとなってしまい、画像上でも白スジが発生してしまうという問題があった。現像部20ではトナーが現像ローラとドクタ部材との対抗部で滞留することがなくなるので、この問題が発生しなくなる。
Next, the developing roller 21 has a linear speed ratio of 1.1 to 2 with respect to the
次にトナーカートリッジ30を説明する。その内部にはアジテータ31を有し、トナーを現像部方向に搬送している。現像部20とトナーカートリッジ30の接続部には補給口35があり、この補給口35からトナーが現像部20へ向かって補給される。本発明の構成では、トナーカートリッジ内のトナーが無くなったときにトナーカートリッジのみを新しく交換することで、現像部20を長期間使用できるようにしている。
Next, the
この現像装置5を用いて、経時で画像品質の劣化をおさえるべく検討を行った。プリンタ100は画像形成の高速化を図るため、プロセス線速を180[mm/sec]に設定し、現像ローラ21の周速は感光体ベルト10の周速に対して線速比1.5となるように設定した。ドクタローラ23は金属芯金にゴム層を形成してローラ形状とし、このゴムの表層には樹脂をコーティングすることで、摩擦係数が小さくなり、表面性が良好になるように構成した。ここでのドクタローラ23は、現像装置5のサイズを小型化するためにその径がφ14程度のものを用いている。また、ドクタローラ23の両端部は、押圧バネ19により支持されており、現像ローラ21に向けて加圧力を与えている。ドクタローラ23を両端で支持し、押圧した状態で、現像ローラ21が回転するとドクタローラ23の中央部に現像ローラ21から離れる方向に微小なたわみが生じてしまう。そのためドクタローラ23と現像ローラ21とのニップ部であるドクタニップ部N2の中央部での線押圧力が端部より小さくなるという問題が生じる。この問題の発生を抑制するために、ドクタローラ23の中央部の径を端部の径よりも若干太くすることで軸方向の線押圧力がほぼ一定になるようにしている。
現像装置内での現像剤の劣化について、後述する比較例1、比較例2及び実施例に記載の検討を行った。
Using this developing device 5, studies were made to suppress the deterioration of image quality over time. In order to speed up image formation, the
Regarding the deterioration of the developer in the developing device, examinations described in Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Examples described later were performed.
<比較例1>
比較例1として、図2に示す構成とは供給ローラ22の回転方向が逆(現像ローラ21と供給ローラ22との回転方向が逆、言い換えると、供給ニップ部N1での現像ローラ21の表面移動方向と供給ローラ22の表面移動方向とが同じ)の構成について検討した。
プロセス線速を180mm/secにすると、現像ローラ21の表面移動速度が高速となるため、現像ローラ21表面に担持されるトナーの中に帯電量が十分ではないトナーが存在しやすくなる。帯電量が十分でないトナーは現像ローラ21に対する吸着力が弱いため、トナー飛散等の問題が発生し易い。この問題の発生を抑制するためには、ドクタニップ部N2でトナーを十分に帯電させるべく、ドクタローラ23と現像ローラ21との線押圧力を高くする必要があった。しかし、線押圧力を高くした場合には、現像装置5を駆動するトルクが高くなってしまう。この、駆動トルクを下げるべく、従来の現像装置は供給ローラ22の回転方向を現像ローラ21と反対方向、すなわち供給ニップ部N1での現像ローラ21表面の移動方向と供給ローラ表面22の移動方向とを同方向とし、線速差を設けるようにしていた。この構成により、トナー飛散を抑制しつつ、現像装置5を駆動するトルクが高くなることを抑制することができた。
<Comparative Example 1>
As Comparative Example 1, the rotation direction of the supply roller 22 is opposite to the configuration shown in FIG. 2 (the rotation direction of the development roller 21 and the supply roller 22 is opposite, in other words, the surface movement of the development roller 21 at the supply nip portion N1). The configuration in which the direction and the surface movement direction of the supply roller 22 are the same) was studied.
When the process linear velocity is set to 180 mm / sec, the surface moving speed of the developing roller 21 is increased, and therefore, toner having an insufficient charge amount tends to exist in the toner carried on the surface of the developing roller 21. Toner with insufficient charge amount has a weak attracting force with respect to the developing roller 21, and problems such as toner scattering are likely to occur. In order to suppress the occurrence of this problem, it is necessary to increase the linear pressing force between the
上述の構成で、10000枚程度まで地汚れ等が発生しない条件を検討して設計した条件(以後、Aタイプのドクタローラと呼ぶ)での、複数ユニットのドクタローラ23の現像ローラ21に対する線押圧力を実際に測定すると、線押圧力分布は図3のようになった。軸方向での線押圧力をほぼ一定になるように設計しているが、加工精度の問題により、その製造誤差が公差内であっても圧力が大きいため寸法ばらつき等を原因とした圧力偏差は生じてしまい、軸方向の線押圧力の分布はは30[N/m]以上、80[N/m]以下の範囲となったこの構成で画像形成を行ったところ、10000枚出力程度までは画像品質が維持できたが、徐々に地汚れが目立つようになり、画像品質が維持出来ず、10000枚以上の使用には耐えられなかった。これは最大で80[N/m]もの高い線押圧によりトナーがストレスを受けつづけ、トナーが劣化したためと思われる。また、現像装置内のトナー劣化に伴って、現像ローラ上にトナーがフィルミングするという問題も発生した。
With the above-described configuration, the linear pressing force against the developing roller 21 of the plurality of units of the
このため、経時でのトナーの劣化が少ない現像装置の構成を探索すべく、次の評価を行った。
まず、現像部20に100グラムのトナーを入れ、60秒間現像装置の作像動作を行わない状態、つまり、空回しした状態で現像ローラ21上の帯電量分布を測定する。この帯電量分布の測定はホソカワミクロン社製E−SPARTアナライザーを用い、個々のトナーの帯電量qを粒径dで割ったq/dの個数分布で評価した。この帯電量分布を測定した後、現像部単体で60分間空回しを行なった。これは、画像出力によるトナー消費無しで現像装置が駆動されている状態なので、実際の使用条件とは異なるが、トナーの劣化を加速して評価することが出来るものである。60分間空回し後の現像ローラ21上の帯電量分布を、再度E−SPARTアナライザーを用いて測定し、空回し前の帯電量分布と比較した。その結果を図4に示す。
For this reason, the following evaluation was performed in order to search for a configuration of a developing device with little toner deterioration with time.
First, 100 grams of toner is put into the developing
図4からわかるように、空回し前のトナーに比べ、空回し後のトナーはかなり弱帯電のものや、プラスに逆帯電したものが増加している。これら弱帯電トナーや逆帯電トナーは地汚れ等の画像品質を劣化させる原因であるため、その割合をみるために現像に寄与しない帯電量の目安であるq/d≧−1のトナー個数の、測定個数全部に対する割合を計算すると、空回し前は8.3%、空回し後は60.5%となった。 As can be seen from FIG. 4, compared with the toner before idling, the toner after idling is considerably weakly charged and the toner that has been reversely charged positively increases. Since these weakly charged toner and reversely charged toner cause image quality deterioration such as scumming, the number of toners q / d ≧ −1, which is a measure of the amount of charge that does not contribute to development in order to see the ratio, When the ratio to the total number of measured objects was calculated, it was 8.3% before idling and 60.5% after idling.
このように経時でトナー劣化して大幅に弱帯電トナー及び逆帯電トナーが増加している。このトナーを劣化させる大きな要因としては、現像ローラ21とドクタローラ23とのドクタニップ部N2での線押圧力が最高で80[N/m]と高く、現像ローラ21上のトナーがドクタニップ部N1を通過する際に大きなストレスがかかるためと考えられる。また、ユーザーの利用頻度が高い平均画像面積3%程度の条件では、現像ローラ21上のトナーの内、実際には現像されないトナーが現像ローラ21に非常に多く付着したままである。従って、実際に現像される以前にドクタローラ23とのドクタニップ部N2を多数回通過することになり、現像ローラ21上のトナーには繰り返し大きなストレスがかかるのである。このように、繰り返し大きなストレスがかかる状態が続くと、トナーの劣化が進み、弱帯電トナー及び逆帯電トナーが増加してしまう。
As described above, the toner deteriorates with time, and the weakly charged toner and the reversely charged toner are greatly increased. A major factor that deteriorates the toner is that the linear pressing force between the developing roller 21 and the
<比較例2>
次に比較例2として、比較例1とは供給ローラ22の回転方向が逆(図2と同方向)で、ドクタニップ部N2における線押圧力の分布が比較例1と同じとなる構成について検討した。
現像ローラ21上のトナーに対して大きなストレスが繰り返しかかることを解決するには、現像ローラ21上のトナーが供給ローラ22との供給ニップ部N1で一度かきとられて、トナーが入れ替えられる必要がある。発明者は考察の結果、この入れ替わりは、現像ローラ21の回転方向と供給ローラ22の回転方向とが反対方向の場合(供給ニップ部N2での現像ローラ21と供給ローラ22との表面移動方向が同方向の場合、つまり図2に示す回転方向の場合)には少なく、逆に、同方向とした場合(供給ニップ部N1での現像ローラ21と供給ローラ22との表面移動方向が逆方向の場合、つまり比較例1で説明した構成の場合)には多くなると推測した。そして、供給ローラ22の回転方向を現像ローラ21の回転方向と同方向にして上述の図4と同じ評価を行った。その結果を図5に示す。図5からわかるように、図4で示した実験結果に比べて、空回し後の弱帯電トナー及び逆帯電トナーの割合は少なくなった。図4での検討と同様に、弱帯電トナー及び逆帯電トナーの割合を測定すると、その割合は空回し前が7.0%、60分空回し後が46.4%となった。
<Comparative example 2>
Next, as Comparative Example 2, the configuration in which the rotation direction of the supply roller 22 is opposite to that in Comparative Example 1 (the same direction as in FIG. 2) and the distribution of the linear pressing force in the doctor nip portion N2 is the same as in Comparative Example 1 was examined. .
In order to solve the large stress repeatedly applied to the toner on the developing roller 21, the toner on the developing roller 21 needs to be scraped once at the supply nip portion N1 with the supply roller 22 and the toner needs to be replaced. is there. As a result of consideration by the inventor, this change is made when the rotation direction of the developing roller 21 is opposite to the rotation direction of the supply roller 22 (the surface movement direction of the development roller 21 and the supply roller 22 at the supply nip portion N2 is In the case of the same direction, that is, in the case of the rotation direction shown in FIG. In the case, that is, in the case of the configuration described in Comparative Example 1). Then, the same evaluation as in FIG. 4 was performed with the rotation direction of the supply roller 22 being the same as the rotation direction of the developing roller 21. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 5, the ratio of the weakly charged toner and the reversely charged toner after idling decreased compared to the experimental result shown in FIG. Similar to the study in FIG. 4, when the ratio of the weakly charged toner and the reversely charged toner was measured, the ratio was 7.0% before idling and 46.4% after idling for 60 minutes.
さらに、供給ローラの回転方向と現像ローラの回転方向とが同じ方向か異なる方向かによって、トナー帯電量がどれだけ異なるかの検討を行った。結果、図4と図5との帯電量分布を比較するとわかるように、現像ローラの回転方向と供給ローラの回転方向が同方向である図4の場合に比べ、回転方向を反対方向にした図5の場合のトナー帯電量が高くなることが判明した。比較例1の図4に示した帯電量分布の状態でトナー飛散を抑制ことができるので、比較例2の図5に示した帯電量の状態はトナー飛散を抑制するという観点ではトナーの帯電量は必要量以上となる。つまり、トナーの帯電量不足に起因するトナー飛散を抑制するために高い線押圧力に設定していたドクタローラ23と現像ローラ21とのドクタニップ部N2の線押圧を、比較例1及び比較例2の構成よりも低く設定することができることになる。
Further, an examination was made of how much the toner charge amount differs depending on whether the rotation direction of the supply roller and the rotation direction of the developing roller are the same direction or different directions. As a result, as can be seen by comparing the charge amount distributions in FIG. 4 and FIG. 5, the rotation direction is opposite to that in FIG. 4 where the rotation direction of the developing roller and the rotation direction of the supply roller are the same direction. It was found that the toner charge amount in the case of 5 was high. Since toner scattering can be suppressed in the state of charge amount distribution shown in FIG. 4 of Comparative Example 1, the state of charge amount shown in FIG. 5 of Comparative Example 2 is the amount of charge of toner from the viewpoint of suppressing toner scattering. Is more than necessary. That is, the line pressing of the doctor nip portion N2 between the
<実施例>
そこで実施例として、供給ローラ22の回転方向が比較例2と同方向で、ドクタニップ部N2における線押圧力の分布が比較例1及び2よりも低い構成について検討した。
現像ローラ21の回転方向と供給ローラ22の回転方向とを同方向にし、且つ比較例1及び2の押圧バネ19よりもバネ定数が小さい押圧バネ19を用いて、ドクタローラ23のドクタニップ部N2での線押圧力を低くしたもの(線押圧力分布を図6に示す)を用いて上述の比較例1及び2と同じ評価を行った。ニップ部N2での線押圧力を低く設定するため、ドクタニップ部N2でのトナーの帯電性は比較例1及び2の構成に比べて低くなるが、比較例1の構成よりも供給ニップ部N1でのトナー帯電量が向上するため、結果的にトナー飛散を抑制し、且つ現像に必要な帯電量を得ることができた。ドクタニップ部N2での線押圧力分布としては50[N/m]以下に設定する事ができた。また、ドクタニップ部N2での線押圧力が低すぎると、帯電量が十分でないトナーがドクタニップ部N2をすり抜けてしまい、トナー飛散が生じてしまう。これを防止するために、ドクタローラ23の現像ローラ21に対する線圧押圧力は20[N/m]を下回らないように設定した。
実施例での現像部20を空回し前後の帯電量分布を図7に示す。図からわかるように、図5の条件よりさらに空回し後の弱帯電トナー及び逆帯電トナーの割合が減少し、その割合は空回し前が10.1%、60分空回し後が33.0%となった。このような構成により、長期間の使用に耐え得る現像装置5とすることができた。 また、比較例2と比べてドクタローラ23の現像ローラ21に対しての押圧力を低く設定することが出るため、現像装置5の駆動トルクを比較例2の構成よりも低くすることができる。
<Example>
Therefore, as an example, a configuration in which the rotation direction of the supply roller 22 is the same as that of the comparative example 2 and the distribution of the linear pressing force in the doctor nip portion N2 is lower than that of the comparative examples 1 and 2 was examined.
By using the
FIG. 7 shows the charge amount distribution before and after the developing
以上、本実施形態の現像装置20によれば、供給ローラ22の回転方向と現像ローラ21の回転方向とを同方向とすることで、現像装置20の使用枚数が非常に多い条件であったとしても、弱帯電トナー及び逆帯電トナーの割合が減少し、画像品質を維持することが可能となる。さらには、供給ローラ22の回転方向と現像ローラ21の回転方向とを同方向とし、且つ現像ローラ21に対するドクタローラ23の線押圧力を50[N/m]以下に設定すると、さらに長期間、例えば30000枚以上の使用枚数であっても画像品質の劣化がほとんどなく、現像ローラのトナーフィルミングも発生することのない現像装置を実現できる。また、線押圧力を20[N/m]以上とすることで、帯電量不足のトナーのすり抜けを防止することができ、トナーのすり抜けに起因するトナー飛散を防止することができる。
また、プロセス線速を180[mm/sec]に設定してあるので、画像形成の高速化を図ることができる。さらに、帯電量が十分でないトナーがドクタニップ部N2をすり抜けることを抑制しているので、プロセス線速を180[mm/sec]と高速に設定しても、トナー飛散を抑制することができる。
As described above, according to the developing
Further, since the process linear velocity is set to 180 [mm / sec], it is possible to speed up image formation. Further, since toner with insufficient charge amount is prevented from slipping through the doctor nip N2, even if the process linear speed is set to 180 [mm / sec], toner scattering can be suppressed.
5 現像装置
10 感光体(像担持体)
20 現像部
21 現像ローラ
22 供給ローラ
23 ドクタローラ
24 掻き落とし部材
25 アジテータ
30 トナーカートリッジ
31 アジテータ
5 Developing
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該現像剤担持体に接触して現像剤を供給する現像剤供給部材と、
該現像剤供給部材に接触して該現像剤供給部材上の現像剤の層厚を規制する回転可能な現像剤層厚規制部材とを有し、
該現像剤層厚規制部材は非現像動作時には所定のタイミングで回転し、現像動作時には停止する現像装置において、
該現像剤供給部材の回転方向と該現像剤担持体の回転方向とが同方向であり、
該現像剤担持体に対する該現像剤層規制部材の軸方向における線押圧力が、
20[N/m]以上、50[N/m]以下であることを特徴とする現像装置。 A developer carrier for supplying a one-component developer to the electrostatic latent image formed on the image carrier;
A developer supply member that contacts the developer carrier and supplies the developer;
A rotatable developer layer thickness regulating member that contacts the developer feeding member and regulates the layer thickness of the developer on the developer feeding member;
In the developing device, the developer layer thickness regulating member rotates at a predetermined timing during a non-developing operation and stops during the developing operation.
The rotation direction of the developer supply member and the rotation direction of the developer carrier are the same direction,
The linear pressing force in the axial direction of the developer layer regulating member with respect to the developer carrying member is
A developing device having a density of 20 [N / m] to 50 [N / m].
そのプロセス線速が180[mm/sec]以上であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1.
A developing apparatus having a process linear velocity of 180 [mm / sec] or more.
該現像装置として請求項1または2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 for supplying a one-component developer from a developing device to an electrostatic latent image formed on an image carrier and developing the latent image to form an image,
An image forming apparatus using the developing device according to claim 1 or 2 as the developing device.
該現像装置として請求項1または2の現像装置を用いたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 In a process cartridge in which an image carrier and a developing device that develops a latent image on the image carrier to form a toner image are integrated and detachable from the image forming device.
3. A process cartridge comprising the developing device according to claim 1 or 2 as the developing device.
Priority Applications (1)
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JP2004316773A JP2006126634A (en) | 2004-10-29 | 2004-10-29 | Developing device using one-component development system, process cartridge, and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004316773A JP2006126634A (en) | 2004-10-29 | 2004-10-29 | Developing device using one-component development system, process cartridge, and image forming apparatus |
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Family Applications (1)
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