JP2006259199A - Developing device, process cartridge and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関し、特に粉体を進行波電界によって搬送する現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus, and more particularly to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus that convey powder by a traveling wave electric field.
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、プリンタ/ファックス/複写機複合機等の各種画像形成装置として、像担持体を帯電させ、静電潜像を形成して、この静電潜像に着色体などの粉体(本明細書では「トナー」又は「トナー粒子」という。)を付着させて現像し、トナー像を被記録媒体(転写材、用紙、記録紙、中間転写体などを含む意味である。)に転写する電子写真プロセスを用いる画像形成装置が知られている。 As various image forming apparatuses such as printers, facsimiles, copying machines, plotters, printer / fax / copier multifunction machines, etc., the image carrier is charged to form an electrostatic latent image, and the electrostatic latent image is colored. And a toner image (including transfer material, paper, recording paper, intermediate transfer body, etc.) by developing a toner image (hereinafter referred to as “toner” or “toner particles”). An image forming apparatus using an electrophotographic process for transferring to (.) Is known.
このような画像形成装置において、特許文献1、2に記載されているようにトナーを進行波電界(移相電界、搬送電界などともいう。)によって搬送する静電搬送基板を備えて、この静電搬送基板の先端部から像担持体の潜像に向けてトナーを噴出することで現像するようにした現像装置、特許文献3に記載されているように静電搬送基板上でトナーをホッピングさせて像担持体の潜像を現像する現像装置が知られている。
また、トナーを静電搬送する装置としては、特許文献4ないし8に記載されているようなものも知られている。
従来のこのようなトナーの静電搬送を行なう現像装置に使用されているトナー搬送部材は、特許文献1ないし3などにも記載されているように、ガラス基板、FPC、PCBなどの部材上に電極を形成し、これを積層することによってトナーを搬送する進行波電界を発生させるトナー搬送基板(部材)を構成している。
As described in
しかしながら、上述した従来のトナー搬送部材にあっては、搬送部材の表面材料が帯電やトナー帯電に対して帯電序列の組み合わせに不具合があると、トナーと搬送部材表面間にクーロン力が働き、吸着、固着又はトナーの帯電劣化が生じるという課題がある。また、搬送部材は、環境雰囲気の湿度に敏感であり、湿度50%を超えると、特に、液架橋力による固着が大きくなってトナーが搬送部材表面に固着して搬送されなくなるという課題もある。 However, in the above-described conventional toner conveying member, if the surface material of the conveying member has a problem in charging or a combination of charging sequences with respect to toner charging, a Coulomb force acts between the toner and the surface of the conveying member, and adsorption However, there is a problem that fixing or toner charge deterioration occurs. In addition, the conveyance member is sensitive to the humidity of the environmental atmosphere. When the humidity exceeds 50%, there is a problem that the fixation due to the liquid cross-linking force increases and the toner is fixed to the surface of the conveyance member and cannot be conveyed.
しかも、特に低帯電や無帯電トナーが搬送部材表面に供給されると、搬送電界での電界移相に追随できずに、搬送部材表面に滞留することになり、適正帯電されたトナーの物理的なストッパーとなり搬送効率が著しく低下するか、搬送不能になるという課題もある。 In addition, particularly when low-charged or uncharged toner is supplied to the surface of the conveying member, it cannot follow the electric field phase shift in the conveying electric field and stays on the surface of the conveying member. There is also a problem that the conveyance efficiency is remarkably lowered or the conveyance becomes impossible.
そのため、このような搬送部材を画像形成装置の現像装置に使用した場合、搬送部材に対するトナーの固着、付着が生じると、トナーが搬送されないまま堆積し、現像装置に使用した場合には現像できなくなるという課題を伴うことになる。また、搬送部材の上表面(2π)のみの搬送であるために、トナー搬送量には限界があり、高速現像に対応できなくなるという課題もある。 Therefore, when such a transport member is used in the developing device of the image forming apparatus, if toner adheres to or adheres to the transport member, the toner accumulates without being transported and cannot be developed when used in the developing device. It will be accompanied by the problem. Further, since only the upper surface (2π) of the conveying member is conveyed, there is a limit in the amount of toner conveyance, and there is a problem that it becomes impossible to cope with high-speed development.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、トナーの滞留、堆積を低減した安定した現像を行なうことができる現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus capable of performing stable development with reduced toner retention and accumulation.
上記の課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、所定の間隔で配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によってトナーを搬送するトナー搬送部材を備え、このトナー搬送部材の搬送面を潜像が形成される像担持体に対向させて潜像を現像する現像装置において、トナー搬送部材は電極を構成する電極線がスケルトン構造で空間的に積層配置されたスケルトン搬送部材であり、このスケルトン搬送部材には像担持体の周面に倣って湾曲する部分が形成されている構成とした。 In order to solve the above problems, a developing device according to the present invention is a toner transport member that transports toner by a transport electric field formed by applying a multiphase voltage to a plurality of electrodes arranged at predetermined intervals. A developing device that develops a latent image with a conveying surface of the toner conveying member opposed to an image carrier on which a latent image is formed. The skeleton transport members are arranged in a stacked manner, and the skeleton transport member has a configuration in which a curved portion is formed along the peripheral surface of the image carrier.
本発明に係る現像装置は、所定の間隔で配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によってトナーを搬送するトナー搬送部材を備え、このトナー搬送部材の搬送面を潜像が形成される像担持体に対向させて潜像を現像する現像装置において、トナー搬送部材は電極を構成する電極線がスケルトン構造で空間的に積層配置されたスケルトン搬送部材であり、このスケルトン搬送部材を構成する各層の電極線のうちの像担持体に近い側の層の電極線に対してトナーを集中させる電圧が印加される構成とした。 A developing device according to the present invention includes a toner conveying member that conveys toner by a conveying electric field formed by applying a multiphase voltage to a plurality of electrodes arranged at predetermined intervals. In a developing device that develops a latent image with a conveying surface facing an image carrier on which a latent image is formed, a toner conveying member is a skeleton conveying member in which electrode lines constituting an electrode are spatially stacked in a skeleton structure. The voltage for concentrating the toner is applied to the electrode lines of the layers close to the image carrier among the electrode lines of each layer constituting the skeleton conveying member.
ここで、スケルトン搬送部材を構成する各層の電極線のうちの像担持体に近い側の層の電極線に対して印加するパルス状電圧が他の層の電極線に印加するパルス状電圧よりも電圧値が高い構成とする。あるいは、スケルトン搬送部材を構成する各層の電極線のうちの像担持体に近い側の層の電極線に対して印加するパルス状電圧が他の層の電極線に印加するパルス状電圧よりもトナーを引き付ける時間が長い構成とする。若しくは、スケルトン搬送部材を構成する各層の電極線のうちの像担持体に近い側の層の電極線に対して印加するパルス状電圧が他の層の電極線に印加するパルス状電圧よりも周波数が高い構成とする。また、スケルトン搬送部材には像担持体の周面に倣って湾曲する部分が形成されていることが好ましい。 Here, the pulse voltage applied to the electrode wire of the layer close to the image carrier among the electrode wires of each layer constituting the skeleton conveying member is more than the pulse voltage applied to the electrode wire of the other layer. A configuration with a high voltage value. Alternatively, the pulse voltage applied to the electrode wire on the layer close to the image carrier among the electrode wires of each layer constituting the skeleton conveying member is more toner than the pulse voltage applied to the electrode wire of the other layer. It is assumed that the time for attracting Or, the pulse voltage applied to the electrode wire of the layer near the image carrier among the electrode wires of each layer constituting the skeleton conveying member has a frequency higher than the pulse voltage applied to the electrode wire of the other layer. The configuration is high. Further, it is preferable that the skeleton transport member is formed with a curved portion that follows the peripheral surface of the image carrier.
本発明に係る現像装置は、所定の間隔で配置された複数の電極に多相の電圧が印加されることで形成される搬送電界によってトナーを搬送するトナー搬送部材を備え、このトナー搬送部材の搬送面を潜像が形成される像担持体に対向させて潜像を現像する現像装置において、トナー搬送部材は電極を構成する電極線がスケルトン構造で空間的に並べて配置されたスケルトン搬送部材であり、このスケルトン搬送部材には像担持体の周面に倣って湾曲する部分が形成されている構成とした。 A developing device according to the present invention includes a toner conveying member that conveys toner by a conveying electric field formed by applying a multiphase voltage to a plurality of electrodes arranged at predetermined intervals. In a developing device that develops a latent image with a conveying surface facing an image carrier on which a latent image is formed, the toner conveying member is a skeleton conveying member in which electrode lines constituting electrodes are arranged in a skeleton structure in a spatial arrangement. The skeleton conveying member has a configuration in which a curved portion is formed along the peripheral surface of the image carrier.
これらの各本発明に係る現像装置においては、スケルトン搬送部材の上方及び下方の少なくともいずれかトナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧が印加されるバイアス電極部材が配置されていることが好ましい。 In each of the developing devices according to the present invention, it is preferable that a bias electrode member to which a bias voltage having the same polarity as the charging polarity of the toner is applied is disposed above and below the skeleton conveying member.
本発明に係るプロセスカートリッジは、像担持体と、帯電手段と、クリーニング手段の少なくともいずれかと、本発明に係る現像装置とを備え、画像形成装置本体に対して着脱可能な構成としたものである。 A process cartridge according to the present invention includes an image carrier, a charging unit, a cleaning unit, and a developing device according to the present invention, and is configured to be detachable from the image forming apparatus main body. .
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像装置又は本発明に係るプロセスカートリッジを1又は複数備えたものである。 An image forming apparatus according to the present invention includes one or a plurality of developing devices according to the present invention or process cartridges according to the present invention.
本発明に係る現像装置によれば、トナー搬送部材は電極を構成する電極線がスケルトン構造で空間的に積層配置されたスケルトン搬送部材であり、このスケルトン搬送部材には像担持体の周面に倣って湾曲する部分が形成されている構成としたので、トナーの滞留、堆積を低減し、トナー搬送量の増大を図ることができるとともに、現像ニップ部を広くして十分な帯電トナーを現像領域に送ることができ、安定した現像を行なうことができる。 According to the developing device of the present invention, the toner conveying member is a skeleton conveying member in which electrode lines constituting the electrode are spatially stacked and arranged in a skeleton structure, and the skeleton conveying member is disposed on the peripheral surface of the image carrier. Since the curved portion is formed, the toner retention and accumulation can be reduced, the toner conveyance amount can be increased, and the developing nip portion can be widened to supply a sufficiently charged toner to the developing area. And stable development can be performed.
本発明に係る現像装置によれば、トナー搬送部材は電極を構成する電極線がスケルトン構造で空間的に積層配置されたスケルトン搬送部材であり、このスケルトン搬送部材を構成する各層の電極線のうちの像担持体に近い側の層の電極線に対してトナーを集中させる電圧が印加される構成としたので、トナーの滞留、堆積を低減し、トナー搬送量の増大を図ることができるとともに、スケルトン構造であっても十分な帯電トナーを現像領域に送ることができ、安定した現像を行なうことができる。 According to the developing device of the present invention, the toner conveying member is a skeleton conveying member in which electrode wires constituting the electrode are spatially stacked and arranged in a skeleton structure, and among the electrode wires of each layer constituting the skeleton conveying member, Since the voltage for concentrating the toner is applied to the electrode line of the layer on the side close to the image bearing member, the retention and accumulation of toner can be reduced, and the toner conveyance amount can be increased. Even with a skeleton structure, a sufficiently charged toner can be sent to the development area, and stable development can be performed.
本発明に係る現像装置によれば、トナー搬送部材は電極を構成する電極線がスケルトン構造で空間的に並べて配置されたスケルトン搬送部材であり、このスケルトン搬送部材には像担持体の周面に倣って湾曲する部分が形成されている構成としたので、トナーの滞留、堆積を低減し、トナー搬送量の増大を図ることができるとともに、現像ニップ部を広くして十分な帯電トナーを現像領域に送ることができ、安定した現像を行なうことができる。 According to the developing device of the present invention, the toner conveying member is a skeleton conveying member in which electrode wires constituting the electrode are arranged in a skeleton structure in a spatial arrangement, and the skeleton conveying member is disposed on the circumferential surface of the image carrier. Since the curved portion is formed, the toner retention and accumulation can be reduced, the toner conveyance amount can be increased, and the developing nip portion can be widened to supply a sufficiently charged toner to the developing area. And stable development can be performed.
本発明に係るプロセスカートリッジ及び画像形成装置によれば、本発明に係る現像装置を備えているので、トナーの滞留、堆積を低減し、トナー搬送量の増大を図ることができ、安定した現像を行なうことができる。 According to the process cartridge and the image forming apparatus according to the present invention, since the developing device according to the present invention is provided, it is possible to reduce toner stagnation and accumulation, increase the toner conveyance amount, and achieve stable development. Can be done.
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る現像装置で使用するスケルトン搬送部材の第1例について図1ないし図5を参照して説明する。なお、図1は同スケルトン搬送部材の平面説明図、図2は図1のA−A線に沿う拡大断面説明図、図3は同スケルトン搬送部材の側面説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a first example of a skeleton transport member used in the developing device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is an explanatory plan view of the skeleton conveying member, FIG. 2 is an enlarged sectional explanatory view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory side view of the skeleton conveying member.
このスケルトン搬送部材1は、3枚のスケルトン電極部材11をトナー搬送方向と交差する方向の両端部に絶縁部材15、15を介して積層したものである。スケルトン電極部材11は、所定の間隔でそれぞれ空隙13を介して複数の電極線12を形成したものである。そして、このスケルトン電極部材11を両端部に絶縁部材15、15を介して積層することで、各層の電極線12が空間的(空間を介して)積層された構造にしている。つまり、スケルトン搬送部材1は、各層のスケルトン電極部材11の電極線12間には空間14が介在するスケルトン構造となる。この場合、電極線12に印加する電圧がn相(ここでは3相とする。)であれば、3枚のスケルトン電極部材11は隙間13を1/nずつ搬送方向にずらして積層することで移相電界を発生させることができる。
This
具体的には、例えば、SUS304、303、306、316、Ni及びその合金、また高張性合金等の薄板(箔)をエッチングすることで、あるいは、電鋳などによって、電極線12と空間13を交互に形成したスケルトン電極部材11を作製することができる。この場合、例えば、厚さ100μmのSUS304を用いて電極線12は100μmの線幅とし、空隙13は500μm幅で形成した。
Specifically, for example, the
そして、このスノコ状、またはスダレ状に電極線12が形成されたスケルトン電極部材11の両端部に、絶縁部材15として例えば厚さ100μmのポリイミド板を挟み、次層のスケルトン電極部材11を500μmの間隙13を100μm位置をずらして接合して、同様に、絶縁部材15としての厚さ100μmのポリイミド板を挟み、次層のスケルトン電極部材11を500μmの間隙13を100μm位置をずらして接合して、3層のスケルトン電極部材11、11、11を接合する。
Then, for example, a polyimide plate having a thickness of 100 μm is sandwiched between the both ends of the
これにより、立体的には、図で最下層のスケルトン電極部材11を1層目とすると、1層目のスケルトン電極部材11の特定の電極線12を基準とすれば、この基準となる電極線12に対して搬送方向に200μm、高さ方向100μmずれた位置に2層目のスケルトン電極部材11の電極線12が位置し、更に基準となる電極線12に対して搬送方向に400μm、高さ方向300μmずれた位置に3層目のスケルトン電極部材11の電極線12が位置することになる。
Accordingly, in a three-dimensional manner, when the lowermost
このように構成したスケルトン搬送部材1においては、図4に示すように、電圧印加手段2によってn相(ここでは、3相)のパルス状電圧Va、Vb、Vcを各スケルトン電極部材11に印加することによって、進行波電界が形成されて、帯電したトナーTが搬送方向に搬送される。なお、進行波電界による帯電トナーの搬送原理については後述する。
In the
このとき、スケルトン搬送部材1は電極線12が空間的に積層されスケルトン構造であるため、各スケルトン電極部材11間の空間14、14もトナーの搬送空間となり、最上層のスケルトン電極部材11の表面、この最上層の下層のスケルトン電極部材11との間の空間14、及び、更に下層のスケルトン電極部材11との間の空間14を介して、トナーが搬送されることになる。つまり、従来は搬送部材の上表面(2π)のみの搬送であったのに対し、電極間空間(電極の下面)を含めた4πで搬送することができる。
At this time, since the
したがって、従来のようなガラス基板、樹脂基板或いはセラミックス基板等の絶縁性材料からなる基板、或いは、SUSなどの導電性材料からなる基板にSiO2等の絶縁膜を成膜したもの、ポリイミドフィルムなどのフレキシブルに変形可能な材料からなる基板上に電極を形成したものに比べて、トナーの搬送空間(搬送経路)が3倍に増加することになって、単位時間当たりのトナー搬送量を増加することができる。 Therefore, a conventional substrate made of an insulating material such as a glass substrate, a resin substrate or a ceramic substrate, or a substrate made of a conductive material such as SUS, and an insulating film such as SiO 2 formed thereon, a polyimide film, etc. Compared to the case where electrodes are formed on a substrate made of a material that can be deformed flexibly, the toner conveyance space (conveyance path) increases three times, and the toner conveyance amount per unit time increases. be able to.
また、帯電不良トナーは電極線間の隙間から落下分離して、適正帯電トナーを選択的に搬送することができる。さらに、スケルトン搬送部材1は各電極線12が空間的に配置されたスケルトン構造であるため、各電極線12間にトナーが付着、固着する部材がなく、また、電極線12は駆動周波数に依存する振動と共振振動で、印加電圧と幅(長さ)にもよるが0.1μm以上の振動(大きくは50μm程度の振動が確認された。)が生じ、これは高湿雰囲気でもまた仮に電極線に一部トナーが付着しても振動剥離され、トナーの付着固着が防止できる。
Further, the poorly charged toner can be separated from the gap between the electrode wires and selectively transport the properly charged toner. Furthermore, since the
上述した製作例では電極線12は200μmピッチで、その線間は100μmである。駆動電圧400Vを印加したときの線間電界は4kV/mmであった。帯電トナーが付着した場合、これを隔離する限界電位でこれ以上の電界強度が必要である。特に、高温高湿では付着力が強くなり、6kV/mm以上が求められる。この場合、電極線12の表面に撥水性材料や吸着水が少ない無機酸化膜をコートすることで、このトナーの付着力を小さくし、剥離電界を低くすることができる
In the manufacturing example described above, the
また、スケルトン電極部材は高価な半導体技術を適用しないでも安価な従来技術で製作することができ、コストの低減も図れる。なお、スケルトン電極部材の電極線ピッチ、電極線幅、上下の電極線間の間隙はなどは上記説明に限定されるものではなく、また、移相電界を発生させる駆動電圧も上記の例に限るものではない。 Further, the skeleton electrode member can be manufactured by an inexpensive conventional technique without applying an expensive semiconductor technique, and the cost can be reduced. Note that the electrode line pitch, the electrode line width, the gap between the upper and lower electrode lines of the skeleton electrode member are not limited to the above description, and the driving voltage for generating the phase shift electric field is not limited to the above example. It is not a thing.
ここで、電極線12に対するトナーの付着を更に低減する電極線12の構造の異なる例について図5及び図6を参照して説明する。なお、図5及び図6は同電極線12の要部拡大断面説明図である。
図5に示す例は、電極線12を、搬送方向に沿う断面形状で、少なくとも搬送方向に対向する端部に搬送方向上下側に向うテーパ面12a、12bを有する形状としたものである。図6に示す例は、電極線12を、搬送方向に沿う断面形状で、少なくとも搬送方向に対向する端部に搬送方向上側に向うテーパ面12aを有する形状としたものである。
Here, different examples of the structure of the
In the example shown in FIG. 5, the
電極線12の断面形状をこのような形状にすることで、図5あるいは図6に示すように、搬送されて来たトナーTがテーパ面12a、12bに衝突して反跳して搬送方向上側又は下側に向うことになり、電極線12の端部を平坦面に形成した場合に比べて電極線12に付着、固着し難くなる。
By making the cross-sectional shape of the
次に、スケルトン電極部材11の他の例について図7を参照して説明する。なお、図7は同スケルトン電極部材の要部平面説明図である。
このスケルトン電極部材11は、各電極線12、12間に搬送方向に沿って直線状の補強用手段である架橋部21を電極線12と一体的に形成している。
Next, another example of the
In the
すなわち、スノコ状或いはスダレ状のスケルトン電極部材11は電極線12が直線状である場合、機械的強度が不足し、変形や伸びが大きく、撓み、カールなどが発生するおそれがある。このスケルトン電極部材11を空間積層構成に調整するとき、横方向に張力が必要であり、このとき、材料の破断降伏点を超える張力が掛かると容易に伸びることになる。
That is, when the
そこで、各電極線12、12間に1又は複数の架橋部21を、相互対峙隣接する電極線12、12間に直線的に設けて固定し、又は千鳥状に設けて直線滴に固定し(図7の例)、平面的に見てメッシュ構造にすることによって機械的強度を補強することができる。
Therefore, one or a plurality of bridging
この場合、電極線12の幅をaとしたとき、上述したn相(3相)の電圧印加で移相電界を発生させるときには3層空間積層構成となって、同じ層では各電極線12、12間の隙間13は5×a程度になるが、上述した架橋部21の線幅はa程度であり、架橋部21のピッチは10a〜100aが好ましく、特に好ましくは、30×a〜60×aが金属材料の剛性が維持され、撓みも無く、静電搬送駆動時の振動による上下電極線12の接触ショートも防止できる。
In this case, when the width of the
また、電極線12の線幅aは、構成と駆動電圧にもよるが30μm〜500μmが好ましく、特に好ましくは、80μm〜200μmの範囲であり、この範囲にすることで、スケルトン電極部材11を形成する金属材料の厚さTが100〜300mであれば、金属材料の剛性を維持でき、撓みも無く、静電搬送駆動時の振動による上下電極線12間の接触ショートも生じない。
The line width a of the
次に、電極線12間の架橋部21の他の例について図8を参照して説明する。なお、図8は同スケルトン電極部材の架橋部の要部平面説明図である。
つまり、架橋部21の平面形状は上述した直線形状に限るものではなく、図7(a)〜(f)に示すような形状とすることもできる。なお、同図(a)は傾斜線、(b)はS字曲線、(c)は順配置テーパ形状(テーパの向きが同じ)、(d)は交互配置テーパ形状(テーパの向きが交互に変わる)、(e)鋭角形状、(f)は半月形状の例である。
Next, another example of the bridging
That is, the planar shape of the bridging
すなわち、架橋部21を設ける場合、帯電トナーの搬送方向に対して進行波電界の力を妨害しないように、上下の電極線12の重畳を可能な限り少なくすることが好ましい。したがって、傾斜、曲率線、テーパなどを持たせることによって、上下電極線12の重なりを少なくすることができる。さらに、これらの形状にすることで、電界分布に偏向を与えることができて、トナー搬送に拡散と集中を与えることができる。これにより、例えば現像装置に用いた場合、一部現像等で消費されることで不均一になるトナー分布を、拡散と集中によって可能な限り均一な分布に補正することできるようになる。
In other words, when the bridging
次に、スケルトン搬送部材1の他の例について図9及び図10を参照して説明する。なお、図9は同スケルトン搬送部材の側面説明図、図10は同スケルトン搬送部材の隙間維持部材の異なる配置例を説明する平面説明図である。
このスケルトン搬送部材1は、上下のスケルトン電極部材11,11の電極線12,12間に隙間維持手段としての絶縁性の隙間維持部材22を介在させている。この隙間維持部材22は、絶縁材料22aの周面に熱可塑性樹脂22bをコートしたものを用いて、上下の電極線12,12のいずれか一方又は双方に熱圧着で接合固定している。
Next, another example of the
In the
絶縁材料22aとしては、例えば、有機絶縁材料で耐熱性が大きく、例えば、ガラス転移点が100℃以上のポリイミド、液晶プラスチック、尿素樹脂、フッ素樹脂、またこれらにガラス繊維を混入させたものなどを用いることができる。また、熱可塑性樹脂22bの厚みは0.5〜3μmとしている。なお、隙間維持部材22全体を熱可塑性樹脂材料で形成することもできる。また、隙間維持部材22の絶縁材料22aの径は上下の電極線12間の距離にもよるが、例えば50μm〜300μmとする。
As the insulating
また、この隙間維持部材22の配置は例えば図10に示すようにすることができる。図10(a)は直線状に配置した例、同図(b)はランダムに配置した例、同図(c)は斜め交互に配置した例、同図(d)は斜めに配置した例である。特に、搬送領域の搬送方向と交差する方向の両端部では、トナーを内側に向けるように配置することが好ましい。
The
なお、隙間維持部材22の断面形状は上述した円形状に限るものではなく、図11に示すように三角形状にしても、あるいは、図12に示すように楕円形状にしてもよく、その他四角形などの多角形状とすることもできる。
Note that the cross-sectional shape of the
このように、上下のスケルトン電極部材11,11の電極線12,12間に隙間維持部材22を介在させることによって、上下の電極線12間の機械強度を補強し、且つ駆動時の電極線12の振動による上下電極線12の接触ショートを防止することができる。
Thus, by interposing the
次に、スケルトン搬送部材1の更に他の例について図13を参照して説明する。なお、図13は同スケルトン搬送部材の側面説明図である。
このスケルトン搬送部材1は、スケルトン電極部材11の搬送方向と交差する方向の両端部を絶縁材料からなる端部固定部材24で固定したものである。
Next, still another example of the
The
つまり、電極線12の空間積層構造体を作製する場合、各電極線12間は上下方向では隙間維持部材22によって保護されるが、スケルトン電極部材11の両端部の固定と形状固定のためには、スケルトン電極部材11の両端部に高絶縁材料からなる端部固定部材24を設けて間隙の確保と絶縁性更に形状固定を行なうようにしている。この場合、トナー搬送に必要な領域を確保するためにスケルトン電極部材11の両端部で固定することが好ましい。
That is, when a space laminated structure of the
次に、スケルトン搬送部材1の更にまた他の例について図14を参照して説明する。なお、図14は同スケルトン搬送部材の側面説明図である。
このスケルトン搬送部材1は、前述したように3枚のスケルトン電極基板11をトナー搬送方向に電極線12を印加する電圧の相をn相(この例では3相)として、1/nずつ位置をずらして空間的に積層配置するとともに、搬送方向と交差する方向にも位置をずらして配置している。
Next, still another example of the
As described above, the
つまり、前述したようにスケルトン電極基板11に架橋部21を設けて補強した場合、上下で架橋部21が同じ位置にあると、進行波電界に歪が生じるおそれがあるので、3枚のスケルトン電極基板11を搬送方向と交差する方向にも位置をずらして配置することで、電極線12間を架橋する架橋部21の重なりが少なくなり、進行波電界の歪が小さくなる。これによって、安定したトナー搬送を行なうことができる。
That is, when the
次に、スケルトン搬送部材の第2例について図15及び図16を参照して説明する。なお、図15は同スケルトン搬送部材の平面説明図、図16はスケルトン搬送部材の側面説明図である、
このスケルトン搬送部材51は、隙間53を介することで空間的に並べて配置した複数の電極線52を有し、各電極線52の両端部を絶縁性の電極線固定部材55で固定保持し、電極線固定部材55に設けた3本のバスライン(印加電圧が3相の例)56と電極線52を電気的に接続したものである。
Next, a second example of the skeleton transport member will be described with reference to FIGS. 15 and 16. 15 is an explanatory plan view of the skeleton conveying member, and FIG. 16 is an explanatory side view of the skeleton conveying member.
The
具体的には、図17に示すように例えばSUS304などの導電性部材に電極線52を100μm線幅で、空隙53を100μm幅で形成して両端部を架橋部62で架橋した部材61を製作し、図18(a)に示すように、この部材61の両端部に電極線固定部材55を固定した後、図18(b)に示すように、部材61の架橋部62を切断することにより、両端部が電極線固定部材55に固定保持された複数の電極線52が空隙53を介して配置された部材を形成する。そして、図18(c)及び図24に示すように、電極線固定部材55に形成した3本のバスライン(共通電極ライン)56と電極線52とを順次ワイヤボンディング57などで電気的に接続する。
Specifically, as shown in FIG. 17, for example, a
なお、共通電極ラインと個々の電極線52とは図20及び図21に示すようにFPCやAFCコネクタなどを用いて行なうこともできる。つまり、FPC65の3本の共通電極ライン66を形成してコンタクトホール67を他のライン66は絶縁層68で被覆することなどで形成し、電極線52と異方性接合AFC69を介して接続する。
Note that the common electrode line and the
このように、ライン状に異なる相の電圧が印加される電極線52を、隙間53を介することで空間的に並べて複数配置したスケルトン搬送部材51においては、例えば潜像を形成するドラム状の像担持体の周面に沿ってスケルトン搬送部材の形状を倣わせて配置することができ、現像領域幅を広くとることも容易になる。
In this way, in the
そして、電極線52間には空間(隙間53)が形成されたスケルトン構造であるので、低帯電トナーや無帯電トナーは隙間から落下して、正常な帯電トナーだけを選択的に搬送して例えば現像に供することができる。また、スケルトン搬送部材1と同様に電極線へのトナーの付着、固着を防止することができる。
Since the space (gap 53) is formed between the
次に、スケルトン搬送部材1によるトナー搬送の原理について説明する。
スケルトン搬送部材1の複数の電極線12に対してn相のパルス状電圧を印加することにより、複数の電極線12によって移相電界(進行波電界)が発生し、スケルトン搬送部材1上の帯電したトナーは反発力及び/又は吸引力を受けて移送方向に移動する。
Next, the principle of toner conveyance by the
By applying an n-phase pulse voltage to the plurality of
例えば、スケルトン搬送部材1の複数の電極線12に対して図22に示すように、グランドG(0V)と正の電圧+との間で変化するA相、B相、C相の3相のパルス状駆動波形(電圧)を、タイミングをずらして印加する。
For example, as shown in FIG. 22 with respect to the plurality of
このとき、図23に示すように、スケルトン搬送部材1上に負帯電トナーTがあり、スケルトン搬送部材1の空間的に連続した複数の電極線12(ここでは3層のスケルトン電極部材11間で連続する電極線12)にそれぞれ「G」、「G」、「+」、「G」、「G」が印加された(同図(a))とすると、負帯電トナーTは「+」の電極102上に位置する。次のタイミングで複数の電極102にはそれぞれ「+」、「G」、「G」、「+」、「G」が印加され(同図(b))、負帯電トナーTには左側の「G」の電極線12との間で反発力が、右側の「+」の電極線12との間で吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーTは「+」の電極線12側に移動する。さらに、次のタイミングで複数の電極線12には、同図(c)に示すように、それぞれ「G」、「+」、「G」、「G」、「+」が印加され、負帯電トナーTには同様に反発力と吸引力がそれぞれ作用するので、負帯電トナーTは更に「+」の電極線12側に移動する。
At this time, as shown in FIG. 23, the negatively charged toner T is present on the
そこで、上述したスケルトン搬送部材1を用いた本発明に係る現像装置の第1実施形態について図25を参照して説明する。なお、図25は同実施形態の模式的説明図である。
この現像装置は、潜像が形成される像担持体101との対向領域にトナーを搬送するスケルトン搬送部材1を備え、このスケルトン搬送部材1上でトナーをホッピングさせることによって像担持体101の潜像にトナーを付着させて現像する。スケルトン搬送部材1の後端部側には、帯電トナーを供給する、例えば磁気ブラシで帯電トナーを保持する現像剤担持体103を配置している。
Accordingly, a first embodiment of the developing device according to the present invention using the
The developing device includes a
そして、スケルトン搬送部材1の像担持体101と対向する部分は、像担持体101の周面に倣って湾曲させた湾曲部1Nとして、この湾曲部1Nと像担持体101が対向する領域で現像ニップ部を形成している。この場合、スケルトン搬送部材1のスケルトン電極11間に介在させる絶縁部材12は例えば可塑性の有機樹脂材料で形成することで、ガラス転移点(Tg)若しくは融点(mp)近傍の温度による加熱変形と冷却によって、像担持体101の曲率に合った曲率で曲げることができ、現像ニップ形状とニップ幅を確保することができる。
The portion of the
この現像装置においては、前述したようにスケルトン搬送部材1の上面及び各層のスケルトン電極部材11間の空間14(中空内部)、更に下面を、付着することなく移相電界の進行方向にトナーが搬送され、多くの量のトナーを搬送することができるので、安定した現像を高速で行なうことができる。
In this developing apparatus, as described above, the toner is transported in the traveling direction of the phase-shifting electric field without adhering to the upper surface of the
しかも、この場合、スケルトン搬送部材1には、像担持体101の周面に沿って湾曲した湾曲部1Nを形成することで必要な現像ニップ部を確保しているので、スケルトン構造であっても十分にトナーを現像領域に供給することができ、現像効率も向上する。
Moreover, in this case, the
次に、この現像装置のスケルトン搬送部材1の電極線12に対して電圧を印加する電圧印加手段102について図25を参照して説明する。なお、ここでは、前記スケルトン搬送部材1の電極線12は、像担持体101にトナーを搬送する搬送領域の電極線12と、像担持体上101の潜像を現像するために対向する対向領域(現像領域)の電極線12とに分けてパルス状電圧を印加するものとする。
Next, voltage applying means 102 for applying a voltage to the
この電圧印加手段102は、パルス信号を生成出力するパスル信号発生回路201と、このパルス信号発生回路201からのパルス信号を入力して駆動波形であるパルス状電圧V11、V12、V13を生成出力する波形増幅器202a、202b、202cと、パルス信号発生回路201からのパルス信号を入力して駆動波形であるパルス状電圧V21、V22、V23を生成出力する波形増幅器203a、203b、203cとを有する。
The voltage applying means 102 generates and outputs a pulse
パルス信号発生回路201は、例えばロジックレベルの入力パルスを受けて、各120°に位相シフトした2組みパルスで、次段の波形増幅器202a〜202c、203a〜203cに含まれるスイッチング手段、例えばトランジスタを駆動して200Vのスイッチングを行なうことができるレベルの出力電圧10〜15Vのパルス信号を生成して出力する。
The pulse
波形増幅器202a、202b、202cは、搬送領域の各電極線12に対して、3相の駆動波形(パルス状電圧)V11、V12、V13を印加し、波形増幅器203a、203b、203cは、現像領域の各電極12に対して、3相の駆動波形(パルス状電圧)V21、V22、V23を印加する。
The
ここで、スケルトン搬送部材1の搬送領域の各電極線12に対しては、例えば図26に示すように、各相の−200Vの印加時間taを繰り返し周期tfの1/3である約30%(正確には33%)に設定した3相パルス状電圧V11、V12、V13を印加する。
Here, for each
また、スケルトン搬送部材1の現像領域の各電極線12に対しては、図27に示すように、各相の−200V)の印加時間taを繰り返し周期tfの2/3である約67%に設定した3相パルス状電圧V21、V22、V23を印加する。
Further, as shown in FIG. 27, for each
ここで、スケルトン搬送部材1の現像領域の各スケルトン電極部材11の各電極線12に対しては、上述した図27に示すように、電圧値、デューティ、周波数が同じパルス状電圧を位相をずらして印加することもできるが、スケルトン搬送部材1は各層のスケルトン電極部材11の電極線12が空間的に積層されているので、下層のスケルトン電極部材11の電極線12で搬送されるトナーを隙間13を介して上方のスケルトン電極部材11の電極線12上に移送することもでき、このようにすれば、現像領域では最も上の(最も像担持体に近い)スケルトン電極部材11にトナーを集めて、効率的な現像を行えるようになる。
Here, with respect to each
このようなパルス状電圧について図28ないし図30を参照して説明する。
まず、図28に示すパルス状電圧は、最上層のスケルトン電極部材11の電極線12に印加するパルス状電圧V21を−200Vとし、下2つの層のスケルトン電極部材11,11の電極線12に印加するパルス状電圧V21、V23を−300Vとすることで、下側の層の電界強度が大きき、トナーは最上層のスケルトン電極部材11と移送されて集中する。
Such a pulse voltage will be described with reference to FIGS.
First, the pulsed voltage shown in FIG. 28 is such that the pulsed voltage V21 applied to the
また、図29に示すパルス状電圧は、最上層のスケルトン電極部材11の電極線12に印加するパルス状電圧V21のパルスデューティを30%とし、下2つの層のスケルトン電極部材11,11の電極線12に印加するパルス状電圧V21、V23のパルスデューティを50%とすることで、下側の層がトナーを反発させる時間が長くなり、トナーは最上層のスケルトン電極部材11と移送されて集中する。
29, the pulse duty of the pulse voltage V21 applied to the
さらに、図30に示すパルス状電圧は、図29と同様に、最上層のスケルトン電極部材11の電極線12に印加するパルス状電圧V21を−200Vとし、下2つの層のスケルトン電極部材11,11の電極線12に印加するパルス状電圧V21、V23を−300Vとするとともに、最上層のスケルトン電極部材11の電極線12に印加するパルス状電圧V21の周波数を下2つの層のスケルトン電極部材11,11の電極線12に印加するパルス状電圧V21、V23の周波数より高く(ここでは6kHzと3kHzの例)することで、最上層のスケルトン電極部材11へのトナーの集中と、ホッピング高さ高くするようにしている。
Further, in the same manner as in FIG. 29, the pulse voltage shown in FIG. 30 is such that the pulse voltage V21 applied to the
この点について更に説明すると、一般的には、各電極に印加するパルス状電圧は、電圧、駆動領域(デューティ、Duty)、周波数が同じである。しかしながら、本発明で用いるスケルトン搬送部材は、スケルトン電極部材の上下さらに内部の間隙もトナー搬送領域であり、トナー搬送量は増加するが、他方、像担持体との現像ニップ側にトナーが集中しなくなる。 This point will be further described. Generally, the pulse voltage applied to each electrode has the same voltage, drive region (duty, duty), and frequency. However, in the skeleton conveying member used in the present invention, the gap between the upper and lower sides of the skeleton electrode member and the inside are also the toner conveying area, and the toner conveying amount increases. On the other hand, the toner concentrates on the developing nip side with the image carrier. Disappear.
そこで、像担持体に面したスケルトン電極部材の電極線に印加するパルス状電圧を他のスケルトン電極部材の電極線に印加するパルス状電圧と異ならせて、つまり、像担持体に面したスケルトン電極部材にトナーが集中するようなパルス状電圧を印加することで、現像領域におけるトナー不足が生じないようにしている。 Therefore, the pulse voltage applied to the electrode wire of the skeleton electrode member facing the image carrier is different from the pulse voltage applied to the electrode wire of the other skeleton electrode member, that is, the skeleton electrode facing the image carrier. By applying a pulse voltage that concentrates toner on the member, toner shortage in the development region is prevented.
例えば、像担持体に面したスケルトン電極部材(層)の電極線に印加するパルス状電圧をその他のスケルトン電極部材(層)の電極線に印加するパルス状電圧に比べて、駆動電圧を大きくする(−極性であれば絶対値を小さくする)ことで、搬送中の帯電トナーがより多く集中し、且つホッピング量も大きくなり、現像に寄与するトナーの量が多くなる。静電搬送電圧は大きい程、飛翔帯電トナーの集中と電極に接触し電界逆転による反発飛翔が大きくなる。 For example, the drive voltage is set larger than the pulse voltage applied to the electrode lines of the skeleton electrode members (layers) facing the image carrier compared to the pulse voltage applied to the electrode lines of the other skeleton electrode members (layers). (If the polarity is negative, the absolute value is reduced), so that the charged toner during conveyance is more concentrated and the amount of hopping increases, and the amount of toner contributing to development increases. The larger the electrostatic carrying voltage, the greater the concentration of flying charged toner and the rebound flying due to electric field reversal due to contact with the electrodes.
具体例を挙げると、SUS304の100μm薄板に電極線12として100μm線幅で、500μmの空隙をあけ、このスノコ状又はスダレ状(ブラインド上)のSUS304のパターン部品を両端に絶縁材料、例えばポリイミド板100μmを挟み500μm間隙の100μm位置をずらして2層構造とし、更に3層目を同じくポリイミド板100μmを挟み500μm間隙の300μm位置をずらして接合する。
As a specific example, a 100 μm thin plate of SUS304 has a 100 μm line width as an
そして、このスケルトン搬送部材に対して、3相の移相電界を発生をさせるために(なお、ここでは、トナーが正帯電で説明する。)、像担持体に面したスケルトン電極部材の駆動電圧を500V、他の2相電極を400Vにすると、帯電トナーが付着しても剥離電界は越えているので、滞留無くトナーは搬送されるが、像担持体に面したスケルトン電極部材の駆動電圧が500Vであることから、トナーの電界吸引が大きくさらに反発飛翔が大きい。これはより、トナーが像担持体側へ集中し、ホッピングが大きくなることから、現像効率が高くなる。 In order to generate a three-phase phase-shift electric field for the skeleton conveying member (here, the toner is described as being positively charged), the driving voltage of the skeleton electrode member facing the image carrier is used. If the other two-phase electrode is set to 400V, even if the charged toner adheres, the peeling electric field is exceeded, so the toner is transported without staying, but the drive voltage of the skeleton electrode member facing the image carrier is Since it is 500 V, the electric field attraction of the toner is large and the rebound flight is also large. This further increases the development efficiency because the toner concentrates on the image carrier side and hopping increases.
また、像担持体に面したスケルトン電極部材(層)の電極線に印加するパルス状電圧をその他のスケルトン電極部材(層)の電極線に印加するパルス状電圧に比べて、駆動帯域(デューティ、Duty、トナーを引き付ける時間)を長くすると、像担持体側の電極線12はホット(電圧印加時間)状態が長くなり、帯電トナーはホット側に集中する。
Further, the pulse voltage applied to the electrode wire of the skeleton electrode member (layer) facing the image carrier is compared with the pulse voltage applied to the electrode wire of the other skeleton electrode member (layer). When the duty (time for attracting toner) is increased, the
具体例を挙げると、Dutyが通常では33%であるが、搬送効率は40〜70%が良い結果が得られた。また、搬送効率は55〜60%にある。そこで像担持体に面したスケルトン電極部材の電極線の駆動電圧を400V、Duty60%として、他の2層のスケルトン電極部材の電極線の駆動電圧を400V、Duty40%とすると、帯電トナーは搬送効率が高い像担持体側の感光体に面したメッシュ電極側に集中する。また、像担持体に面したスケルトン電極部材側のパルス状電圧を駆動電圧500V、Duty60%とし、他のスケルトン電極部材のパルス状電圧(駆動電圧400V、Duty40%)より大きくすると、その相乗効果でより多くの帯電トナーが像担持体側に集中し、ホッピングも高くなり、現像効率が更に向上する。 As a specific example, although the duty is usually 33%, a good transfer efficiency of 40 to 70% was obtained. Further, the conveyance efficiency is 55 to 60%. Therefore, assuming that the drive voltage of the electrode line of the skeleton electrode member facing the image carrier is 400 V and Duty 60%, and the drive voltage of the electrode line of the other two skeleton electrode members is 400 V and Duty 40%, the charged toner is transported efficiently. Are concentrated on the mesh electrode side facing the photoconductor on the image carrier side. Further, when the pulse voltage on the skeleton electrode member side facing the image carrier is set to a drive voltage of 500 V and a duty of 60%, and larger than the pulse voltage of the other skeleton electrode members (drive voltage of 400 V and a duty of 40%), the synergistic effect is obtained. More charged toner concentrates on the image carrier side, hopping increases, and development efficiency is further improved.
さらに、像担持体に面したスケルトン電極部材側のパルス状電圧を、駆動電圧400V、駆動周波数6kHzとし、他のスケルトン電極部材のパルス状電圧(駆動電圧400V、3kHz)より大きくすると、下方側のスケルトン電極部材により搬送される帯電トナーが像担持体に面するスケルトン電極部材側に集中し、且つ、ホッピングも周波数依存性があり、ホッピング発生頻度が大きくなる。これにより、トナー濃度と像担持体近傍への接近が多く、非接触現像を効率的に行なうことができる。 Furthermore, if the pulse voltage on the skeleton electrode member side facing the image carrier is set to a drive voltage of 400 V and a drive frequency of 6 kHz, and larger than the pulse voltage of the other skeleton electrode members (drive voltage of 400 V, 3 kHz), The charged toner conveyed by the skeleton electrode member concentrates on the skeleton electrode member side facing the image carrier, and hopping is also frequency-dependent, so that the frequency of hopping increases. As a result, the toner density and the proximity to the vicinity of the image carrier are large, and non-contact development can be performed efficiently.
次に、本発明に係る現像装置の第2実施形態について図31を参照して説明する。なお、図31は同実施形態の模式的説明図である。
この現像装置では、スケルトン搬送部材1の上下のスケルトン電極部材11、11の上方、下方に、バイアス電源によって搬送するトナーの帯電極性と同極性(ここでは負極性とする。)のバイアス電圧が印加される金属部材などからなる導電性の板状(両端部は対向する側に向って斜めに折れ曲がっている。)のバイアス印加部材(バイアス電極部材)121A、121Bを配置している。
Next, a second embodiment of the developing device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 31 is a schematic explanatory diagram of the embodiment.
In this developing device, a bias voltage having the same polarity (here, negative polarity) as the charging polarity of the toner conveyed by the bias power source is applied above and below the
つまり、トナーを搬送するときに、トナーがスケルトン電極部材11の電極線12の端面に飛翔衝突したときに、飛翔方向が曲げられて、スケルトン搬送部材1で形成される電界領域から飛び出して飛散するおそれがある。また、トナーのホッピングはスケルトン電極部材11の表面から200〜500μm高さに集中している。スケルトン搬送部材1の上下は、このホッピングによるトナーが搬送電界外に飛翔した場合はトナー飛散として、クラウド状態の無制御となり、また、環境汚染を生じたり、搬送トナー量の制御ができなくなる。
In other words, when the toner is transported, when the toner jumps and collides with the end face of the
そこで、上下のスケルトン電極部材11、11の上方、下方に、トナーの帯電極性と同極性のバイアス電圧が印加されるバイアス電極部材121A、121Bを配置することによって、搬送電界の範囲まで空間電界制御をすることができ、スケルトン搬送部材1で形成される電界領域から飛び出そうとするトナーを反発させてスケルトン搬送部材1側に戻すことができ、帯電トナーの封じ込みとホッピングによる飛散を防止することでき、トナー搬送量の効率を向上させることができる。
Therefore, by arranging
そして、このように搬送中のトナーのホッピング高さを調整することで、トナーの層状搬送が可能になり、像担持体に面したスケルトン電極部材側への大量の帯電トナー集中化が可能となり、現像ニップ部のバイアス電極部材121Aの開口部ではホッピング制御のバイアス電極部材121Aがないので、ホッピングの頻度と高さが復元し、現像に寄与するトナーの量が多くなって、現像効率が向上する。
By adjusting the hopping height of the toner being conveyed in this way, the toner can be conveyed in a layered manner, and a large amount of charged toner can be concentrated on the skeleton electrode member side facing the image carrier, Since there is no
次に、本発明に係るプロセスカートリッジの一例について図32を参照して説明する。
このプロセスカートリッジ401は、像担持体402と本発明に係る現像装置402とを一体化して画像形成装置本体に対して着脱自在に構成したものである。
Next, an example of the process cartridge according to the present invention will be described with reference to FIG.
The
現像装置402は、ケーシング412内に、像担持体401に対してトナーを搬送するスケルトン搬送部材1を配置するとともに、スケルトン搬送部材1に帯電トナーを供給する磁気ブラシを用いる現像剤担持体413と、現像剤担持体413によって汲み上げられるトナーを収容する収容部414内にトナーとキャリアを攪拌するパドル415を配置している。
The developing
また、スケルトン搬送部材1の上方には前述したバイアス電極部材121Aが像担持体401以前の部分121Aaと像担持体401以後の部分121Abに分けて設けられている。そして、スケルトン搬送部材1から現像に供されることなく終端まで搬送されたトナーを回収するための回収ローラ418を備え、回収されたトナーは再度収容部414に送られて、再び、帯電を整えられて現像に供される(リサイクルされる。)。
Above the
以上説明したように、本発明に係る現像装置においては、スケルトン搬送部材を備えているので、適正帯電トナーの選択分離とホッピングによる非接触現像を行うことができるとともに、更に十分なトナー搬送量を確保できて高速現像が可能となり、また、高温高湿雰囲気でもトナーの付着、固着が防止されるロバスト性の大きな現像装置となる。 As described above, since the developing device according to the present invention includes the skeleton transport member, it is possible to perform non-contact development by selective separation and hopping of the appropriately charged toner, and a sufficient toner transport amount. It is possible to ensure high-speed development, and it is a developing device with high robustness that prevents adhesion and fixation of toner even in a high-temperature and high-humidity atmosphere.
なお、スケルトン搬送部材1を用いた例で説明しているが、スケルトン搬送部材51を用いることもできる。
In addition, although demonstrated by the example using the
次に、本発明に係る他のプロセスカートリッジを備える本発明に係る画像形成装置の一例について図33を参照して説明する。
この画像形成装置は、像担持体、帯電手段、現像手段としての本発明に係る現像装置、クリーニング手段を備えた作像手段であるブラック(K)、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)のトナー像を形成するプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Y(以下、区別しないときには単に「プロセスカートリッジ501」という。なお、他も同じである。)と、光書込み装置502K、502M、502C、502Yと、転写材506を搬送する搬送ベルト503A及びプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yに搬送ベルト503Aを挟んで対向する転写ローラ503Bk、503Bm、503Bc、503Byと、定着装置504と、転写材506を収容する給紙装置505とを備えている。
Next, an example of an image forming apparatus according to the present invention including another process cartridge according to the present invention will be described with reference to FIG.
The image forming apparatus includes an image carrier, a charging unit, a developing unit according to the present invention as a developing unit, and an image forming unit including a cleaning unit, black (K), magenta (M), cyan (C), and yellow. (Y)
ここで、光書込み装置502K、502M、502C、502Yは画像情報に従ってプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yの帯電後の像担持体に潜像を書き込むためのものであり、ポリゴンを用いた光走査装置やLEDアレイ等、種々のものを使用することができる。
Here, the
搬送ベルト503Aは、搬送ローラ511、従動ローラ512及びテンションローラ513,514間に架け渡され、搬送ローラ511の回転により矢示方向に周回移動する。そして、搬送ローラ511と対向して転写材506を搬送ベルト503A上に吸着させるための吸着ローラ515を配置し、また、搬送ベルト503Aの出口側には搬送ベルト503Aにトナー像を形成したときのパターンを検出するPセンサ516を配置している。
The
転写ローラ503Bk、503Bm、503Bc、503Byは、少なくとも芯金と芯金を被覆する導電性弾性層とを有し、導電性弾性層はポリウレタンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)等の弾性材料に、カーボンブラック、酸化亜鉛、酸化スズ等の導電性付与剤を配合分散して電気抵抗値(体積抵抗率)を106〜1010Ω・cmの中抵抗に調整した弾性体ローラである。 The transfer rollers 503Bk, 503Bm, 503Bc, and 503By have at least a core metal and a conductive elastic layer covering the core metal, and the conductive elastic layer is an elastic material such as polyurethane rubber or ethylene-propylene-diene polyethylene (EPDM). In addition, an elastic roller in which a conductivity imparting agent such as carbon black, zinc oxide or tin oxide is blended and dispersed to adjust the electric resistance value (volume resistivity) to a medium resistance of 10 6 to 10 10 Ω · cm.
定着装置504は、加熱ローラ504a及びこれに対向して加圧ローラ504bを備えている。
The fixing
そして、この画像形成装置において、通常の画像形成動作では、給紙装置505から供給される記録用紙等の転写材506は吸着ローラ515に所定の電圧が印加されることで転写体である転写材搬送ベルト503Aに吸着させられる。転写材506は転写材搬送ベルト503Aに担持された状態で転写材搬送ベルト503Aとともに移動し、移動中にプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yから順次各色のトナー像が転写させられ、転写材506上にカラーのトナー像が形成される。転写材506が搬送ベルト503Aを通過して定着装置504に到達すると、転写材506上のトナー像は加熱ローラ504a及び加圧ローラ504bに挟まれつつ加熱されることで転写材506上に定着させられ、転写材506上に可視像が定着形成される。その後、カラー画像が形成された転写材506は装置本体510上部の排紙部507に排出される。
In this image forming apparatus, in a normal image forming operation, the
また、各色トナー像の色ずれやトナー濃度の調整を行なうモードでは、作像ユニット501K、501M、501C、501Yから転写材搬送ベルト503A上に直接所定パターンのトナー像が形成され、Pセンサ516によってそのトナーパターンが検出され、その検出結果に基づいて書込みタイミングや現像バイアスの変更などが行なわれ、最適なカラー画像を得ることができる状態に調整させられる。転写材搬送ベルト503A上のトナーパターンは吸着ローラ515に印加されたバイアスによって帯電極性を整えられた後、転写ローラ503Bk、503Bm、503Bc、503Byに印加された電圧によってプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yに回収される。
In the mode in which the color misregistration and toner density of each color toner image are adjusted, a toner image having a predetermined pattern is directly formed on the transfer
次に、本発明にプロセスカートリッジ501について図34を参照して説明する。なお、図34は同プロセスカートリッジの拡大説明図である。
このプロセスカートリッジ501は、像担持体521と、接触帯電部材531と、前述した本発明に係る現像装置541と、クリーニング装置551とを備えている。
Next, the
The
像担持体521は、負帯電の有機感光体であり、図示しない回転駆動機構によって矢印方向(図で反時計回り方向)に回転されるようにして備えられている。接触帯電部材531は、芯金上に、ウレタン樹脂、導電性粒子としてのカーボンブラック、硫化剤、発泡剤等を処方した中抵抗の発泡ウレタン層をローラ状に形成した可撓性の帯電ローラである。接触帯電部材(帯電ローラ)531の芯金上に形成される中抵抗層としては、上記の発泡ウレタン層に限定されるものではなく、ウレタン、エチレン−プロピレン−ジエンポリエチレン(EPDM)、ブタジエンアクリロニトリルゴム(NBR)、シリコーンゴムや、イソプレンゴム等に抵抗調整のためにカーボンブラックや金属酸化物等の導電性物質を分散したゴム材や、またこれらを発泡させたものを用いることができる。
The
現像装置541は、像担持体521上の静電潜像を現像するために移相電界によって粉体であるトナーを搬送させホッピングさせる静電搬送手段を構成する図1のスケルトン搬送部材1(その他の例のものでもよい。)と、このスケルトン搬送部材1に供給するトナーを磁気ブラシで保持する現像剤担持体543と、トナーとキャリアからなる現像剤を収容する収容部544と、収容部544内の現像剤を攪拌してトナーを帯電させる攪拌スクリュー545と、現像剤担持体543上の現像剤の層厚を規制する層厚規制部材546とを備えている。
The developing
また、スケルトン搬送部材1の上方にはトナーと逆極性のバイアスが印加されトナーを上方への飛散を抑える上バイアス電極部材547a、547bと、スケルトン搬送部材1で搬送されて現像に供されなかったトナーを回収して逆方向に搬送する逆搬送部材548と、逆搬送部材548の末端側に配置されてスケルトン搬送部材1から落下する無帯電トナーや逆搬送部材548から送られるトナーを下方に案内するための、バイアス電圧が印加されるバイアス電極549とを備えている。
Further, a bias having a polarity opposite to that of the toner is applied above the
クリーニング装置551は、像担持体521の回転方向に対してカウンタ方向で当接させられたクリーニングブレード552と、クリーニングされたトナー粒子を廃トナーとして収納する廃トナー格納部553などを備えている。
The
次に、このように構成したプロセスカートリッジ501の動作について説明する。
この画像形成装置は、複写機及びプリンタとして機能することができる複合機であり、複写機として機能するときには、スキャナから読み込まれた画像情報がA/D変換、MTF補正、階調処理等の種々の画像処理を施されて書込みデータに変換される。プリンタとして機能するときには、コンピュータ等から転送されるページ記述言語やビットマップ等の形式の画像情報に対して画像処理が施され書込みデータに変換される。
Next, the operation of the
This image forming apparatus is a multifunction machine that can function as a copying machine and a printer. When the image forming apparatus functions as a copying machine, image information read from the scanner is subjected to various processes such as A / D conversion, MTF correction, and gradation processing. The image processing is performed and converted into write data. When functioning as a printer, image information in a format such as a page description language or a bitmap transferred from a computer or the like is subjected to image processing and converted into write data.
そして、画像形成に先駆けて、像担持体521は表面の移動速度が所定の速度となるように、図33の矢印方向すなわち反時計回り方向に回転を始める。また帯電ローラ531は像担持体521に対してつれまわり回転させられる。このとき帯電ローラ531の芯金には帯電バイアス印加電源から−100Vの直流電圧および振幅1200V周波数2kHzの交流電圧が印加され、これにより像担持体521の表面が約−100Vに帯電させられる。
Prior to image formation, the
帯電させられた像担持体521に対し、光書込み装置502は書込みデータに応じてレーザー光502aを照射して露光を行なう。すなわち、光照射によって画像部の電位を変化させることで光照射されなかった非画像部の電位との差を発生させ、この電位コントラストによる静電潜像を形成する。
The optical writing device 502 irradiates the charged
光書込み装置502によって像担持体521上に形成された静電潜像は本発明に係る現像装置541によって現像され、画像部にトナー粒子が付着することによってトナー像として像担持体521上に可視化される。
The electrostatic latent image formed on the
像担持体521上に形成させられたトナー像が転写ローラ503Bと像担持体521との対向部である転写部に到達するのとタイミングを合わせて給紙装置505から転写材506が搬送され、像担持体521上のトナー像は転写ローラ503Bに印加された電圧により転写材506へと転写される。トナー像が転写された転写材506は定着装置504によって定着処理され転写材506上にカラー画像が出力される。
The
一方、転写されずに像担持体521上に残留したトナー(転写残トナー)はクリーニング装置551によって清掃され、清掃後の像担持体521表面は次回の画像形成のために使用される。
On the other hand, toner remaining on the
そして、これらのブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像を形成するためのプロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yは、画像形成装置本体510から着脱可能としている。つまり、プロセスカートリッジ501K、501M、501C、501Yは、図35に示すように、転写材搬送ベルト503Aが装置本体510から開放退避することで、開放された空間から着脱可能となっており、ユーザーによる交換が可能となっている。
The
1…スケルトン搬送部材
2…電圧印加手段
11…スケルトン電極部材
12…電極線
13…空隙
14…空間
21…架橋部
22…隙間維持部材
52…電極線
53…隙間
55…電極線固定部材
101…像担持体
103…現像剤担持体
102…電圧印加手段
401、504K、504M、504C、504Y…プロセスカートリッジ
1N…湾曲部
DESCRIPTION OF
401, 504K, 504M, 504C, 504Y ... Process cartridge 1N ... Curved part
Claims (11)
An image forming apparatus for forming a color image, comprising a plurality of process cartridges according to claim 9.
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