JP2006301281A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus.
電子写真方式は、良好な画質品位を有する画像を比較的容易に形成できることから、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に広く利用される。電子写真方式を用いた画像形成装置は、一般に、光導電性物質を含む感光体表面を一様に帯電させる帯電手段と、帯電状態にある感光体ドラム表面に光を照射して画像情報に基づく静電潜像を形成する露光手段と、感光体ドラム表面の静電潜像に現像剤に含まれるトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光体ドラム表面に担持されるトナー像を記録媒体表面に転写する転写手段と、加熱、加圧などによって記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段とを含んで構成される。 The electrophotographic system is widely used in image forming apparatuses such as a copying machine, a printer, and a facsimile because an image having a good image quality can be formed relatively easily. In general, an image forming apparatus using an electrophotographic method is based on image information by irradiating light to a charged surface of a photosensitive drum and charging means for uniformly charging the surface of the photosensitive member containing a photoconductive substance. An exposure unit that forms an electrostatic latent image, a developing unit that supplies toner contained in the developer to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum to form a toner image, and a toner image carried on the surface of the photosensitive drum Transfer means for transferring the toner image onto the surface of the recording medium, and fixing means for fixing the toner image on the recording medium to the recording medium by heating, pressing, or the like.
そして、前記の現像手段には、たとえば、開口部およびトナー補給口を有しかつトナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像槽と、現像槽の開口部を介して感光体ドラム表面に対向しかつ回転自在に設けられ、その表面に現像剤層を担持する現像ローラと、現像槽内部にて現像ローラに離隔しかつ回転自在に設けられ、現像剤を現像ローラ周辺に供給する攪拌ローラと、現像槽のトナー補給口の下方において攪拌ローラに離隔しかつ回転自在に設けられ、トナー補給口から補給されるトナーを攪拌ローラ周辺に送給とするトナー受けローラと、現像ローラ表面に予め定められた間隔を有して離隔するように設けられ、現像ローラ表面の現像剤層の層厚を均一化する層厚規制部材とを含む現像装置が用いられる。 The developing means includes, for example, a developing tank having an opening and a toner replenishing port and containing a developer containing toner and a carrier, and facing the surface of the photosensitive drum through the opening of the developing tank. A developing roller that is rotatably provided and carries a developer layer on the surface thereof, and a stirring roller that is spaced apart from the developing roller within the developing tank and is rotatably provided to supply the developer to the periphery of the developing roller. A toner receiving roller that is spaced apart from the agitating roller and rotatably provided below the toner replenishing port of the developing tank and feeds toner replenished from the toner replenishing port to the periphery of the agitating roller; A developing device is used that includes a layer thickness regulating member that is provided so as to be spaced apart from each other and that equalizes the thickness of the developer layer on the surface of the developing roller.
従来の現像装置によれば、トナー補給口から供給されるトナーがトナー受けローラにより攪拌ローラの周囲に送給され、攪拌ローラの回転駆動(攪拌)によりトナーと攪拌ローラ周辺の現像剤とが均一に混合され、かつ混合される際のトナーと現像剤に含まれるキャリアとの接触摩擦によりトナーに電荷が付与される。この帯電状態にあるトナーを含む現像剤は現像ローラの周囲に搬送され、現像ローラ表面に担持されて現像剤層を形成する。この現像剤層は、層厚規制部材により余分な現像剤を除去された後、感光体ドラム上の静電潜像にトナーを供給してトナー像が形成される。一方、層厚規制部材により除去される現像剤は攪拌ローラの周囲に戻され、再度トナー補給口から供給されるトナーと混合される。これらの一連の動作(現像動作)が繰返し実行され、静電潜像にトナーを付与したトナー像が形成される。 According to the conventional developing device, the toner supplied from the toner replenishing port is fed around the agitation roller by the toner receiving roller, and the toner and the developer around the agitation roller are made uniform by the rotation driving (agitation) of the agitation roller. And the toner is charged by contact friction between the toner and the carrier contained in the developer. The developer containing the charged toner is conveyed around the developing roller and is carried on the surface of the developing roller to form a developer layer. In this developer layer, after excess developer is removed by the layer thickness regulating member, toner is supplied to the electrostatic latent image on the photosensitive drum to form a toner image. On the other hand, the developer removed by the layer thickness regulating member is returned to the periphery of the stirring roller and mixed with the toner supplied from the toner supply port again. A series of these operations (development operations) are repeatedly executed to form a toner image obtained by adding toner to the electrostatic latent image.
従来の現像装置においては、トナー受けローラには、軸部材と、軸部材の半径方向に設けられる板状部材とを含むパドルローラが用いられる。パドルローラは、通常の現像動作では特に支障を来たすものではないけれども、最近における画像形成速度の顕著な高速化によって、地肌かぶりなどの画像不良、現像装置外部へのトナーの飛散などの不都合が発生するおそれが生じている。すなわち、画像形成を高速で行うと、特に画像形成を高速でかつ連続して行うと、多量のトナーを短持間で消費する。したがって、画像形成速度の高速化に対応するためには、現像槽に多量のトナーを短時間で供給することが必要になる。多量のトナーの中にはトナーが固まった粒状物が含まれ、この粒状物はパドルローラによる攪拌を受けても微細なトナー粒子に粉砕されず、そのままの状態で攪拌ローラの周辺に供給される。しかも、該粒状物内では現像槽内の熱によりトナー粒子同士の固着が進行し、攪拌ローラによる攪拌を受けても粉砕されない場合を生じ、現像剤との混合が不充分になり、トナーの帯電不良を引き起こす原因となる。トナーの帯電不良は、前述のような画像不良、トナー飛散などの不都合を引き起こす可能性がある。 In a conventional developing device, a paddle roller including a shaft member and a plate-like member provided in the radial direction of the shaft member is used as the toner receiving roller. Although the paddle roller does not cause any particular problems in normal development operations, the recent remarkable increase in image formation speed has caused problems such as image defects such as background fog and scattering of toner to the outside of the developing device. There is a risk of doing so. That is, when image formation is performed at high speed, particularly when image formation is performed at high speed and continuously, a large amount of toner is consumed in a short time. Therefore, in order to cope with an increase in the image forming speed, it is necessary to supply a large amount of toner to the developing tank in a short time. A large amount of toner contains particulate matter in which the toner is hardened, and the particulate matter is not crushed into fine toner particles even when subjected to stirring by a paddle roller, and is supplied as it is to the periphery of the stirring roller. . Moreover, in the granular material, the toner particles stick to each other due to the heat in the developing tank, and even when subjected to stirring by the stirring roller, the toner particles may not be crushed, resulting in insufficient mixing with the developer, and charging of the toner. It causes a defect. The toner charging failure may cause inconveniences such as the above-described image failure and toner scattering.
また、現像槽内部において、トナー補給口とトナー受けローラとの間にブラシローラなどのトナー帯電部材を設けた現像装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。この現像装置は、トナー補給口の現像槽内側に、軸部材の周面に繊維毛を放射状に植毛した複数のブラシローラを、それぞれの繊維毛の回転領域が互いに重なり合うように設けることによって、トナーの帯電性を向上させようとするものである。この現像装置は、補給されるトナー量があまり多くない場合には、現像槽内におけるトナーの帯電性を向上させかつトナーと現像剤との混合性を高める。しかしながら、画像形成を高速で行うために多量のトナーを短時間で補給すると、複数のブラシローラとともにトナー受けローラを含むという構成部材が比較的多い構造を採ることから、これらの構成部材がトナーの円滑な循環、トナーと現像剤との混合などを妨げる障害物になり、現像動作に必要充分な電荷量がトナーに付与されない場合が多くなる。その結果、地肌かぶりなどの画像不良、トナー飛散などが発生するのを避け得ない。また、構成部材を多くすることは、生産性、保守管理性などを低下させ、現像装置の大型化を招くので、好ましくない。 In addition, there has been proposed a developing device in which a toner charging member such as a brush roller is provided between a toner supply port and a toner receiving roller inside the developing tank (see, for example, Patent Document 1). In this developing device, a plurality of brush rollers in which fiber hairs are radially implanted on the peripheral surface of the shaft member are provided inside the developing tank of the toner replenishing port so that the rotation regions of the respective fiber hairs overlap each other. It is intended to improve the charging property. When the amount of toner to be replenished is not so large, this developing device improves the charging property of the toner in the developing tank and improves the mixing property of the toner and the developer. However, when a large amount of toner is replenished in a short time in order to perform image formation at a high speed, a structure having a relatively large number of constituent members including a plurality of brush rollers and a toner receiving roller is adopted. It becomes an obstacle that prevents smooth circulation, mixing of the toner and the developer, etc., and the amount of charge necessary and sufficient for the developing operation is often not given to the toner. As a result, it is inevitable that image defects such as background fogging and toner scattering will occur. Also, it is not preferable to increase the number of constituent members because productivity, maintenance management, and the like are lowered and the developing device is increased in size.
したがって、電子写真方式の画像形成装置における画像形成速度の高速化に対応が可能な現像装置が求められる。さらに具体的には、トナー補給量が著しく増加しても、現像剤とトナーとの混合性を損なうことなく、かつトナーの帯電不良が生じることのないような、トナーへの電荷付与性が一層向上した現像装置が求められる。 Accordingly, there is a need for a developing device that can cope with an increase in image forming speed in an electrophotographic image forming apparatus. More specifically, even if the toner replenishment amount is remarkably increased, the charge imparting property to the toner is further improved without impairing the mixing property between the developer and the toner and without causing the charging failure of the toner. An improved developing device is required.
本発明の目的は、電子写真方式の画像形成装置において使用される現像装置であって、現像装置内部を現像剤が円滑に循環し、かつ現像装置内に多量のトナーが一度に補給されても、トナーが均一にかつ充分に帯電し、画像形成速度の高速化に対応可能な現像装置および該現像装置を含み、高速で画像形成を行っても地肌かぶりといった画像不良、装置内でのトナーの飛散による汚染などが非常に起こり難い画像形成装置を提供することである。 An object of the present invention is a developing device used in an electrophotographic image forming apparatus, in which a developer smoothly circulates in the developing device and a large amount of toner is replenished in the developing device at once. Including a developing device that can uniformly and sufficiently charge the toner, and that can cope with an increase in the image forming speed, and that the image is defective even if image formation is performed at high speed. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus in which contamination due to scattering hardly occurs.
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、トナー受けローラのほかにブラシローラなどの帯電部材を設けるのではなく、トナー受けローラとしてブラシローラを用いることによって所望の現像装置が得られることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive research in order to solve the above problems, the present inventor does not provide a charging member such as a brush roller in addition to the toner receiving roller, but uses a brush roller as the toner receiving roller, so that a desired developing device can be used. Was found and the present invention was completed.
本発明は、
開口部およびトナー補給口を有し、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤を収容する現像槽と、
現像槽の開口部を介して感光体ドラム表面に対向しかつ回転自在に設けられ、その表面に現像剤層を担持する現像ローラと、
現像槽内部にて現像ローラに離隔しかつ回転自在に設けられ、現像剤の攪拌および現像剤の現像ローラへの供給を行う攪拌ローラと、
現像槽内部にて攪拌ローラに離隔しかつ回転自在に設けられ、トナー補給口から補給されるトナーを攪拌ローラの周囲に送給するトナー受けローラと、
現像ローラ表面の現像剤層の層厚を規制する層厚規制部材とを含み、感光体ドラム表面に形成される静電潜像にトナーを供給して現像する現像装置であって、
トナー受けローラが、
円筒状の軸部材と、
該軸部材の半径方向に突出して設けられる複数の繊維毛とを含んで構成されるブラシローラであることを特徴とする現像装置である。
The present invention
A developer tank having an opening and a toner replenishing port and containing a two-component developer containing toner and carrier;
A developing roller which is rotatably provided facing the surface of the photosensitive drum through the opening of the developing tank and carries a developer layer on the surface;
A stirring roller that is spaced apart from the developing roller inside the developing tank and is rotatably provided, and stirs the developer and supplies the developer to the developing roller;
A toner receiving roller that is spaced apart from the stirring roller inside the developing tank and is rotatably provided, and feeds toner supplied from the toner supply port to the periphery of the stirring roller;
A developing device that supplies toner to an electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum for development, and a layer thickness regulating member that regulates the layer thickness of the developer layer on the surface of the developing roller.
Toner receiving roller
A cylindrical shaft member;
The developing device is a brush roller configured to include a plurality of fiber bristles provided to protrude in the radial direction of the shaft member.
また本発明の現像装置は、
現像槽内の現像ローラおよび攪拌ローラの上方において、現像ローラから攪拌ローラへ向う方向に延びるように設けられ、
現像槽内における現像剤の循環を案内する流れ板をさらに含むことを特徴とする。
The developing device of the present invention is
Above the developing roller and the stirring roller in the developing tank, provided to extend in the direction from the developing roller to the stirring roller,
It further includes a flow plate for guiding the circulation of the developer in the developing tank.
また本発明の現像装置は、
トナー受けローラにバイアス電圧を印加する電圧印加手段をさらに含むことを特徴とする。
The developing device of the present invention is
The image forming apparatus further includes voltage applying means for applying a bias voltage to the toner receiving roller.
また本発明の現像装置は、
トナー受けローラに印加される電圧が、
現像ローラに印加される電圧と等しいかまたは現像ローラに印加される電圧よりも小さいことを特徴とする。
The developing device of the present invention is
The voltage applied to the toner receiving roller is
The voltage applied to the developing roller is equal to or smaller than the voltage applied to the developing roller.
また本発明の現像装置は、
トナー受けローラが、その軸線回りに反時計方向に回転駆動することを特徴とする。
The developing device of the present invention is
The toner receiving roller is driven to rotate counterclockwise around its axis.
また本発明の現像装置は、
トナー受けローラに当接するように設けられ、
トナー受けローラに付着するトナーを除去する掻き取り部材を含むことを特徴とする。
The developing device of the present invention is
Provided to contact the toner receiving roller,
A scraping member for removing toner adhering to the toner receiving roller is included.
また本発明は、
表面に画像情報に基づく静電潜像を形成し得る感光層を有する感光体ドラムと、感光体ドラム表面を帯電させる帯電手段と、帯電状態にある感光体ドラム表面に光を照射して画像情報に基づく静電潜像を形成する露光手段と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、記録媒体上のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段とを含む画像形成装置であって、
現像手段が、
前述のいずれか1つの現像装置であることを特徴とする画像形成装置である。
The present invention also provides
Photosensitive drum having a photosensitive layer capable of forming an electrostatic latent image based on image information on the surface, charging means for charging the surface of the photosensitive drum, and image information obtained by irradiating the charged photosensitive drum surface with light. , An exposure unit that forms an electrostatic latent image based on the above, a developing unit that supplies toner to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum to form a toner image, and a toner image on the surface of the photosensitive drum is transferred to a recording medium An image forming apparatus including a transfer unit and a fixing unit that fixes a toner image on the recording medium to the recording medium,
Development means
An image forming apparatus characterized by being one of the developing devices described above.
本発明によれば、開口部およびトナー補給口を有し、トナーとキャリアとを含む現像剤を収容する現像槽と、その表面に現像剤層を担持する現像ローラと、現像剤の攪拌および現像ローラへの供給を行う攪拌ローラと、トナー補給口から補給されるトナーを攪拌ローラの周囲に送給するトナー受けローラと、現像ローラ表面の現像剤層の層厚を規制する層厚規制部材とを含み、現像槽内部のトナー補給口周辺にトナー受けローラのみを配置する現像装置において、トナー受けローラとして、円筒状の軸部材と、該軸部材の半径方向に突出して設けられる複数の繊維毛とを含むブラシローラを用いることによって、トナー補給口から補給されるトナー中に、トナーが固化した粒状物が含まれていても、該粒状物が均一に解砕されるので、攪拌ローラによる攪拌を受けて現像剤とトナーとが均一に混合され、トナーを充分に帯電させ得る。また、トナー補給口付近に設けられるローラとして、トナー受けローラであるブラシローラのみを用いることによって、多量のトナーを短時間に補給しても、トナーの循環が妨げられることがなく、トナーが円滑に攪拌ローラ周辺に供給される。したがって、トナーと現像剤とが均一に混合し、トナーには現像動作に必要充分な電荷が付与され、キャリアの表面に均一にトナーが付着した状態の現像剤を現像ローラ周辺に安定的に供給でき、高品位の画像を形成できる。 According to the present invention, a developer tank having an opening and a toner replenishing port and containing a developer containing toner and a carrier, a developing roller carrying a developer layer on the surface thereof, and stirring and developing of the developer A stirring roller for supplying to the roller, a toner receiving roller for feeding toner supplied from the toner supply port to the periphery of the stirring roller, and a layer thickness regulating member for regulating the layer thickness of the developer layer on the surface of the developing roller; In the developing device in which only the toner receiving roller is disposed around the toner replenishing port in the developing tank, a cylindrical shaft member and a plurality of fiber bristles protruding in the radial direction of the shaft member are provided as the toner receiving roller. If the toner replenished from the toner replenishing port contains particulate matter that has solidified the toner, the particulate matter is uniformly crushed. And the toner and developer receiving agitation by La are uniformly mixed, capable of sufficiently charging a toner. Further, by using only a brush roller as a toner receiving roller as a roller provided in the vicinity of the toner supply port, even if a large amount of toner is supplied in a short time, the circulation of the toner is not hindered, and the toner is smooth. To the periphery of the stirring roller. Therefore, the toner and the developer are mixed uniformly, and the toner is charged with a sufficient charge necessary for the developing operation, and the developer with the toner uniformly adhered to the surface of the carrier is stably supplied to the periphery of the developing roller. And high-quality images can be formed.
本発明によれば、トナー受けローラであるブラシローラは、現像槽内の現像ローラおよび攪拌ローラの上方において、現像ローラから攪拌ローラへ向う方向に延び、現像槽内における現像剤の流れを調整するための流れ板を含む現像装置に特に適している。この構成を採ることによって、現像槽内部の各構成部材が相互に作用して現像剤の一層円滑な循環が実現され、高速画像形成下でもトナーへの電荷付与性および補給されるトナーと現像剤との混合性に優れる現像装置が得られる。 According to the present invention, the brush roller as a toner receiving roller extends in a direction from the developing roller to the stirring roller above the developing roller and the stirring roller in the developing tank, and adjusts the flow of the developer in the developing tank. It is particularly suitable for a developing device including a flow plate. By adopting this configuration, the respective constituent members inside the developing tank interact with each other to realize a smoother circulation of the developer, and the charge imparting property to the toner and the replenished toner and developer even under high-speed image formation. A developing device having excellent mixing properties with the toner can be obtained.
本発明によれば、本発明の現像装置がトナー受けローラにバイアス電圧を印加する電圧印加手段を含み、トナー受けローラにバイアス電圧(好ましくは現像ローラに印加される電圧と等しいかまたはそれよりも低い電圧)を印加することによって、トナーへの電荷付与性が一層向上するとともに、現像剤の現像ローラ表面への付着性が向上し、トナーが均一に付着した現像剤層が形成される。 According to the present invention, the developing device of the present invention includes voltage applying means for applying a bias voltage to the toner receiving roller, and the toner receiving roller has a bias voltage (preferably equal to or higher than the voltage applied to the developing roller). By applying a low voltage, the charge imparting property to the toner is further improved, the adhesion of the developer to the surface of the developing roller is improved, and a developer layer in which the toner is uniformly adhered is formed.
本発明によれば、本発明の現像装置において、トナー受けローラをその軸線回りに反時計回り方向に回転駆動させることによって、トナーと現像剤との混合性、トナーの攪拌ローラ周辺への送給性(搬送性)がさらに向上し、現像剤の一層円滑な循環が実現される。 According to the present invention, in the developing device of the present invention, the toner receiving roller is driven to rotate counterclockwise around the axis thereof, thereby allowing the toner to be mixed with the developer and feeding the toner to the periphery of the stirring roller. The property (transportability) is further improved, and smoother circulation of the developer is realized.
本発明によれば、本発明の現像装置において、トナー受けローラに当接しかつトナー受けローラに付着するトナーを除去する掻き取り部材を設けることによって、トナー受けローラにおけるトナーの目詰まりなどが防止され、高速画像形成への対応性がさらに高くなる。 According to the present invention, in the developing device of the present invention, the clogging of the toner in the toner receiving roller is prevented by providing the scraping member that contacts the toner receiving roller and removes the toner adhering to the toner receiving roller. Therefore, the compatibility with high-speed image formation is further enhanced.
本発明によれば、本発明の現像装置を含み、長期にわたって地肌かぶりなどの画像不良のない高画質品位の画像を形成でき、さらに装置内でのトナー飛散なども起こらない電子写真方式の画像形成装置が提供される。 According to the present invention, it is possible to form a high-quality image free of image defects such as background fog, including the developing device of the present invention, and to form an electrophotographic image without causing toner scattering in the device. An apparatus is provided.
図1は、本発明の実施の第1形態である現像装置1の構成を模式的に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a developing
本発明の現像装置1は、非磁性トナー(以後特に断らない限り単に「トナー」と称す)と磁性キャリア(以後特に断らない限り単に「キャリア」と称す)とを含む二成分現像剤(以後特に断らない限り単に「現像剤」と称す)を用いて、図示しない電子写真方式の画像形成装置において、感光体ドラム14表面の静電潜像にトナーを供給して現像し、トナー像を形成する現像動作を実行する。
The developing
現像装置1は、開口部2aおよびトナー補給口3を有し、現像ローラ4、攪拌ローラ5、トナー受けローラ6、第1層厚規制部材8、第2層厚規制部材9、流れ板10、第1滞留防止部材11および第2滞留防止部材12を内蔵しかつ図示しない現像剤を貯留する現像槽2と、現像槽2の開口部2aにおいてその一部が現像槽2の外方に向けて露出して感光体ドラム14に対向しかつ近接するように設けられる現像ローラ4と、現像ローラ4に関して感光体ドラム14と反対側で現像ローラ4に予め定められる間隔を有して離隔するように設けられる攪拌ローラ5と、攪拌ローラ5に関して現像ローラ4と反対側で攪拌ローラ5に予め定められる間隔を有して離隔しかつトナー補給口3の下方に設けられるブラシローラであるトナー受けローラ6と、現像ローラ4表面に対して予め定める間隔を有して離隔するように設けられる第1層厚規制部材8および第2層厚規制部材9と、第1層厚規制部材8と一体化されかつ現像ローラ4および攪拌ローラ5の上方に設けられる流れ板10と、現像ローラ4および第1層厚規制部材8を臨みかつ現像槽2の天板2bに支持されるように設けられる第1滞留防止部材11と、第1層厚規制部材8の下部に第1層厚規制部材8により支持されるように設けられる第2滞留防止部材12と、現像槽2内のトナー濃度を検知するトナーセンサ13とを含んで構成される。
The developing
すなわち、現像装置1は、現像槽2内のトナー補給口3周辺に、トナー受けローラ6のみを設けかつトナー受けローラ6としてブラシローラを用いることを特徴とする。また、現像装置1のように流れ板10を有する現像装置において、トナー受けローラ6としてブラシローラを用いると、現像槽2内における現像剤の循環性がさらに良好になり、トナーの帯電性、トナーとキャリアとの混合性などが一層向上するので特に好ましい。
That is, the developing
現像槽2は、前述のように現像剤を貯留する合成樹脂製の中空状容器であり、現像槽壁である天板2bにおけるトナー受けローラ6の上方には、トナーを補給するためのトナー補給口3が形成される。トナー補給口3の外部には、図示しないトナー貯留容器(トナーホッパ)および取替え可能なトナーカートリッジが設けられ、現像槽2内部のトナー濃度(またはトナー消費量)に応じてトナーが補給される。
As described above, the developing
現像ローラ4は、図示しない駆動手段によりその軸心回りに回転駆動可能に設けられる円筒状部材であり、その内部に複数の磁極を有し、その表面に現像剤を磁気的に吸着して図示しない現像剤層を担持する。現像ローラ4の内部に設けられる複数の磁極は、現像ローラ4表面に担持される現像剤層を、現像剤が穂状に連なった磁気ブラシ形状にする。現像ローラ4と感光体ドラム14との間には直流重畳交流電圧が印加され、現像領域には交番電界が発生するので、現像ローラ4表面の磁気ブラシ形状の現像剤層から電荷を有するトナーのみが感光体ドラム14表面の静電潜像に付着することによって、現像動作が実行される。
The developing
攪拌ローラ5は、図示しない駆動手段により現像ローラ4と連動してその軸心回りに回転駆動可能に設けられる円筒状部材である。攪拌ローラ5の回転(攪拌)により、現像剤中のトナーとキャリアとが擦摺され、その際の接触摩擦によって、感光体ドラム14表面の静電潜像の現像に必要充分な電荷がトナーに付与される。攪拌ローラ5は、前述のようにトナーに充分な電荷を付与するとともに、トナーとキャリアとを均一に混合し、帯電状態のトナーがキャリア表面に均一に付着する状態の現像剤を現像ローラ4の周囲に送給する。
The stirring
トナー受けローラ6は、円筒状の軸部材6aと、軸部材6aの半径方向に突出して設けられる複数の繊維毛6bとを含んで構成されるブラシローラであり、図示しない駆動手段により矢符7の方向、すなわち反時計回りに回転駆動可能に設けられる。ここでの反時計回りとは、攪拌ローラ5に対して鉛直方向の上から下へトナーを供給する方向を意味する。円筒状軸部材6aは、たとえば、直径20mm、長さ40mmのものが使用される。繊維毛6bの長さは、たとえば、15mmである。繊維毛6bの材料には、好ましくは、体積抵抗値が106〜109Ω・cmの高抵抗導電性樹脂が用いられる。その具体例としては、たとえば、ナイロン12、ナイロン6などのポリアミドの表面にポリメチルメタクリレート(PMMA)などの高分子材料またはシリカなどの無機材料を表面被覆処理したものが挙げられる。また繊維毛6bは、太さが6〜16デニール、密度が25000〜100000本/inch2の範囲内に設定される。このようなブラシローラを用いることによって、トナーが固まった状態で補給されてもほぼ均一に解砕できるので、トナーがトナー補給口3周辺で目詰まりするのを防止できる。さらに、トナー受けローラ6を反時計回りに回転駆動させることによって、トナーが主に攪拌ローラ5とトナー受けローラ6との間にある比較的広い空間領域に送給され易くなる。一方、現像剤も、流れ板10の上面を現像ローラ4から攪拌ローラ5の方向に流過し、攪拌ローラ5とトナー受けローラ6との間の比較的広い空間領域に送給されるので、トナーと現像剤との混合が起こり易くなり、トナーと現像剤との混合性が高まる。トナー補給口3から現像槽2内に補給されるトナーは、トナー受けローラ6の反時計回りの回転により繊維毛6aと擦摺され、ある程度の電荷が付与された上で攪拌ローラ5とトナー受けローラ6との間の比較的広い空間領域に送給され、現像剤と混合される。ここでトナーにある程度の電荷が付与されることによって、攪拌ローラ5の回転によって、必要充分な量の電荷をトナーに付与し易くなる。
The toner receiving roller 6 is a brush roller configured to include a
第1層厚規制部材8は流れ板10と一体化して形成される、断面が略V字状に屈曲した板状部材である。また、第1層厚規制部材8は、現像ローラ4表面に予め定められる間隔を有して離隔するように設けられる。第1層厚規制部材8によって、現像ローラ4表面の現像剤層の層厚が均一化される。第1層厚規制部材8は、具体的には、現像ローラ4表面の余分な現像剤を除去する。除去される現像剤は第1層厚規制部材8の表面を沿って流過し、流れ板10上面に供給される。
The first layer
第2層厚規制部材9は、一端が現像ローラ4表面に予め定められる空間を有して離隔し、他端が現像槽2の天板2bに支持されるように設けられる板状部材である。第2層厚規制部材9は、第1層厚規制部材8により均一化された現像剤層から現像剤の一部を除去し、現像剤層の層厚を、感光体ドラム14表面の静電潜像へのトナー付与に適した層厚に調整する。これによって、適量のトナーが静電潜像に均一に付着し、現像動作が確実に実行される。第2層厚規制部材9により除去される現像剤は、流れ板10の端部と第1滞留防止部材11との間の空間を流過して流れ板10上に送給される。なお、第2層厚規制部材9は、第1層厚規制部材8により除去される現像剤の流過方向を変更する機能をも有する。
The second layer
流れ板10は、現像ローラ4および攪拌ローラ5の上方において、現像ローラ4から攪拌ローラ5に向う方向に延び、本実施の形態では第1層厚規制部材8と一体化して設けられる板状部材である。なお、流れ板10は、現像ローラ4側の一方の端部が、他方の端部(すなわち攪拌ローラ5側の端部)よりも鉛直方向において高い位置にくるように傾斜して設けるのが好ましい。これによって、現像剤の循環が一層円滑になる。第1層厚規制部材8および第2層厚規制部材9により現像ローラ4表面から除去されるトナーは、流れ板10の現像ローラ4側の端部に送給され、流れ板10の上面を流過し、攪拌ローラ5とトナー受けローラ6との間の比較的広い空間に送給され、トナーと混合される。
The
第1滞留防止部材11は、現像槽2の天板2bと現像ローラ4および第1層厚規制部材8との間の空間に、第2層厚規制部材9に接し、現像ローラ4および第1層厚規制部材8に対して予め定められる間隔を有して離隔しかつ現像槽2の天板2bにより支持されるように設けられる。第1滞留防止部材11を設けることによって、第1層厚規制部材8および第2層厚規制部材9によって除去される現像剤が、現像槽2の天板2bと第2層厚規制部材9との間の空間に滞留するのが防止され、現像槽2内において現像剤が円滑に循環するための補助的な機能を果たす。
The first
第2滞留防止部材12は、第1層厚規制部材8と流れ板10とにより形成される流れ板10下部の空間(以後単に「下部空間」と称す)に、第1層厚規制部材8および流れ板10により支持されるように設けられる。第2滞留防止部材12を設けることによって、第1層厚規制部材8によって現像ローラ4表面から除去される現像剤が下部空間に入り込み、循環することなく滞留するのを防止する。下部空間に滞留する現像剤は、現像槽2内の熱などにより溶融して固着し、現像剤の循環、トナーの帯電性などに悪影響を及ぼす。
The second
トナーセンサ13は、攪拌ローラ5の下方の現像槽2底面に装着され、センサ面が現像槽2の内部に露出するように設けられる。トナーセンサ13は、現像装置1が図示しない電子写真方式の画像形成装置に組み込まれる際に、該画像形成装置の各種の動作を制御する図示しないCPUに電気的に接続される。そして、トナーセンサ13により現像槽2内のトナー濃度が検知され、その検知結果はCPUに格納される。CPUは検知結果に基づいて、現像槽2へのトナーの補給の可否を判断する。そして、トナー補給が必要と判断した場合は、制御信号を送り、図示しないトナー貯留容器からトナー補給口3を介して現像槽2内にトナーを補給する。
The
現像装置1によれば、トナー補給口3から補給されるトナーは、ブラシローラであるトナー受けローラ6の反時計方向の回転により、ある程度電荷を付与された状態で攪拌ローラ5とトナー受けローラ6との間の比較的広い空間領域に送給され、その領域には、流れ板10上を流過してきた現像剤も送給され、トナーと現像剤とが混合される。攪拌ローラ5の回転により、トナーと現像剤はさらに均一に混合されるとともに、トナーには現像動作に必要充分な量の電荷が付与され、現像ローラ4の周辺に現像剤として供給される。この現像剤は現像ローラ4表面に磁気的に付着し、現像動作には余分量の現像剤を含む現像剤層が形成され、余分量の現像剤は第1層厚規制部材8および第2層厚規制部材9によって除去され、流れ板10上に送給され、流れ板10上を流過してトナーと混合される。この一連の動作が繰返し実行され、静電潜像の現像(トナー像化)が行われる。
According to the developing
図2は、本発明の実施の第2形態である現像装置15の構成を模式的に示す断面図である。現像装置15は現像装置1に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the developing
現像装置15は、トナー受けローラ6にバイアス電圧を印加する電圧印加手段である電源16を含むことを特徴とする。トナー受けローラ6にバイアス電圧を印加することによって、トナー補給口3から補給されるトナーが一層確実に帯電し、さらに攪拌ローラ5による攪拌を受けて、トナー全体が現像動作に必要充分な量の電荷を均一に付与されるので、トナーの帯電不良による画像不良が一層起こり難くなる。なお、トナー受けローラ6に印加されるバイアス電圧は、現像ローラ4に印加されるバイアス電圧と等しいかまたは現像ローラ4に印加されるバイアス電圧よりも小さいことが好ましい。これによって、トナーへの電荷付与性が高まるとともに、現像ローラ4へのトナー付着性も向上し、一層高画質の画像を長期間にわたって形成するのに寄与する。したがって、多量のトナーを短時間で供給しても、トナーの帯電不良などが非常に発生しにくく、画像形成速度の高速化に適している。
The developing
現像装置15においても、現像装置1と同様に現像剤が循環しかつトナーが補給され、現像動作が繰返し実行される。
Also in the developing
図3は、本発明の実施の第3形態である現像装置20の構成を模式的に示す断面図である。現像装置20は現像装置1に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the developing
現像装置20は、一端がトナー受けローラ6の繊維毛6aに当接しかつ他端が現像槽2の天板2bに支持されるように設けられる板状部材である掻き取り部材21を含むことを特徴とする。掻き取り部材21は、トナー受けローラ6の回転によってトナー受けローラ6の繊維毛6aと接触し、繊維毛6aの間に入り込んだトナーを除去する。掻き取り部材21を設けることによって、トナーの攪拌ローラ5周辺への送給性などを損なうことなく、トナー受けローラ6における繊維毛6a間のトナーの目詰まりが防止されるので、繊維毛6aとの接触によるトナーへの電荷付与性などが低下せず、長期にわたって高画質の画像を形成できる。
The developing
現像装置20においても、現像装置1と同様に現像剤が循環しかつトナーが補給され、現像動作が繰返し実行される。
In the developing
なお、図3において、現像装置20はその現像槽2にトナーを補給するためのトナーホッパ25に接続され、トナーホッパ25はトナーホッパ25にトナーを供給するトナーカートリッジ31に接続される。
In FIG. 3, the developing
トナーホッパ25は、硬質の合成樹脂からなる中空容器状部材であるホッパ本体26を有する。ホッパ本体26には、現像槽2へトナーを補給するためのトナーホッパ側のホッパ補給口27が形成され、トナーホッパ25は、ホッパ補給口27と現像槽2側のトナー補給口3とが整合するようにして、現像槽2に隣接して設けられる。
The
ホッパ本体26の内部には、ホッパ補給口27の直上に設けられるトナー補給ローラ28と、トナー補給ローラ28にトナーを供給するトナー供給ローラ29と、ホッパ本体25の内部に収容されるトナーを攪拌し搬送する攪拌羽根部材30とが、それぞれ回転自在に装着される。トナー補給ローラ28には、たとえば、芯金などの軸部材の表面にスポンジ状の弾性体からなる被覆層を形成したスポンジローラが用いられる。
Inside the
ホッパ本体26の内部に収容されるトナーは、攪拌羽根部材30の回転によって、大きく攪拌されるとともに、トナー供給ローラ29へと搬送され、トナー供給ローラ29の回転によってトナー補給ローラ28に供給される。トナー補給ローラ28は、供給されるトナーを、ホッパ補給口27および現像槽トナー補給口3を介して、現像槽2内にトナーを補給する。なお、トナーホッパ25に対しては、トナーカートリッジ31からトナーが補給される。
The toner accommodated in the
本発明のもう1つの実施形態である画像形成装置は、表面に画像情報に基づく静電潜像を形成し得る感光層を有する感光体ドラムと、感光体ドラム表面を所定電位に帯電させる帯電手段と、帯電状態にある感光体ドラム表面を露光して画像情報に基づく静電潜像を形成する露光手段と、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光体ドラム表面のトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、記録媒体表面のトナー像を記録媒体に定着させる定着手段とを含む電子写真方式の画像形成装置において、現像手段として前述の本発明の現像装置を用いるものである。 An image forming apparatus according to another embodiment of the present invention includes a photosensitive drum having a photosensitive layer capable of forming an electrostatic latent image based on image information on a surface, and charging means for charging the surface of the photosensitive drum to a predetermined potential. And an exposure unit that exposes the charged surface of the photosensitive drum to form an electrostatic latent image based on image information, and a developer that supplies toner to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum to form a toner image. Development means in an electrophotographic image forming apparatus comprising: a transfer means for transferring a toner image on the surface of the photosensitive drum onto a recording medium; and a fixing means for fixing the toner image on the surface of the recording medium to the recording medium. The developing device of the present invention described above is used.
感光体ドラムには、たとえば、金属製の芯金表面に有機感光層が形成されたものを使用できる。有機感光層は電荷発生層と電荷輸送層とが積層されたものでもよく、または一層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含むものでもよい。帯電手段には、たとえば、帯電ローラ、コロナ帯電器などを使用できる。露光手段には、たとえば、レーザ光源などを使用できる。転写手段には、たとえば、転写ローラなどを利用する方式を採用できる。定着手段には、たとえば、加圧ローラと加熱ローラとを組合せて用いる方式を採用できる。 As the photosensitive drum, for example, a photosensitive drum having an organic photosensitive layer formed on a metal core surface can be used. The organic photosensitive layer may be a laminate of a charge generation layer and a charge transport layer, or may contain a charge generation material and a charge transport material in one layer. As the charging means, for example, a charging roller, a corona charger or the like can be used. For example, a laser light source can be used as the exposure means. As the transfer means, for example, a system using a transfer roller or the like can be adopted. As the fixing unit, for example, a system using a combination of a pressure roller and a heating roller can be employed.
本発明の画像形成装置は、現像手段として前述の本発明現像装置を利用する以外は、従来の電子写真方式の画像形成装置と同様の構成を採ることができる。すなわち、本発明の現像装置を用いる画像形成装置は、いずれも本発明の画像形成装置に含まれる。 The image forming apparatus of the present invention can adopt the same configuration as that of a conventional electrophotographic image forming apparatus except that the above-described developing apparatus of the present invention is used as a developing unit. That is, any image forming apparatus using the developing device of the present invention is included in the image forming apparatus of the present invention.
1,15,20 現像装置
2 現像槽
2a 開口部
2b 天板
3 トナー補給口
4 現像ローラ
5 攪拌ローラ
6 トナー受けローラ
8 第1層厚規制部材
9 第2層厚規制部材
10 流れ板
11 第1滞留防止部材
12 第2滞留防止部材
13 トナーセンサ
14 感光体ドラム
16 電源
21 掻き取り部材
1, 15, 20 Developing
Claims (7)
現像槽の開口部を介して感光体ドラム表面に対向しかつ回転自在に設けられ、その表面に現像剤層を担持する現像ローラと、
現像槽内部にて現像ローラに離隔しかつ回転自在に設けられ、現像剤の攪拌および現像剤の現像ローラへの供給を行う攪拌ローラと、
現像槽内部にて攪拌ローラに離隔しかつ回転自在に設けられ、トナー補給口から補給されるトナーを攪拌ローラの周囲に送給するトナー受けローラと、
現像ローラ表面の現像剤層の層厚を規制する層厚規制部材とを含み、感光体ドラム表面に形成される静電潜像にトナーを供給して現像する現像装置であって、
トナー受けローラは、
円筒状の軸部材と、
該軸部材の半径方向に突出して設けられる複数の繊維毛とを含んで構成されるブラシローラであることを特徴とする現像装置。 A developer tank having an opening and a toner replenishing port and containing a two-component developer containing toner and carrier;
A developing roller which is rotatably provided facing the surface of the photosensitive drum through the opening of the developing tank and carries a developer layer on the surface;
A stirring roller that is spaced apart from the developing roller inside the developing tank and is rotatably provided, and stirs the developer and supplies the developer to the developing roller;
A toner receiving roller that is spaced apart from the stirring roller inside the developing tank and is rotatably provided, and feeds toner supplied from the toner supply port to the periphery of the stirring roller;
A developing device that supplies toner to an electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum for development, and a layer thickness regulating member that regulates the layer thickness of the developer layer on the surface of the developing roller.
The toner receiving roller
A cylindrical shaft member;
A developing device comprising a brush roller configured to include a plurality of fiber bristles provided to protrude in a radial direction of the shaft member.
現像槽内における現像剤の循環を案内する流れ板をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の現像装置。 Above the developing roller and the stirring roller in the developing tank, provided to extend in the direction from the developing roller to the stirring roller,
2. The developing device according to claim 1, further comprising a flow plate for guiding circulation of the developer in the developing tank.
現像ローラに印加される電圧と等しいかまたは現像ローラに印加される電圧よりも小さいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の現像装置。 The voltage applied to the toner receiving roller is
The developing device according to claim 1, wherein the developing device is equal to or smaller than a voltage applied to the developing roller.
その軸線回りに反時計方向に回転駆動することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の現像装置。 The toner receiving roller
The developing device according to claim 1, wherein the developing device is driven to rotate counterclockwise around the axis.
トナー受けローラに付着するトナーを除去する掻き取り部材を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の現像装置。 Provided to contact the toner receiving roller,
The developing device according to claim 1, further comprising a scraping member that removes toner adhering to the toner receiving roller.
現像手段は、
請求項1〜6のいずれか1つの現像装置であることを特徴とする画像形成装置。 Photosensitive drum having a photosensitive layer capable of forming an electrostatic latent image based on image information on the surface, charging means for charging the surface of the photosensitive drum, and image information obtained by irradiating the charged photosensitive drum surface with light. , An exposure unit that forms an electrostatic latent image based on the above, a developing unit that supplies toner to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum to form a toner image, and a toner image on the surface of the photosensitive drum is transferred to a recording medium An image forming apparatus including a transfer unit and a fixing unit that fixes a toner image on the recording medium to the recording medium,
Development means
An image forming apparatus comprising the developing device according to claim 1.
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- 2005-04-20 JP JP2005122672A patent/JP2006301281A/en active Pending
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