JP2008122808A - Developing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に使用する現像装置に係り、特に、非磁性一成分トナーを用いる現像装置に関する。 The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile, and more particularly to a developing device using a non-magnetic one-component toner.
従来、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック等の非磁性トナーを使用し、一成分現像方式により画像を得る非磁性一成分トナーを用いた現像装置が知られている。このような非磁性一成分トナー現像装置においては、現像ローラの表面に非磁性トナーを供給して現像する手段として、ゴムローラやスポンジローラ等からなるトナー供給ローラを現像ローラに接触させた状態で、非磁性トナーを供給ローラから現像ローラの表面に供給して搬送し、ブレードを用いて現像ローラ表面のトナー層の膜厚を規制して感光体に所定量のトナーを供給するようになっている。この場合に、供給ローラから現像ローラへのトナーの供給を良好に行わせるために、トナーに外添されたシリカ等の潤滑性を付与するための微粒子の働きにより流動性の富んだものとされている。
しかしながら、初期においては、トナーの流動性は維持されているが時間経過と共に、
前記シリカがトナー表面より脱離若しくはトナー自体に埋没することで流動性は低下していく。非磁性一成分トナー現像装置においては、常に粒状性、階調性、濃度均一性などを維持していくためには、現像装置の内部に収納されている非磁性一成分トナーが流動性を失わずにいることが理想的であるが、現実的には、上記の理由によりトナーの凝集性は高まり、劣化度合いは低下の一途をたどることとなる。
このような、トナーの凝集を解き解すために、現像ローラにトナーを供給する手段として圧電素子を使用し、圧電素子に交番電圧を印加して振動を発生させ、この振動によって、トナーの凝集を解しながら流動性の良いトナーを現像ローラに供給することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
However, in the initial stage, the fluidity of the toner is maintained, but as time passes,
The fluidity decreases as the silica is detached from the toner surface or buried in the toner itself. In a non-magnetic one-component toner developing device, the non-magnetic one-component toner stored in the developing device loses its fluidity in order to always maintain graininess, gradation, density uniformity, etc. Ideally, the toner cohesion is increased for the reasons described above, and the degree of deterioration is steadily decreasing.
In order to unravel the toner aggregation, a piezoelectric element is used as a means for supplying the toner to the developing roller, an alternating voltage is applied to the piezoelectric element to generate vibration, and this vibration causes toner aggregation. It has been proposed to supply toner with good fluidity to the developing roller while solving (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、この特許文献1記載のものでは、トナーの凝集を解すために、圧電素子を使用するため、圧電素子を作動させるための高電圧の確保や現像装置の複雑化を招き、コストアップに繋がるという問題がある。
本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、簡便な構造でトナーの凝集を適切に解すことのできる安価な現像装置を提供することを目的とする。
However, in the device described in
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to provide an inexpensive developing device that can appropriately solve toner aggregation with a simple structure.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、非磁性一成分トナーを担持し、当該トナーを感光体に供給する現像ローラと、当該現像ローラに前記トナーを供給する供給ローラと、前記トナーを収納するトナーホッパ内で回転してトナーホッパ内のトナーを前記供給ローラに搬送するアジテータを備えた現像装置において、前記アジテータは、前記供給ローラに前記トナーを搬送する回転攪拌部と当該攪拌部に取り付けられる前記トナーの凝集を解す凝集解除手段とを備えたことを特徴とする。
また、請求項2の発明は、請求項1記載の現像装置において、前記凝集解除手段は、前記アジテータの攪拌部に形成されたエア噴出孔から噴射される風圧であることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the invention described in
According to a second aspect of the present invention, in the developing device according to the first aspect, the agglomeration releasing means is a wind pressure ejected from an air ejection hole formed in a stirring portion of the agitator.
また、請求項3の発明は、請求項1または2記載の現像装置において、前記凝集解除手段は、前記アジテータの攪拌部に取り付けられたファーブラシであることを特徴とする。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項記載の現像装置において、前記凝集解除手段は、前記アジテータの攪拌部に取り付けられた網目部材であることを特徴とする。
また、請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項記載の現像装置において、前記アジテータによる前記供給ローラへのトナーの搬送回転動作を、画像形成装置の電源供給開始と共に所定時間行わせるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項記載の現像装置において、前記アジテータによる前記供給ローラへのトナーの搬送回転動作を、画像形成装置の待機状態からの復帰時に所定時間行わせるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect, the aggregation release means is a fur brush attached to a stirring portion of the agitator.
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to third aspects, the aggregation releasing means is a mesh member attached to a stirring portion of the agitator.
According to a fifth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to fourth aspects, the toner conveying rotation operation to the supply roller by the agitator is performed for a predetermined time together with the start of power supply to the image forming apparatus. Control means for performing control is provided.
According to a sixth aspect of the present invention, in the developing device according to any one of the first to fifth aspects, the toner conveying and rotating operation to the supply roller by the agitator is performed when the image forming apparatus is returned from the standby state. Control means for performing control for a predetermined time is provided.
本発明によれば、上記構成を採用することによって、簡便な構造でトナーの凝集を適切に解すことのできる安価な現像装置を提供することができる。 According to the present invention, by adopting the above-described configuration, it is possible to provide an inexpensive developing device that can appropriately solve toner aggregation with a simple structure.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
図1は、本発明による一実施形態の現像装置の概略構成を示す図である。本実施例による現像装置は、非磁性一成分トナーであるトナーTを収納した現像ケース6を有している。本実施例におけるトナーTは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色いずれかの顔料を含有し、無水シリカを外添した負帯電性非磁性トナーである。現像ケース6中には、矢印A方向に回転する感光体ドラム1の表面に所定量のトナーTを供給する現像ローラ2が矢印B方向に回転するように取り付けられている。
現像ローラ2は、SUS芯金の表面に樹脂をコートし、トナーTとの摩擦によって所定の極性を与えるようにしている。ここでは、感光体ドラム1上に負極性の静電潜像電荷を形成し、反転現像を行うようにしている。従って、現像ローラ2の表面上のトナーTに負帯電電荷を与えるような、また、現像ローラ2の表面に均一なトナー薄層(図示せず)が形成されるような樹脂が選定されてコートされている。この現像ローラ2の表面には、トナー量規制部材としての現像ブレード4が当接されており、現像ローラ2上のトナーTを規制してトナー薄層を形成し、現像領域(感光体ドラム1との対向位置)に搬送されるトナー量を規定している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a developing device according to an embodiment of the present invention. The developing device according to this embodiment includes a developing
The developing
現像ローラ2には、外周に弾性を有するスポンジ層を備えた供給ローラ3が当接され、供給ローラ3は、矢印C方向に回転されようになっている。従って供給ローラ3と現像ローラ2とは当接部7において逆向きに移動するように回転駆動される。そのために、供給ローラ3と現像ローラ2との当接部7に搬送されたトナーTは、供給ローラ3と現像ローラ2との間で摩擦され、所定の電荷量に帯電されて現像ローラ2の表面に静電的に付着するようになっている。
一方、現像ケース6内には、アジテータ5が設けられており、アジテータ5は、矢印D方向に回転駆動され、現像ケース6内のトナーTを攪拌しつつ供給ローラ3の近傍にトナーTを送り出す働きをしている。アジテータ5は、図2に示すように、回転軸51を中心として、両側にコ字状のパイプからなる攪拌部52がその両端部53で接続されており、回転軸51の回転に伴い、攪拌部52が矢印D方向に回転されて攪拌部52の周囲にあるトナーTを攪拌しながら供給ローラ3の近傍に送り出すようになっている。また、攪拌部52には、所定間隔でエア噴出孔54が形成されており、中空となっている回転軸51を通じて供給される圧縮空気を、回転軸51と両端部53を通じて連接された攪拌部52のエア噴出孔54から噴出することが可能となっている。従って、エア噴出孔54から噴出された圧縮空気を、攪拌部52の周囲に存在するトナーTに吹き付け、凝集しているトナーTの凝集を解きほぐすと共に、トナー間に空気を介在させてトナーの流動性を向上させる。そのため、アジテータ5が回転してトナーTを供給ローラ3に搬送、供給する場合には、トナーの凝集が解きほぐされた流動性の良いトナーTが供給ローラ3に搬送、供給されることになる。
The developing
On the other hand, an agitator 5 is provided in the developing
このエア噴出孔54からの空気の噴出は、アジテータ5の回転に伴って行われるが、アジテータ5は、常時回転している必要は無く、現像ケース6内のトナー残量に応じて回転を行うようにすることができる。また、感光体ドラム1が回転して所定の工程を経てトナー像を作成する画像形成装置が停止して間にトナーTの凝集が進むことが考えられ、特に、画像形成装置の電源をOFFにした時、使用が終了した夜から使用を開始する翌朝まで運転が休止して現像ケース6内のトナーTが放置された場合には、トナーの凝集が最も生じ易い時間である。現像ケース6内のトナーTは、時間と共に沈み込み、翌朝には充填率が60〜70%と高くなった状態に達する。このような状態そのままでトナーを使用する場合には、トナーTの流動性が低下しているために、良好な画像形成が困難である。そのため、画像形成に適した流動性を得るまでアジテータ6を画像形成開始前に回転(プリ回転)を行う必要があるが、従来のアジテータでは時間がかかる。たとえ翌朝の画像形成装置へ電源を供給して画像形成開始時のプロセスコントロールの間に、画像形成装置が適切化されるとしても流動性が十分でないトナーでのプロセスコントロールは、現像バイアスや階調に十分な結果が得られない。理想は、プロセスコントロール前に迅速に流動性が最適化していることである。このことから本実施例においては、画像形成装置への電源が投入された時点からプロセスコントロールが入るまでの間に、アジテータ6のプリ回転(約1分)を行いトナーの流動性を確保するように制御装置によって制御している。
The ejection of air from the
また、画像形成装置の待機時も、トナーの凝集が進む時間である。従って、画像形成装置がスタンバイモードに入った時点からカウントを始めて、再び稼動する際にこの間の停止時間から必要なアジテータ5の回転時間を算出し、プリ回転を行わせる。この場合、前述の画像形成装置の電源OFFの際に生じる程ではないが、やはり、トナーは時間と共に沈み込み凝集が進むため、画像形成装置による画像形成動作の開始前に、同様にプリ回転をアジテータ5に行わせる。但し、この場合には、長時間にわたる放置ではなく短時間の停止のため、停止時間に応じたプリ回転を行うこととなる。この停止時間−プリ回転時間の関係は、本実施例においては、図4に示すような関係があることが判明した。即ち、ほぼ2時間以上の停止させた場合には、一晩放置と同じ位にまでトナー凝集が進み、1分間のプリ回転を必要とするが、2時間以内の停止ならば、その時間に応じ1分未満のプリ回転で画像形成に備えることができることが判明した。従って、スタンバイモードに入った時点から再び稼動するまでの停止時間を自動的に計測し、計測された停止時間から図4に示すプリ回転時間を算出してアジテータ5のプリ回転を行うように制御することによって、立ち上がり直後も流動性の良好なトナーTを使用して、良好な画像を提供することができる。 Further, the waiting time of the image forming apparatus is also the time for the toner aggregation to proceed. Accordingly, the counting is started from the time when the image forming apparatus enters the standby mode. When the image forming apparatus is operated again, the necessary rotation time of the agitator 5 is calculated from the stop time during this time, and the pre-rotation is performed. In this case, although not so much when the power of the image forming apparatus is turned off, the toner sinks and agglomerates with time, so that the pre-rotation is similarly performed before the image forming operation by the image forming apparatus is started. Let the agitator 5 do this. However, in this case, pre-rotation corresponding to the stop time is performed for a short time stop, not for a long time. It has been found that the relationship between the stop time and the pre-rotation time has a relationship as shown in FIG. 4 in this embodiment. That is, when the operation is stopped for approximately 2 hours or more, toner aggregation progresses to the same level as when left overnight, and a pre-rotation of 1 minute is required. It was found that image formation can be prepared with pre-rotation of less than 1 minute. Therefore, the stop time from the time when the standby mode is entered until the operation is resumed is automatically measured, and the pre-rotation time shown in FIG. 4 is calculated from the measured stop time so that the pre-rotation of the agitator 5 is performed. By doing so, it is possible to provide a good image using the toner T having good fluidity even immediately after rising.
図5は、上記のようなアジテータ5の回転動作を制御する制御装置の一実施形態のブロック回路図で、10は制御回路、11はアジテータ駆動回路、12は画像形成回路、13は画像形成開始及び停止検出回路、14は画像形成装置用電源スイッチである。この制御装置は、上述のように、画像形成装置の電源スイッチ14をON、OFF動作を行うことによって、アジテータ5の駆動回路を作動させ、アジテータ5のプリ回転時間を制御回路で制御している。また、画像形成開始及び停止検出回路からの信号によって、画像形成回路を作動すると共に、上述のように、停止時から開始時までの停止時間を計測し、この停止時間に応じたアジテータ5のプリ回転時間を制御回路で制御するようになっている。このような制御装置を備えることによって、トナーの凝集を解きほぐした流動性の良好なトナーを、常に適切に供給ローラ3及び現像ローラ2に供給することが可能となり、良好な画像を提供することが可能となる。
FIG. 5 is a block circuit diagram of an embodiment of a control device for controlling the rotational operation of the agitator 5 as described above. 10 is a control circuit, 11 is an agitator drive circuit, 12 is an image forming circuit, and 13 is an image forming start. The
以上のように、本実施例においては、アジテータ5として供給ローラ3にトナーTを供給する回転攪拌部52に、トナーの凝集体の凝集を解すエア噴出孔を形成したので、供給ローラ3へのトナーTの搬送時に、経時でトナーの凝集が生じて流動性が低下したトナーの凝集を解しながら流動性の良好なトナーとして、供給ローラ3に供給可能となり、良好な画像を提供することが可能となる。
なお、本実施例においては、回転攪拌部52として、回転軸51の両側にコ字状の攪拌部を連結したが、必ずしも回転軸51の両側(両翼状)とせず、片側のみ(片翼状)としてもよい。
As described above, in the present embodiment, the
In this embodiment, a U-shaped stirrer is connected to both sides of the
図6は、本発明による他の実施形態に係るアジテータ5の概略構成を示す図である。本実施例においては、前述の実施例1における現像装置のアジテータ5として、他の構造のものに変更したものである。即ち、この実施例においては、中心の中実の回転軸55に、コ字状の支持棒56をその両端部57で連結し、支持棒56の回転軸55と平行な部分56aにファーブラシ58を巻きつけて取り付けたものである。前述の実施例1では、攪拌部52にエア噴出孔54を形成し、このエア噴出孔54から吹き出す風圧によってトナーの凝集を解していたが、本実施例においては、支持棒56の回転軸55と平行な部分56aに取り付けられたファーブラシ58によって、トナーTを攪拌すると共に、供給ローラ3の近傍に搬送し、同時にファーブラシ58の周囲に存在するトナーの凝集を、アジテータ5の回転力によって解し、トナーの流動性を向上させたものである。この場合、ファーブラシ58は、支持棒58上で回転するようにしても良いが、回転しないようにした場合には、トナーTに対する摩擦力が大きくなってトナーの凝集を良好に解すので好ましい。この例においても、ファーブラシ58は、回転軸55に両翼状でなく、片翼状に取り付けてもよい。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an agitator 5 according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the agitator 5 of the developing device in the first embodiment is changed to another structure. That is, in this embodiment, a
また、回転軸55及び支持棒56として、前述の実施例1の場合と同様に、中空の回転軸51及び中空の支持チューブとし、この支持チューブにエア噴出孔54を形成し、さらに支持チューブにファーブラシを巻きつけて、エア噴出孔によるトナーの凝集の解しとファーブラシ58によるトナー凝集の解しを併用するようにしても良い。
さらに、本実施例によるアジテータ5と前述の図5で示す制御装置を使用して、画像形成装置への電源投入時及び画像形成装置のスタンバイモードから再開始時におけるアジテータ5のプリ回転動作を制御することも可能である。
Further, as in the case of the first embodiment, the
Further, by using the agitator 5 according to the present embodiment and the control device shown in FIG. 5 described above, the pre-rotation operation of the agitator 5 when the power to the image forming apparatus is turned on and when the image forming apparatus is restarted from the standby mode is controlled. It is also possible to do.
図7は本発明による他の実施形態に係るアジテータ5の概略構成を示す図である。本実施例においては、前述の実施例2におけるアジテータ5の構造を変更したものである。即ち、回転軸55にコ字状の支持棒56をその両端部57で連結し、支持棒56と回転軸55との間に格子状の網目部材59を取り付けたものである。このアジテータ5を回転させてトナーTを攪拌しながら供給ローラ3に搬送する際に、網目部材59の網目がトナーTの凝集を解し、良好な流動性をトナーに付与することができる。この場合に、網目が小さ過ぎると網目の目詰まりを起こし易くなるので1〜10mm四方、望ましくは5mm四方の網目とするのが良い。この例においても、網目部材59は、回転軸55に両翼状でなく、片翼状に取り付けても良い。
また、回転軸55及び支持棒56として、前述の実施例1の場合と同様に、中空の回転軸51及び中空の支持チューブとし、この支持チューブにエア噴出孔54を形成し、支持チューブと回転軸との間に網目部材を取り付けて、エア噴出孔によるトナーの凝集の解しと網目部材59によるトナーの凝集の解しの併用や前記実施例2のファーブラシ58によるトナー凝集の解しを併用するようにしても良い。
さらに、本実施例によるアジテータ5と前述の図5で示す制御装置を使用して、画像形成装置への電源投入時及び画像形成装置のスタンバイモードから再開始時におけるアジテータ5のプリ回転動作を制御することも可能である。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of an agitator 5 according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the structure of the agitator 5 in the second embodiment is changed. That is, a
Further, as in the case of the first embodiment, the
Further, by using the agitator 5 according to the present embodiment and the control device shown in FIG. 5 described above, the pre-rotation operation of the agitator 5 when the power to the image forming apparatus is turned on and when the image forming apparatus is restarted from the standby mode is controlled. It is also possible to do.
1 感光体ドラム、2 現像ローラ、3 供給ローラ、4 ブレード、5 アジテータ、6 現像ケース、10 制御回路、11 アジテータ駆動回路、12 画像形成回路、13 画像形成開始、停止検出回路、14 電源スイッチ、51、55 回転軸、52 攪拌部、53、57 両端部、54 エア噴出孔、56 支持棒、58 ファーブラシ、59 網目部材、T トナー
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記アジテータは、前記供給ローラに前記トナーを搬送する回転攪拌部と当該攪拌部に取り付けられる前記トナーの凝集を解す凝集解除手段とを備えたことを特徴とする現像装置。 A developing roller that carries non-magnetic one-component toner and supplies the toner to the photoconductor, a supply roller that supplies the toner to the developing roller, and a toner hopper that stores the toner, and rotates the toner in the toner hopper. In a developing device including an agitator that is conveyed to the supply roller,
2. The developing device according to claim 1, wherein the agitator includes a rotary agitation unit that conveys the toner to the supply roller and an aggregation release unit that is attached to the agitation unit and releases aggregation of the toner.
前記凝集解除手段は、前記アジテータの攪拌部に形成されたエア噴出孔から噴射される風圧であることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1,
The developing device according to claim 1, wherein the aggregating release means is a wind pressure ejected from an air ejection hole formed in a stirring portion of the agitator.
前記凝集解除手段は、前記アジテータの攪拌部に取り付けられたファーブラシであることを特徴とする現像装置。 The developing device according to claim 1 or 2,
The developing device according to claim 1, wherein the aggregation release unit is a fur brush attached to a stirring portion of the agitator.
前記凝集解除手段は、前記アジテータの攪拌部に取り付けられた網目部材であることを特徴とする現像装置。 In the developing device according to any one of claims 1 to 3,
The developing device according to claim 1, wherein the agglomeration releasing means is a mesh member attached to a stirring portion of the agitator.
前記アジテータによる前記供給ローラへのトナーの搬送回転動作を、画像形成装置の電源供給開始と共に所定時間行わせるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 4,
A developing device, comprising: a control unit configured to control the toner rotation operation of the toner to the supply roller by the agitator so as to be performed for a predetermined time together with the start of power supply to the image forming apparatus.
前記アジテータによる前記供給ローラへのトナーの搬送回転動作を、画像形成装置の待機状態からの復帰時に所定時間行わせるように制御する制御手段を備えたことを特徴とする現像装置。 The developing device according to any one of claims 1 to 5,
A developing device comprising: control means for controlling the rotation of the toner to the supply roller by the agitator so as to be performed for a predetermined time when the image forming apparatus returns from the standby state.
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