JP2008275662A - Developing device and image forming apparatus equipped therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は電子写真方式の現像装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an electrophotographic developing device and an image forming apparatus including the same.
電子写真方式の画像形成装置では、静電潜像が形成された像担持体、例えば感光体ドラム表面をトナーで現像する。最近では、トナー成分と磁性キャリアからなる2成分現像剤が用いられることが多い。2成分現像剤は磁界で現像ローラに担持され、トナー成分のみ電界によって像担持体に付着せしめられる。このような現像装置を備えた画像形成装置の例を特許文献1、2に見ることができる。
In an electrophotographic image forming apparatus, an image carrier on which an electrostatic latent image is formed, for example, the surface of a photosensitive drum is developed with toner. Recently, a two-component developer composed of a toner component and a magnetic carrier is often used. The two-component developer is carried on the developing roller by a magnetic field, and only the toner component is attached to the image carrier by an electric field. Examples of an image forming apparatus provided with such a developing device can be found in
電子写真方式画像形成装置の現像装置では、像担持体に供給するトナー量を規制するため、現像ローラに規制部材を対向させる。規制部材の存在は不可欠であるが、反面、その存在によりトナーが機械的ストレスを受け、劣化が促進される。 In the developing device of the electrophotographic image forming apparatus, a regulating member is opposed to the developing roller in order to regulate the amount of toner supplied to the image carrier. The presence of the regulating member is indispensable, but on the other hand, the toner is subjected to mechanical stress due to its presence, and the deterioration is promoted.
上記の問題は以前から認識されており、特許文献1にもそれを解決する手段が記載されている。特許文献1記載の装置では、規制部材と現像ローラとの間に形成される規制ギャップに発生する磁界の強さを、画像の印字率に応じて調節し、トナーへの機械的ストレスを低減する。具体的には、低印字率の画像を連続印刷する場合に現像ローラ内の磁界発生部材を所定量回転移動させて規制ギャップにおける磁界の強さを変化させ、現像剤に加わるストレスを緩和する。また特許文献2にはブレード部材を個別に出入りさせることにより規制ブレードの厚みを変化させる装置が記載されている。この装置も現像剤に加わるストレスの軽減に役立てることができる。
電子写真方式画像形成装置では、通常、2種類以上の幅の出力用紙(合成樹脂フィルムも含む)に画像を形成する。ドラム類やローラ類の幅は、その画像形成装置で取り扱う最大幅の出力用紙に合わせて決められる。 In an electrophotographic image forming apparatus, an image is usually formed on output paper (including a synthetic resin film) having two or more widths. The widths of the drums and rollers are determined according to the maximum output paper handled by the image forming apparatus.
現像ローラは、幅の狭い出力用紙に画像を形成するときも、最大幅の出力用紙に対するのと同じ幅で現像剤を担持する。現像剤は規制ギャップでストレスを受け、トナー表面処理剤の脱離や埋め込み、キャリアのコート剤剥がれ、温度上昇による性能劣化などの悪影響を被る。規制ギャップ通過時に受けるストレスは、出力用紙の幅内の現像剤にとっては仕方のないことと言えるが、出力用紙の幅からはみ出し、トナー像形成に関わることなく回収される現像剤にとっては過剰なストレス以外の何者でもない。このように、単に余分なストレスを経験したのみで回収される現像剤の累積量が多くなるにつれ、現像剤全体としての劣化が進む。この問題に関しては特許文献1記載の装置も特許文献2記載の装置も解決策を見出し得ていない。
The developing roller carries the developer with the same width as that for the maximum width output paper even when an image is formed on the narrow output paper. The developer is stressed by the regulation gap, and suffers adverse effects such as desorption and embedding of the toner surface treatment agent, peeling of the carrier coating agent, and performance deterioration due to temperature rise. It can be said that the stress received when passing through the regulation gap is unavoidable for the developer within the width of the output paper, but it is excessive stress for the developer that protrudes from the width of the output paper and is collected without involving toner image formation. No one other than. In this way, as the cumulative amount of developer recovered simply by experiencing excessive stress increases, the developer as a whole deteriorates. Regarding this problem, neither the device described in
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、磁性を有する現像剤を磁界で現像ローラ表面に担持させ、所定の規制ギャップを隔てて現像ローラに対向する規制部材により担持現像剤の層厚を規制した上で像担持体に供給する現像装置において、現像ローラに担持された現像剤のうち、出力用紙の幅からはみ出す分に対しては余計なストレスを与えないようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points. The developer having a magnetic property is carried on the surface of the developing roller by a magnetic field, and the layer thickness of the carried developer is measured by a regulating member facing the developing roller with a predetermined regulating gap therebetween. In a developing device for supplying to an image carrier after regulating the amount of developer, an object is to prevent extra stress from being applied to the portion of the developer carried on the developing roller that protrudes from the width of the output paper. To do.
(1)上記目的を達成するために本発明は、磁性を有する現像剤を磁界で現像ローラ表面に担持させ、所定の規制ギャップを隔てて現像ローラに対向する規制部材により担持現像剤の層厚を規制した上で像担持体に供給する現像装置において、前記規制部材の中で、前記現像ローラとの間に前記規制ギャップを形成する部分の幅を、現像剤中のトナーが転写される出力用紙の幅に応じて変えられるようにしたことを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, according to the present invention, a developer having magnetism is carried on the surface of a developing roller by a magnetic field, and the layer thickness of the carried developer is measured by a regulating member facing the developing roller with a predetermined regulating gap therebetween. In the developing device for supplying the image carrier to the image carrier, the width of a portion of the regulating member that forms the regulating gap between the developing roller and the output of the toner in the developer is transferred. It is characterized in that it can be changed according to the width of the paper.
この構成によると、現像ローラの表面に担持された現像剤の中で、出力用紙の幅に応じた箇所の現像剤は正規の規制ギャップを通すが、そこからはみ出した箇所の現像剤はそれよりも広い間隙を通すこととして、ストレスを軽減することができる。従って、トナー像の形成に関わることなく回収される現像剤の累積量が多くなったとしても現像剤の劣化は遅く、長期間にわたり現像剤性能を維持して安定したトナー像を形成できる。 According to this configuration, among the developer carried on the surface of the developing roller, the developer at the location corresponding to the width of the output paper passes through the regular regulation gap, but the developer at the location protruding from there is more than that. Also, stress can be reduced by passing a wide gap. Therefore, even if the cumulative amount of developer collected without increasing the toner image increases, the deterioration of the developer is slow, and a stable toner image can be formed while maintaining the developer performance over a long period of time.
(2)また本発明は、上記構成の現像装置において、前記規制部材は前記現像ローラと平行な軸線まわりに回動可能であり、回動角によって、現像ローラとの間に前記規制ギャップを形成する部分の幅が異なることを特徴としている。 (2) Further, in the developing device having the above-described configuration, the restricting member is rotatable around an axis parallel to the developing roller, and the restricting gap is formed between the developing roller and the developing roller according to a rotation angle. It is characterized in that the width of the portion to be different is different.
この構成によると、規制部材を回転させることにより規制部材の幅を確実且つ速やかに切り換えることができる。 According to this configuration, the width of the regulating member can be switched reliably and quickly by rotating the regulating member.
(3)また本発明は、上記構成の現像装置を備える画像形成装置であることを特徴としている。 (3) Further, the present invention is an image forming apparatus including the developing device having the above-described configuration.
この構成によると、長期間にわたり安定した画像形成を行うことができる画像形成装置が得られる。 According to this configuration, an image forming apparatus that can perform stable image formation over a long period of time can be obtained.
本発明によると、現像ローラの表面に担持された現像剤の中で、出力用紙の幅に応じた箇所の現像剤は正規の幅の規制ギャップを通すが、そこからはみ出した箇所の現像剤はそれよりも広い間隔を通すこととして、トナー像の形成に関わることなく回収される現像剤に無用のストレスを与えず、現像剤の劣化を抑制することができる。これにより、長期間にわたり現像剤性能を維持して安定したトナー像を形成できる。 According to the present invention, among the developer carried on the surface of the developing roller, the developer at the location corresponding to the width of the output paper passes through the regulation gap of the regular width, but the developer at the location protruding from there is By passing a wider interval than that, it is possible to suppress deterioration of the developer without applying unnecessary stress to the developer collected without being involved in the formation of the toner image. Thus, a stable toner image can be formed while maintaining the developer performance for a long period of time.
本発明の第1実施形態を図1−5に示す。図1は画像形成装置の概略構成図、図2は現像装置の垂直断面図、図3及び図4は規制部材の正面図にして互いに異なる動作状態を示すもの、図5は規制ギャップの間隔と現像剤に加わるストレスとの相関関係を示すグラフである。 A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1-5. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus, FIG. 2 is a vertical sectional view of the developing device, FIGS. 3 and 4 are front views of the regulating member, and show different operation states, and FIG. It is a graph which shows correlation with the stress added to a developing agent.
図1に示す画像形成装置1はプリンタである。画像形成装置1は、像担持体である感光体ドラム10と、感光体ドラム10の表面を均一に帯電させる帯電装置11と、感光体ドラム10の帯電表面を露光して静電潜像を形成する画像書込装置(レーザスキャンユニット)12と、感光体ドラム10の表面の静電潜像をトナー像として現像する現像装置13と、感光体ドラム10との間に転写ニップ部14を形成し、出力用紙にトナー転写を行う転写ローラ15と、トナー転写後感光体ドラム10の表面に残留するトナーを回収するクリーニング装置16と、出力用紙に転写されたトナーを定着する定着装置17と、転写ニップ部14に供給する出力用紙を収容する出力用紙収容部18と、トナー定着後の出力用紙を受ける排紙部19と、出力用紙収容部18から排紙部まで出力用紙を搬送する搬送部20と、全体動作を統括制御する制御部21を備える。現像装置13以外の構成要素は従来公知のものをそのまま使用することができる。
An
続いて図2−4に基づき現像装置13の構造を説明する。現像装置13の構造は特許文献1に記載されたものと基本的に同じであり、ケーシング30の内部に、第1攪拌スクリュー31及び第2攪拌スクリュー32と、現像ローラ33とが水平軸線まわりに回転自在に軸支されている。第1攪拌スクリュー31、第2攪拌スクリュー32、及び現像ローラ33には図示しない電動機より回転動力が与えられる。現像ローラ33の一部はケーシング30の開口部34から露出し、感光体ドラム10に向き合う。
Next, the structure of the developing
現像ローラ33の上には、現像ローラ33に担持された現像剤の層厚を規制する規制部材35が配置されている。規制部材35はシャフト36に磁性または非磁性のブレード37を取り付けたものであり、電動機22によってシャフト36が回転せしめられるとブレード37も回転する。ブレード37は現像ローラ33との間に所定間隔の規制ギャップ38を形成する。
A regulating
現像ローラ33の内部には、現像ローラ33の外側に磁界を発生させる5個の磁極40a、40b、40c、40d、40eが配置される。これらの磁極はいずれも永久磁石からなり、その中で磁極40a、40c、40dがS極であり、磁極40b、40eがN極とされている。磁極40a、40b、40c、40d、40eは位置不動であり、現像ローラ33がその周囲を回る。
Inside the developing
画像形成装置1は出力用紙の幅が2種類に設定されている。1種類は縦にしたA3サイズの用紙の幅、言い換えれば横にしたA4サイズの用紙の幅である。もう1種類は縦にしたA4サイズの用紙の幅である。ブレード37の長手方向対向辺には出力用紙の幅に対応させて2種類の幅の規制部を形成する。
The
ブレード37の一方の辺全体が第1の規制部K1となる。第1の規制部K1の幅は縦にしたA3用紙の幅より若干大きい。
The entire one side of the
第2の規制部K2は、第1の規制部K1と反対側の辺に、その中央部から突き出す形で設けられる。第2の規制部K2の幅は縦にしたA4用紙の幅より若干大きい。規制ギャップ38の間隔は0.3〜1mm、第2の規制部K2の突き出し量は0.1〜0.3mmである。
The second restricting portion K2 is provided on the side opposite to the first restricting portion K1 so as to protrude from the central portion thereof. The width of the second restricting portion K2 is slightly larger than the width of the vertical A4 sheet. The spacing of the regulating
シャフト36の軸心から第1の規制部K1までの距離、言い換えれば第1の規制部K1の半径と、シャフト36の軸心から第2の規制部K2までの距離、言い換えれば第2の規制部K2の半径は、相等しい。
The distance from the axial center of the
現像装置13の動作は次の通りである。感光体ドラム10が回転するに従い、第1攪拌スクリュー31、第2攪拌スクリュー32、現像ローラ33も同期回転する。現像ローラ33の表面にはN極である磁極40eの磁界で現像剤が汲み上げられる。現像ローラ33の表面に付着した現像剤は、規制ギャップ38に至ると、S極である磁極40aによる磁界でブラシ状に起立する。いわゆる磁気ブラシとなる。磁気ブラシの高さはブレード37で規制される。
The operation of the developing
規制ギャップ38を通過した磁気ブラシは、感光体ドラム10に対向する位置まで移動すると、N極である磁極42bによる磁界で感光体ドラム10に接触し、感光体ドラム10表面の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。
When the magnetic brush that has passed through the
トナー像の形成に使用されなかった現像剤はS極である磁極42cで現像装置13内に回収される。さらに現像剤は、同じくS極である磁極42dによる磁界で現像ローラ33から離脱する。そして第2攪拌スクリュー32により攪拌、搬送された後、磁極42eの磁界により再び現像ローラ33に付着する。
The developer that has not been used to form the toner image is collected in the developing
ここで、出力用紙の幅がA4の縦サイズであるときは、図3に示すように、ブレード37の第2の規制部K2を下に向け、現像ローラ33に対向させておく。このようにしておくと、現像ローラ33の表面に担持された現像剤の中で、出力用紙の幅に応じた箇所の現像剤は正規の規制ギャップ38を通ることになり、層厚を規制されるが、そこからはみ出した箇所の現像剤は規制ギャップ38よりも広い間隙を通ることになり、受けるストレスが軽減される。従って、トナー像の形成に関わることなく回収される現像剤の累積量が多くなったとしても、現像剤の劣化は遅く、長期間にわたり現像剤性能を維持して安定したトナー像を形成できる。
Here, when the width of the output paper is the vertical size of A4, as shown in FIG. 3, the second restricting portion K2 of the
出力用紙の幅がA3の縦サイズあるいはA4の横サイズであるときは、電動機22を駆動してブレード37を回動させ、ブレード37の上下を反転する。図4のように第1の規制部K1が下を向くと、現像ローラ33に担持された現像剤の全体が第1の規制部K1によって層厚を規制されることになる。
When the width of the output paper is the vertical size of A3 or the horizontal size of A4, the
規制ギャップの間隔と現像剤の受けるストレスの間には図5のグラフのような相関関係がある。ストレスを図る尺度としては現像ローラの回転トルクを用いた。 There is a correlation as shown in the graph of FIG. 5 between the gap of the regulation gap and the stress received by the developer. As a measure for stress, the rotational torque of the developing roller was used.
幅315mmのブレードの全幅を規制部として用い、規制ギャップを0.55mmとして現像ローラの回転トルクを測定したところ、1.3kgf・cmであった。規制ギャップが0.55mmである箇所の幅を225mmに減らし、残りの箇所の規制ギャップを0.7mmに広げて現像ローラの回転トルクを測定したところ、1.0kgf・cmであった。ストレス低減率は約23%となった。 When the full width of the blade having a width of 315 mm was used as the restricting portion and the restricting gap was 0.55 mm, the rotational torque of the developing roller was measured and found to be 1.3 kgf · cm. When the width of the restriction gap of 0.55 mm was reduced to 225 mm, the restriction gap of the remaining part was increased to 0.7 mm, and the rotational torque of the developing roller was measured, it was 1.0 kgf · cm. The stress reduction rate was about 23%.
本発明の第2実施形態を図6−8に示す。図6は現像装置の垂直断面図、図7及び図8は規制部材の正面図にして互いに異なる動作状態を示すものである。 A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. 6-8. FIG. 6 is a vertical sectional view of the developing device, and FIGS. 7 and 8 are front views of the regulating member, showing different operating states.
第2実施形態の現像装置13では、規制部材35を構成する部品として、ブレード37に代わりローラ39が用いられている。ローラ39の両端部には、円周の半分に肉盗み部39aが設けられ、その間の部分が第2の規制部K2となる。肉盗み部39aが設けられなかった箇所は第1の規制部K1となる。それ以外の構成は第1実施形態と変わらない。
In the developing
第1実施形態はブレード37の上下反転で、第2実施形態はローラ39の上下反転で、第1の規制部K1と第2の規制部K2を切り換えるものであるが、第1の規制部K1と第2の規制部K2の切り換え手段はこれに限定されない。例えば第1の規制部K1の幅を有するブレードと第2の規制部K2の幅を有するブレードを別々に用意し、それらを使い分けるといった構成が可能である。また、「A3縦」「A4縦」以外の用紙幅にも対応できるように、規制部の幅の段階を多くすることも可能である。
In the first embodiment, the
以上本発明の実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することができる。例えばドラムでなくベルトを像担持体とする構成にしてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, a belt may be used as an image carrier instead of a drum.
本発明は、2成分現像剤を磁界で現像ローラに引きつける方式の画像形成装置に広く利用可能である。 The present invention can be widely used in an image forming apparatus in which a two-component developer is attracted to a developing roller by a magnetic field.
1 画像形成装置
10 感光体ドラム(像担持体)
13 現像装置
33 現像ローラ
35 規制部材
37 ブレード
38 規制ギャップ
39 ローラ
1
13 Developing
Claims (3)
前記規制部材の中で、前記現像ローラとの間に前記規制ギャップを形成する部分の幅を、現像剤中のトナーが転写される出力用紙の幅に応じて変えられるようにしたことを特徴とする現像装置。 In a developing device that supports a developer having magnetism on the surface of a developing roller with a magnetic field, and supplies the image bearing member with a layer thickness of the supported developer by a regulating member facing the developing roller with a predetermined regulating gap therebetween ,
The width of a portion of the regulating member that forms the regulating gap between the developing roller and the developing roller can be changed according to the width of the output paper onto which the toner in the developer is transferred. Developing device.
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