JP2009020210A - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、現像装置およびプロセスカートリッジおよび画像形成装置に関し、さらに詳しくは、磁気ブラシ現像方式における現像ギャップ維持構造に関する。 The present invention relates to a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus, and more particularly to a developing gap maintaining structure in a magnetic brush developing system.
周知のように、画像形成方式の一つに電子写真方式がある。この方式では、潜像担持体に相当する感光体上に形成された静電潜像が現像装置からのトナーの供給を受けて可視像処理されると、トナー像が記録紙などの記録媒体に転写され、転写トナー像が定着装置において熱と圧力とを用いて融解・浸透作用により定着された後、排出されることにより複写物や印刷出力とされる。 As is well known, one of image forming methods is an electrophotographic method. In this system, when an electrostatic latent image formed on a photoconductor corresponding to a latent image carrier is subjected to visible image processing upon receiving toner from a developing device, the toner image is recorded on a recording medium such as recording paper. The transferred toner image is fixed by a melting / penetrating action using heat and pressure in a fixing device, and then discharged to form a copy or a printed output.
可視像処理を行うために用いられる現像装置には、磁性トナーを用いた一成分系現像剤あるいは磁性キャリアを用いた二成分系現像剤のいずれかを用いる構成が知られている。 As a developing device used for performing visible image processing, a configuration using either a one-component developer using magnetic toner or a two-component developer using magnetic carrier is known.
現像スリーブに担持された現像剤は、感光体上の静電潜像に接触することで静電潜像からの静電吸引力により付着するようになっているが、静電潜像に対する均一接触を行うことが画像濃度のムラやかすれなどの異常画像の発生を防止する上で重要となる。そこで、現像スリーブと感光体との対向間隔を精度よく規定することが行われている。 The developer carried on the developing sleeve adheres to the electrostatic latent image on the photosensitive member by electrostatic attraction force from the electrostatic latent image. It is important to prevent occurrence of abnormal images such as uneven image density and fading. Therefore, it is practiced to accurately define the distance between the developing sleeve and the photosensitive member.
従来、現像スリーブの構成として、周面に現像剤を担持可能な中空円筒状のスリーブ本体と現像スリーブ内に配置されて周方向に沿って現像主極や搬送磁極などの複数の磁極を設けたマグネットローラとを有する構成があり、現像スリーブが感光体に対して所定間隔を持たせて対峙させた構成が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, as a developing sleeve configuration, a hollow cylindrical sleeve body capable of carrying a developer on its peripheral surface and a plurality of magnetic poles such as a developing main pole and a conveying magnetic pole are provided along the circumferential direction. There is a configuration having a magnet roller, and a configuration in which the developing sleeve is opposed to the photosensitive member with a predetermined interval is known (for example, Patent Document 1).
図6は、上述した現像スリーブの構成を示す図であり、同図において、現像スリーブ100は、スリーブ本体100Aが回転軸100A1を駆動されることにより回転する一方、マグネットローラ100Bは支軸100B1をこれの支持部と一体化されることで固定されており、スリーブ本体100Aが回転するのに合わせて周面に担持された現像剤がマグネットローラ100B側の磁極に対向しながら転動し、現像主極と対向する位置において磁気ブラシを構成できるようになっている。
つまり、図6において、スリーブ本体100Aの軸方向両側に固定されている端板には、軸受け100Cがそれぞれ取り付けられており、軸受け100Cにはマグネットローラ100Bの支軸100B1が挿通されている。端板の一方にはスリーブ本体100Aの回転軸100A1が一体化されており、図5に示す支持構造に示されているギヤ101を介して回転できるようになっている。
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the developing sleeve described above. In FIG. 6, the developing
That is, in FIG. 6, bearings 100C are respectively attached to end plates fixed to both axial sides of the
マグネットローラ100Bの支軸100B1の軸方向一方側端部寄りには、その周面の一部を切り削いで形成されたDカット面100B2が設けられており、磁極の位置合わせに用いられるようになっている。 A D-cut surface 100B2 formed by cutting a part of the peripheral surface is provided near the one end portion in the axial direction of the support shaft 100B1 of the magnet roller 100B so as to be used for magnetic pole alignment. It has become.
図7は、上述した現像スリーブ100と感光体200との支持構造の一例を示す図であり、同図において、現像スリーブ100は、プロセスカートリッジ内の現像部ケーシング部材150に対してスリーブ本体100Aの回転軸100A1およびマグネットローラ100Bの支軸100B1が挿通されており、回転軸100A1は、軸受け150Aにより支持され、支軸100B1は、現像部ケーシング部材150に装着される主極位置決め部材151に挿通されて支軸100B1に有するDカット面100B2と嵌合するようになっている。スリーブ本体100Aの回転軸100A1には、駆動力の伝達用ギヤ101が取り付けられており、軸端は後述する規制板300に対して軸受け301を用いて回転自在に支持されている。
感光体200は、軸受け201を介してプロセスカートリッジの壁部400に回転自在に支持されている。
FIG. 7 is a view showing an example of a support structure for the developing
The
現像スリーブ100と感光体200との軸支持部には、両者の対向間隔である現像ギャップを規定するための規定板300が設けられている。
規定板300は、スリーブ本体100Aの回転軸の軸端およびマグネットローラ100Bの支軸端部がそれぞれ挿通されると共に、感光体200の回転軸軸端が挿通されることで現像スリーブ100と感光体200との軸間距離を所定の現像ギャップが得られる距離に設定するための部材である。
規制板300に対して現像スリーブ100側の支軸100B1は、その軸端がそのまま挿通され、回転軸100Aおよび感光体200側の回転軸200Aは軸受け301、201を介して回転自在に支持されている。感光体200側の回転軸の軸方向一端には、駆動力を伝達可能な伝達機構202が設けられている。なお、規制板300とプロセスカートリッジの側壁400とは一体で構成する場合もある。
A shaft support portion between the developing
The
The shaft end of the support shaft 100B1 on the developing
上述した現像スリーブ100と感光体200との対向間隔、いわゆる、現像ギャップは、現像剤が現像スリーブ100に担持されていない状態、つまり感光体200と対向する周面に現像剤が存在していない状態のとき、あるいは駆動状態を対象として規定されて管理されるのが現状であるが、現像剤が存在しない場合と現像スリーブ100上を搬送される場合とで現像ギャップが異なってしまうことを発明者は確認した。特に、現像スリーブでの現像剤の担持量による感光体に対する接触圧であるニップ圧に関しては、現像スリーブの軸方向で略一様であるにも拘わらず、現像スリーブの軸方向で中央部の方が両端部に比べて現像ギャップが大きくなることが確認された。
The above-described distance between the developing
この現象は、現像スリーブの支持方式に原因があるといえる。つまり、現像スリーブは軸方向両端を支持される梁構造をなす部材であることから、支持側である端部に比べて中央部での撓みが大きくなる傾向がある。このため、現像ギャップも現像スリーブの軸方向両端部に比べて中央部が大きくなる。 It can be said that this phenomenon is caused by the support method of the developing sleeve. That is, since the developing sleeve is a member having a beam structure that is supported at both ends in the axial direction, there is a tendency that the deflection at the center portion is larger than the end portion on the support side. For this reason, the central portion of the developing gap is also larger than both axial end portions of the developing sleeve.
現像ギャップの違いにより、現像スリーブの軸方向中央では両端部に比べて画像濃度が低くなる。つまり、現像ギャップが広がることで感光体との現像剤の接触範囲に相当するニップ幅が狭くなると潜像との間に作用するトナーの現像電界の影響も弱まることになり、結果として両端部よりも中央部での画像濃度が薄くなる場合が多くなる。 Due to the difference in the development gap, the image density is lower at the axial center of the development sleeve than at both ends. In other words, if the development gap is widened and the nip width corresponding to the contact area of the developer with the photosensitive member is narrowed, the influence of the developing electric field of the toner acting on the latent image is also weakened. In many cases, the image density at the central portion becomes thin.
このような現像ギャップの違いによる不具合は、現像スリーブと感光体との対向関係を設定する際の位置決め精度などによっても解消することができない。そこで、スリーブの撓みを抑制する方法としての簡単な手段は、現像スリーブに用いる材料を高強度のものとすることやスリーブの軸方向での肉厚を厚くした構成とすることがある。本発明者は、強度の振り分け実験を行い、その結果から、現像ギャップが0.2〜0.5mm程度の条件であれば、アルミニウムとステンレスとを対比した場合、ステンレスの場合がアルミニウムに比べて約半分程度のギャップ差に収まることを確認した。
この結果から、ステンレスを用いることが現像ギャップの偏差を抑えるために有効となるが、材料コストにおいてステンレスの場合はアルミニウムに比べて不利となる。しかも、現像スリーブの表面に現像剤搬送性を高めるための表面処理を施すような場合には、その加工方法が制限される場合がある、つまり、現像スリーブの表面には、現像剤の搬送性、つまり現像スリーブ表面に担持している現像剤を現像スリーブの回転に追随させて移動させやすくするために微粒子砥粒を用いた吹き付け処理によるサンドブラスト加工や切削用バイトを用いた溝加工が行われることがあるがステンレスを用いた場合にはその表面特性から加工が困難となる。
Such inconvenience due to the difference in the development gap cannot be solved by the positioning accuracy when setting the facing relationship between the development sleeve and the photosensitive member. Therefore, simple means as a method of suppressing the bending of the sleeve may be to make the material used for the developing sleeve high-strength or to increase the thickness of the sleeve in the axial direction. The present inventor conducted an intensity distribution experiment. From the results, if the development gap is about 0.2 to 0.5 mm, the case of comparing aluminum and stainless steel, the case of stainless steel compared to aluminum It was confirmed that the gap difference was about half.
From this result, it is effective to use stainless steel in order to suppress the deviation of the development gap, but in the material cost, stainless steel is disadvantageous compared to aluminum. In addition, when the surface of the developing sleeve is subjected to a surface treatment for improving the developer transportability, the processing method may be limited. In other words, the developer transportability may be limited to the surface of the developing sleeve. In other words, in order to facilitate the movement of the developer carried on the surface of the developing sleeve by following the rotation of the developing sleeve, sand blasting by spraying processing using fine particle abrasive grains or grooving using a cutting tool is performed. However, when stainless steel is used, processing becomes difficult due to its surface characteristics.
一方、現像スリーブの肉厚を厚くした場合には、現像スリーブ内に配置されている磁極ローラからの磁力の影響が弱くなる場合があり、これを解消するために強力な磁力を有する磁極を用いることが考えられる。しかし、このような磁極に用いるマグネットが非常に高価なものであり、コスト上昇の原因となるばかりでなく、現像スリーブのサイズが大きくなることで小型化が困難となり、しかも、サイズアップによる慣性増加により回転駆動に必要なトルクも大きくなる。この結果、画像形成装置の小型化や軽重量化さらには低電力化が要因となる省エネルギー化が実現しにくくなるという新たな問題が発生する。 On the other hand, when the thickness of the developing sleeve is increased, the influence of the magnetic force from the magnetic pole roller arranged in the developing sleeve may be weakened, and a magnetic pole having a strong magnetic force is used to solve this. It is possible. However, the magnet used for such a magnetic pole is very expensive, which not only causes an increase in cost but also makes it difficult to reduce the size of the developing sleeve, and increases the inertia due to the increase in size. As a result, the torque required for rotational driving also increases. As a result, there arises a new problem that it is difficult to realize energy saving due to downsizing, light weight and low power consumption of the image forming apparatus.
本発明の目的は、上記従来の現像装置における問題に鑑み、コスト上昇を招くことなく現像スリーブでの現像ギャップが異なることによる濃度ムラを解消できる構成を備えた現像装置およびこれを用いたプロセスカートリッジおよび画像形成装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems in the conventional developing device, an object of the present invention is to provide a developing device having a configuration capable of eliminating density unevenness due to different developing gaps in the developing sleeve without causing an increase in cost, and a process cartridge using the developing device. And providing an image forming apparatus.
この目的を達成するため、本発明は次の構成よりなる。
(1)現像剤を担持した現像手段を用いて潜像担持体に形成されている静電潜像に向けて上記現像剤を搬送することで上記静電潜像の可視像処理が可能な現像装置であって、
上記現像手段は、上記現像剤担持用の回転可能な現像スリーブと、該現像スリーブ内で周方向に沿って配置された現像主極をはじめとして複数の磁極を有するマグネットローラと、上記現像スリーブに対向して配置されて該現像スリーブ上に担持される現像剤の層厚を規定するブレードとを備え、
上記現像スリーブは、軸方向での内径を同じとして、軸方向端部での外径よりも軸方向中央部が太くなる外径に設定されていることを特徴とする現像装置。
In order to achieve this object, the present invention has the following configuration.
(1) Visual development of the electrostatic latent image is possible by transporting the developer toward the electrostatic latent image formed on the latent image carrier using a developing unit carrying the developer. A developing device,
The developing means includes a rotatable developing sleeve for carrying the developer, a magnet roller having a plurality of magnetic poles including a developing main pole disposed along the circumferential direction in the developing sleeve, and the developing sleeve. A blade disposed oppositely and defining a layer thickness of the developer carried on the developing sleeve,
The developing device is characterized in that the developing sleeve is set to have the same inner diameter in the axial direction and has an outer diameter that is thicker in the axial center than the outer diameter at the end in the axial direction.
(2)前記現像スリーブの軸方向中央部の外径は、軸方向両端部の外径に対して1〜10%の増加率とされていることを特徴とする(1)に記載の現像装置。 (2) The developing device according to (1), wherein the outer diameter of the central portion in the axial direction of the developing sleeve is set to an increase rate of 1 to 10% with respect to the outer diameter of both end portions in the axial direction. .
(3)前記ブレードは、前記現像スリーブの軸方向中央部の撓み変形を基準として軸方向両端部および中央部での対向間隔が略均一となる位置に規制面が位置決めされていることを特徴とする(1)に記載の現像装置。 (3) The blade is characterized in that a regulating surface is positioned at a position where the facing distances at both axial end portions and the central portion are substantially uniform with reference to the bending deformation of the axial central portion of the developing sleeve. The developing device according to (1).
(4)前記現像スリーブには、回転スラスト方向に対して鋭角に傾斜した一方向に延びる複数の溝と、前記回転スラスト方向に対して前記一方向と反対方向に鋭角で傾斜して延びる複数の溝とが交差して構成されたアヤメ状の溝を有し、前記アヤメ状の溝同士が前記回転スラスト方向での溝交点間距離として、1.3mm以上かつ4.8mm以下の範囲に設定されていることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の現像装置。 (4) The developing sleeve includes a plurality of grooves extending in one direction inclined at an acute angle with respect to the rotational thrust direction, and a plurality of grooves extending at an acute angle in a direction opposite to the one direction with respect to the rotational thrust direction. Having iris-shaped grooves configured to intersect with the grooves, and the iris-shaped grooves are set in a range of 1.3 mm or more and 4.8 mm or less as a distance between groove intersections in the rotational thrust direction. The developing device according to any one of (1) to (3), wherein:
(5)請求項1乃至4のいずれかに記載の現像装置に加えて、潜像担持体、帯電手段、クリーニング手段を備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。
(5) A process cartridge comprising a latent image carrier, a charging unit, and a cleaning unit in addition to the developing device according to any one of
(6)前記現像装置に有する現像スリーブと前記潜像担持体との間の対向間隔が0.2〜0.5mmとされ、現像スリーブに対する現像バイアスが直流成分であることを特徴とする(5)に記載のプロセスカートリッジ。 (6) The developing device is characterized in that a distance between the developing sleeve of the developing device and the latent image carrier is 0.2 to 0.5 mm, and a developing bias with respect to the developing sleeve is a direct current component (5). ) Process cartridge.
(7)(5)または(6)に記載のプロセスカートリッジを備えたことを特徴とする画像形成装置。 (7) An image forming apparatus comprising the process cartridge according to (5) or (6).
(8)前記プロセスカートリッジが複数の色画像の作像部にそれぞれ設けられていることを特徴とする(7)に記載の画像形成装置。 (8) The image forming apparatus according to (7), wherein the process cartridge is provided in each of image forming units for a plurality of color images.
(9)前記現像装置に用いられるトナーとして、形状係数SF−1が100〜180,形状係数SF−2が100〜180にそれぞれ設定されていることを特徴とする(7)または(8)に記載の画像形成装置。 (9) According to (7) or (8), the shape factor SF-1 is set to 100 to 180 and the shape factor SF-2 is set to 100 to 180, respectively, as the toner used in the developing device. The image forming apparatus described.
本発明によれば、現像スリーブが、軸方向での内径を同じとして、軸方向端部での外径よりも軸方向中央部が太くなる外径に設定されていることにより、軸方向中央での撓み変形が発生した場合に軸方向両端と略一様な現像ギャップを設定することができる。換言すれば、撓み変形による現像ギャップの拡大分に相当する寸法を軸方向中央部の外径に付加しておくことで撓み変形による現像ギャップの増大を発生させないようにすることができる。これにより、現像スリーブの構成のみという簡単な構成によりコスト上昇を招くことなく濃度ムラの発生のない画像を得ることができる。 According to the present invention, the developing sleeve has the same inner diameter in the axial direction and is set to an outer diameter that is thicker in the axial center than the outer diameter at the axial end. When the bending deformation occurs, a substantially uniform development gap can be set at both ends in the axial direction. In other words, it is possible to prevent an increase in the developing gap due to the bending deformation by adding a dimension corresponding to the enlarged portion of the developing gap due to the bending deformation to the outer diameter of the central portion in the axial direction. As a result, an image free from density unevenness can be obtained without causing an increase in cost by a simple configuration of only the configuration of the developing sleeve.
以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図1は、画像形成装置の一例を示す図であり、同図に示す画像形成装置は、異なる色の画像を独立して形成可能な作像部が複数並置されたタンデム方式を用いるカラープリンタである。
図1において、カラープリンタ1には、色分解色に対する補色関係にある色のトナーであるイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)および黒(Bk)を用いた画像を形成可能な感光体ドラム2Y,2C,2M,2Bkが水平方向で同一線上に並設されている。
各感光体ドラムは、後述する作像ユニット内に装備されており、作像ユニットの上部には感光体ドラム2Y,2C,2M,2Bkの並設方向に平行する展張面を有するベルトを用いた転写装置3が配置されている。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an image forming apparatus. The image forming apparatus illustrated in FIG. 1 is a color printer that uses a tandem method in which a plurality of image forming units that can independently form images of different colors are arranged side by side. is there.
In FIG. 1, the
Each photoconductor drum is provided in an image forming unit described later, and a belt having an extending surface parallel to the juxtaposing direction of the photoconductor drums 2Y, 2C, 2M, and 2Bk is used in the upper portion of the image forming unit. A transfer device 3 is arranged.
作像ユニットは、感光体ドラムおよびこれに関連する画像形成処理を行うプロセスカートリッジを構成しており、その内部には、図2を用いて後で説明するが、感光体ドラムに対する画像形成処理工程のうちで、帯電工程、現像剤供給部材としての現像スリーブによる可視像処理を行う現像工程およびクリーニング工程をそれぞれ実行するための装置4,5,6が纏めて収容されている。
The image forming unit constitutes a photosensitive drum and a process cartridge for performing an image forming process related to the photosensitive drum, and an image forming process for the photosensitive drum will be described later with reference to FIG. Among them,
作像ユニットの下方には、書込行程に用いられる走査装置7が配置されている。
なお、図2においては、作像ユニット内の装置に関する符号がイエローを対象としてのみ付してあるが、他の色を対象とする装置も同様な構成とされている。
Below the image forming unit, a
In FIG. 2, the reference numerals relating to the devices in the image forming unit are given only for yellow, but the devices for other colors have the same configuration.
転写装置3は、複数のローラに掛け回されたベルトを転写体として用いた構成を備え、各感光体ドラムに対向する展張面に対してそれぞれ異なる色の画像が順次転写される1次転写工程と、1次転写工程において重畳された画像を給紙装置(図示されず)から繰り出されるシートに対して一括転写する2次転写工程とを実行するために設けられている。 The transfer device 3 has a configuration in which a belt wound around a plurality of rollers is used as a transfer body, and a primary transfer process in which images of different colors are sequentially transferred onto a developing surface facing each photoconductor drum. And a secondary transfer process in which the images superimposed in the primary transfer process are collectively transferred to a sheet fed from a paper feeding device (not shown).
転写装置3における各感光体ドラムと対峙する位置には、ローラで構成された1次転写装置9Y,9C,9M,9Bkが、そして、2次転写位置には、シートを転写装置3に応接させながら搬送する搬送ベルト10および2次転写装置112が配置されている。
In the transfer device 3,
カラープリンタ1では、各感光体ドラムに対する帯電後に書き込み走査に応じた静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置5によって可視像処理されると転写装置3に対して各感光体ドラムからの色画像が1次転写装置9を介して順次転写されて重畳画像が形成され、重畳画像がシートに対して2次転写装置11によって一括転写される。
転写装置3から重畳画像を一括転写されたシートは、排紙トレイ1Aに至る搬送路中に設けられている定着装置12によって定着処理されて排出される。なお、図1において符号13は、転写装置3のベルトクリーニング装置を示している。
In the
The sheet on which the superimposed images are collectively transferred from the transfer device 3 is subjected to a fixing process by the fixing
図2は、イエロー画像を形成可能なプロセスカートリッジを対象とした作像ユニットを示しており、同図において作像ユニットには、感光体ドラム2Yの周囲に帯電装置4,書き込み光の光路を構成するスリットST、現像装置5およびクリーニング装置6が設けられている。
FIG. 2 shows an image forming unit for a process cartridge capable of forming a yellow image. In FIG. 2, the image forming unit includes a
帯電装置4は、感光体ドラム2Yに対して当接あるいは非接触な状態で対向する帯電ローラが用いられており、感光体ドラム2Yを一様帯電するようになっている。
The charging
現像装置5は、図1に示した感光体ドラム2Yに対向している現像スリーブ5Yと、複数の撹拌混合スクリュー5Y1,5Y2により往復方向に循環しながら撹拌混合されて摩擦帯電された現像剤の層厚を規定するドクターブレード5Pと、図1において符号T1〜T4で示す、現像剤の補給部をなすトナータンクからの新規トナーの導入部5Y4とを備えている。なお、図2において符号5Zは、現像スリーブ5Yにより搬送された現像剤が感光体ドラム2Yと対峙し始める位置に設けられた現像剤飛散防止シールを示し、符号S1は、現像剤(トナー)濃度センサを示している。
The developing
現像剤濃度センサS1による現像装置内での現像剤(トナー)濃度の検知結果において濃度が薄いと判断された場合には、該当する色のトナータンクT1〜T4から補給装置を介して現像装置に向け適量の現像剤(トナー)が補給されるようになっており、現像剤を補給したトナータンク内での現像剤の残量はトナータンク側に配置されているトナー残量検知センサ(図示されず)により検知され、現像剤(トナー)補給要求が出されて所定時間経過しても現像剤(トナー)が残っていないことを検知している場合にはトナータンク内での現像剤(トナー)がなくなっていることを判断して管理するようになっている。 If the developer concentration sensor S1 detects the developer (toner) concentration in the developing device, if it is determined that the concentration is low, the toner tank T1 to T4 of the corresponding color is supplied to the developing device via the replenishing device. An appropriate amount of developer (toner) is replenished, and the remaining amount of developer in the toner tank to which the developer has been replenished is a toner remaining amount detection sensor (not shown) disposed on the toner tank side. If the developer (toner) replenishment request is issued and it is detected that no developer (toner) remains even after a lapse of a predetermined time, the developer (toner) in the toner tank is detected. ) Is judged and managed.
図2に示す現像スリーブ5Yは、図6に示した場合と同様に内部にマグネットローラ(図6において符号5Y1で示す部材)を備え、表面には詳細を図示しないが、回転スラスト方向に対して鋭角に傾斜した一方向に延びる複数の溝と、前記回転スラスト方向に対して前記一方向と反対方向に鋭角で傾斜して延びる複数の溝とが、回転スラスト方向での溝交点間距離として、1.3mm以上かつ4.8mm以下の範囲に設定されてアヤメ状の溝として設けられている。これにより、表面が滑らかな場合と違って現像剤の捕集作用が高められている。特に、このような構成とすることで、現像剤がドクターブレード5Pとの対向位置や現像ニップ部を通過する際に発生する現像剤への過剰な負荷(ストレス)を低減するのに効果がある。つまり、前記の各位置を現像剤が通過する際にはアヤメ条の溝の傾斜角度を利用して負荷が分散されることになるので、現像剤の延命化や現像スリーブ駆動のためのトルク軽減が可能となり、現像ニップ部でのストレス低下により現像ギャップを最小限の広がりに抑えて広がりが過大となった場合に発生する濃度ムラを防止できる。このような利点は、本出願人により出願された特願2005−321628号において明確にされている。
The developing
トナータンクと現像装置5側の新規トナー導入部(便宜上、図2において符号5Y4で示した部分)との連結構造には、内径4φ〜10φを有して柔軟性および耐トナー劣化性を有するチューブ状部材CHが用いられ、その材質としては、ゴム材料(exポリウレタン、ニトリル、EPDM、シリコンなど)やプラスチック材料(ポリエチレン、ポリアミド)などが選択されている。
なお、図1において符号EXPは、作像ユニットに設けられているクリーニング装置からの回収トナーを廃トナータンクEXPBに向け搬送する搬送路を示している。
The connecting structure between the toner tank and the new toner introduction part on the developing
In FIG. 1, symbol EXP indicates a conveyance path for conveying the toner collected from the cleaning device provided in the image forming unit toward the waste toner tank EXPB.
一方、本実施例における現像装置に用いられるトナーは、次の仕様とされている。本実施例による現像装置に用いられるトナーは、以下の形状係数SF−1、SF−2の値で規定することができる球形トナーであることが好ましい。
図3および図4は、形状係数SF−1、形状係数SF−2を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。
形状係数SF−1は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、下記式(1)で表される、トナーを2次元平面に投影してできる形状の最大長MXLNGの二乗を図形面積AREAで除して、100π/4を乗じた値である。
SF−1={(MXLNG)2/AREA}×(100π/4)・・・式(1) SF−1の値が100の場合トナーの形状は真球となり、SF−1の値が大きくなるほど不定形になる。
On the other hand, the toner used in the developing device in this embodiment has the following specifications. The toner used in the developing device according to the present embodiment is preferably a spherical toner that can be defined by the values of the shape factors SF-1 and SF-2 below.
3 and 4 are diagrams schematically showing the shape of the toner in order to explain the shape factor SF-1 and the shape factor SF-2.
The shape factor SF-1 indicates the ratio of the roundness of the toner shape, and the square of the maximum length MXLNG of the shape formed by projecting the toner onto the two-dimensional plane represented by the following formula (1) is represented by the graphic area. Divide by AREA and multiply by 100π / 4.
SF-1 = {(MXLNG) 2 / AREA} × (100π / 4) (1) When the value of SF-1 is 100, the shape of the toner becomes a true sphere, and the value of SF-1 increases. It becomes indefinite.
また、形状係数SF−2は、トナーの形状の凹凸の割合を示すものであり、下記式(2)で表される、トナーを2次元平面に投影してできる図形の周長PERIの二乗を図形面積AREAで除して、100/4πを乗じた値である。
SF−2={(PERI)2/AREA}×(100/4π) ・・・式(2) SF−2の値が100の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、SF−2の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡(S−800:日立製作所製)でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置(LUSEX3:ニレコ社製)に導入して解析して計算した。
The shape factor SF-2 indicates the ratio of the unevenness of the toner shape, and is expressed by the square of the perimeter PERI of the figure formed by projecting the toner on the two-dimensional plane represented by the following formula (2). It is a value obtained by dividing the figure area AREA and multiplying by 100 / 4π.
SF-2 = {(PERI) 2 / AREA} × (100 / 4π) (2) When the value of SF-2 is 100, the toner surface has no irregularities and the value of SF-2 is large. As the result, the unevenness of the toner surface becomes remarkable.
Specifically, the shape factor is measured by taking a photograph of the toner with a scanning electron microscope (S-800: manufactured by Hitachi, Ltd.), introducing it into an image analyzer (LUSEX 3: manufactured by Nireco) and analyzing it. Calculated.
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触が点接触に近くなるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーの感光体ドラム11表面への付着力も低下し、転写率は高くなる。形状係数SF−1,SF−2のいずれかが180を超えると、転写率が低下するため好ましくない。 When the shape of the toner is close to a sphere, the contact between the toner and the toner or the toner and the photoconductor is close to a point contact, so that the adsorbing force between the toners becomes weak and the fluidity becomes high. The adhesion force to the surface of the drum 11 is also reduced, and the transfer rate is increased. If any of the shape factors SF-1 and SF-2 exceeds 180, the transfer rate is lowered, which is not preferable.
本実施例では、感光体2Yに対する現像スリーブ5Yの対向間隔が0.2〜0.5mmに設定され、現像バイアスには直流バイアスが用いられている。これにより、上述したトナーの条件を用いた際に、キャリア付着や電荷リークによる異常画像の発生が防止される。この理由は、本出願人の先願である特開2003−323050号公報において実験により確証されたことが明示されている。
In this embodiment, the interval between the developing
次に本実施例の特徴について説明する。
本実施例における現像装置5では、図5に示すように、現像スリーブ5Yの軸方向での外径サイズが、内径を軸方向で一様として軸方向両端部を標準とした場合に、軸方向中央部での外径が両端部のそれよりも太くなる関係とされている。
Next, features of the present embodiment will be described.
In the developing
これにより、軸方向中央での肉厚が両端部よりも厚くなっており、その外径の増加率としては、両端部の外軽に対して1〜10%の増加率に設定されている。この増加率は、所定の現像ギャップの寸法を大きく変化させることがなく、かつ、必要な現像剤担持量が得られる現像ギャップ範囲内で僅かにギャップが狭くなる程度とされている。 Thereby, the thickness in the axial center is thicker than both ends, and the increase rate of the outer diameter is set to an increase rate of 1 to 10% with respect to the external light at both ends. This increase rate is such that the dimension of the predetermined development gap is not greatly changed, and the gap is slightly narrowed within the development gap range in which the necessary developer carrying amount can be obtained.
このような外径の設定は、軸方向中央での撓み量を考慮したものであり、図5(B)に示すように、現像ニップ圧などによって軸方向中央部が撓んだ際の現像ギャップが軸方向両端と中央との間で一様となるようにしてある。つまり、本来ならば、軸方向中央での撓みを生じないようにして軸方向全域での現像ギャップを一様とすることが望ましいが、軸方向両端を支持する梁構造であるが故に軸方向中央で撓みが生じるため、この撓みを抑止することの他に、撓みが生じた場合の現像ギャップが軸方向で異なるのを防止するようになっている。なお、軸方向中央が現像ニップ圧などの負荷により撓んだ場合に軸方向両端部との間での現像ギャップを一様化するための条件としては、上述した外径に加えて、撓み剛性に遺影供する肉厚がある。従って、撓み量は現像スリーブに担持される現像剤量からの現像ニップ圧を基準として予測できるので、現像スリーブの材料強度を前提として、撓み量が設定できる肉厚となる内径寸法を規定することが望ましい。また、内径を一様とする代わりに、肉厚を一様として軸方向中央を両端部に比べて外側に膨出させる形状とすることも可能である。 Such setting of the outer diameter takes into account the amount of deflection at the center in the axial direction, and as shown in FIG. 5B, the development gap when the central portion in the axial direction is deflected by the development nip pressure or the like. Is uniform between both axial ends and the center. In other words, originally, it is desirable to make the developing gap uniform in the entire axial direction so as not to bend in the axial center, but because of the beam structure that supports both ends in the axial direction, the axial center Therefore, in addition to suppressing the bending, the development gap when the bending occurs is prevented from being different in the axial direction. In addition to the outer diameter described above, the bending rigidity is a condition for making the developing gap uniform between both ends in the axial direction when the axial center is bent by a load such as a developing nip pressure. There is a thickness to provide a shadow. Therefore, since the amount of deflection can be predicted based on the development nip pressure from the amount of developer carried on the developing sleeve, it is necessary to define the inner diameter dimension at which the deflection amount can be set on the basis of the material strength of the developing sleeve. Is desirable. Further, instead of making the inner diameter uniform, it is also possible to make the wall thickness uniform so that the center in the axial direction bulges outward as compared to both ends.
外径の違いに関する増加率は、現像スリーブの軸方向(長手方向)寸法や材料の曲げ強度に影響され、特に肉厚が影響する。そして、軸方向(長手方向)の長さが長いほど撓みが大きくなる。本実施例では、画像形成装置が対象とする紙サイズに基づき現像スリーブの軸方向(長手方向)の長さが決定されているので、その長さと材質強度から撓み量を割り出して外径の増加率を設定している。 The increase rate related to the difference in outer diameter is influenced by the axial (longitudinal) dimension of the developing sleeve and the bending strength of the material, and particularly by the thickness. And the bending becomes large, so that the length of an axial direction (longitudinal direction) is long. In this embodiment, since the length of the developing sleeve in the axial direction (longitudinal direction) is determined based on the paper size targeted by the image forming apparatus, the outer diameter is increased by calculating the amount of deflection from the length and the material strength. The rate is set.
特に、現像スリーブに用いられる材質に関しては、非磁性体であることが条件となること、そして量産性の観点からアルミニウムあるいはステンレスが選択されるが、ステンレスにおいては表面処理のための加工性が悪いことやコストが高いことなどからアルミニウムの方が多用される。このため、アルミニウムを用いた場合の撓み量が肉厚の4〜10%であり、ステンレスを用いた場合の撓み量が1〜6%であることを踏まえ、前述した外径の増加率が設定されている。 In particular, the material used for the developing sleeve must be a non-magnetic material, and aluminum or stainless steel is selected from the viewpoint of mass productivity. However, stainless steel has poor processability for surface treatment. Aluminum is often used because of its high cost. For this reason, the increase rate of the above-mentioned outer diameter is set based on the fact that the deflection amount when using aluminum is 4 to 10% of the wall thickness and the deflection amount when using stainless steel is 1 to 6%. Has been.
一方、現像バイアスに関しては、現像ギャップが広く交流成分を含む現像バイアスを用いた場合よりも直流バイアスの方が、現像ギャップの偏差の影響を受けにくい。このため、本実施例では、前述したように、現像バイアスが直流成分を用いるようになっている。この理由は次の通りである。
直流成分を用いた現像バイアスを印加する場合には、現像スリーブの軸方向中央での現像ギャップの広がりに対する画像濃度の感度が低いことを発明者は確認した。これは、現像ギャップに対する現像剤の担持量に原因があると考えられる。つまり、現像ギャップが広いとそれだけ現像剤の担持量、換言すれば、現像剤の汲み上げ量を多くして潜像に接触しやすくする必要があるが、このような場合には、現像ニップに存在するトナーの量が多くなり、現像スリーブの軸方向に亘って一様な現像電界を作用させた場合に電界の影響を受けるトナーの量が多くなり、特に、現像ギャップが大きい箇所での現像電界も多くする必要が出てくる。このため、軸方向で現像ギャップに偏差、特に現像ギャップの大きい部分が存在すると、その部分に存在するトナーの量を対象とした電界強さが必要となり、消費電力に悪影響が出ることがある。
On the other hand, with respect to the development bias, the DC bias is less susceptible to the development gap deviation than when a development bias having a wide development gap and including an AC component is used. For this reason, in this embodiment, as described above, the developing bias uses a DC component. The reason is as follows.
When applying a developing bias using a direct current component, the inventor has confirmed that the sensitivity of the image density to the widening of the developing gap at the center in the axial direction of the developing sleeve is low. This is considered to be caused by the amount of developer carried with respect to the development gap. In other words, if the development gap is wide, it is necessary to increase the amount of developer carried, that is, the amount of developer pumped up so that the latent image is easily contacted. The amount of toner to be applied increases, and the amount of toner affected by the electric field increases when a uniform developing electric field is applied across the axial direction of the developing sleeve. There is a need to do more. For this reason, if there is a deviation in the developing gap in the axial direction, particularly a portion having a large developing gap, an electric field strength targeting the amount of toner present in that portion is required, which may adversely affect power consumption.
しかし、現像ギャップを小さくし、換言すれば、現像ギャップの偏差がなく軸方向全域で現像ギャップが小さくできるとすれば、現像ニップでのトナーの量も少なく、現像電界も少なくできるので現像ギャップの影響が小さいと共に現像バイアスを直流化して過剰なトナーの移動を防ぐことができるようになる。 However, if the development gap is reduced, in other words, if there is no deviation in the development gap and the development gap can be reduced in the entire axial direction, the amount of toner in the development nip can be reduced and the development electric field can be reduced. The influence is small, and the development bias can be converted to a direct current to prevent excessive toner movement.
現像スリーブ表面での現像剤担持量を規定するドクターブレード5Pは、現像スリーブ5Yの軸方向中央部の撓み変形を基準として軸方向両端部および中央部での対向間隔が略均一となる綾線形状とされている。つまり、図2において、現像スリーブ5Yから延長される法線上にドクターブレード5Pの厚さ方向中心が位置している場合とは別に、現像剤の掻き取りを行う規制面の位置、特に、現像スリーブ5Y上に担持された現像剤がドクタースリーブ5Pに向かって移動してくる側の規制面の稜線位置(ブレードの角部)が上述した厚さ方向中心を上記法線に一致させないで上記法線よりも現像剤が進入する側に配置とする場合がある。この場合には、その稜線の形状を現像スリーブ5Yの軸方向中央部の撓み変形を基準として軸方向両端部および中央部での対向間隔が略均一となる形状とされている。これにより、現像スリーブ5Yの軸方向中央が撓み、現像ギャップが軸方向で略一様となると、現像スリーブ5Yに担持されている現像剤の層厚を軸方向で一様に規制することができることになる。ドクターブレード5Pにおいては、現像スリーブ5Yの軸方向中央での現像ギャップが異なることを考慮して、その部分での現像剤担持量を増加させる形状を用いることも考えられるが、本実施例では、このような特殊な構成とする必要がなくなる。
The
本実施例は以上のような構成であるから、軸方向両端支持構造を前提とする現像スリーブの軸方向中央が撓んだ場合には、軸方向両端に対する現像ギャップを一様化することができ、現像ギャップの偏差をなくすことができる。これにより、現像スリーブの構造自体で現像ギャップの偏差をなくして画像濃度のムラ発生を防止することができる。
特に、感光体に対する現像スリーブの位置決め精度を高めるような支持構造、例えば、現像スリーブと感光体との中心軸間距離を規定する部材を用いたり、感光体に当接するフランジを現像スリーブに設けたりしても、軸方向中央での現像ギャップの偏差をなくすことができない以上、本実施例のように、現像ギャップの偏差を利用するという簡単な構成により軸方向での現像ギャップを一様化することが可能となる。
Since the present embodiment is configured as described above, the developing gap with respect to both ends in the axial direction can be made uniform when the axial center of the developing sleeve assuming the support structure at both ends in the axial direction is bent. Deviation in the development gap can be eliminated. Thereby, the deviation of the developing gap can be eliminated by the structure of the developing sleeve itself, and the occurrence of uneven image density can be prevented.
In particular, a support structure that increases the positioning accuracy of the developing sleeve relative to the photosensitive member, for example, a member that defines the distance between the central axes of the developing sleeve and the photosensitive member, or a flange that contacts the photosensitive member is provided on the developing sleeve. However, since the deviation of the developing gap at the center in the axial direction cannot be eliminated, the developing gap in the axial direction is made uniform by a simple configuration using the deviation of the developing gap as in this embodiment. It becomes possible.
なお、上記実施例では、プロセスカートリッジを4個設けた場合を対象としたが、本発明では、これに限らず、単一あるいは2個設けることにより単色画像の形成や2色画像の形成を行う構成を対象とすることも可能である。 In the above embodiment, four process cartridges are provided. However, the present invention is not limited to this, and a single color image or a two color image is formed by providing a single or two process cartridges. It is also possible to target the configuration.
1 カラープリンタ
5 現像装置
5Y 現像スリーブ
5Y1 マグネットローラ
5Y2,5Y3 磁極
5P ドクターブレード
1
Claims (9)
上記現像手段は、上記現像剤担持用の回転可能な現像スリーブと、該現像スリーブ内で周方向に沿って配置された現像主極をはじめとして複数の磁極を有するマグネットローラと、上記現像スリーブに対向して配置されて該現像スリーブ上に担持される現像剤の層厚を規定するブレードとを備え、
上記現像スリーブは、軸方向での内径を同じとして、軸方向端部での外径よりも軸方向中央部が太くなる外径に設定されていることを特徴とする現像装置。 A developing device capable of performing visible image processing of the electrostatic latent image by conveying the developer toward the electrostatic latent image formed on the latent image carrier using a developing unit carrying the developer. There,
The developing means includes a rotatable developing sleeve for carrying the developer, a magnet roller having a plurality of magnetic poles including a developing main pole disposed along the circumferential direction in the developing sleeve, and the developing sleeve. A blade disposed oppositely and defining a layer thickness of the developer carried on the developing sleeve,
The developing device is characterized in that the developing sleeve is set to have the same inner diameter in the axial direction and has an outer diameter that is thicker in the axial center than the outer diameter at the end in the axial direction.
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