JP2009204679A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機・レーザービームプリンタなどの画像形成装置に関する。より詳しくは、電子写真感光体や静電記録誘電体などの、画像形成するための像担持体の表面からトナーを除去するクリーニング手段としてクリーニングブレード方式を用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a laser beam printer using an electrophotographic system or an electrostatic recording system. More specifically, the present invention relates to an image forming apparatus using a cleaning blade system as a cleaning means for removing toner from the surface of an image carrier for forming an image, such as an electrophotographic photosensitive member or an electrostatic recording dielectric.
従来、電子写真装置・静電記録装置などの画像形成装置においては、走行する像担持体の表面に形成された静電潜像が現像手段によってトナー像として現像され、このトナー像が転写材に転写される。そして、転写材に転写されないで像担持体の表面に残留する残留トナーはクリーニング装置によって除去・回収される。 Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus, an electrostatic latent image formed on the surface of a traveling image carrier is developed as a toner image by a developing unit, and the toner image is used as a transfer material. Transcribed. The residual toner remaining on the surface of the image carrier without being transferred to the transfer material is removed and collected by the cleaning device.
クリーニング装置としては、例えば引用文献1に記載のような、ゴムなどの弾性体からなるブレードを像担持体の表面に接触させてトナーを掻き取るクリーニングブレード方式がひろく使用されている。これは、クリーニング装置の構成が非常に単純かつ小型であり、コスト面からも有利である等の理由による。 As a cleaning device, for example, a cleaning blade method that scrapes toner by bringing a blade made of an elastic body such as rubber into contact with the surface of an image carrier as described in Patent Document 1 is widely used. This is because the structure of the cleaning device is very simple and small, and is advantageous from the viewpoint of cost.
クリーニングブレードを有するクリーニング装置では、走行する像担持体表面に対してカウンター方向からブレードを圧接させる方式が主流である。この方式におけるクリーニング作用のメカニズムは、例えば引用文献2で記載されているように、いわゆるStick−Slip運動によるものと考えられている。即ち、像担持体表面上の残留トナーを除去するのに必要な力(0.049〜0.392N/cm(5〜40gf/cm))でブレードを像担持体表面に圧接させる。この圧接により、ブレードエッジ部と像担持体の当接部で、まず当接部に働く摩擦力により像担持体表面に密着したブレードエッジ部が像担持体の進行方向に変形(ずり変形,圧縮変形)する。そして、次にその応力に伴うブレードエッジ部に蓄積されたエネルギーが復元力(反発弾性力)として働き元の状態に戻るという運動である。 In a cleaning apparatus having a cleaning blade, a system in which the blade is pressed against the surface of the traveling image carrier from the counter direction is the mainstream. The mechanism of the cleaning action in this method is considered to be due to the so-called Stick-Slip motion as described in, for example, cited document 2. That is, the blade is brought into pressure contact with the surface of the image carrier with a force (0.049 to 0.392 N / cm (5 to 40 gf / cm)) necessary for removing the residual toner on the surface of the image carrier. By this pressure contact, the blade edge portion that is in close contact with the surface of the image carrier is first deformed in the advancing direction of the image carrier (shear deformation, compression) at the contact portion between the blade edge and the image carrier by the frictional force acting on the contact portion. Deform. Then, the energy accumulated in the blade edge portion accompanying the stress acts as a restoring force (repulsive elastic force) and returns to the original state.
よって、クリーニング能力はブレードエッジ部に蓄積されるエネルギーによる振動運動、つまりブレードエッジ部のStick−Slip運動の振幅及び振動数により決定される。さらに理想的には例えば円柱状の像担持体(感光ドラムなど)の場合においては、ブレードエッジ部の振動運動が円柱の接平面上に限定されることが好ましい。 Therefore, the cleaning ability is determined by the vibration motion by the energy accumulated in the blade edge portion, that is, the amplitude and frequency of the stick-slip motion of the blade edge portion. More ideally, for example, in the case of a cylindrical image carrier (such as a photosensitive drum), it is preferable that the vibration motion of the blade edge portion be limited to the tangential plane of the cylinder.
ここで、Stick−Slip運動の振幅及び振動数は次ぎのようにして決定される。即ち、ブレードエッジ部と像担持体表面の当接部の摩擦係数、ブレードの形状(ブレードの厚み・自由長)、ブレードの材料物性(ヤング率・ポアソン比・モジュラス(応力−ひずみ曲線))等を調整することによって決定される。 Here, the amplitude and frequency of the Stick-Slip motion are determined as follows. That is, the coefficient of friction between the blade edge and the surface of the image bearing member, the shape of the blade (blade thickness / free length), the material properties of the blade (Young's modulus, Poisson's ratio, modulus (stress-strain curve)), etc. Is determined by adjusting.
ところで、このような画像形成装置においては、画像形成を繰り返し行なった場合に、帯電装置により像担持体(以下、感光ドラムと記す)の表面を帯電処理する時に発生するオゾンを原因とした帯電生成物が感光ドラム表面に付着する虞がある。また、僅かではあるもののブレードをすり抜けるトナー樹脂及び外添剤などが感光ドラム表面に付着する虞がある。 By the way, in such an image forming apparatus, when image formation is repeated, charge generation caused by ozone generated when the surface of an image carrier (hereinafter referred to as a photosensitive drum) is charged by a charging device. There is a risk that objects adhere to the surface of the photosensitive drum. Further, there is a possibility that toner resin, external additives, and the like that pass through the blade may adhere to the surface of the photosensitive drum.
このように、感光ドラム表面に放電生成物やトナー樹脂などが付着することにより、感光ドラム表面の摩擦係数が大きくなり、付随して感光ドラムとブレードエッジ部の当接部の摩擦力も大きくなる。ブレードエッジ部の摩擦力が大きくなると、ブレードエッジ部の感光ドラム表面への追従性が悪くなる。そのために、ブレードエッジ部を転写残トナーがすり抜けてしまうクリーニング不良や、転写残トナーや外添剤がブレードエッジ部をすり抜ける時に感光ドラム表面に擦り付けられるフィルミング等の問題を引き起こす虞がある。 As described above, the discharge product, toner resin, or the like adheres to the surface of the photosensitive drum, thereby increasing the friction coefficient of the surface of the photosensitive drum, and accompanyingly, the frictional force of the contact portion between the photosensitive drum and the blade edge portion also increases. When the frictional force of the blade edge portion is increased, the followability of the blade edge portion to the photosensitive drum surface is deteriorated. For this reason, there is a possibility of causing problems such as poor cleaning in which the transfer residual toner slips through the blade edge portion, and filming that is rubbed against the surface of the photosensitive drum when the transfer residual toner or external additive slips through the blade edge portion.
更にブレードエッジ部の摩擦力が大きくなりすぎると、ブレードエッジ部が異常振動することによるブレード鳴きや、ブレードエッジ部が感光ドラムの回転方向に沿って反転するブレードめくれを引き起こす虞がある。これらの問題は、出力画像の不良だけに止まらず、画像形成装置自体を破損する虞がある。 Further, if the frictional force of the blade edge portion becomes too large, there is a risk of causing blade squealing due to abnormal vibration of the blade edge portion, or blade turning that the blade edge portion reverses along the rotation direction of the photosensitive drum. These problems are not limited to defective output images, and may damage the image forming apparatus itself.
そこで、この問題を解決する方法として、引用文献3に記載のように、クリーニングブレードの感光ドラム移動方向上流側に、感光ドラムと当接する回転可能な樹脂ブラシローラを設ける方法が提案されている。 Therefore, as a method for solving this problem, a method of providing a rotatable resin brush roller in contact with the photosensitive drum on the upstream side of the cleaning blade in the moving direction of the photosensitive drum has been proposed as described in Patent Document 3.
また、引用文献4に記載のように、クリーニングブレードの感光ドラム移動方向上流側に、感光ドラムと当接する回転可能な磁気ブラシローラを設ける方法などが提案されている。 Further, as described in Cited Document 4, a method of providing a rotatable magnetic brush roller in contact with the photosensitive drum on the upstream side of the cleaning blade in the moving direction of the photosensitive drum has been proposed.
このようなブラシローラを設けることで、感光ドラム表面の研磨効果が期待でき、感光ドラム表面に一時的に付着した帯電生成物やトナー樹脂等を除去することが可能となると共に、ブレードエッジ部の摩擦力の増加を抑制することができる。 By providing such a brush roller, it is possible to expect a polishing effect on the surface of the photosensitive drum, and it is possible to remove charged products, toner resin, and the like temporarily attached to the surface of the photosensitive drum, as well as the blade edge portion. An increase in frictional force can be suppressed.
しかしながら、ブラシローラを感光ドラムに当接して設ける方法では、装置の使用に伴い、ブラシの毛倒れや永久変形あるいは磁性粒子の劣化等により、ブラシローラの感光ドラム表面に対する研磨能力が低下し、やはり摩擦力軽減の抜本的な解決策とはならない。 However, in the method in which the brush roller is provided in contact with the photosensitive drum, with the use of the apparatus, the polishing ability of the brush roller on the surface of the photosensitive drum decreases due to the fall of the brush, permanent deformation, or deterioration of the magnetic particles. It is not a fundamental solution for reducing frictional forces.
そこで、この問題を解決する方法として、特許文献5に記載の方法がある。即ち、磁性キャリアとトナーからなる現像剤を現像装置に補給すると共に、現像装置内の余剰現像剤を排出する機構を有する。そして、画像形成以外のタイミングで磁性キャリアを感光ドラム上に吐き出し、磁気ブラシローラを有するクリーニング装置で回収する方法である。この方法を用いることで、比較的新しい磁性キャリアを常に磁気ブラシローラに供給することができ、磁気ブラシローラによる感光ドラムに対する研磨能力を長期にわたって維持することが可能となる。
しかしながら、特許文献5のように、現像装置内の磁性キャリアを感光ドラム表面に吐き出す方法では、感光ドラム上に吐き出された磁性キャリアの一部が、例えば転写装置や中間転写体等に転移する可能性がある。 However, as disclosed in Patent Document 5, in the method of discharging the magnetic carrier in the developing device to the surface of the photosensitive drum, a part of the magnetic carrier discharged on the photosensitive drum can be transferred to, for example, a transfer device or an intermediate transfer member. There is sex.
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、クリーニングブレード方式のクリーニング装置と、現像装置内の現像剤を徐々に自動交換する方式の現像装置を有する画像形成装置の改善に係るものである。その目的は、クリーニングブレード方式のクリーニング装置に、前記のようなクリーニング不良、フィルミング、ブレード鳴き、ブレードめくれ等の問題が発生することを防止することにある。また、転写装置や中間転写体等に磁性キャリアが転移する問題を解消すると共に、現像装置から排出される現像剤を有効利用することにある。 The present invention has been made in view of such technical problems, and is intended to improve an image forming apparatus having a cleaning device of a cleaning blade type and a developing device of a method of gradually and automatically changing the developer in the developing device. It is concerned. The purpose is to prevent the occurrence of such problems as poor cleaning, filming, blade squealing, blade turning, etc., in the cleaning blade type cleaning device. Another object of the present invention is to solve the problem of transfer of magnetic carriers to a transfer device, an intermediate transfer member, etc., and to effectively use the developer discharged from the developing device.
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
画像を形成するための回転する像担持体と、前記像担持体の表面を帯電処理する帯電手段と、前記帯電手段により帯電処理された前記像担持体に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段と、前記像担持体に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化するための、トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤を収容した現像手段と、可視化したトナー像を転写材に転写する転写手段と、転写後の前記像担持体の表面に残留するトナーを除去するためのクリーニングブレードを備えたクリーニング手段とを有する画像形成装置において、
前記現像手段へトナーと磁性キャリアを混合した補給用現像剤の補給を行なう現像剤補給手段と、
前記現像手段から前記二成分現像剤の排出を行なう現像剤排出手段と、
前記現像手段から排出された前記二成分現像剤を前記クリーニング手段に搬送する現像剤搬送手段と、
前記クリーニング手段において前記クリーニングブレードよりも像担持体回転方向上流側に配置されていて、前記現像剤搬送手段により前記クリーニング手段に搬送された前記二成分現像剤を担持して前記像担持体(1)の表面に当接するクリーニング補助手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
A typical configuration of the image forming apparatus according to the present invention for achieving the above object is as follows:
Rotating image carrier for forming an image, charging means for charging the surface of the image carrier, and image information writing for forming an electrostatic latent image on the image carrier charged by the charging means Means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier by supplying the toner with a two-component developer made of toner and a magnetic carrier, and transferring the visualized toner image to a transfer material. In the image forming apparatus, the image forming apparatus includes: a transfer unit that transfers to the surface; and a cleaning unit that includes a cleaning blade for removing the toner remaining on the surface of the image carrier after transfer.
Developer replenishing means for replenishing the developer for replenishment in which toner and magnetic carrier are mixed to the developing means;
Developer discharging means for discharging the two-component developer from the developing means;
Developer conveying means for conveying the two-component developer discharged from the developing means to the cleaning means;
In the cleaning unit, the image carrier (1) is disposed upstream of the cleaning blade in the rotation direction of the image carrier and carries the two-component developer conveyed to the cleaning unit by the developer conveyance unit. Cleaning auxiliary means abutting the surface of
An image forming apparatus comprising:
本発明によれば、クリーニングブレード方式のクリーニング装置に、クリーニング不良、フィルミング、ブレード鳴き、ブレードめくれ等の問題が発生することを防止することができる。また、転写装置や中間転写体等に磁性キャリアが転移する問題を解消すると共に、現像装置から排出される現像剤を有効利用することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent problems such as defective cleaning, filming, blade squealing, blade turning, and the like from occurring in a cleaning blade type cleaning device. Further, it is possible to solve the problem of transfer of the magnetic carrier to the transfer device, the intermediate transfer member, and the like, and to effectively use the developer discharged from the developing device.
以下、本発明に係る実施例を図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[実施例1]
(1)画像形成装置の全体的な概略構成
図1は本実施例における画像形成装置の要部の概略構成図である。この画像形成装置は、電子写真方式、中間転写方式、4色タンデム方式のフルカラーデジタルプリンタである。この画像形成装置は、制御回路部(制御手段)100と通信可能に接続した外部ホスト装置200から入力する電気的な画像情報に応じて4色フルカラー画像を記録材Pに形成することができる。制御回路部100は、メモリ部(ROMやRAM)に格納された制御プログラムや参照テーブル、記憶されたデータ等にしたがって、各種プロセス機器への制御信号や各種プロセス機器から入力する情報信号の処理、作像シーケンス制御を実行する。外部ホスト装置200は、パソコン、画像読み取り装置等である。
[Example 1]
(1) Overall Schematic Configuration of Image Forming Apparatus FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of the image forming apparatus in the present embodiment. This image forming apparatus is an electrophotographic system, an intermediate transfer system, and a 4-color tandem system full-color digital printer. This image forming apparatus can form a four-color full-color image on a recording material P in accordance with electrical image information input from an external host device 200 that is communicably connected to a control circuit unit (control unit) 100. The control circuit unit 100 processes control signals to various process devices and information signals input from various process devices in accordance with control programs and reference tables stored in a memory unit (ROM and RAM), stored data, and the like. Execute image sequence control. The external host device 200 is a personal computer, an image reading device, or the like.
Y−st、M−st、C−st、Bk−stは、画像形成装置本体内に図面上左側から右側に水平方向に並列(タンデム)に配設した第1〜第4の4つの画像形成部(画像形成ユニット)である。第1の画像形成部Y−stはイエロー(Y)の色画像形成用、第2の画像形成部M−stはマゼンタ(M)の色画像形成用、第3の画像形成部C−stはシアン(C)の色画像形成用、第4の画像形成部Bk−stはブラック(Bk)の色画像形成用である。各画像形成部は現像装置に収容の現像剤の色がY色・M色・C色・Bk色と異なるだけで、機構構成はほぼ同様の構成をしている。図2は1つの画像形成部の拡大図(要部の概略構成模型図)である。 Y-st, M-st, C-st, and Bk-st are first to fourth image formations arranged in parallel (tandem) in the horizontal direction from the left side to the right side in the drawing in the main body of the image forming apparatus. Part (image forming unit). The first image forming unit Y-st is for forming a yellow (Y) color image, the second image forming unit M-st is for forming a magenta (M) color image, and the third image forming unit C-st is The cyan (C) color image is formed, and the fourth image forming unit Bk-st is for black (Bk) color image formation. Each image forming unit has substantially the same mechanism configuration except that the color of the developer contained in the developing device is different from Y color, M color, C color, and Bk color. FIG. 2 is an enlarged view of one image forming unit (schematic configuration model diagram of main parts).
各画像形成部は、それぞれ、画像形成のための回転する像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)1と、感光ドラムに作用する画像形成プロセス手段を有する。本実施例において、画像形成プロセス手段は下記のような機器である。即ち、帯電手段としてのローラ帯電器2、画像情報書き込み手段としてのレーザービームスキャナ3、現像手段としての現像装置4、一次転写手段としての一次転写ローラ5a、像担持体クリーニング手段としての感光ドラムクリーニング装置6等である。 Each image forming unit has a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) 1 as a rotating image carrier for image formation, and an image forming process means acting on the photosensitive drum. In this embodiment, the image forming process means is the following equipment. That is, a roller charger 2 as a charging means, a laser beam scanner 3 as an image information writing means, a developing device 4 as a developing means, a primary transfer roller 5a as a primary transfer means, and a photosensitive drum cleaning as an image carrier cleaning means. Device 6 or the like.
第1の画像形成部Y−stの現像装置4には、現像剤としてY色トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。第2の画像形成部M−stの現像装置4には、現像剤としてM色トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。第3の画像形成部C−stの現像装置4には、現像剤としてC色トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。第4の画像形成部Bk−stの現像装置4には、現像剤としてBk色トナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されている。 The developing device 4 of the first image forming unit Y-st contains a two-component developer composed of Y color toner and a magnetic carrier as a developer. The developing device 4 of the second image forming unit M-st contains a two-component developer composed of M color toner and a magnetic carrier as a developer. The developing device 4 of the third image forming unit C-st contains a two-component developer composed of C-color toner and a magnetic carrier as a developer. The developing device 4 of the fourth image forming unit Bk-st contains a two-component developer composed of Bk toner and a magnetic carrier as a developer.
4gは各現像装置4に対応の現像剤カートリッジであり、画像形成装置本体に対して脱着交換可能である。現像剤カートリッジ4gにはトナーと磁性キャリアを混合した補給用現像剤が収容されている。この現像剤カートリッジ4gが現像装置4へ補給用現像剤の補給を行う現像剤補給手段である。 Reference numeral 4g denotes a developer cartridge corresponding to each developing device 4, and can be attached to and detached from the main body of the image forming apparatus. The developer cartridge 4g contains a replenishment developer in which toner and a magnetic carrier are mixed. The developer cartridge 4g is a developer replenishing unit that replenishes the developing device 4 with a replenishment developer.
各画像形成部の下方には、中間転写ユニット5が配設されている。このユニット5は、中間転写体(第1の転写材)としての、誘電体製で可撓性を有する無端状の中間転写ベルト5bを有する。ベルト5bは、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドなどの樹脂にカーボンを分散して抵抗を調整したものである。本実施例においては、このベルト5bの長手方向の長さは340mmである。そして、このベルト5bを懸回張設している駆動ローラ5c・テンションローラ5d・二次転写対向ローラ5eと、ベルト5bのクリーニング手段としてのベルトクリーニング装置7を有する。駆動ローラ5cはベルト5bを駆動回転させる。駆動ローラ5cの回転方向は感光ドラム1の回転方向に対してベルト5bを同じ方向(順方向)に回転させる方向である。テンションローラ5dは、駆動ローラ5c、二次転写対向ローラ5eの間でベルト5bを一定のテンションで維持するように調整されている。 An intermediate transfer unit 5 is disposed below each image forming unit. This unit 5 has an endless intermediate transfer belt 5b made of a dielectric and having flexibility as an intermediate transfer member (first transfer material). The belt 5b is obtained by adjusting resistance by dispersing carbon in a resin such as polyethylene terephthalate or polyimide. In the present embodiment, the length of the belt 5b in the longitudinal direction is 340 mm. A driving roller 5c, a tension roller 5d, a secondary transfer counter roller 5e, and a belt cleaning device 7 as cleaning means for the belt 5b are provided. The driving roller 5c drives and rotates the belt 5b. The rotation direction of the drive roller 5 c is a direction in which the belt 5 b is rotated in the same direction (forward direction) with respect to the rotation direction of the photosensitive drum 1. The tension roller 5d is adjusted so as to maintain the belt 5b with a constant tension between the driving roller 5c and the secondary transfer counter roller 5e.
各画像形成部の感光ドラム1はそれぞれの下面がベルト5bの駆動ローラ5cとテンションローラ5dとの間の上行側ベルト部分の上面に接している。そして、各画像形成部の一次転写ローラ5aは、ベルト5bの内側に配設されていて、それぞれ、ベルト5bの駆動ローラ5cとテンションローラ5dとの間の上行側ベルト部分を挟んで対応の感光ドラム1の下面に圧接している。各画像形成部において、感光ドラム1とベルト5bとの接触部が一次転写部である。また、二次転写対向ローラ5eにはベルト5bを挟んで二次転写手段としての二次転写ローラ5fが圧接している。この二次転写ローラ5fとベルト5bとの接触部が二次転写部である。 The lower surface of the photosensitive drum 1 of each image forming unit is in contact with the upper surface of the ascending belt portion between the driving roller 5c and the tension roller 5d of the belt 5b. The primary transfer roller 5a of each image forming unit is disposed on the inner side of the belt 5b, and a corresponding photosensitive member is sandwiched between the drive roller 5c and the tension roller 5d of the belt 5b. It is in pressure contact with the lower surface of the drum 1. In each image forming portion, the contact portion between the photosensitive drum 1 and the belt 5b is a primary transfer portion. Further, a secondary transfer roller 5f as a secondary transfer unit is in pressure contact with the secondary transfer counter roller 5e with the belt 5b interposed therebetween. A contact portion between the secondary transfer roller 5f and the belt 5b is a secondary transfer portion.
フルカラー画像を形成する動作は次のとおりである。制御回路部100は画像形成スタート信号に基づいて所定の画像形成シーケンス制御を実行する。各画像形成部においては、感光ドラム1が矢印の反時計方向に所定の制御速度(プロセススピード)で回転駆動される。ベルト5bも矢印Xの時計方向に、感光ドラム1の速度に対応した速度で回転駆動(走行)される。各レーザスキャナ3のポリゴンミラーも駆動される。この駆動に同期して、各画像形成部においてそれぞれ所定の制御タイミングでローラ帯電器2が感光ドラム1の表面を所定の極性・電位に一様に帯電する(帯電プロセス)。そして、第1の画像形成部Y−stのレーザスキャナ3には制御回路部100からフルカラー画像のY色成分画像信号が所定の制御タイミングで出力される。第2の画像形成部M−stのレーザスキャナ3には制御回路部100からフルカラー画像のM色成分画像信号が所定の制御タイミングで出力される。第3の画像形成部C−stのレーザスキャナ3には制御回路部100からフルカラー画像のC色成分画像信号が所定の制御タイミングで出力される。第4の画像形成部Bk−stのレーザスキャナ3には制御回路部100からフルカラー画像のBk色成分画像信号が所定の制御タイミングで出力される。各レーザスキャナ3は各感光ドラム1の表面を各色の画像信号に対応して変調されたレーザ光Lで走査露光する(露光プロセス)。この露光により電荷を中和し、各感光ドラム1の表面に対応色の画像信号に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像が現像装置4によりトナー像として現像される(現像プロセス)。 The operation for forming a full-color image is as follows. The control circuit unit 100 executes predetermined image formation sequence control based on the image formation start signal. In each image forming unit, the photosensitive drum 1 is rotationally driven in a counterclockwise direction indicated by an arrow at a predetermined control speed (process speed). The belt 5b is also driven to rotate (run) in the clockwise direction indicated by the arrow X at a speed corresponding to the speed of the photosensitive drum 1. The polygon mirror of each laser scanner 3 is also driven. In synchronization with this drive, the roller charger 2 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1 to a predetermined polarity and potential at a predetermined control timing in each image forming unit (charging process). Then, the Y color component image signal of the full color image is output from the control circuit unit 100 to the laser scanner 3 of the first image forming unit Y-st at a predetermined control timing. An M color component image signal of a full color image is output from the control circuit unit 100 to the laser scanner 3 of the second image forming unit M-st at a predetermined control timing. A C color component image signal of a full color image is output from the control circuit unit 100 to the laser scanner 3 of the third image forming unit C-st at a predetermined control timing. A Bk color component image signal of a full color image is output from the control circuit unit 100 to the laser scanner 3 of the fourth image forming unit Bk-st at a predetermined control timing. Each laser scanner 3 scans and exposes the surface of each photosensitive drum 1 with a laser beam L modulated in accordance with an image signal of each color (exposure process). Charges are neutralized by this exposure, and an electrostatic latent image corresponding to an image signal of a corresponding color is formed on the surface of each photosensitive drum 1. The formed electrostatic latent image is developed as a toner image by the developing device 4 (development process).
上記のような電子写真画像形成プロセス動作により、第1の画像形成部Y−stの感光ドラム1にはフルカラー画像のY色成分に対応するY色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。第2の画像形成部M−stの感光ドラム1にはフルカラー画像のM色成分に対応するM色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。第3の画像形成部C−stの感光ドラム1にはフルカラー画像のC色成分に対応するC色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。第4の画像形成部Bk−stの感光ドラム1にはフルカラー画像のBk色成分に対応するBk色トナー像が所定の制御タイミングで形成される。 By the electrophotographic image forming process operation as described above, a Y color toner image corresponding to the Y color component of the full color image is formed on the photosensitive drum 1 of the first image forming unit Y-st at a predetermined control timing. An M color toner image corresponding to the M color component of the full color image is formed on the photosensitive drum 1 of the second image forming unit M-st at a predetermined control timing. A C color toner image corresponding to the C color component of the full-color image is formed on the photosensitive drum 1 of the third image forming unit C-st at a predetermined control timing. A Bk color toner image corresponding to the Bk color component of the full color image is formed on the photosensitive drum 1 of the fourth image forming unit Bk-st at a predetermined control timing.
そして、上記のように、各画像形成部の感光ドラム1に所定の制御タイミングで形成される色トナー像が、回転駆動されて各画像形成部の一次転写部を順次に移動するベルト5bの表面に順番に所定に重ね合わされて一次転写される。本実施例において、1次転写ローラ5aが感光ドラム1上のトナー像を第1の転写材としてのベルト5bに転写する転写手段である。 As described above, the surface of the belt 5b on which the color toner image formed on the photosensitive drum 1 of each image forming unit at a predetermined control timing is rotationally driven and sequentially moves through the primary transfer unit of each image forming unit. Are preliminarily superposed in order and are primarily transferred. In this embodiment, the primary transfer roller 5a is a transfer unit that transfers the toner image on the photosensitive drum 1 to a belt 5b as a first transfer material.
本実施例において、1次転写ローラ5aの感光ドラム1に対する押圧力は、500gf(=4.9N)である。感光ドラム1上のトナー像が1次転写部に到達している間、1次転写ローラ5aに電源(不図示)から、本実施例の場合は、トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の1次転写バイアスが印加される。これにより、ベルト5b上に感光ドラム1上のトナー像が静電転写される。本実施例では、1次転写バイアスを+500Vとした。 In this embodiment, the pressing force of the primary transfer roller 5a against the photosensitive drum 1 is 500 gf (= 4.9 N). While the toner image on the photosensitive drum 1 reaches the primary transfer portion, from the power source (not shown) to the primary transfer roller 5a, in this embodiment, the negative polarity that is the normal charging polarity of the toner is defined. A positive primary transfer bias having a reverse polarity is applied. As a result, the toner image on the photosensitive drum 1 is electrostatically transferred onto the belt 5b. In this embodiment, the primary transfer bias is + 500V.
かくして、ベルト5b上にはY色+M色+C色+Bk色の4色フルカラーの未定着トナー像が合成形成される。そのトナー像が引き続くベルト5bの回転で二次転写部へ移動する。また、各画像形成部の一次転写部においてベルト5b上に転写されなかった感光ドラム1上の転写残トナーは感光ドラムクリーニング装置6により除去・回収される。 Thus, a four-color full-color unfixed toner image of Y color + M color + C color + Bk color is synthesized and formed on the belt 5b. The toner image subsequently moves to the secondary transfer portion by the rotation of the belt 5b. Further, the transfer residual toner on the photosensitive drum 1 that has not been transferred onto the belt 5 b in the primary transfer portion of each image forming portion is removed and collected by the photosensitive drum cleaning device 6.
一方、給紙部20から所定の制御タイミングで紙等の記録材(第2の転写材)Pが一枚分離給紙される。給紙された記録材Pはシートパス21内を搬送ローラ22で搬送されてレジストローラ23に向かって送られる。そして、その記録材Pはその時点では回転を停止しているレジストローラ23のニップ部に対して先端が突き当たり、ループを形成することで斜行矯正を受ける。その後、記録材Pはレジストローラ23がベルト5b上のトナー像と同期して所定の制御タイミングで回転駆動されることで、二次転写部に導入される。これにより、ベルト5b上のフルカラーのトナー像が記録材Pの表面に一括して二次転写される。本実施例において、二次転写ローラ5fが、第1の転写材であるベルト5b上のトナー像を第2の転写材である記録材Pに転写する転写手段である。 On the other hand, a recording material (second transfer material) P such as paper is separated and fed from the paper feeding unit 20 at a predetermined control timing. The fed recording material P is conveyed by the conveying roller 22 in the sheet path 21 and is sent toward the registration roller 23. The recording material P is subjected to skew correction by abutting the leading end against the nip portion of the registration roller 23 which has stopped rotating at that time, and forming a loop. Thereafter, the recording material P is introduced into the secondary transfer portion by the registration roller 23 being rotationally driven at a predetermined control timing in synchronization with the toner image on the belt 5b. As a result, the full-color toner image on the belt 5b is secondarily transferred collectively onto the surface of the recording material P. In the present embodiment, the secondary transfer roller 5f is a transfer unit that transfers the toner image on the belt 5b as the first transfer material to the recording material P as the second transfer material.
二次転写ローラ5fはベルト5bを挟んで二次転写対向ローラ5eに所定の押圧力をもって圧接させてあり、本実施例においては、二次転写ローラ5fの押圧力は、1000gf(=9.8N)である。二次転写部に搬送された記録材Pは、トナー像を担持・搬送するベルト5bと二次転写ローラ5fの間に挟持されて搬送される。その搬送の間、二次転写ローラ5fに電源(不図示)から、本実施例の場合は、トナーの正規帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の二次転写バイアスが印加される。これにより、記録材P上にベルト5b上の4色の重なったトナー像が静電転写される。本実施例では、二次転写バイアスを+1.5kVとした。 The secondary transfer roller 5f is in pressure contact with the secondary transfer counter roller 5e with a predetermined pressing force across the belt 5b. In this embodiment, the pressing force of the secondary transfer roller 5f is 1000 gf (= 9.8 N). ). The recording material P conveyed to the secondary transfer unit is nipped and conveyed between the belt 5b that carries and conveys the toner image and the secondary transfer roller 5f. During the conveyance, a positive secondary transfer bias having a polarity opposite to the negative polarity that is the normal charging polarity of the toner is applied to the secondary transfer roller 5f from the power source (not shown) in this embodiment. The As a result, the four color toner images on the belt 5b are electrostatically transferred onto the recording material P. In this embodiment, the secondary transfer bias is +1.5 kV.
そして、トナー像の二次転写を受けた記録材Pはベルト5bから分離されて定着装置8(例えば、熱ローラ定着装置)へ導入され、トナー像の定着処理を受けて画像形成物(プリント、コピー)として出力される。 Then, the recording material P that has undergone the secondary transfer of the toner image is separated from the belt 5b and introduced into a fixing device 8 (for example, a heat roller fixing device). (Copy).
また、二次転写部において記録材P上に転写されなかったベルト5b上の二次転写残トナーはベルトクリーニング装置7により除去・回収され、ベルト5bのクリーニングがなされる。 Further, the secondary transfer residual toner on the belt 5b that has not been transferred onto the recording material P in the secondary transfer portion is removed and collected by the belt cleaning device 7, and the belt 5b is cleaned.
(2)像担持体1
本実施例において、像担持体としての感光ドラム1は負帯電性の有機光導電体(OPC)で、外径30mmであり、中心支軸(不図示)を中心に100mm/secのプロセススピード(周速度)をもって矢示の反時計方向に回転駆動される。
(2) Image carrier 1
In this embodiment, the photosensitive drum 1 as an image carrier is a negatively chargeable organic photoconductor (OPC) having an outer diameter of 30 mm and a process speed of 100 mm / sec centering on a central support shaft (not shown). (Circumferential speed) and is driven to rotate counterclockwise as indicated by the arrow.
この感光ドラム1は、アルミニウム製シリンダ(導電性ドラム基体)の表面に、光の干渉を抑え、上層の接着性を向上させる下引き層と、電荷発生層と電荷輸送層とを機能分離し積層させた感光層と、表面層を下から順に塗り重ねた構成をしている。 This photosensitive drum 1 is laminated on the surface of an aluminum cylinder (conductive drum base) by functionally separating an undercoat layer for suppressing light interference and improving the adhesion of the upper layer, a charge generation layer and a charge transport layer. The photosensitive layer and the surface layer are coated in order from the bottom.
表面層は、連鎖重合性官能基を有する正孔輸送性化合物を重合あるいは架橋させることにより形成することができる。重合あるいは架橋させる方法としては、熱、可視光、紫外線等の光、電子線などを照射する方法がある。本実施例の感光ドラム1では、非常に高純度な三次元マトリックスの表面層が作製可能な電子線を照射する方法を用いた。 The surface layer can be formed by polymerizing or crosslinking a hole transporting compound having a chain polymerizable functional group. As a method of polymerizing or crosslinking, there is a method of irradiating heat, visible light, light such as ultraviolet rays, electron beam or the like. In the photosensitive drum 1 of the present embodiment, a method of irradiating an electron beam capable of producing a surface layer of a very high purity three-dimensional matrix was used.
このようにして作製した表面層を有する感光ドラム1は、感光ドラム表層の耐磨耗性が非常に優れている。 The photosensitive drum 1 having the surface layer produced in this way has very excellent wear resistance on the surface of the photosensitive drum.
この感光ドラム1が有する特徴的な物理量を下記する。温度25℃及び湿度50%の環境下で、ビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用いて感光ドラム1の硬度を試験した時に、荷重6mNで押し込んだ時の弾性変形率が45%以上65%以下である。そして、ユニバーサル硬さ値(HU)が150N/mm2以上220N/mm2以下である。 The characteristic physical quantities possessed by the photosensitive drum 1 will be described below. When the hardness of the photosensitive drum 1 is tested using a Vickers square pyramid diamond indenter under an environment of a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50%, the elastic deformation rate when pressed with a load of 6 mN is 45% or more and 65% or less. The universal hardness value (HU) is 150 N / mm 2 or more 220 N / mm 2 or less.
ユニバーサル硬さ値(HU)、および弾性変形率は、圧子に連続的に荷重をかけ、荷重下での押し込み深さを直読することにより連続的硬さが求められる微小硬さ測定装置フィシャースコープH100V(Fischer社製)を用いて測定することができる。圧子としては対面角136°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を使用することができる。具体的には、最終荷重6mNまで段階的に(各点0.1Sの保持時間で273点)測定する。 Universal hardness value (HU) and elastic deformation rate are microhardness measuring equipment Fischerscope H100V in which continuous hardness is required by applying a continuous load to the indenter and directly reading the indentation depth under the load. (Fischer) can be used for measurement. As the indenter, a Vickers quadrangular pyramid diamond indenter having a facing angle of 136 ° can be used. Specifically, measurement is performed in stages (273 points with a holding time of 0.1 S for each point) up to a final load of 6 mN.
このような表面層を有する感光ドラム1表面は、従来の感光ドラムと比較して非常に硬質であるため、クリーニングブレードとの摺擦だけではほとんど摩耗しない。ここで、従来の感光ドラムとは、本実施例に記載の感光ドラムのように電子線照射により硬化させた表層を有さない感光ドラムである。即ち、表層を有さないか、熱硬化、光硬化等による表層を有する感光ドラムであり、本実施例に記載の感光ドラムに比較して柔らかく、摩耗が大きい感光ドラムである。従来の感光ドラムでは、クリーニングブレードにより感光ドラム表面を摩耗すると同時に、感光ドラム表面の放電生成物やトナー樹脂などの付着物を除去することが可能であった。しかし、本実施例1の感光ドラム1では放電生成物やトナー樹脂などの付着物を除去することができず、クリーニングブレードのエッジ部の摩擦力が大きく増加してしまう傾向にある。 Since the surface of the photosensitive drum 1 having such a surface layer is very hard as compared with the conventional photosensitive drum, it hardly wears only by rubbing with the cleaning blade. Here, the conventional photosensitive drum is a photosensitive drum having no surface layer cured by electron beam irradiation like the photosensitive drum described in the present embodiment. That is, the photosensitive drum does not have a surface layer or has a surface layer formed by thermal curing, photocuring, or the like, and is a photosensitive drum that is softer and wears much more than the photosensitive drum described in this embodiment. In the conventional photosensitive drum, the surface of the photosensitive drum is worn by the cleaning blade, and at the same time, it is possible to remove deposits such as discharge products and toner resin on the surface of the photosensitive drum. However, the photosensitive drum 1 of Example 1 cannot remove deposits such as discharge products and toner resin, and the frictional force at the edge of the cleaning blade tends to increase greatly.
図3は従来の感光ドラム(感光ドラムA)と本実施例1の感光ドラム(感光ドラムB)のそれぞれの、使用に伴う感光ドラム表面の付着物の増減を、感光ドラムの接触角の変化で確認したものである。 FIG. 3 shows the increase or decrease in deposits on the surface of the photosensitive drum due to the use of the conventional photosensitive drum (photosensitive drum A) and the photosensitive drum (photosensitive drum B) of the first embodiment by changing the contact angle of the photosensitive drum. It has been confirmed.
従来の感光ドラムAは、クリーニングブレードにより表面を摩耗すると共に、表面上の付着物を除去することが可能である。そのため、○印のプロットのように、感光ドラムの接触角は使用開始直後に若干低下するものの、その後は90°〜100°の間で推移している。 The conventional photosensitive drum A can be worn on the surface by a cleaning blade and can remove deposits on the surface. Therefore, the contact angle of the photosensitive drum slightly decreases immediately after the start of use, as shown by the circles, but thereafter changes between 90 ° and 100 °.
一方、本実施例1の感光ドラムは、クリーニングブレードにより感光ドラム表面を摩耗することができないため、感光ドラム上の付着物を除去することができない。そのため、●印のプロットのように、感光ドラムの接触角は使用開始後の早い段階で80°以下に落ち込んでしまう。 On the other hand, the surface of the photosensitive drum according to the first exemplary embodiment cannot be worn by the cleaning blade, and therefore, deposits on the photosensitive drum cannot be removed. For this reason, the contact angle of the photosensitive drum falls to 80 ° or less at an early stage after the start of use, as indicated by the plot of the mark ●.
感光ドラムの接触角が80°以下になるような場合には、例えば画像形成装置を使用する雰囲気環境が温度30℃・相対湿度80%のような高湿環境下では、感光ドラム表面の帯電生成物などの付着物が水分を含有して低抵抗化する。そのために、感光ドラム表面に形成された静電潜像を維持することができず、画像ながれを引き起こす虞がある。 When the contact angle of the photosensitive drum is 80 ° or less, for example, when the atmosphere environment in which the image forming apparatus is used is a high humidity environment such as a temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 80%, charge generation on the surface of the photosensitive drum is generated. Deposits such as objects contain moisture and reduce resistance. For this reason, the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum cannot be maintained, and there is a risk of causing image drift.
ここで、感光ドラムの接触角とは、感光ドラム表面に例えば一定大きさの純水などの液滴を接触させた時に、感光ドラム表面と液面とのなす角度をいう。そして、感光ドラムの接触角が大きい場合、感光ドラム表面が水に対して濡れにくい、つまり撥水性が強いことを示している。本実施例1では、接触角の測定に接触角計CA−DS型(協和界面化学(株))を用いて測定した。 Here, the contact angle of the photosensitive drum refers to an angle formed between the surface of the photosensitive drum and the liquid surface when a liquid droplet such as pure water having a certain size is brought into contact with the surface of the photosensitive drum. When the contact angle of the photosensitive drum is large, the surface of the photosensitive drum is not easily wetted with water, that is, the water repellency is strong. In Example 1, the contact angle was measured using a contact angle meter CA-DS type (Kyowa Interface Chemical Co., Ltd.).
(3)帯電手段2
本実施例において、感光ドラム1の周面を一様に帯電処理する帯電手段2は接触帯電装置(接触帯電器)である。本実施例におけるこの接触帯電装置は接触帯電部材として帯電ローラ(導電性ローラ)2aを用いたローラ帯電器である。
(3) Charging means 2
In the present embodiment, the charging means 2 for uniformly charging the peripheral surface of the photosensitive drum 1 is a contact charging device (contact charger). This contact charging device in this embodiment is a roller charger using a charging roller (conductive roller) 2a as a contact charging member.
本実施例において、帯電ローラ2aの外径は14.0mmであり、芯金の両端部をそれぞれ軸受け部材2bにより回転自在に保持されると共に、押し圧ばね2cによって感光ドラム方向に付勢している。これにより、帯電ローラ2aを感光ドラム1の表面に対して所定の押圧力(本実施例1の場合それぞれ500gf(=4.9N))をもって圧接させている。帯電ローラ2aは感光ドラム1の回転に従動して回転する。 In this embodiment, the outer diameter of the charging roller 2a is 14.0 mm, and both end portions of the cored bar are rotatably held by the bearing members 2b, and are urged toward the photosensitive drum by the pressing spring 2c. Yes. As a result, the charging roller 2a is brought into pressure contact with the surface of the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force (500 gf (= 4.9 N in the case of the first embodiment)). The charging roller 2 a rotates following the rotation of the photosensitive drum 1.
この帯電ローラ2aの芯金には、電源(不図示)より所定の条件の帯電バイアス電圧が印加されることにより、回転する感光ドラム1の周面が所定の極性・電位に接触帯電処理される。本実施例において、帯電ローラ2aに対する帯電バイアス電圧は直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧;−500V、交流電圧;周波数f1kHz、ピーク間電圧Vpp1.5kV、正弦波とを重畳した振動電圧であり、感光ドラム1の周面は−500V(暗電位Vd)に一様に接触帯電処理される。 A charging bias voltage of a predetermined condition is applied to the core of the charging roller 2a from a power source (not shown), whereby the peripheral surface of the rotating photosensitive drum 1 is contact-charged to a predetermined polarity and potential. . In the present embodiment, the charging bias voltage for the charging roller 2a is an oscillating voltage in which a DC voltage (Vdc) and an AC voltage (Vac) are superimposed. More specifically, DC voltage: −500 V, AC voltage; frequency f1 kHz, peak-to-peak voltage Vpp 1.5 kV, and vibration voltage superimposed with a sine wave, and the peripheral surface of the photosensitive drum 1 is −500 V (dark potential Vd). Are uniformly charged by contact.
(4)画像情報書き込み手段3
本実施例において、帯電処理された感光ドラム表面に静電潜像を形成する画像情報書き込み手段3は露光装置である。この露光装置3は、半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナである。このスキャナ3は制御回路部100から入力する画像信号に対応して変調されたレーザー光を出力して、回転する感光ドラム1の一様帯電処理面を露光位置においてレーザー走査露光L(イメージ露光)する。このレーザー走査露光Lにより感光ドラム面のレーザー光で照射されたところの電位が低下することで、回転する感光ドラム面には走査露光した画像情報に対応した静電潜像が順次に形成されていく。
(4) Image information writing means 3
In this embodiment, the image information writing means 3 for forming an electrostatic latent image on the charged photosensitive drum surface is an exposure device. The exposure apparatus 3 is a laser beam scanner using a semiconductor laser. The scanner 3 outputs laser light modulated in accordance with an image signal input from the control circuit unit 100, and laser scanning exposure L (image exposure) is performed on the uniformly charged surface of the rotating photosensitive drum 1 at an exposure position. To do. The laser scanning exposure L lowers the potential of the photosensitive drum surface irradiated with the laser light, so that electrostatic latent images corresponding to the scanned and exposed image information are sequentially formed on the rotating photosensitive drum surface. Go.
(5)現像手段4
本実施例において、感光ドラム1に形成された静電潜像に現像剤(トナー)を供給し静電潜像を可視化する現像手段としての現像装置(現像器)は二成分現像剤を用いた現像装置である。現像装置4には、非磁性のトナーと磁性キャリアからなる二成分現像剤が収容されており、トナーと磁性キャリアの混合比は重量比でおよそ9:1である。この比はトナーの帯電量、キャリア粒径等により適正に調整されるべきものであって、必ずしもこの数値に従わなければいけないものではない。
(5) Developing means 4
In this embodiment, a developing device (developing device) as a developing unit that supplies developer (toner) to the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 to visualize the electrostatic latent image uses a two-component developer. It is a developing device. The developing device 4 contains a two-component developer composed of a non-magnetic toner and a magnetic carrier, and the mixing ratio of the toner and the magnetic carrier is approximately 9: 1 by weight. This ratio should be appropriately adjusted according to the charge amount of the toner, the carrier particle size, etc., and does not necessarily have to follow this value.
現像装置4の現像容器4aは感光ドラム1に対向した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出するようにして現像スリーブ4bが回転可能に配置されている。現像スリーブ4bは、感光ドラム1との最近接距離(S‐Dギャップと称する)を350μmに保持して感光ドラム1に近接対向させて配設されている。この感光ドラム1と現像スリーブ4bとの対向部が現像部である。 The developing container 4a of the developing device 4 has an opening in a developing region facing the photosensitive drum 1, and a developing sleeve 4b is rotatably disposed so as to be partially exposed to the opening. The developing sleeve 4b is disposed in close proximity to the photosensitive drum 1 with the closest distance (referred to as SD gap) to the photosensitive drum 1 being 350 μm. A facing portion between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4b is a developing portion.
この現像スリーブ4bの外周面に、現像スリーブ4b内のマグネット4cの磁力により現像容器4a内の二成分現像剤の一部が磁気ブラシ層として吸着保持される。そして、その磁気ブラシ層が現像スリーブ4bの回転に伴い搬送され、現像剤コーティングブレード4dにより所定の薄層に整層され、現像部において感光ドラム1の面に対して接触して感光ドラム面を適度に摺擦する。現像スリーブ4bには電源(不図示)から所定の現像バイアスが印加される。本実施例において、現像スリーブ4bに対する現像バイアス電圧は直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。より具体的には、直流電圧;−350Vと、交流電圧;周波数f8.0kHz、ピーク間電圧1.8kVの矩形波とを重畳した振動電圧である。 A part of the two-component developer in the developing container 4a is attracted and held on the outer peripheral surface of the developing sleeve 4b as a magnetic brush layer by the magnetic force of the magnet 4c in the developing sleeve 4b. Then, the magnetic brush layer is transported as the developing sleeve 4b rotates, and is layered to a predetermined thin layer by the developer coating blade 4d, and comes into contact with the surface of the photosensitive drum 1 at the developing portion to make the surface of the photosensitive drum 1 Rub moderately. A predetermined developing bias is applied to the developing sleeve 4b from a power source (not shown). In this embodiment, the developing bias voltage for the developing sleeve 4b is an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage (Vdc) and an AC voltage (Vac). More specifically, it is an oscillating voltage in which a DC voltage; -350V and an AC voltage; a rectangular wave with a frequency of f8.0 kHz and a peak-to-peak voltage of 1.8 kV are superimposed.
而して、回転する現像スリーブ4bの外周面に薄層としてコーティングされ、現像部に搬送された現像剤中のトナーが現像バイアスによる電界によって感光ドラム表面の静電潜像に対応して選択的に付着することで静電潜像がトナー像として現像される。本実施例の場合は感光ドラム面の露光明部にトナーが付着して静電潜像が反転現像される。 Thus, the toner in the developer coated as a thin layer on the outer peripheral surface of the rotating developing sleeve 4b and transported to the developing unit is selectively corresponding to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum by the electric field due to the developing bias. As a result, the electrostatic latent image is developed as a toner image. In the case of this embodiment, toner adheres to the exposed bright portion of the photosensitive drum surface and the electrostatic latent image is reversely developed.
静電潜像を現像した後の現像剤の磁気ブラシ層は、現像スリーブ4bの引き続く回転により現像容器4a内に戻し搬送されて現像スリーブ表面から剥離されて回収される。そして、現像スリーブ表面には新たに二成分現像剤の磁気ブラシ層が形成される。 The magnetic brush layer of the developer after developing the electrostatic latent image is transported back into the developing container 4a by the subsequent rotation of the developing sleeve 4b, peeled off from the surface of the developing sleeve, and collected. A magnetic brush layer of a two-component developer is newly formed on the surface of the developing sleeve.
現像容器4a内には、現像容器長手方向(感光ドラム長手方向)に並行2本の、第1の現像剤循環スクリュー4e‐1(現像スリーブ4bに近い側)と、第2の現像剤循環スクリュー4e‐2(現像スリーブ4bから遠い側)が配設されている。以下、第1の現像剤循環スクリュー4e‐1を現像スクリュー、第2の現像剤循環スクリュー4e‐2を攪拌スクリューと記す
本実施例においては、現像スクリュー4e‐1及び攪拌スクリュー4e‐2は共に中心軸径が7mm、外径が14mmのものを使用した。
In the developing container 4a, there are two first developer circulating screws 4e-1 (side closer to the developing sleeve 4b) parallel to the longitudinal direction of the developing container (longitudinal direction of the photosensitive drum) and the second developer circulating screw. 4e-2 (the side far from the developing sleeve 4b) is disposed. Hereinafter, the first developer circulating screw 4e-1 is referred to as a developing screw, and the second developer circulating screw 4e-2 is referred to as a stirring screw. In this embodiment, both the developing screw 4e-1 and the stirring screw 4e-2 are used. A central shaft having a diameter of 7 mm and an outer diameter of 14 mm was used.
図4は現像装置4の縦断平面模型図である。現像容器4a内の現像剤は上記の現像スクリュー4e‐1と攪拌スクリュー4e‐2の回転により現像容器4a内を現像容器長手方向に循環して混合攪拌される。現像剤の循環の方向は、本実施例では、現像スクリュー4e‐1側で図2において図面に垂直方向の手前側から奥側に向かう方向(図4において右から左に向う方向)である。攪拌スクリュー4e‐2側で図2において図面に垂直方向の奥側から手前側に向かう方向(図4において左から右に向う方向)である。なお、図2・図4において、現像容器4a内の現像剤は図には省略してある。図2において、T1は現像容器4a内に収容されている現像剤の上面レベルを示している。 FIG. 4 is a longitudinal plan view of the developing device 4. The developer in the developing container 4a is mixed and stirred by circulating in the developing container 4a in the longitudinal direction of the developing container 4a by the rotation of the developing screw 4e-1 and the stirring screw 4e-2. In this embodiment, the developer circulation direction is the direction from the front side to the back side in the direction perpendicular to the drawing in FIG. 2 on the developing screw 4e-1 side (the direction from right to left in FIG. 4). In the stirring screw 4e-2 side, the direction is from the back side to the near side in the direction perpendicular to the drawing in FIG. 2 (the direction from left to right in FIG. 4). 2 and 4, the developer in the developing container 4a is omitted from the drawing. In FIG. 2, T1 indicates the upper surface level of the developer stored in the developing container 4a.
現像装置4に対する現像剤補給手段としての現像剤カートリッジ4gは、画像形成装置本体に対して装着された状態において、現像剤カートリッジ4gの現像剤補給口4hが現像装置4の現像容器4aの上面側に設けた現像剤入口4kに対応して合致している。 When the developer cartridge 4g as a developer replenishing unit for the developing device 4 is mounted on the image forming apparatus main body, the developer replenishing port 4h of the developer cartridge 4g is on the upper surface side of the developing container 4a of the developing device 4. Corresponding to the developer inlet 4k provided in FIG.
現像剤カートリッジ4gには、補給用現像剤として、トナーと磁性キャリアとの混合物が収容されている。制御回路100は、現像容器4a内の二成分現像剤について画像形成によって消費された分のトナーを補うように、現像剤カートリッジ4gに設けられている補給スクリュー4iを回転制御する。この補給スクリュー4iの回転により、現像剤カートリッジ4gの現像剤補給口4hから適時・適量の補給用現像剤が現像剤補給口4hと現像剤入口4kを通って現像容器4a内に重力落下して補給される。現像剤カートリッジ4gから現像容器4a内に補給された現像剤は現像容器4a内の二成分現像剤に攪拌スクリュー4e‐2と現像スクリュー4e‐1の回転により混合攪拌される。 The developer cartridge 4g contains a mixture of toner and magnetic carrier as a replenishment developer. The control circuit 100 controls the rotation of the replenishing screw 4i provided in the developer cartridge 4g so as to supplement the toner consumed by the image formation for the two-component developer in the developing container 4a. Due to the rotation of the replenishing screw 4i, a timely and appropriate amount of replenishing developer from the developer replenishing port 4h of the developer cartridge 4g drops into the developing container 4a through the developer replenishing port 4h and the developer inlet 4k. To be replenished. The developer replenished into the developing container 4a from the developer cartridge 4g is mixed and stirred by the rotation of the stirring screw 4e-2 and the developing screw 4e-1 with the two-component developer in the developing container 4a.
現像剤カートリッジ4g内に収容の補給用現像剤のトナー及び磁性キャリアの混合比は重量比で9:1程度であるが、特にこの数値に限定されるものではない。即ち、現像容器4a内の二成分現像剤のトナーと磁性キャリアの混合比に対してトナー量が圧倒的に多く、体積比を考えればトナー中に磁性キャリアが微量混合されているものと考えることもできる。つまり、現像容器4a内の二成分現像剤に、画像形成によって消費されたトナーを補う際に、微量の磁性キャリアを徐々に補給していくことになる。補給される現像剤の磁性キャリアの比が多くなれば同じ量のトナー補給で、後述する磁性キャリアの入れ替わり量が多くなり、現像容器4a内の現像剤はフレッシュな状態に近づくが、その分磁性キャリアの消費量が多くなる。よって、現像剤カートリッジ4g内に収容の補給用現像剤のトナー及び磁性キャリアの混合比は、画像形成装置のスペックにより必要とする画質性能、ランニングコストに応じて適当な混合比を別途定めることが好ましい。 The mixing ratio of the toner for replenishment developer accommodated in the developer cartridge 4g and the magnetic carrier is about 9: 1 by weight, but is not particularly limited to this value. That is, the toner amount is overwhelmingly larger than the mixing ratio of the two-component developer toner and the magnetic carrier in the developing container 4a, and considering the volume ratio, it is considered that a small amount of magnetic carrier is mixed in the toner. You can also. That is, when the toner consumed by image formation is supplemented to the two-component developer in the developing container 4a, a small amount of magnetic carrier is gradually replenished. If the ratio of the magnetic carrier of the developer to be replenished increases, the same amount of toner replenishment increases the amount of replacement of the magnetic carrier described later, and the developer in the developer container 4a approaches a fresh state. Carrier consumption increases. Accordingly, the mixing ratio between the toner of the replenishment developer accommodated in the developer cartridge 4g and the magnetic carrier may be separately determined depending on the image quality performance and running cost required by the specifications of the image forming apparatus. preferable.
また、現像剤カートリッジ4g内に収容の補給用現像剤の補給量は、補給スクリュー4iの回転数によっておおよそ定められるが、この回転数はトナー補給量制御手段4j(図4)によって定められる。トナー補給量制御手段4jとしては、現像剤のトナー濃度を光学的に検知するものや、感光ドラム1上の基準潜像を現像してそのトナー像の濃度を検知するものなどさまざまな手段を用い得る。本実施例ではトナー補給量制御手段4jとして、現像容器4a内の現像剤のトナー濃度を磁気的に検知する方式を採用した。本方式を採用した理由としては、本方式が他の方式と比較してコストや安定性で優れるためであるが、他の方式でも大きな差はない。 The replenishment amount of the replenishment developer accommodated in the developer cartridge 4g is roughly determined by the rotational speed of the replenishment screw 4i, and this rotational speed is determined by the toner replenishment amount control means 4j (FIG. 4). As the toner replenishment amount control means 4j, various means such as those for optically detecting the toner density of the developer and those for developing the reference latent image on the photosensitive drum 1 to detect the density of the toner image are used. obtain. In this embodiment, as the toner replenishment amount control means 4j, a method of magnetically detecting the toner concentration of the developer in the developing container 4a is adopted. The reason for adopting this method is that this method is superior in cost and stability compared to other methods, but there is no significant difference in other methods.
トナー補給量制御手段4jの検知情報が制御回路部100へ入力する。制御回路部100はその入力情報に基づいて補給スクリュー4iを回転制御して、現像剤カートリッジ4gの現像剤補給口4hから適時・適量の補給用現像剤を現像容器4a内に補給する。この現像剤の補給により、現像容器4a内の二成分現像剤のトナー濃度(トナー及び磁性キャリアの混合比)がほぼ一定状態に維持される。現像剤カートリッジ4g内の補給用現像剤がなくなる、その検知がなされて、制御回路部100は表示部(不図示)に、新しい現像剤カートリッジ4gとの交換をユーザに促す表示を行う。 Detection information of the toner replenishment amount control means 4j is input to the control circuit unit 100. The control circuit unit 100 controls the rotation of the replenishing screw 4i based on the input information, and replenishes the developer container 4a with a suitable and appropriate amount of replenishing developer from the developer replenishing port 4h of the developer cartridge 4g. By supplying the developer, the toner concentration (mixing ratio of the toner and the magnetic carrier) of the two-component developer in the developing container 4a is maintained in a substantially constant state. When it is detected that the developer for replenishment in the developer cartridge 4g runs out, the control circuit unit 100 displays on the display unit (not shown) a message prompting the user to replace the developer cartridge 4g with a new one.
次に、本実施例で用いられる二成分現像剤について説明する。 Next, the two-component developer used in this embodiment will be described.
トナーは、結着樹脂、着色剤、その他帯電制御剤、ワックス等の添加剤を含む着色樹脂粒子からなる。そして、流動性の改善、帯電量の調整等の必要に応じて、着色樹脂微粒子の表面には、例えばコロイダルシリカ・チタニア等の無機酸化物微粒子が外添されている。本実施例1におけるトナーは、結着樹脂がポリエステル系樹脂からなり、抵抗値は約1014Ωcm、体積平均粒径D4は約6.0μmである。 The toner is composed of colored resin particles containing an additive such as a binder resin, a colorant, other charge control agents, and wax. In addition, inorganic oxide fine particles such as colloidal silica and titania are externally added to the surface of the colored resin fine particles as necessary for improving fluidity and adjusting the charge amount. In the toner of Example 1, the binder resin is a polyester resin, the resistance value is about 10 14 Ωcm, and the volume average particle diameter D 4 is about 6.0 μm.
トナーの体積平均粒径D4は、コールターカウンターTA−II型(コールター社製)を使用する。測定法としては、一級塩化ナトリウムを用いて調製した1%NaCl水溶液からなる電解液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルフォン酸塩)を0.1〜5ml加え、更に測定試料を2〜20mg加える。試料を懸濁した電解液は超音波分散器で約1〜3分間分散処理を行う。前記コールターカウンターTA−II型により100μmアパーチャーを用いて、2μm以上のトナーの体積を測定する。これにより、体積分布を算出し、その測定結果から体積50%のメジアン径をもって体積平均粒径とする。 The volume average particle diameter D 4 of the toner, using a Coulter counter Model TA-II (manufactured by Coulter Electronics, Inc.). As a measuring method, 0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of an electrolytic solution composed of 1% NaCl aqueous solution prepared using primary sodium chloride, and further measured. Add 2-20 mg of sample. The electrolytic solution in which the sample is suspended is subjected to a dispersion treatment with an ultrasonic disperser for about 1 to 3 minutes. Using a Coulter counter TA-II, a toner volume of 2 μm or more is measured using a 100 μm aperture. Thus, the volume distribution is calculated, and the median diameter of 50% volume is defined as the volume average particle diameter from the measurement result.
磁性キャリアは、例えば表面酸化或は未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属、及びそれらの合金、或は酸化物フェライトなどが好適に使用可能であり、これらの磁性粒子の製造法は特に制限されない。本実施例1における磁性キャリアの抵抗値は1010Ωcm(108Ωcm〜1012Ωcm)であり、磁化量は200emu/cc(100emu/cc〜300emu/cc)であり、個数平均粒径は約35μmである(図5参照)。 As the magnetic carrier, for example, surface-oxidized or non-oxidized iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, rare earth and other metals and their alloys, or oxide ferrite can be preferably used. The production method is not particularly limited. The resistance value of the magnetic carrier in Example 1 is 10 10 Ωcm (10 8 Ωcm to 10 12 Ωcm), the amount of magnetization is 200 emu / cc (100 emu / cc to 300 emu / cc), and the number average particle diameter is about 35 μm (see FIG. 5).
磁性キャリアの体積平均粒径は、フロー式粒子像分析装置FPIA3000(シスメックス社製)を用いて、個数基準で粒径0.5〜200μmの範囲を32対数分割してそれぞれのチャンネルにおける粒子数を測定する。そして、その測定結果から個数50%のメジアン径をもって個数平均粒径とする。 The volume average particle size of the magnetic carrier is obtained by dividing the range of particle size of 0.5 to 200 μm by 32 logarithm on the basis of the number of particles using a flow type particle image analyzer FPIA 3000 (manufactured by Sysmex Corporation). taking measurement. Then, from the measurement result, the median diameter of 50% is used as the number average particle diameter.
また、磁性キャリアの抵抗値は、測定電極面積10cm2、電極間間隔0.4cmのサンドイッチタイプのセルを用い、片方の電極に1kgの荷重を加え、両電極間に印加電圧E(V/cm)を印加した時の電流値から、磁性キャリアの抵抗値を測定した。 In addition, the resistance value of the magnetic carrier is determined by using a sandwich type cell having a measurement electrode area of 10 cm 2 and a distance between electrodes of 0.4 cm, applying a load of 1 kg to one electrode, and applying a voltage E (V / cm between both electrodes). ) Was used to measure the resistance value of the magnetic carrier.
図2・図4のように、現像容器4aの攪拌スクリュー4e−2の近傍の壁面には、現像剤排出手段としての現像剤排出口4fが設けられている。現像容器4a内に収容され、画像形成を繰り返すことでトナー樹脂などが表面に付着し劣化した磁性キャリアを含む現像剤がこの現像剤排出口4fより現像装置4の外に排出される。現像剤の現像剤排出口4fからの排出は、現像剤カートリッジ4gから現像容器4a内に現像剤の補給がなされて現像容器内の現像剤の上面レベルT1が上がると、レベルアップした分の現像剤が現像剤排出口4fから現像容器の外に溢れ出ることでなされる。排出される現像剤の量は、現像剤カートリッジ4gより現像容器4a内に補給された新しい現像剤と略同じ量になるようにされる。 As shown in FIGS. 2 and 4, a developer discharge port 4f as a developer discharge means is provided on the wall surface of the developer container 4a in the vicinity of the stirring screw 4e-2. The developer containing the magnetic carrier which is contained in the developing container 4a and deteriorated due to the toner resin adhering to the surface by repeating the image formation is discharged out of the developing device 4 through the developer discharge port 4f. When the developer is replenished from the developer cartridge 4g into the developer container 4a and the upper surface level T1 of the developer in the developer container rises, the developer is discharged from the developer discharge port 4f. This is done by overflowing the developer out of the developer container from the developer discharge port 4f. The amount of the developer discharged is set to be approximately the same as the new developer replenished from the developer cartridge 4g into the developing container 4a.
(6)像担持体クリーニング手段6
ベルト5bに対するトナー像の一次転写後の感光ドラム表面に残留するトナーを除去するためのクリーニング手段としての感光ドラムクリーニング装置6はクリーニング部材としてクリーニングブレード6aを用いたブレードクリーニング方式の装置である。
(6) Image carrier cleaning means 6
The photosensitive drum cleaning device 6 as a cleaning unit for removing toner remaining on the surface of the photosensitive drum after the primary transfer of the toner image to the belt 5b is a blade cleaning type device using a cleaning blade 6a as a cleaning member.
ブレード6aはウレタンゴムからなる板状部材であり、このブレード6aを支持部材6hによってクリーニング容器6iに取り付けられている。ブレード6aは、そのエッジ部を感光ドラム表面にドラム回転方向に対してカウンターになるように当接しており、感光ドラム上の転写残トナーがブレード6aのエッジ部に達すると掻き落とされる。 The blade 6a is a plate-like member made of urethane rubber, and the blade 6a is attached to the cleaning container 6i by a support member 6h. The blade 6a abuts the edge portion on the surface of the photosensitive drum so as to be a counter with respect to the drum rotation direction, and is scraped off when the transfer residual toner on the photosensitive drum reaches the edge portion of the blade 6a.
ここで、ブレード6aを感光ドラム表面に当接する設定条件としては、本実施例では、自由長10mm、板厚2mmのブレード6aを、ばね(不図示)を用いて当接圧500gf(=4.9N),当接角30°となるように設定している。 Here, as a setting condition for contacting the blade 6a to the surface of the photosensitive drum, in this embodiment, the blade 6a having a free length of 10 mm and a plate thickness of 2 mm is applied with a contact pressure of 500 gf (= 4. 9N), the contact angle is set to 30 °.
(7)感光ドラム研磨機構
次に、本実施例で最も特徴的な部分である感光ドラム研磨機構について説明する。感光ドラム研磨機構は、現像装置4の現像剤排出口4fを通して排出される現像剤を、感光ドラムクリーニング装置6内に導入して、現像剤中に含まれる磁性キャリアを感光ドラム1の研磨剤として使用するものである。現像剤排出口4fが、現像装置4から該装置に収容されている二成分現像剤の排出を行う現像剤排出手段である。
(7) Photosensitive drum polishing mechanism Next, the photosensitive drum polishing mechanism which is the most characteristic part in this embodiment will be described. The photosensitive drum polishing mechanism introduces the developer discharged through the developer discharge port 4f of the developing device 4 into the photosensitive drum cleaning device 6, and uses the magnetic carrier contained in the developer as an abrasive for the photosensitive drum 1. It is what you use. The developer discharge port 4f is developer discharge means for discharging the two-component developer stored in the apparatus from the developing device 4.
図2の模型図のように、現像装置4に設けた現像剤排出口4fと、クリーニング装置6に設けた排出現像剤補給口6fは、排出現像剤搬送パイプ10により連絡させている。この排出現像剤搬送パイプ10が、現像装置4の現像剤排出口4fから排出された二成分現像剤をクリーニング装置6に搬送する現像剤搬送手段である。パイプ10内には、可撓性(フレキシブル)を有する排出現像剤搬送スクリュー10aが挿入されている。このスクリュー10aはパイプ10内の現像剤を現像装置4側からクリーニング装置6側に搬送する方向に駆動手段(不図示)により回転駆動される。そして、現像容器4a内の現像剤のうち、現像剤排出口4fを通して現像容器4aの外部に排出された現像剤はパイプ10内に入り、スクリュー10aの回転によりパイプ10内を矢印Yの方向に搬送され、やがてクリーニング装置6へ至る。本実施例においては、スクリュー10aとしては、外径が14mmのバネスクリューを用いた。 As shown in the model diagram of FIG. 2, the developer discharge port 4 f provided in the developing device 4 and the discharged developer supply port 6 f provided in the cleaning device 6 are communicated with each other by a discharged developer transport pipe 10. The discharged developer transport pipe 10 is developer transport means for transporting the two-component developer discharged from the developer discharge port 4 f of the developing device 4 to the cleaning device 6. A discharged developer transport screw 10 a having flexibility (flexible) is inserted into the pipe 10. The screw 10a is rotationally driven by a driving means (not shown) in a direction in which the developer in the pipe 10 is conveyed from the developing device 4 side to the cleaning device 6 side. Of the developer in the developer container 4a, the developer discharged to the outside of the developer container 4a through the developer discharge port 4f enters the pipe 10, and the pipe 10 is rotated in the direction of arrow Y by the rotation of the screw 10a. It is conveyed and eventually reaches the cleaning device 6. In this example, a spring screw having an outer diameter of 14 mm was used as the screw 10a.
ここで、現像剤排出口4fを通して現像容器4aの外部のパイプ10に排出された現像剤のスクリュー10aによる搬送速度は、本実施例においては、画像形成装置により作像する画像の画像比率に基づいて可変制御している。具体的には、制御回路部100は、画像比率が低い場合には搬送速度を遅くし、画像比率が高くなるに従って搬送速度を速くしていく。この理由としては、画像比率が高い場合には、現像装置4側からクリーニング装置6側に送り込まれる現像剤の量が増加する。そのため、クリーニング装置6内の現像剤が過多になり、現像剤がクリーニング装置6内で溢れる虞があるためである。一方、画像比率が低い場合には、現像装置4側からクリーニング装置6側に送り込まれる現像剤の量が減少する。そのため、クリーニング装置6内の現像剤が過少になり、以下に説明する感光ドラム1を研磨する磁性キャリアが枯渇してしまう虞がある。よって、画像比率によりスクリュー10aの搬送速度を調整し、かつパイプ10を現像剤のバッファーとして使用することで、クリーニング装置6への安定した現像剤の供給が可能となる。 Here, the conveyance speed by the screw 10a of the developer discharged to the pipe 10 outside the developer container 4a through the developer discharge port 4f is based on the image ratio of the image formed by the image forming apparatus in this embodiment. Variable control. Specifically, the control circuit unit 100 decreases the conveyance speed when the image ratio is low, and increases the conveyance speed as the image ratio increases. The reason for this is that when the image ratio is high, the amount of developer fed from the developing device 4 side to the cleaning device 6 side increases. Therefore, the developer in the cleaning device 6 becomes excessive, and the developer may overflow in the cleaning device 6. On the other hand, when the image ratio is low, the amount of developer sent from the developing device 4 side to the cleaning device 6 side decreases. For this reason, the developer in the cleaning device 6 becomes insufficient, and there is a possibility that a magnetic carrier for polishing the photosensitive drum 1 described below is depleted. Therefore, the developer can be stably supplied to the cleaning device 6 by adjusting the conveying speed of the screw 10a according to the image ratio and using the pipe 10 as a developer buffer.
図2及び図6において、現像装置4側からパイプ10のスクリュー10aによりクリーニング装置6側へ搬送された現像剤は排出現像剤補給口6fを通じてクリーニング装置6のクリーニング容器6i内に取り込まれる。 2 and 6, the developer conveyed from the developing device 4 side to the cleaning device 6 side by the screw 10a of the pipe 10 is taken into the cleaning container 6i of the cleaning device 6 through the discharged developer supply port 6f.
クリーニング容器6i内に取り込まれた現像剤は、クリーニング容器6i内にクリーニング容器長手方向(感光ドラム長手方向)に配設した現像剤均一化スクリュー6dにより、クリーニング容器6i内をクリーニング容器長手方向に均一になるように搬送される。これと共に、クリーニング容器6i内の現像剤が、クリーニング補助手段としての、回転可能なブラシローラからなるクリーニング補助ブラシローラ6cに供給される。現像剤均一化スクリュー6dが、クリーニング装置6に搬送された二成分現像剤を、クリーニング装置の長手方向に搬送すると共に、クリーニング補助ブラシローラ6cの長手方向に対して均一に供給する現像剤搬送手段である。 The developer taken in the cleaning container 6i is uniformly distributed in the cleaning container 6i in the cleaning container longitudinal direction by the developer equalizing screw 6d disposed in the cleaning container longitudinal direction (longitudinal direction of the photosensitive drum). It is conveyed to become. At the same time, the developer in the cleaning container 6i is supplied to a cleaning auxiliary brush roller 6c comprising a rotatable brush roller as a cleaning auxiliary means. Developer uniformizing screw 6d conveys the two-component developer conveyed to the cleaning device 6 in the longitudinal direction of the cleaning device and also supplies the developer uniformly to the longitudinal direction of the cleaning auxiliary brush roller 6c. It is.
現像剤均一化スクリュー6dによる現像剤の搬送方向は、本実施例では、図6の(a)において、図面に垂直方向の手前側から奥側に向かう方向(図6の(b)において左から右に向う方向)である。つまりクリーニング装置6の手前側端部に設けられた排出現像剤補給口6fの位置から奥側端部へ向かう方向である。本実施例では、現像剤均一化スクリュー6dは、中心軸径が7mm、外径が14mmのものを使用した。 In this embodiment, the developer transport direction by the developer uniformizing screw 6d is the direction from the front side to the back side in the direction perpendicular to the drawing in FIG. 6A (from the left in FIG. 6B). Direction to the right). That is, it is the direction from the position of the discharged developer supply port 6f provided at the front end of the cleaning device 6 toward the back end. In this embodiment, the developer uniformizing screw 6d has a central axis diameter of 7 mm and an outer diameter of 14 mm.
クリーニング補助ブラシローラ6cは、クリーニング容器6i内に、クリーニングブレード6aよりも感光ドラム回転方向上流側(像担持体回転方向上流側)において、感光ドラム1に対して一定の侵入量をもって当接するように配設されている。このクリーニング補助ブラシローラ6cは、現像剤均一化スクリュー6dにより供給された現像剤中の磁性キャリアを担持し、かつ感光ドラム1との当接部において感光ドラム1の回転方向と逆方向に駆動手段(不図示)により回転駆動される。 The cleaning auxiliary brush roller 6c is in contact with the photosensitive drum 1 with a constant intrusion amount in the cleaning container 6i on the upstream side in the rotational direction of the photosensitive drum (upstream side in the rotational direction of the image carrier) with respect to the cleaning blade 6a. It is arranged. The auxiliary cleaning brush roller 6c carries a magnetic carrier in the developer supplied by the developer uniformizing screw 6d, and is driven in a direction opposite to the rotation direction of the photosensitive drum 1 at a contact portion with the photosensitive drum 1. It is rotationally driven by (not shown).
このように、クリーニング補助ブラシローラ6cは、磁性キャリアを担持し、かつ、回転して、感光ドラム表面と摺擦することで、感光ドラム上に付着した帯電生成物、トナー樹脂、外添剤などを研磨・除去する役目を担っている。 As described above, the cleaning auxiliary brush roller 6c carries the magnetic carrier, rotates, and rubs against the surface of the photosensitive drum, thereby charging products, toner resin, external additives, and the like attached on the photosensitive drum. It has a role to polish and remove.
ここで、クリーニング補助ブラシローラ6cは、平板上の基布に対してブラシを形成する繊維(糸)を織り込み、その後適当な大きさにカットし、スパイラル状に芯金に巻きつけてローラ形状に仕上げた織物型のブラシローラである。 Here, the cleaning auxiliary brush roller 6c weaves fibers (threads) that form a brush into a base cloth on a flat plate, and then cuts into an appropriate size and winds it around a metal core in a spiral shape to form a roller shape. Finished fabric-type brush roller.
ブラシローラのブラシを形成する繊維(糸)の材質としては、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、レーヨン、トリアセテート、キュプラなど様々な種類がある。本実施例ではコストなどの面からナイロンを選択した。また、本実施例においては、クリーニング補助ブラシローラ6cのブラシを形成する繊維(糸)の長さ(パイル長)は5mm、芯金太さは6mmであり、よってクリーニング補助ブラシローラ6cの外径は16mmとした。また、クリーニング補助ブラシローラ6cの感光ドラム1への侵入量は1.5mmとした。 There are various types of materials for the fibers (threads) forming the brush of the brush roller, such as nylon, polyethylene terephthalate, polyimide, rayon, triacetate, and cupra. In this example, nylon was selected from the viewpoint of cost. In this embodiment, the length (pile length) of the fibers (threads) forming the brush of the cleaning auxiliary brush roller 6c is 5 mm, and the core metal thickness is 6 mm. Therefore, the outer diameter of the cleaning auxiliary brush roller 6c is It was 16 mm. The penetration amount of the cleaning auxiliary brush roller 6c into the photosensitive drum 1 was 1.5 mm.
クリーニング補助ブラシローラ6cが磁性キャリアを担持して、感光ドラム表面を研磨する能力を維持する上で重要となる条件としては、次の1)と2)の2つがある。 The following 1) and 2) are important conditions for maintaining the ability of the cleaning auxiliary brush roller 6c to carry the magnetic carrier and to polish the surface of the photosensitive drum.
1)実際に感光ドラム表面を研磨する役目を担う磁性キャリアの条件
2)その磁性キャリアを必要十分に担持することを可能にするためのクリーニング補助ブラシローラ6cのブラシを形成する繊維(糸)条件
まず、1)の磁性キャリアの条件について説明する。磁性キャリアの個数平均粒径については、前述したように本実施例1では約35μmのものを使用した(図5参照)。
1) Conditions for the magnetic carrier that actually plays the role of polishing the surface of the photosensitive drum 2) Fiber (thread) conditions for forming the brush of the auxiliary cleaning brush roller 6c to enable the magnetic carrier to be supported sufficiently and sufficiently First, the conditions of 1) magnetic carrier will be described. The number average particle diameter of the magnetic carrier was about 35 μm in Example 1 as described above (see FIG. 5).
磁性キャリアの個数平均粒径は、例えば次のような事項などにより決定される。現像装置4内でトナーと共に攪拌されるときに、新たに補給されたトナーに対して十分な帯電付与能力を維持できる表面積を有していること、現像スリーブ4b内のマグネット4cの磁力により十分に拘束されるための磁化量を有する大きさであることなどである。 The number average particle diameter of the magnetic carrier is determined by the following matters, for example. When it is stirred together with the toner in the developing device 4, it has a surface area that can maintain a sufficient charge imparting ability for the newly replenished toner, and is sufficiently due to the magnetic force of the magnet 4 c in the developing sleeve 4 b. For example, the size has a magnetization amount to be restrained.
磁性キャリアの個数平均粒径によって、磁性キャリアの感光ドラム表面を研磨する能力が直接大きく変化するものではない。しかし、例えば磁性キャリアの個数平均粒径が50μmを超えるような場合には、クリーニング補助ブラシローラ6cに十分に担持できない虞が発生する。 Depending on the number average particle diameter of the magnetic carrier, the ability of the magnetic carrier to polish the surface of the photosensitive drum does not change greatly directly. However, for example, when the number average particle diameter of the magnetic carrier exceeds 50 μm, there is a possibility that the magnetic carrier cannot be sufficiently carried on the cleaning auxiliary brush roller 6c.
磁性キャリアの感光ドラム表面を研磨する能力に大きく影響する磁性キャリアの条件としては、磁性キャリア表面の凹凸がある。図7に磁性キャリア表面の模型図を示す。(a)の磁性キャリア表面は、(b)の磁性キャリア表面に比較して凹凸が大きいことがわかる。一般的な磁性キャリアとしては、磁性体からなるコアと、コア表面を覆うように形成されたコート層(厚さは約0.2μm)からなる。コート層の役目としては、トナー樹脂や外添剤の付着防止、トナーへの帯電付与能力の維持、磁性キャリアの抵抗調整、トナーとの離型性向上等がある。トナーとの離型性を向上させるためには、コート層中に数十nmの無機微粒子を添加する方法がとられる場合が多く、図7の(a)と(b)で示した磁性キャリア表面の凹凸が異なるのは、コート層中に添加した無機微粒子の粒径や量が異なるためである。 As a condition of the magnetic carrier that greatly affects the ability of the magnetic carrier to polish the surface of the photosensitive drum, there is unevenness on the surface of the magnetic carrier. FIG. 7 shows a model diagram of the surface of the magnetic carrier. It can be seen that the surface of the magnetic carrier of (a) has larger irregularities than the surface of the magnetic carrier of (b). A typical magnetic carrier includes a core made of a magnetic material and a coat layer (having a thickness of about 0.2 μm) formed to cover the core surface. The role of the coat layer is to prevent adhesion of toner resin and external additives, to maintain the ability to impart charge to the toner, to adjust the resistance of the magnetic carrier, and to improve the releasability from the toner. In order to improve the releasability from the toner, a method of adding inorganic fine particles of several tens of nanometers to the coat layer is often used, and the magnetic carrier surface shown in FIGS. 7A and 7B is used. The unevenness of is different because the particle size and amount of the inorganic fine particles added to the coating layer are different.
図8は、磁性キャリア表面の凹凸と、感光ドラム表面の研磨能力の関係について示したものである。 FIG. 8 shows the relationship between the unevenness of the magnetic carrier surface and the polishing ability of the photosensitive drum surface.
本実施例では、磁性キャリアの研磨能力を評価する方法として、感光ドラム表面の接触角の変化を測定した。図8の(a)は、感光ドラム1の使用に伴う接触角の変化を示したものである。一般に、感光ドラム1の接触角は、使用開始直後に大きく変化した後、ある範囲内で推移することが多い。そこで、磁性キャリアの研磨能力を示す数値として、感光ドラム表面の初期の接触角と、使用後の安定した接触角の差分値を用いた。 In this example, the change in the contact angle on the surface of the photosensitive drum was measured as a method for evaluating the polishing ability of the magnetic carrier. FIG. 8A shows a change in contact angle with use of the photosensitive drum 1. In general, the contact angle of the photosensitive drum 1 often changes within a certain range after greatly changing immediately after the start of use. Therefore, as a numerical value indicating the polishing ability of the magnetic carrier, a difference value between an initial contact angle on the surface of the photosensitive drum and a stable contact angle after use was used.
図8の(b)は、磁性キャリア表面の凹凸(中心線平均粗さ;Ra)と、上記の磁性キャリアの研磨能力(接触角の差分値)の関係を示したものである。ここで、磁性キャリア表面の凹凸(中心線平均粗さ;Ra)の測定には、走査型プローブ顕微鏡D3100(ビーコ社製)の機能の1つであるタッピングモードを用いた。具体的には、磁性キャリア表面の10μm四方の領域を測定し、測定範囲内での中心線平均粗さ(Ra)を算出する。この作業を任意で選択した約10個の磁性キャリアについて測定し、それぞれの測定で算出された中心線平均粗さ(Ra)を再度平均処理して、磁性キャリアの中心線平均粗さ(Ra)とした。 FIG. 8B shows the relationship between the unevenness (center line average roughness; Ra) of the magnetic carrier surface and the polishing ability (contact angle difference value) of the magnetic carrier. Here, the tapping mode, which is one of the functions of the scanning probe microscope D3100 (manufactured by Bieco), was used to measure the unevenness (centerline average roughness; Ra) on the surface of the magnetic carrier. Specifically, a 10 μm square region on the surface of the magnetic carrier is measured, and the center line average roughness (Ra) within the measurement range is calculated. This work is measured for about 10 magnetic carriers arbitrarily selected, and the center line average roughness (Ra) calculated by each measurement is averaged again to obtain the center line average roughness (Ra) of the magnetic carrier. It was.
図8の(b)の結果から、磁性キャリアの感光ドラム表面を研磨する能力を維持するためには、磁性キャリアの中心線平均粗さ(Ra)が20nmから160nmの範囲内であることが望ましい。この結果から、磁性キャリアの研磨能力は、磁性キャリア表面の凹凸に大きく依存しており、実際には磁性キャリア表面の凹凸部が感光ドラム表面に接触及び摺擦することで研磨剤の効果を発揮していると考えられる。 From the result of FIG. 8B, in order to maintain the ability of the magnetic carrier to polish the photosensitive drum surface, it is desirable that the center line average roughness (Ra) of the magnetic carrier is in the range of 20 nm to 160 nm. . From this result, the polishing ability of the magnetic carrier greatly depends on the unevenness on the surface of the magnetic carrier, and in fact, the unevenness on the surface of the magnetic carrier makes contact with and rubs against the surface of the photosensitive drum, thereby exhibiting the effect of the abrasive. it seems to do.
よって、中心線平均粗さ(Ra)が10nmとなるような凹凸の小さい磁性キャリアでは、磁性キャリア表面の凹凸による研磨効果は望めない。逆に、中心線平均粗さ(Ra)が180nmとなるような凹凸の大きい磁性キャリアでは、磁性キャリア表面の凹凸が感光ドラム表面に接触する頻度が少なくなるために研磨効果が低下すると考えられる。 Therefore, with a magnetic carrier with small irregularities such that the center line average roughness (Ra) is 10 nm, the polishing effect due to the irregularities on the surface of the magnetic carrier cannot be expected. On the contrary, it is considered that the polishing effect is lowered in a magnetic carrier with large unevenness having a center line average roughness (Ra) of 180 nm because the frequency of unevenness on the surface of the magnetic carrier is less in contact with the surface of the photosensitive drum.
本実施例1では、磁性キャリアの中心線平均粗さ(Ra)を80nm(図7の(a)に示した磁性キャリア)とした。 In Example 1, the centerline average roughness (Ra) of the magnetic carrier was 80 nm (the magnetic carrier shown in FIG. 7A).
ちなみに、従来の感光ドラムを有する画像形成装置では、感光ドラムとクリーニングブレードの当接部に磁性キャリアが挟み込まれることにより、感光ドラム表面に傷が発生する場合があった。しかし、本実施例で用いた感光ドラム1は、感光ドラム表面に硬質の保護層を有するため、上記のような傷が発生することはない。 Incidentally, in a conventional image forming apparatus having a photosensitive drum, the surface of the photosensitive drum may be damaged due to the magnetic carrier being sandwiched between the contact portions of the photosensitive drum and the cleaning blade. However, since the photosensitive drum 1 used in this embodiment has a hard protective layer on the surface of the photosensitive drum, the above-described scratch does not occur.
次に、前記2)のクリーニング補助ブラシローラ6cのブラシを形成する繊維(糸)の条件について説明する。 Next, the conditions of the fibers (threads) forming the brush of the cleaning auxiliary brush roller 6c of 2) will be described.
クリーニング補助ブラシローラ6cのブラシを形成する繊維(糸)に求められる条件としては、実際に感光ドラム表面を研磨する磁性キャリアを十分に担持すること、ブラシに担持された磁性キャリアを一定の力で感光ドラム表面に押し付けることが求められる。この2つの条件を満たすために、本実施例1ではクリーニング補助ブラシローラ6cのブラシを形成する繊維(糸)の太さと植毛密度を調整し、最適化した。 The conditions required for the fibers (threads) forming the brush of the auxiliary cleaning brush roller 6c include that the magnetic carrier that actually polishes the surface of the photosensitive drum is sufficiently supported, and the magnetic carrier that is supported on the brush with a certain force. It is required to press against the surface of the photosensitive drum. In order to satisfy these two conditions, in the first embodiment, the thickness of the fibers (threads) forming the brush of the auxiliary cleaning brush roller 6c and the flocking density were adjusted and optimized.
図9の(a)に、クリーニング補助ブラシローラ6cにより磁性キャリアを担持した場合と、(b)に、マグネットを内包した回転可能なスリーブからなるマグネットローラにより磁性キャリアを担持した場合の模型図を示す。 FIG. 9A is a model diagram when a magnetic carrier is supported by the cleaning auxiliary brush roller 6c, and FIG. 9B is a model diagram when the magnetic carrier is supported by a magnet roller formed of a rotatable sleeve containing a magnet. Show.
(b)の場合には、マグネットローラに担持された磁性キャリアからなるチェーンが、感光ドラム1と当接する部分で、感光ドラム1からの剪断力が働くことによって折れ曲がるため、磁性キャリアの感光ドラム1に対する当接圧は小さくなってしまう。この問題を解決するためには、マグネットローラの感光ドラム1に対向する磁極の磁気力を大きくすることや、磁性キャリアの磁化量を大きくすることなどが考えられる。しかしながら、これらの値を大きくすると感光ドラム1との当接部で磁性キャリアが滞留して溢れてしまう虞がある。また、特に磁性キャリアの磁化量を変化させた場合には、現像装置4で感光ドラム表面上に形成された静電潜像にトナーを現像する時に、磁性キャリアのチェーンにより静電潜像やトナー像を乱してしまい、出力物としての画質が悪化する虞がある。 In the case of (b), the chain made of the magnetic carrier carried by the magnet roller is bent by the shearing force from the photosensitive drum 1 at the portion in contact with the photosensitive drum 1, so that the photosensitive drum 1 of the magnetic carrier. The contact pressure with respect to becomes small. In order to solve this problem, it is conceivable to increase the magnetic force of the magnetic pole of the magnet roller facing the photosensitive drum 1 or to increase the amount of magnetization of the magnetic carrier. However, if these values are increased, the magnetic carrier may stay at the contact portion with the photosensitive drum 1 and overflow. In particular, when the amount of magnetization of the magnetic carrier is changed, when the toner is developed on the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum by the developing device 4, the electrostatic latent image or the toner is developed by the chain of the magnetic carrier. The image may be disturbed, and the image quality as an output product may be deteriorated.
一方、(a)の場合には、クリーニング補助ブラシローラ6cのブラシを形成する繊維(糸)の太さと植毛密度を調整することで次の事項が可能となる。即ち、クリーニング補助ブラシローラ6cのブラシに必要十分な磁性キャリアを担持し、かつ感光ドラム表面に対して磁性キャリアが研磨能力を発揮するために必要十分な当接力を実現することが可能となる。 On the other hand, in the case of (a), the following matters are possible by adjusting the thickness of the fibers (threads) forming the brush of the auxiliary cleaning brush roller 6c and the flocking density. That is, it is possible to realize a necessary and sufficient contact force for carrying the necessary and sufficient magnetic carrier on the brush of the cleaning auxiliary brush roller 6c and for the magnetic carrier to exhibit the polishing ability with respect to the surface of the photosensitive drum.
本実施例では、前述のように、クリーニング補助ブラシローラ6cのブラシを形成する繊維(糸)の材質として、コスト面からナイロンを用いた。ここで、ナイロンのヤング率は300kgf/mm(2.94kN/mm)である。 In the present embodiment, as described above, nylon is used as the material of the fibers (threads) forming the brush of the cleaning auxiliary brush roller 6c from the viewpoint of cost. Here, the Young's modulus of nylon is 300 kgf / mm (2.94 kN / mm).
図10に、クリーニング補助ブラシローラ6cのブラシを形成する繊維(糸)の太さ及び植毛密度と、磁性キャリアを担持した時の感光ドラム1への研磨能力(接触角の差分値)の関係を示したものである。 FIG. 10 shows the relationship between the thickness of the fibers (threads) forming the brush of the auxiliary cleaning brush roller 6c and the flocking density and the polishing ability (contact angle difference value) to the photosensitive drum 1 when the magnetic carrier is carried. It is shown.
(a)は、ブラシを形成する繊維(糸)の太さと研磨能力(接触角の差分値)の関係を示したものであり、ブラシの繊維(糸)の太さが3デニールから10デニールの範囲内で良好な研磨能力を示すことがわかる。ここで、ブラシの繊維(糸)の太さが3.0デニールよりも小さい時には、感光ドラム表面に対して磁性キャリアが研磨能力を発揮するために必要十分な当接力を与えることができないと考えられる。一方、ブラシの繊維(糸)の太さが10デニールよりも大きい時には、十分に磁性キャリアを担持できないと考えられる。本実施例1では、ブラシを形成する繊維(糸)の太さとして、4デニールのものを用いた。 (A) shows the relationship between the thickness of the fibers (threads) forming the brush and the polishing ability (difference value of the contact angle). The thickness of the fibers (threads) of the brush is 3 to 10 deniers. It can be seen that good polishing ability is exhibited within the range. Here, when the thickness of the brush fibers (threads) is smaller than 3.0 denier, it is considered that the magnetic carrier cannot give sufficient contact force to the surface of the photosensitive drum in order to exhibit the polishing ability. It is done. On the other hand, when the thickness of the fiber (thread) of the brush is larger than 10 denier, it is considered that the magnetic carrier cannot be sufficiently supported. In Example 1, a 4-denier fiber (thread) forming the brush was used.
(b)は、ブラシを形成する繊維(糸)の植毛密度と研磨能力(接触角の差分値)の関係を示したものであり、ブラシの繊維(糸)の植毛密度が、15k本/cm2から40k本/cm2の範囲内で良好な研磨能力を示すことがわかる。ここで、ブラシの繊維(糸)の植毛密度が15k本/cm2よりも小さい時には、感光ドラム表面に対して磁性キャリアが研磨能力を発揮するために必要十分な当接力を与えることができないと考えられる。一方、ブラシの繊維(糸)の植毛密度が40k本/cm2よりも大きい時には、十分に磁性キャリアを担持できないと考えられる。本実施例1では、ブラシを形成する繊維(糸)の植毛密度として、25k本/cm2のものを用いた。 (B) shows the relationship between the flocking density of the fibers (threads) forming the brush and the polishing ability (difference value of the contact angle), and the flocking density of the fibers (threads) of the brush is 15k / cm. It can be seen that good polishing ability is exhibited within the range of 2 to 40 k pieces / cm 2 . Here, when the flock density of the fibers (threads) of the brush is less than 15 k pieces / cm 2 , the magnetic carrier cannot give sufficient contact force to the surface of the photosensitive drum in order to exhibit the polishing ability. Conceivable. On the other hand, when the flock density of the fibers (threads) of the brush is higher than 40 k pieces / cm 2 , it is considered that the magnetic carrier cannot be sufficiently supported. In the present Example 1, the thing of 25k piece / cm < 2 > was used as the flocking density of the fiber (thread) which forms a brush.
図2・図6において、6eはクリーニング補助ブラシローラ6cに担持された磁性キャリアを回収するための回収部材(スクレーパー)であり、厚さ1.0mmのポリエチレンテレフタレートの板である。回収部材6eの長さは、クリーニング補助ブラシローラ6cよりも長く、クリーニング補助ブラシローラ6cの長手方向全域に対して、約2.5mmの侵入量で一定の角度をもって当接している。 2 and 6, 6e is a recovery member (scraper) for recovering the magnetic carrier carried on the cleaning auxiliary brush roller 6c, which is a polyethylene terephthalate plate having a thickness of 1.0 mm. The length of the recovery member 6e is longer than the cleaning auxiliary brush roller 6c, and is in contact with the entire length of the cleaning auxiliary brush roller 6c at a constant angle with an intrusion amount of about 2.5 mm.
回収部材6eでクリーニング補助ブラシローラ6cの表面から回収された磁性キャリアは、ブレード6aで感光ドラム1上から回収された転写残トナーと共に、現像剤回収スクリュー6bによってクリーニング容器6内を手前側から奥側へと搬送される。そして、クリーニング容器6の奥側に設けられた回収トナー排出口6gからクリーニング容器6の外に排出される。回収トナー排出口6gから排出された現像剤は、画像形成装置に別途設けられた現像剤回収ボックス(不図示)に回収される。 The magnetic carrier recovered from the surface of the cleaning auxiliary brush roller 6c by the recovery member 6e, together with the transfer residual toner recovered from the photosensitive drum 1 by the blade 6a, passes through the cleaning container 6 from the front side by the developer recovery screw 6b. It is conveyed to the side. Then, the toner is discharged out of the cleaning container 6 through a collected toner discharge port 6 g provided on the back side of the cleaning container 6. The developer discharged from the collected toner discharge port 6g is collected in a developer collection box (not shown) provided separately in the image forming apparatus.
ここで、現像剤回収スクリュー6bによる現像剤の搬送方向は、本実施例1では前述の現像剤均一化スクリュー6dの搬送方向と同じであり、また現像剤回収スクリュー6bによる現像剤の搬送速度は現像剤均一化スクリュー6dの搬送速度よりも速くした。これは、現像剤回収スクリュー6bで搬送する現像剤が、排出現像剤補給口6fから感光ドラムクリーニング装置6に導入される現像剤に加え、ブレード6aにより感光ドラム上から回収された転写残トナーを搬送するためである。現像剤回収スクリュー6bによる現像剤の搬送速度を現像剤均一化スクリュー6dよりも早くすることで、感光ドラムクリーニング装置6内に現像剤が過剰に蓄積されることを防止できる。また、本実施例では、現像剤回収スクリュー6bは、中心軸径が7mm、外径が14mmのものを使用した。 Here, the transport direction of the developer by the developer recovery screw 6b is the same as the transport direction of the developer uniformizing screw 6d in the first embodiment, and the transport speed of the developer by the developer recovery screw 6b is as follows. It was faster than the conveying speed of the developer uniformizing screw 6d. This is because the developer transported by the developer recovery screw 6b is added to the developer introduced into the photosensitive drum cleaning device 6 from the discharged developer replenishing port 6f, and the transfer residual toner recovered from the photosensitive drum by the blade 6a. It is for conveying. By making the developer transport speed by the developer recovery screw 6b faster than the developer uniformizing screw 6d, it is possible to prevent the developer from being excessively accumulated in the photosensitive drum cleaning device 6. In this embodiment, the developer collecting screw 6b has a central axis diameter of 7 mm and an outer diameter of 14 mm.
図11は、以上説明した感光ドラム研磨機構を使用した場合に、使用に伴う感光ドラム表面の付着物の増減を、感光ドラム1の接触角の変化で確認したものである。 FIG. 11 shows the increase or decrease in the amount of deposits on the surface of the photosensitive drum that accompanies the use of the photosensitive drum polishing mechanism described above, based on the change in the contact angle of the photosensitive drum 1.
●印のプロットは、前述した硬質の保護層を有する感光ドラム1を、本実施例におけるような磁性キャリアによる研磨機構を有さない画像形成装置で使用した場合のものである。この場合は、感光ドラム表面を十分に摩耗することができないため、感光ドラム上の付着物を除去することができず、感光ドラム1の接触角は使用開始後の早い段階で80°以下に落ち込んでしまう。 The plots marked with ● are obtained when the photosensitive drum 1 having the hard protective layer described above is used in an image forming apparatus that does not have a polishing mechanism using a magnetic carrier as in this embodiment. In this case, since the surface of the photosensitive drum cannot be sufficiently worn, deposits on the photosensitive drum cannot be removed, and the contact angle of the photosensitive drum 1 drops to 80 ° or less at an early stage after the start of use. It will end up.
一方、○印のプロットは、本実施例の研磨機構を有する画像形成装置で使用した場合のものである。先に説明した感光ドラム研磨機構により感光ドラム表面を研磨すると共に、感光ドラム上の付着物を除去することが可能であるため、感光ドラム1の接触角は100°〜110°の間で推移する。 On the other hand, the circled plots are those used in the image forming apparatus having the polishing mechanism of this embodiment. Since the surface of the photosensitive drum can be polished by the photosensitive drum polishing mechanism described above and the deposits on the photosensitive drum can be removed, the contact angle of the photosensitive drum 1 changes between 100 ° and 110 °. .
以上説明したように、クリーニングブレード方式のクリーニング装置と、現像装置内の現像剤を徐々に自動交換する方式の現像装置を有する画像形成装置の改善がなされる。即ち、感光ドラム表面に放電生成物やトナー樹脂などが付着し、感光ドラム1とブレード6aの当接部における摩擦力が大きくなることを原因する、クリーニング不良、フィルミング、ブレード鳴き、ブレードめくれ等の問題が発生することを防止することができる。 As described above, the image forming apparatus having the cleaning device of the cleaning blade type and the developing device of the method of gradually automatically changing the developer in the developing device is improved. That is, discharge products, toner resin, and the like adhere to the surface of the photosensitive drum, and the frictional force at the contact portion between the photosensitive drum 1 and the blade 6a increases, resulting in poor cleaning, filming, blade squealing, blade turning, etc. Can be prevented from occurring.
また、転写装置や中間転写体等に磁性キャリアが転移する問題はないと共に、現像装置から排出される現像剤を有効利用することができ、高安定・低コストな画像形成装置を提供することが可能となる。 Further, there is no problem that the magnetic carrier is transferred to the transfer device, the intermediate transfer member, etc., and the developer discharged from the developing device can be used effectively, and a highly stable and low-cost image forming apparatus can be provided. It becomes possible.
なお、本実施例1で示した感光ドラム1は、硬質の保護層を有する有機感光体(OPC)に限定されるものでなく、感光ドラム1の最外層の材質がアモルファスシリコンである無機感光体を用いても良い。 The photosensitive drum 1 shown in the first embodiment is not limited to an organic photoreceptor (OPC) having a hard protective layer, and an inorganic photoreceptor in which the material of the outermost layer of the photosensitive drum 1 is amorphous silicon. May be used.
また、本実施例で示したクリーニング補助ブラシローラ6cは、ブラシローラだけに限定されるものでなく、図12に示すような、多孔質を有する、回転可能なスポンジローラであっても良い。図12において、クリーニング補助スポンジローラ6cは、磁性キャリアの個数平均粒径よりも若干大きい約60μmの多くの穴を有している。この穴に磁性キャリアを担持して、感光ドラム表面に当接・摺擦することで、感光ドラム1表面を研磨することが可能となる。 Further, the cleaning auxiliary brush roller 6c shown in the present embodiment is not limited to the brush roller, and may be a porous sponge roller as shown in FIG. In FIG. 12, the cleaning auxiliary sponge roller 6c has many holes of about 60 μm that are slightly larger than the number average particle diameter of the magnetic carrier. The surface of the photosensitive drum 1 can be polished by carrying a magnetic carrier in this hole and abutting and rubbing against the surface of the photosensitive drum.
更には、本実施例で示したクリーニング補助ブラシローラ6cは、ブラシローラだけに限定されるものでなく、図13に示すようなマグネットを内包した回転可能なスリーブからなる、回転可能なマグネットローラであっても良い。図13において、クリーニング補助マグネットローラ6cは、内包されるマグネットの磁気力により磁性キャリアを担持すると共に、感光ドラム表面に当接・摺擦することで、感光ドラム表面を研磨することが可能となる。 Furthermore, the cleaning auxiliary brush roller 6c shown in this embodiment is not limited to the brush roller, but is a rotatable magnet roller comprising a rotatable sleeve containing a magnet as shown in FIG. There may be. In FIG. 13, the cleaning auxiliary magnet roller 6 c can carry the magnetic carrier by the magnetic force of the magnet contained therein, and can polish the surface of the photosensitive drum by abutting and rubbing against the surface of the photosensitive drum. .
[実施例2]
次に本発明に係る画像形成装置の実施例2の形態について説明する。本実施例2の画像形成装置の基本構成は、実施例1のものと同様であり、共通する構成の再度の説明を省略し、本実施例2の特徴的な部分について図14により説明する。
[Example 2]
Next, a description will be given of a second embodiment of the image forming apparatus according to the present invention. The basic configuration of the image forming apparatus of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the description of the common configuration is omitted, and the characteristic part of the second embodiment will be described with reference to FIG.
本実施例2では、クリーニング装置6において、排出現像剤補給口6fからクリーニング容器6iに導入された現像剤を、クリーニング補助ブラシローラ6cに対してその長手方向に均一になるように搬送・供給するための現像剤均一化スクリュー6dを有さない。 In the second embodiment, in the cleaning device 6, the developer introduced into the cleaning container 6i from the discharged developer supply port 6f is transported and supplied to the cleaning auxiliary brush roller 6c so as to be uniform in the longitudinal direction. Therefore, the developer uniformizing screw 6d is not provided.
また、クリーニング補助ブラシローラ6cは、磁性キャリアを担持して感光ドラム表面を研磨する機能と共に、現像剤をローラ長手方向に搬送する機能を有する。このクリーニング補助ブラシローラ6cによる現像剤の搬送方向は、実施例1の現像剤均一化スクリュー6dの搬送方向と同じである。 The cleaning auxiliary brush roller 6c has a function of carrying a developer in the longitudinal direction of the roller, as well as a function of carrying a magnetic carrier to polish the surface of the photosensitive drum. The transport direction of the developer by the cleaning auxiliary brush roller 6c is the same as the transport direction of the developer uniformizing screw 6d of the first embodiment.
図14の(b)に、本実施例2で用いたクリーニング補助ブラシローラ6cの概略構成を示す。クリーニング補助ブラシローラ6cは、実施例1で示したブラシを一定間隔に離してスパイラル状に巻き付けたものであり、クリーニング補助ブラシローラ6cのブラシ部の外径は16mmである。またブラシ部の片側端面には、現像剤を搬送するためのスクリューが設けられており、中心軸径が6mm、外径が12mmのものを使用した。 FIG. 14B shows a schematic configuration of the auxiliary cleaning brush roller 6c used in the second embodiment. The cleaning auxiliary brush roller 6c is obtained by winding the brush shown in the first embodiment in a spiral shape at regular intervals, and the outer diameter of the brush portion of the cleaning auxiliary brush roller 6c is 16 mm. Further, a screw for transporting the developer is provided on one end face of the brush portion, and a screw having a central axis diameter of 6 mm and an outer diameter of 12 mm was used.
本実施例2の構成の場合も、実施例1と同様の効果を得ることができると共に、実施例1と比較して省スペース化を図ることが可能となる。 In the case of the configuration of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained, and space can be saved as compared with the first embodiment.
[実施例3]
次に本発明に係る画像形成装置の実施例3の形態について説明する。本実施例2の画像形成装置の基本構成は、実施例1のものと同様であり、共通する構成の再度の説明を省略し、本実施例2の特徴的な部分について図15により説明する。
[Example 3]
Next, a description will be given of an embodiment 3 of the image forming apparatus according to the present invention. The basic configuration of the image forming apparatus of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and the description of the common configuration is omitted, and the characteristic part of the second embodiment will be described with reference to FIG.
本実施例3は、1つの画像形成部の現像装置4から排出させた現像剤を隣接する画像形成部のクリーニング装置6に補給することを特徴としている。 The third embodiment is characterized in that the developer discharged from the developing device 4 of one image forming unit is supplied to the cleaning device 6 of the adjacent image forming unit.
図15において、第1〜第4の画像形成部Y−st、M−st、C−st、M−stの構成は実施例1で示したものと全く同じである。 In FIG. 15, the configurations of the first to fourth image forming units Y-st, M-st, C-st, and M-st are exactly the same as those shown in the first embodiment.
第1の画像形成部Y−stのクリーニング装置6の排出現像剤補給口6fと、第2の画像形成部M−stの現像装置4の現像剤排出口4fは現像剤搬送手段としてのパイプ10を介して連絡されている。第2の画像形成部M−stのクリーニング装置6の排出現像剤補給口6fと、第3の画像形成部C−stの現像装置4の現像剤排出口4fは現像剤搬送手段としてのパイプ10を介して連絡されている。第3の画像形成部C−stのクリーニング装置6の排出現像剤補給口6fと、第4の画像形成部Bk−stの現像装置4の現像剤排出口4fは現像剤搬送手段としてのパイプ10を介して連絡されている。そして、第4の画像形成部Bk−stのクリーニング装置6の排出現像剤補給口6fと、第1の画像形成部Y−stの現像装置4の現像剤排出口4fは現像剤搬送手段としてのパイプ10を介して連絡されている。 The discharged developer replenishing port 6f of the cleaning device 6 of the first image forming unit Y-st and the developer discharging port 4f of the developing device 4 of the second image forming unit M-st are pipes 10 as developer conveying means. Have been contacted through. The discharged developer replenishing port 6f of the cleaning device 6 of the second image forming unit M-st and the developer discharging port 4f of the developing device 4 of the third image forming unit C-st are pipes 10 as developer conveying means. Have been contacted through. The discharged developer replenishing port 6f of the cleaning device 6 of the third image forming unit C-st and the developer discharging port 4f of the developing device 4 of the fourth image forming unit Bk-st are pipes 10 as developer conveying means. Have been contacted through. The discharged developer replenishing port 6f of the cleaning device 6 of the fourth image forming unit Bk-st and the developer discharging port 4f of the developing device 4 of the first image forming unit Y-st serve as developer conveying means. Communication is made via a pipe 10.
従って、第1の画像形成部Y−stのクリーニング装置6には隣接する第2の画像形成部M−stの現像装置4から現像剤が搬送される。第2の画像形成部M−stのクリーニング装置6には隣接する第3の画像形成部C−stの現像装置4から現像剤が搬送される。第3の画像形成部C−stのクリーニング装置6には隣接する第4の画像形成部Bk−stの現像装置4から現像剤が搬送される。そして、第4の画像形成部Bk−stのクリーニング装置6には第1の画像形成部Y−stの現像装置4から現像剤が搬送される。 Accordingly, the developer is conveyed from the developing device 4 of the adjacent second image forming unit M-st to the cleaning device 6 of the first image forming unit Y-st. The developer is conveyed from the developing device 4 of the adjacent third image forming unit C-st to the cleaning device 6 of the second image forming unit M-st. The developer is conveyed from the developing device 4 of the adjacent fourth image forming unit Bk-st to the cleaning device 6 of the third image forming unit C-st. Then, the developer is conveyed from the developing device 4 of the first image forming unit Y-st to the cleaning device 6 of the fourth image forming unit Bk-st.
本実施例3の構成の場合も、実施例1や2と同様の効果を得ることができると共に、実施例1や2と比較して、現像剤の搬送手段を大幅に減らすことができ、省スペース化を図ることが可能となる。 Also in the case of the configuration of the third embodiment, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained, and the developer conveying means can be greatly reduced as compared with the first and second embodiments. Space can be achieved.
[その他]
1)以上の実施例では複数の画像形成部を有するタンデム型の画像形成装置を例にして説明したが、本発明は画像形成部が1つである単色の画像形成装置に適用できることは勿論である。
[Others]
1) In the above embodiments, a tandem type image forming apparatus having a plurality of image forming units has been described as an example. However, the present invention can be applied to a single color image forming apparatus having one image forming unit. is there.
2)画像形成装置は中間転写体を用いない構成のものであってもよい。 2) The image forming apparatus may be configured not to use an intermediate transfer member.
3)像担持体と画像形成プロセスは、電子写真感光体と電子写真画像形成プロセスに限られない。静電記録誘電体と静電記録画像形成プロセス、磁気記録磁性体と磁気記録画像形成プロセス等を用いた画像形成装置にも本発明は有効に適用できる。 3) The image carrier and the image forming process are not limited to the electrophotographic photosensitive member and the electrophotographic image forming process. The present invention can also be effectively applied to an image forming apparatus using an electrostatic recording dielectric and an electrostatic recording image forming process, a magnetic recording magnetic material and a magnetic recording image forming process, or the like.
1 感光ドラム(像担持体)
2 帯電手段
3 レーザユニット(情報書き込み手段)
4 現像手段
4a 現像容器
4b 現像スリーブ
4c マグネットローラ
4d 現像剤コーティングブレード
4e 現像剤循環スクリュー
4f 現像剤排出口
5a 1次転写ローラ
5b 中間転写ベルト
5f 二次転写ローラ
6 感光ドラムクリーニング手段
6a クリーニングブレード
6b 現像剤回収スクリュー
6c クリーニング補助手段
6d 現像剤均一化スクリュー
6e 回収部材
6f 排出現像剤補給口6f
6g 回収トナー排出口
7 中間転写ベルトクリーニング装置
8 定着装置
10 排出現像剤搬送手段
P 記録材
1 Photosensitive drum (image carrier)
2 Charging means 3 Laser unit (information writing means)
4 developing means 4a developing container 4b developing sleeve 4c magnet roller 4d developer coating blade 4e developer circulating screw 4f developer discharge port 5a primary transfer roller 5b intermediate transfer belt 5f secondary transfer roller 6 photosensitive drum cleaning means 6a cleaning blade 6b Developer recovery screw 6c Cleaning assisting means 6d Developer uniformizing screw 6e Recovery member 6f Discharged developer supply port 6f
6 g Collected toner discharge port 7 Intermediate transfer belt cleaning device 8 Fixing device 10 Discharged developer conveying means P Recording material
Claims (9)
前記現像手段へトナーと磁性キャリアを混合した補給用現像剤の補給を行なう現像剤補給手段と、
前記現像手段から前記二成分現像剤の排出を行なう現像剤排出手段と、
前記現像手段から排出された前記二成分現像剤を前記クリーニング手段に搬送する現像剤搬送手段と、
前記クリーニング手段において前記クリーニングブレードよりも像担持体回転方向上流側に配置されていて、前記現像剤搬送手段により前記クリーニング手段に搬送された前記二成分現像剤を担持して前記像担持体の表面に当接するクリーニング補助手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 Rotating image carrier for forming an image, charging means for charging the surface of the image carrier, and image information writing for forming an electrostatic latent image on the image carrier charged by the charging means Means for developing the electrostatic latent image formed on the image carrier by supplying the toner with a two-component developer made of toner and a magnetic carrier, and transferring the visualized toner image to a transfer material. In the image forming apparatus, the image forming apparatus includes: a transfer unit that transfers to the surface; and a cleaning unit that includes a cleaning blade for removing the toner remaining on the surface of the image carrier after transfer.
Developer replenishing means for replenishing the developer for replenishment in which toner and magnetic carrier are mixed to the developing means;
Developer discharging means for discharging the two-component developer from the developing means;
Developer conveying means for conveying the two-component developer discharged from the developing means to the cleaning means;
The cleaning unit is disposed upstream of the cleaning blade in the rotation direction of the image carrier in the cleaning unit, and carries the two-component developer transported to the cleaning unit by the developer transport unit and carries the surface of the image carrier. Cleaning auxiliary means abutting on
An image forming apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008044187A JP2009204679A (en) | 2008-02-26 | 2008-02-26 | Image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2963502A3 (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-27 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus |
-
2008
- 2008-02-26 JP JP2008044187A patent/JP2009204679A/en active Pending
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EP2963502A3 (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-27 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus |
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