JP2013257364A - Developing device, process cartridge, and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、現像剤担持体及び供給ローラを備える現像装置、これを備えるプロセスカートリッジ並びに画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device including a developer carrier and a supply roller, a process cartridge including the same, and an image forming apparatus.
従来、インライン方式の画像形成装置に関する発明として、特許文献1に記載のされる画像形成装置が開示されている。特許文献1に記載の発明では、複数の感光体ドラムが、中間転写体、記録材搬送体の下方に配置されている。こうした構成では、中間転写体や記録材搬送体を間に挟む態様で、例えば、定着装置と現像装置(または露光装置)とを互いに離れた位置に配置できる。そのために、現像装置(露光装置)が定着装置の熱の影響を受け難い等の利点が得られる。 Conventionally, as an invention related to an inline image forming apparatus, an image forming apparatus described in Patent Document 1 has been disclosed. In the invention described in Patent Document 1, a plurality of photosensitive drums are disposed below the intermediate transfer member and the recording material transport member. In such a configuration, for example, the fixing device and the developing device (or the exposure device) can be arranged at positions separated from each other, with the intermediate transfer member and the recording material conveyance member sandwiched therebetween. For this reason, there are obtained advantages such that the developing device (exposure device) is hardly affected by the heat of the fixing device.
一方で、こうした構成では、現像装置において、重力に反して、現像ローラや供給ローラへと現像剤を供給する必要が生じる。このときに、供給ローラへの現像剤の供給は、供給ローラの回転方向の下流側で現像ローラと供給ローラのニップ部の直後の部位に、現像剤を搬送するのが最も効率が良い。それは、外周部に複数のセルを有する弾性層が設けられた供給ローラにおいて、ニップ部の直後の部位はニップ部内から出てくる弾性部が圧力から開放され、それに伴いセルが開く作用がある。このとき吸気が行われ、現像剤の吸い込みが行われる。従って、現像剤を供給ローラに効率的に保持させるには、この吸い込み部にトナーを直接送り込むのが好ましい。 On the other hand, in such a configuration, it is necessary to supply the developer to the developing roller and the supply roller in the developing device against gravity. At this time, it is most efficient to supply the developer to the supply roller by transporting the developer to a portion immediately downstream of the nip portion between the development roller and the supply roller on the downstream side in the rotation direction of the supply roller. That is, in the supply roller provided with an elastic layer having a plurality of cells on the outer peripheral portion, the elastic portion coming out from the nip portion is released from the pressure immediately after the nip portion, and the cell opens accordingly. At this time, intake is performed and developer is sucked. Therefore, in order to efficiently hold the developer on the supply roller, it is preferable to feed the toner directly into the suction portion.
ただし、重力に反して現像剤を供給する現像装置においては、簡易な構成で吸い込み部まで現像剤を多量に送り込むことは困難である。また、吸い込み部の付近に現像剤を送り込んだとしても、一部は吸い込まれるものの、ほとんどの現像剤は供給ローラの回転に伴って収納室等に戻されてしまう。 However, in a developing device that supplies developer against gravity, it is difficult to feed a large amount of developer to the suction portion with a simple configuration. Even if the developer is sent to the vicinity of the suction portion, a part of the developer is sucked, but most of the developer is returned to the storage chamber or the like with the rotation of the supply roller.
そこで、特許文献1の現像装置では、供給ローラの下側部分で現像剤を供給する技術が提案されている。特許文献1では、現像ローラ(現像剤担持体)と供給ローラの当接部において、供給ローラは、下方から上方へと回転する。そして、供給ローラの下方にはトナー受け部材が設けられ、トナー受け部材に受けシートの基端部が取付けられ、この受けシートが供給ローラの下方に適当な線圧で接触する。こうした構成によれば、供給ローラに付着した現像剤は、受けシートによって受け止められて、重力によって落下する現象が抑制され、また、現像ローラに供給できる現像剤の減少が抑制され、ベタ濃度の低下が抑制される。 Therefore, in the developing device of Patent Document 1, a technique for supplying the developer at the lower portion of the supply roller has been proposed. In Patent Document 1, the supply roller rotates from below to above at the contact portion between the developing roller (developer carrier) and the supply roller. A toner receiving member is provided below the supply roller, and a base end portion of the receiving sheet is attached to the toner receiving member, and the receiving sheet contacts the supply roller with an appropriate linear pressure. According to such a configuration, the developer adhering to the supply roller is received by the receiving sheet, and the phenomenon of dropping due to gravity is suppressed, and the decrease in the developer that can be supplied to the development roller is suppressed, and the solid density is reduced. Is suppressed.
しかしながら、特許文献1に記載の現像剤の供給機構では、低印字率の画像パターンで耐久を行った場合に、現像される現像剤量が少ないために、供給ローラと受けシートの間に、循環しない現像剤が多量に存在する場合がある。つまり、供給ローラの下方に現像剤が溜まるものの、低印字率の画像パターンの耐久では、溜まった現像剤の消費が進まない。そのために、供給ローラの回転に伴ってその下方に現像剤が次々と供給され、現像剤が凝集してパッキングしてしまい、供給ローラへの現像剤の供給ムラによる濃度ムラ等の画像品質の悪化が引き起こされる場合がある。 However, in the developer supply mechanism described in Patent Document 1, when durability is performed with an image pattern having a low printing rate, since the amount of developer to be developed is small, the developer is circulated between the supply roller and the receiving sheet. There may be a large amount of developer that does not. That is, although the developer is accumulated below the supply roller, the consumption of the accumulated developer does not progress in the durability of the image pattern with a low printing rate. Therefore, as the supply roller rotates, the developer is supplied one after another, the developer aggregates and packs, and the image quality deteriorates such as density unevenness due to uneven supply of the developer to the supply roller. May be caused.
本発明は、上記実情に鑑み、供給ローラへの現像剤の供給を確保しつつ、ベタ濃度の安定性を向上させ、高品位な画像を供給することができる現像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a developing device capable of improving solid density stability and supplying a high-quality image while ensuring supply of a developer to a supply roller. To do.
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、現像剤を担持しつつ回転自在な現像剤担持体と、前記現像剤担持体にニップ部で接触又は侵入され、前記ニップ部で前記現像剤担持体の表面に対して反対方向に回転自在で、前記現像剤担持体に現像剤を供給するために現像剤を内包する供給ローラと、前記供給ローラの上方に配置されて現像剤を貯留する貯留部と、前記貯留部よりも下方に配置されて現像剤を収納する収納室と、前記収納室の内部に配置され、前記収納室から前記貯留部へと現像剤を搬送する搬送部材と、前記ニップ部に対する前記供給ローラの回転方向の下流領域で、長手方向で前記供給ローラの断面において異なる位相位置に亘って前記供給ローラに接触又は侵入する現像剤返し部材と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a developing device according to the present invention includes a developer carrying member that is rotatable while carrying a developer, and contacts or enters the developer carrying member at a nip portion. A supply roller that is rotatable in the opposite direction with respect to the surface of the developer carrier and contains developer to supply the developer to the developer carrier, and is disposed above the supply roller to store the developer. A storage section that is disposed below the storage section and stores the developer; a transport member that is disposed inside the storage chamber and transports the developer from the storage chamber to the storage section; A developer returning member that contacts or enters the supply roller across a different phase position in the cross section of the supply roller in the longitudinal direction in a downstream region in the rotation direction of the supply roller with respect to the nip portion. And
本発明によれば、供給ローラへの現像剤の供給を確保しつつ、ベタ濃度の安定性を向上させ、高品位な画像を供給することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the stability of the solid density and supply a high-quality image while securing the supply of the developer to the supply roller.
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, since the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described in this embodiment are appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the invention is applied and various conditions, there is no specific description. As long as the scope of the invention is not limited to these, it is not intended.
図1は、本発明の実施例1に係る画像形成装置100の構成を示す断面図である。画像形成装置100は、電子写真画像形成プロセスを利用したインライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザプリンタ等の画像形成装置である。画像形成装置100は、画像情報に従って、記録材12(例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など)にフルカラー画像を形成することができる。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an
図1に示されるように、画像形成装置100は画像形成装置本体(以下、単に『装置本体』という)100Aを有し、この装置本体100Aの内部には、画像を形成する画像形成部SY、SM、SC、SKが設けられる。画像形成部SY、SM、SC、SKは、『像担持体』である感光体ドラム1Y、1M、1C、1K、『転写装置』である転写ローラ8Y、8M、8C、8K等を含む。
As shown in FIG. 1, the
画像形成装置100は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための第1、第2、第3、第4の画像形成部SY、SM、SC、SKを有する。本実施例では、第1〜第4の画像形成部SY、SM、SC、SKは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。
The
尚、本実施例では、第1〜第4の画像形成部SY、SM、SC、SKの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Y、M、C、Kは省略して、総括的に説明する。 In the present embodiment, the configurations and operations of the first to fourth image forming units SY, SM, SC, and SK are substantially the same except that the colors of images to be formed are different. Therefore, in the following, unless there is a particular distinction, the subscripts Y, M, C, and K given to the reference numerals to indicate that they are elements provided for any color are omitted, and generally explain.
画像形成装置100は、静電像を担持する複数の『像担持体』として、鉛直方向と交差する方向に並設された4個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム1を有する。感光体ドラム1は、図示の矢印A方向(時計方向)に図示しない駆動手段(駆動源)により回転駆動される。
The
感光体ドラム1の周囲には、感光体ドラム1の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ2、画像情報に基づきレーザを照射して感光体ドラム1上に静電像(静電像)を形成する露光手段としてのスキャナユニット(露光装置)3が配置されている。感光体ドラム1の周囲には、静電像をトナー像として現像する『現像手段』である『現像装置』としての現像ユニット4、転写後の感光体ドラム1の表面に残ったトナーT(転写残トナー)を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材6が配置されている。更に、4個の感光体ドラム1に対向して、感光体ドラム1上のトナー像を記録材12に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト5が配置されている。
Around the photosensitive drum 1, a
ここでは、感光体ドラム1と、感光体ドラム1に作用するプロセス手段としての帯電ローラ2、現像ユニット4及びクリーニング部材6とは、一体的にカートリッジ化されている。そして、装置本体100Aに着脱自在な『プロセスカートリッジ』であるカートリッジ7を形成している。
Here, the photosensitive drum 1 and the
中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト5は、全ての感光体ドラム1に当接し、図示の矢印B方向(反時計方向)に循環移動(回転)する。中間転写ベルト5は、複数の支持部材として、駆動ローラ61、二次転写対向ローラ62、従動ローラ63に掛け渡されている。
The
中間転写ベルト5の内周面側には、各感光体ドラム1に対向するように、一次転写手段としての、4個の一次転写ローラ8が並設されており、感光体ドラム1上のトナー像が中間転写ベルト5上に転写(一次転写)される。また、中間転写ベルト5の外周面側において二次転写対向ローラ62に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ9が配置されており、中間転写ベルト5上のトナー像が記録材12に転写(二次転写)される。
On the inner peripheral surface side of the
トナー像が転写された記録材12は、定着手段としての定着装置10に搬送される。定着装置10において記録材12に熱及び圧力が加えられることで、記録材12にトナー像が定着される。又、一次転写工程後に感光体ドラム1上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材6によって除去、回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト5上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置11によって清掃される。なお、感光体ドラム1と一次転写ローラ8とは、ニップN1を形成しており、二次転写対向ローラ62と二次転写ローラ9とは、ニップN2を形成している。
The
図2は、カートリッジ7の構成を示す断面図であり、感光体ドラム1の長手方向(回転軸方向)に沿う方向から見た断面図に相当する。なお、ここでは、収容している現像剤の種類(色)を除いて、各色用のカートリッジ7の構成及び動作は実質的に同一である。カートリッジ7は、感光体ドラム1等を備えた感光体ユニット13と、現像ローラ17等を備えた現像ユニット4と、を有する。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the
感光体ユニット13は、感光体ユニット13内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体14を有する。クリーニング枠体14には、感光体ドラム1が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光体ドラム1は、図示しない駆動手段(駆動源)としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット13に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示の矢印A方向(時計方向)に回転駆動される。
The
感光体ユニット13には、感光体ドラム1の周面上に接触するように、クリーニング部材6、帯電ローラ2が配置されている。クリーニング部材6によって感光体ドラム1の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体14内に落下して、収容される。
In the
帯電手段である帯電ローラ2は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム1に加圧接触することで従動回転する。ここで帯電ローラ2の芯金には、帯電工程として、感光体ドラム1に対して所定の直流電圧が印加されており、これにより感光体ドラム1の表面には、一様な暗部電位(Vd)が形成される。前述のスキャナユニット3からのレーザ光によって、感光体ドラム1を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位(Vl)、未露光部位は所定の暗部電位(Vd)の静電像が、感光体ドラム1上に形成される。
The charging
一方、現像ユニット4は、本実施例の特徴であるトナー返し部材50の他に、現像ローラ17、現像ブレード21、供給ローラ20、トナーT、及び現像に寄与するトナーTを格納する収納室18を有する。『現像剤担持体』である現像ローラ17は、『現像剤』であるトナーTを担持しつつ回転自在なローラである。
On the other hand, the developing
収納室18の内部には、収納室18から貯留部QへとトナーTを搬送する『搬送部材』である撹拌部材22が配置されている。すなわち、 撹拌部材22は、収納室18内に収納されたトナーTを撹拌すると共に、供給ローラ20の上部に向けて図中の矢印G方向にトナーTを搬送するためのものでもある。
Inside the
現像ブレード21は、現像ローラ17にカウンターで当接しており、供給ローラ20によって供給されたトナーTのコート量規制及び電荷付与を行っている。現像ブレード21は薄い板状部材からなり、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナーT及び現像ローラ17に接触当接される。トナーTは現像ブレード21と現像ローラ17との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード21に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。
The developing
本実施形態においては、現像ローラ17に印加された所定のDCバイアスに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーTが、感光体ドラム1に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電像を顕像化する。
In the present embodiment, the toner T, which is negatively charged by frictional charging with respect to a predetermined DC bias applied to the developing
供給ローラ20は、現像ローラ17により現像ローラ17の周面上と所定のニップを形成するニップ部Nで接触又は侵入されている。ニップ部Nで現像ローラ17の表面に対して『反対方向』である回転方向E(反時計方向)に回転自在で、現像ローラ17にトナーTを供給するためにトナーTを内包するローラである。供給ローラ20は導電性芯金20aの外周に発泡体である発泡ウレタン層20bを形成した弾性スポンジローラである。供給ローラ20と現像ローラ17は所定の侵入量を持って接触している。接触部において互いに逆方向に移動するよう回転している(供給ローラ20が矢印E方向に回転しており、現像ローラ17が矢印D方向に回転している)。
The
この動作により、感光体ドラム1と現像ローラ17の当接部において可視化に用いられなかった現像ローラ17上の現像残トナーTは、現像ローラ17の回転によって現像ユニット4の内部に戻される。そして現像ローラ17上の現像残トナーTは供給ローラ20によって現像ローラ17から剥ぎ取られる。それと同時に供給ローラ20の回転によって、現像ローラ17上に新たなトナーTが供給され、再び現像ブレード21と現像ローラ17の当接部に搬送される。
By this operation, the undeveloped toner T on the developing
また、供給ローラ20の軸方向における両端部は非画像形成領域であるため、常に現像残トナーTの量が多い。したがって、供給ローラ20が繰り返しで剥ぎ取り供給の動作をすることになり、連続的に摺擦負荷や熱ストレスの影響を受けやすくなる。それらの影響でトナー劣化が促進されると現像ローラ17や現像ブレード21等にトナーTが融着して画像不良が発生する場合がある。したがって、現像器の寿命が長い場合には端部でのトナー劣化を低減する必要が生じてくる。
Further, since both end portions in the axial direction of the
また、供給ローラ20の上方に、トナーTを貯留する貯留部Qが配置されている。貯留部Qよりも下方に、トナーTを収納する収納室18が配置されている。貯留部Qは、現像ローラ17、供給ローラ20、及び、トナー返し部材50(図1参照)で囲まれる空間で形成される。
A storage portion Q that stores the toner T is disposed above the
図3は、現像ローラ17及び供給ローラ20の構成を示す断面図である。この図3を参照しつつトナー返し部材50に関して以下に説明する。図3では、供給ローラ20の吸込部Mの近傍の構成を示しており、撹拌部材22によって、トナーTが供給ローラ20に搬送されて、その後のトナーTの動きが示されている。撹拌部材22によるトナーTの搬送は、供給ローラ20の吸込部Mの方向に向けて行われるのが効率がよい。そこで、本発明は、トナー返し部材50を設置することにより、トナーTを効率よく供給ローラ20内に取り込み、供給ローラ20による現像ローラ17へのトナー搬送量を増やすものである。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the developing
撹拌部材22によって図中の矢印Gの軌道をもって吸込部Mの近傍に搬送されたトナーTは、一部は吸込部Mに取り込まれ、多くは図中の矢印F1方向に搬送される。トナー返し部材50の作用は、吸込部Mの付近で供給ローラ20に取り込まれずに図中の矢印F1方向に流されたトナーTを跳ね返して、再度、吸込部Mの付近にトナーTを持っていくトナー循環F(F1、F2、F3を合わせた循環)を作り出すことである。この作用により、トナーTを供給ローラ20に効率よく取り込むことが可能になるのである。なお、供給ローラ20が、現像ローラ17によって凹状になっているその凹み量は、図中では、△Eとなっている。また、トナー返し部材50は、収納室18に取付けられている(後述のトナー返し部材51、52も同様である。)
A part of the toner T conveyed to the vicinity of the suction part M by the agitating
図4は、供給ローラ20及びトナー返し部材51の構成を示す断面図である。図4(a)は図4(c)の矢印K方向から見たA−A線に沿う断面図であり、図4(b)は図4(c)の矢印K方向から見たB−B線に沿う断面図である。図4(c)は図4(a)及び図4(b)の矢印Jの方向から見た平面図である。なお、図4(a)及び図4(b)中では、現像ローラ17を省略している。『現像剤返し部材』であるトナー返し部材50は、ニップ部Nに対する供給ローラ20の回転方向Eの下流領域で、長手方向Zで供給ローラ20の断面において異なる位相位置に亘って供給ローラ20に近傍で対向、接触又は侵入する。すなわち、図4(a)の場合と図4(b)の場合とで、供給ローラ20の表面に対するトナー返し部材50の先端の円周方向の変位(L×θ1)は、供給ローラ20の軸から見て、互いに異なっている。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of the
トナー返し部材50は、長手方向Zで中央側に位置する中央部50aと、長手方向Zで端部側に位置する両端部50bと、を有する。両端部50bが有する供給ローラ20の回転方向Eの上流側の上流縁部50cは、供給ローラ20の回転方向Eで上流に配置され(図4(a)参照)、中央部50aは、供給ローラ20の回転方向Eで下流に配置される(図4(b)参照)。なお、両端部50bと中央部50aは、連続して形成されている。
The
両端部50bは、長手方向Zで端部から中央へと向かうに従って供給ローラ20の回転方向Eの下流へと向かう板面を有する。中央部50aは、長手方向Zに沿う板面を有する。両端部50bの前述の板面、及び、中央部50aの前述の板面は、供給ローラ20の回転方向の上流側の方を向いている。水平面に直交する方向(矢印J方向、上方)から見た場合に、中央部50aの長さは、両端部50bの長さよりも大きく設定される。
Both
図4(c)に示されるように、現像ローラ17及び供給ローラ20の重力方向の上側に貯留するトナーTは、両端部50bによって供給ローラ20の回転方向Eの下流方向へと移動する(矢印F1参照)。そして、そのトナーTは、中央部50aによって跳ね返されて供給ローラ20の回転方向Eの上流方向へと移動する(矢印F3参照)。こうした作用により、トナーTが両端部50bから中央部50aへと移動するので、両端部50bにて滞留する現象が抑制され、連続的に摺擦負荷や熱ストレスを受ける現象が抑制される。この結果、このような貯留部QにおけるトナーTの循環により、供給ローラ20の長手端部でのトナーTの劣化が抑制され、現像寿命が長い場合でもトナーTの融着等が抑制される。
As shown in FIG. 4C, the toner T stored on the upper side in the gravity direction of the developing
なお、本実施例においては、現像ローラ17、供給ローラ20は、ともに外径φ20である。トナー返し部材50の配置としては、前述したのは供給ローラ20に侵入した態様でも良いが、供給ローラ20に非接触で且つ極近傍に配設されていても良い。その代り、トナー返し部材50が供給ローラ20から離れすぎてしまうと、矢印F1方向に流れたトナーTを充分ブロックできず、跳ね返す量が少なくなってしまう。そのために、トナー返し部材50と供給ローラ20との距離は、2mm以下が望ましく1mm以下がより好ましい。本実施例においては1.0mmに設定した。
In the present embodiment, both the developing
また、トナー返し部材50については現像容器と同じ材質で厚み1.0mm、端部から5.5mmの長さについて、供給ローラ20に対して0.18°/mmの角度θに設定した形状を持っている。なお、角度θは供給ローラ20の断面の位相角の長手方向での増加の割合を示す量であす。角度θについては、トナーTが長手方向に反射する角度あればよく、0.045°/mm以上で2.0°/mm以下が好ましい。なお、このθは、図4、図5、図6中で、θ1、θ2、θ3として記載されている。
Further, the
以上述べたように、本発明においては、トナー返し部材50を適当な位置に配設することにより供給ローラ20へのトナーTの供給を効率よく行うことができる。そのため、ベタ濃度の安定性を改善しつつ、トナー劣化によるトナー融着画像を防止し、高品位な画像を供給することができる。
As described above, in the present invention, the toner T can be efficiently supplied to the
図5は、実施例2に係る画像形成装置が備える供給ローラ20及びトナー返し部材51の構成を示す断面図である。図5(a)は 図5(c)の矢印K方向から見たA−A線に沿う断面図であり、図5(b)は 図5(c)の矢印K方向から見たB−B線に沿う断面図である。図5(c)は 図5(a)及び図5(b)の矢印Jの方向から見た平面図である。なお、図5(a)及び 図5(b)中では、現像ローラ17を省略している。実施例2の構成のうち実施例1と同一の構成及び効果のものに関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例2においても、実施例1と同様の画像形成装置100に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。実施例2が実施例1に比べて特徴的なのは、トナー返し部材51の形状が異なる点である。以下、詳述する。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating configurations of the
『現像剤返し部材』であるトナー返し部材51は、ニップ部Nに対する供給ローラ20の回転方向Eの下流領域で、長手方向Zで供給ローラ20の断面において異なる位相位置で供給ローラ20に近傍で対向、接触又は侵入する。すなわち、図5(a)の場合と図5(b)の場合とで、供給ローラ20の表面に対するトナー返し部材51の先端の円周方向の変位(L×θ2)は、供給ローラ20の軸から見て、互いに異なっている。
The
両端部51bは、長手方向Zで端部から中央へと向かうに従って供給ローラ20の回転方向Eの下流へと向かう板面を有する。中央部51aは、長手方向Zに沿う板面を有する。両端部51bの前述の板面、及び、中央部51aの前述の板面は、供給ローラ20の回転方向Eの上流側に向けられている。水平面に直交する方向から見た場合に、両端部51bの長さは、中央部51aの長さよりも大きく設定される。
Both
トナー返し部材51は、長手方向Zで中央側に位置する中央部51aと、長手方向Zで端部側に位置する両端部51bと、を有する。両端部51bが有する供給ローラ20の回転方向Eの上流側の上流縁部51cは、供給ローラ20の回転方向Eで上流に配置され(図5(b)参照)、中央部51aは、供給ローラ20の回転方向Eで下流に配置される(図5(a)参照)。両端部51bと中央部51aは、連続して形成されている。
The
また、図5(c)に示されるように、トナー返し部材51は、両端部51bから中央部51aに亘って、供給ローラ20の回転方向Eの下流方向に向かって凸状に形成されている。この状態で、トナー返し部材51の先端は、供給ローラ20に近接して配置されている。
Further, as shown in FIG. 5C, the
他の装置構成および画像形成条件の設定については実施例1と同じ条件にしている。トナー返し部材51は両端部51bから75mm内側までの領域について、供給ローラ20の断面の位相角の長手方向Zでの増加の割合を示す角度θが0.045°/mm以上である形状に設定している。この形状にすることで貯留部Qの長手の広範囲にわたってトナーTが循環する。特に、トナーTの撹拌部材22がシート状である場合に、長手方向Zで記録材12の撓み方が異なることで、貯留部Qに対するトナーTの供給ムラが発生しやすい。そのような場合においても、貯留部Qの内部でトナーTが循環することで供給ローラ20が長手均一にトナーTを吸い込むことが可能になる。
Other apparatus configurations and image forming conditions are set to the same conditions as in the first embodiment. The
図5(c)に示されるように、現像ローラ17及び供給ローラ20の重力方向の上側に滞留するトナーTは、両端部51bによって供給ローラ20の回転方向Eの下流方向へと移動する(矢印F1参照)。そして、そのトナーTは、中央部51aにて合流し、供給ローラ20の回転方向Eの上流方向へと向かいつつ両端部51bの方へと広がる(矢印F3参照)。そして、そのトナーTは、トナー吸込み部から搬送されたトナーTと合流して、再びトナー返し部材51へと到達する。
As shown in FIG. 5C, the toner T staying on the upper side in the gravity direction of the developing
こうした作用により、実施例1で前述した作用の他に、以下の作用が得られる。すなわち、トナーTの貯留部Qで長手方向ZにトナーTが循環することで、撹拌部材22のトナーTの供給ムラが発生する場合でも、供給ローラ20が長手方向Zに均一にトナーTを吸い込むことが可能となる。
Due to such an action, in addition to the actions described in the first embodiment, the following actions are obtained. That is, the toner T circulates in the longitudinal direction Z in the storage portion Q of the toner T, so that the
また、実施例1と同様に、長手方向Zに異なる印字率の画像パターンが多く出力された場合でも、トナーTが貯留部Qで循環するので、局所的なトナーTの劣化が抑制され、トナーTの融着等が抑制される。 Similarly to the first embodiment, even when a large number of image patterns having different print ratios are output in the longitudinal direction Z, the toner T circulates in the storage portion Q. T fusion or the like is suppressed.
図6は、実施例3に係る画像形成装置が備える供給ローラ20及びトナー返し部材52の構成を示す断面図である。図6(a)は 図6(c)の矢印K方向から見たA−A線に沿う断面図であり、図6(b)は 図6(c)の矢印K方向から見たB−B線に沿う断面図である。図6(c)は 図6(a)及び図6(b)の矢印Jの方向から見た平面図である。なお、図6(a)及び図6(b)中では、現像ローラ17を省略している。実施例3の構成のうち実施例1と同一の構成及び効果のものに関しては、同一の符号を用いて説明を適宜省略する。実施例3においても、実施例1と同様の画像形成装置に適用することができるため、画像形成装置の説明は省略する。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the
実施例3が実施例1に比べて特徴的なのは、トナー返し部材52の形状が異なる点である。『現像剤返し部材』であるトナー返し部材52は、ニップ部Nに対する供給ローラ20の回転方向Eの下流領域で、長手方向Zで供給ローラ20の断面において異なる位相位置で供給ローラ20に近傍で対向、接触、侵入する。即ち、図6(a)の場合と図6(b)の場合とで、供給ローラ20の表面に対するトナー返し部材52の先端の円周方向の変位は、供給ローラ20の軸から見て、互いに異なっている。すなわち、トナー返し部材52の軸方向の一端側に位置する一端部52bは、供給ローラ20の回転方向Eの上流側に配置され(図6(b)参照)、トナー返し部材52の軸方向の他端側に位置する他端部52aは、供給ローラ20の回転方向Eの下流側に配置される(図6(a)参照)。
The third embodiment is different from the first embodiment in that the shape of the
また、トナー返し部材52は、長手方向Zの一端部52bから他端部52aに向かうに従って供給ローラ20の回転方向Eの下流へと向かう板面を有する。この板面は、供給ローラ20の回転方向Eの上流側に向けられている。以下、詳述する。
Further, the
他の装置構成および画像形成条件の設定については実施例1と同じ条件にしている。トナー返し部材52の供給ローラ20に対する侵入量は1.5mm、供給ローラ20に対して0.18°/mmの角度θに交差角を設定している。
Other apparatus configurations and image forming conditions are set to the same conditions as in the first embodiment. The penetration amount of the
図3を参照しつつ前述したように、撹拌部材22によって図中の矢印Gの軌道をもって吸込部Mの近傍に搬送されたトナーTは、一部、吸込部Mに取り込まれ、多くは図中の矢印F1方向に搬送される。トナー返し部材52の作用は2つある。
As described above with reference to FIG. 3, the toner T conveyed by the stirring
1つは吸込部Mの付近で供給ローラ20に取り込まれずに図中の矢印F1方向に流されたトナーを跳ね返して、再度、吸込部Mの付近にトナーTを持っていくトナー循環F(F1、F2、F3を合わせた循環)を作り出すことである。
One is a toner circulation F (F1) that bounces off the toner that has not been taken in by the
もう1つは供給ローラ20内の余分なトナーTを吐き出させ、供給ローラ20内のトナー量を一定にすることである。この時、供給ローラ20から吐き出されたトナーTは一定の電荷量を保持しており、供給ローラ20と現像ローラ17、トナー返し部材52、現像ユニット4により囲まれた一時、貯留部Qで循環する。これにより現像ローラ17に対して必要な分だけトナーTを供給し、且つ、不要な分は一時、貯留部Qに貯めることができるため、撹拌部材22によるトナーTの汲み上げを最小限にすることができる。
The other is to discharge the excess toner T in the
また、本実施例はトナー返し部材52が供給ローラ20の断面の位相角の長手方向での増加の割合を示す角度θを0.045°/mmにしている。供給ローラ20に、異なる位相でトナー返し部材52が接触することで、供給ローラ20の表面をねじる力が働き、余分なトナーTを小さな力で剥ぎ取ることが可能になる。
In this embodiment, the angle θ indicating the rate of increase in the longitudinal direction of the phase angle of the cross section of the
これにより現像ローラ17に対して必要な分だけトナーTを供給し、且つ、不要な分は一時、貯留部Qに貯めることができるため、撹拌部材22によるトナーTの汲み上げを最小限にすることができる。さらに、トナー返し部材52が供給ローラ20に対して侵入量を小さくすることが可能であるため、トナー返し部材52と供給ローラ20間の摺擦を抑制することができ、駆動トルクの抑制を実現できる。
As a result, the toner T can be supplied to the developing
以上述べたように、本実施例3によるトナー返し部材52を用いることで、駆動トルクを抑制しつつ、撹拌部材22から搬送されたトナーTを効率よく供給ローラ20に保持することが可能となる。従って、ベタ濃度の安定性を改善し、高品位な画像を供給することができる。
As described above, by using the
ここで、以下に、本実施例1〜3において用いられる供給ローラ20の詳細について説明する。本実施例における供給ローラ20は、導電性支持体と、導電性支持体に支持される発泡層と、を備える。具体的には、導電性支持体たる外径φ5(mm)の芯金電極である導電性芯金20aと、その周囲に気泡同士がつながっている連続気泡体(連泡)から構成される発泡層としての発泡ウレタン層20bが設けられており、回転方向Eに回転する。また、本実施例で用いた供給ローラ20の長手幅は220mmである。表層のウレタンを連続気泡体とすることで、供給ローラ20の内部にトナーTが多量に進入可能となる。また、本実施例における供給ローラ20の抵抗は1×109(Ω)である。次に、図7を参照しつつ、実施例1〜実施例3の供給ローラ20の表面通期量の測定方法を説明する。
Here, the details of the
図7(a)は、「表面通気量」の測定方法を示す説明図である。図7(b)は、測定治具41の構成を示す斜視図である。図7(c)は、通気ホルダ42の構成を示す斜視図である。以下、これらの図7(a)〜図7(c)を参照しつつ、供給ローラ20の抵抗の測定方法を説明する。供給ローラ20を、直径30mmのアルミスリーブに対し、後述する侵入量が1.5mmとなるように、当接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、供給ローラ20を30rpmでアルミスリーブに対して従動回転させる。
FIG. 7A is an explanatory diagram showing a method of measuring “surface ventilation”. FIG. 7B is a perspective view showing the configuration of the
次に、現像ローラ17に、−50Vの直流電圧を印加する。その際、アース側に10kΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、供給ローラ20の抵抗を算出する。ここでは、供給ローラ20の表面セル径を50μm〜1000μm、空隙率を0.6とした。
Next, a DC voltage of −50 V is applied to the developing
ここで、セル径とは、任意断面の発泡セルの平均径をいい、まず任意断面の拡大画像から最大である発泡セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算し最大セル径を得る。そしてこの最大セル径の1/2以下である発泡セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値のことを指す。また、空隙率とは、任意断面における発泡セルの割合をいい、まず任意断面の拡大画像からそれぞれの発泡セルの面積を測定し、発泡セルの総面積を求める。そして、この発泡セルの総面積が任意断面に占める割合を求め、その値を空隙率とした。 Here, the cell diameter means the average diameter of the foamed cells having an arbitrary cross section. First, the area of the foamed cell that is the maximum is measured from the enlarged image of the arbitrary cross section, and the maximum cell diameter is converted from this area by converting the equivalent circle diameter. Get. And after deleting the foam cell which is 1/2 or less of this maximum cell diameter as noise, it points out the average value of each cell diameter converted similarly from the remaining individual cell area. The porosity means the ratio of foam cells in an arbitrary cross section. First, the area of each foam cell is measured from an enlarged image of the arbitrary cross section, and the total area of the foam cells is obtained. And the ratio for which the total area of this foaming cell occupied in arbitrary cross sections was calculated | required, and the value was made into the porosity.
なお、供給ローラ20の表面通気量は、1.8(リットル/分)のものを用いた。ここで、供給ローラ20の「表面通気量」について詳細に説明する。
The supply air flow rate of the
供給ローラ20内外のトナーTの吸い込みと吐き出しが円滑に行われ、供給ローラ20の内部と供給ローラ20の外部が平衡状態になるように「通気量」を規定するものである。空気と混じり合い、粉流体と化したトナーTの排出・吸入は供給ローラ20の「表層面」を通じて行われるものであるから、「表層面を通過する通気量」を直接規定することが重要である。
The “aeration amount” is defined so that the toner T in and out of the
まず、供給ローラ20を、図7(b)に示すような測定冶具41に挿入する。測定冶具41は、中空円筒体の側面にφ10(mm)の貫通孔41aを通したもので、貫通孔41aの中心軸と円筒孔41bの円筒軸が直交するように作られている。
First, the
供給ローラ20は、外径φ20(mm)であるので、測定冶具41内径はφ19(mm)である。供給ローラ20が挿入された測定冶具41は、図7(c)に示すような通気ホルダ42に取り付けられる。
Since the
連結パイプ42bの内径は、測定冶具41の貫通孔よりも大きくなるように設定される。本実施例では、連結パイプ42bの内径をφ12(mm)とした。通気ホルダ42の中空円筒体42aの内径は測定冶具41の外径とほぼ同寸法であり、測定冶具41を中空円筒体42aに挿入できるようになっている。図7(a)に示すように、測定冶具41の貫通孔の一方が中空円筒体42aの切り欠き部分42cに全て露出し、貫通孔41aの他方が連結パイプ42bの内径にほぼ正対するように設置する。
The inner diameter of the
通気ホルダ42の中空円筒体42aの左右には、図7(a)に示すように、中空円筒体42aに連結される一端を塞がれたアクリル・パイプ45a、45bが設置される。通気管44の途中には、流量計46(KZ型通気量測定器:大栄化学精器製作所)、及び差圧調整弁47が設置されている。
As shown in FIG. 7 (a),
「表面通気量」の測定は、以下のように行う。まず、図7(a)において、供給ローラ20を設置しない状態で、減圧ポンプ43を作動させ、差圧調整弁47で流量計46の測定値が安定して10.8(リットル/分)となるように調節する。この後、測定対象である供給ローラ20を設置して、上記と同一の排気条件で流量計46の測定値を「表面通気量」として計測する。
The “surface aeration” is measured as follows. First, in FIG. 7A, the decompression pump 43 is operated without the
供給ローラ20を通過する空気流は、測定冶具41の露出している貫通孔に位置する発泡ウレタン層20bの表面から流入し、発泡ウレタン層20bの内部を通過して、測定冶具41の他方の貫通孔に位置する発泡ウレタン層20bの表面から流出する。
The air flow passing through the
上記の表面の状態に影響を受ける場合があり、JIS−L1096のようなバルク通気量の測定だけでは、その挙動を捕らえられない。従って、本発明では上記のような、発泡ウレタン層20bの表面から流入・流出する空気流を測定する通気量測定法を採用し、これで前述のトナー粉流体の平衡状態(もしくはそれに近い状態)を出現させる主要なパラメータとした。
It may be influenced by the above-mentioned surface condition, and the behavior cannot be captured only by measuring the bulk air flow rate as in JIS-L1096. Therefore, in the present invention, the above-described air flow measurement method for measuring the air flow flowing in / out from the surface of the
このように表面通気量の大きな供給ローラ20を用いることにより供給ローラ20の内外へのトナーTの入れ替わりが円滑に行われる為、特定のトナーTが供給ローラ20の内に留まることがなく、トナーTの劣化が抑制される。
By using the
以上、前述した実施例1〜実施例3の構成によれば、供給ローラ20へのトナーTの供給を確保しつつ、ベタ濃度の安定性を向上させ、高品位な画像を供給することができる。
As described above, according to the configurations of the first to third embodiments described above, it is possible to improve the stability of the solid density and supply a high-quality image while ensuring the supply of the toner T to the
なお、トナー返し部材50、51、52の先端部は、供給ローラ20の表面に対して近接する構成でも良いし、供給ローラ20の表面に対して接触する構成でも良い。
The tip portions of the
なお、前述した実施例では、カラー画像形成が可能な画像形成装置を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。モノクロ画像形成が可能な画像形成装置であっても良く、モノクロ用の画像形成装置における現像装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。 In the above-described embodiments, an image forming apparatus capable of forming a color image is illustrated, but the present invention is not limited to this. An image forming apparatus capable of forming a monochrome image may be used, and the same effect can be obtained by applying the present invention to a developing device in a monochrome image forming apparatus.
また、前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置や、記録剤担持体を使用し、前記記録剤担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ね合わせて転写する画像形成装置であっても良い。こうした画像形成装置における現像装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。 In the above-described embodiment, the printer is exemplified as the image forming apparatus, but the present invention is not limited to this. For example, another image forming apparatus such as a copying machine or a facsimile machine, or another image forming apparatus such as a combined machine combining these functions, or a recording agent carrier is used and is supported on the recording agent carrier. An image forming apparatus that sequentially superimposes and transfers toner images of respective colors on a recording material may be used. The same effect can be obtained by applying the present invention to the developing device in such an image forming apparatus.
4 現像ユニット(現像装置)
17 現像ローラ(現像剤担持体)
18 収納室
20 供給ローラ
22 撹拌部材(搬送部材)
50、51、52・・・トナー返し部材(現像剤返し部材)
N ニップ部
Q 貯留部
T トナー(現像剤)
4 Development unit (developing device)
17 Development roller (developer carrier)
18
50, 51, 52 ... Toner return member (developer return member)
N Nip part Q Storage part T Toner (developer)
Claims (10)
前記現像剤担持体にニップ部で接触又は侵入され、前記ニップ部で前記現像剤担持体の表面に対して反対方向に回転自在で、前記現像剤担持体に現像剤を供給するために現像剤を内包する供給ローラと、
前記供給ローラの上方に配置されて現像剤を貯留する貯留部と、
前記貯留部よりも下方に配置されて現像剤を収納する収納室と、
前記収納室の内部に配置され、前記収納室から前記貯留部へと現像剤を搬送する搬送部材と、
前記ニップ部に対する前記供給ローラの回転方向の下流領域で、長手方向で前記供給ローラの断面において異なる位相位置に亘って前記供給ローラに近傍で対向、接触又は侵入する現像剤返し部材と、
を備えることを特徴とする現像装置。 A developer carrying member that is rotatable while carrying the developer;
A developer that contacts or intrudes into the developer carrying member at a nip portion and is rotatable in the opposite direction with respect to the surface of the developer carrying member at the nip portion to supply the developer to the developer carrying member. A supply roller containing
A storage unit disposed above the supply roller for storing the developer;
A storage chamber that is disposed below the reservoir and stores the developer;
A transport member disposed inside the storage chamber and transporting the developer from the storage chamber to the reservoir;
A developer return member that faces, contacts, or enters the supply roller in the vicinity of the supply roller in the longitudinal direction in a downstream region in the rotation direction of the supply roller with respect to the nip portion over a different phase position in the cross section of the supply roller in the longitudinal direction;
A developing device comprising:
前記両端部が有する前記供給ローラの回転方向で上流側の上流縁部は、前記供給ローラの回転方向で上流に配置され、前記中央部は、前記供給ローラの回転方向で下流に配置されることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 The developer returning member has a central portion located on the center side in the longitudinal direction, and both end portions located on the end side in the longitudinal direction,
An upstream edge portion upstream of the supply roller in the rotation direction of the both ends is disposed upstream in the rotation direction of the supply roller, and the central portion is disposed downstream in the rotation direction of the supply roller. The developing device according to claim 1.
前記一端部は、前記供給ローラの回転方向で上流に配置され、前記他端部は、前記供給ローラの回転方向で下流に配置されることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 The developer return member has one end located on one end in the longitudinal direction and the other end located on the other end in the longitudinal direction,
The developing device according to claim 1, wherein the one end portion is disposed upstream in the rotation direction of the supply roller, and the other end portion is disposed downstream in the rotation direction of the supply roller.
請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の現像装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier for carrying an electrostatic image;
A developing device according to any one of claims 1 to 8,
An image forming apparatus comprising:
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---|---|---|---|
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Cited By (1)
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- 2012-06-11 JP JP2012131760A patent/JP2013257364A/en active Pending
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