JP2017173485A - Charging device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置と、そこに設置された帯電装置と、プロセスカートリッジと、に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus using an electrophotographic method such as a copying machine, a printer, a facsimile, or a multifunction machine thereof, a charging device installed therein, and a process cartridge.
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置において、帯電ローラと感光体ドラム(像担持体)との接触による劣化を防止することなどを目的として、感光体ドラムに対して非接触で対向するように帯電ローラを設置する技術が知られている(例えば、特許文献1等参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, it is opposed to a photosensitive drum in a non-contact manner for the purpose of preventing deterioration due to contact between a charging roller and a photosensitive drum (image carrier). As described above, a technique for installing a charging roller is known (see, for example, Patent Document 1).
一方、特許文献2には、感光体ドラムに対して接触するように設置された帯電ローラが、回転開始時に径方向に微振動して帯電ムラが生じる不具合を防止するために、帯電ローラの表面に当接して帯電ローラをクリーニングするクリーニング部材に対して、板バネなどの振動吸収部材を当接させる技術が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 2, in order to prevent a problem that a charging roller installed so as to come into contact with the photosensitive drum slightly vibrates in the radial direction at the start of rotation and charging unevenness occurs, A technique is disclosed in which a vibration absorbing member such as a leaf spring is brought into contact with a cleaning member that comes into contact with the cleaning member to clean the charging roller.
従来は、像担持体(感光体ドラム)に対して非接触で対向するように帯電ローラを設置した場合に、作像時に帯電ローラが振動してしまうことにより、像担持体に対する帯電ローラのギャップが変化して、帯電ローラによって帯電される像担持体の帯電電位(表面電位)が安定しなくなる不具合が生じてしまっていた。そして、そのように像担持体の帯電電位にムラが生じると、像担持体上に形成される画像に濃度ムラが生じてしまっていた。 Conventionally, when the charging roller is installed so as to face the image carrier (photosensitive drum) in a non-contact manner, the charging roller vibrates during image formation, so that the gap between the charging roller and the image carrier is reduced. Changes to cause a problem that the charged potential (surface potential) of the image carrier charged by the charging roller becomes unstable. When unevenness occurs in the charging potential of the image carrier, density unevenness occurs in the image formed on the image carrier.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、像担持体の表面の帯電電位にムラが生じにくい、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a charging device, a process cartridge, and an image forming apparatus that are less likely to cause uneven charging potential on the surface of an image carrier. .
この発明における帯電装置は、像担持体に対して非接触で対向して、所定方向に回転する帯電ローラと、前記帯電ローラに当接して前記帯電ローラの表面を清掃するクリーニング部材と、前記帯電ローラに当接して前記帯電ローラの振動を吸収する振動吸収部材と、を備えたものである。 The charging device according to the present invention includes a charging roller that rotates in a predetermined direction so as to face the image carrier in a non-contact manner, a cleaning member that contacts the charging roller and cleans the surface of the charging roller, and the charging device. A vibration absorbing member that contacts the roller and absorbs the vibration of the charging roller.
本発明によれば、像担持体の表面の帯電電位にムラが生じにくい、帯電装置、プロセスカートリッジ、及び、画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a charging device, a process cartridge, and an image forming apparatus that are less likely to cause unevenness in the charged potential on the surface of the image carrier.
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds, The duplication description is simplified or abbreviate | omitted suitably.
まず、図1にて、画像形成装置1における全体の構成・動作について説明する。
本実施の形態における画像形成装置1は、複数のプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKが中間転写ベルト17に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置である。
First, the overall configuration and operation of the image forming apparatus 1 will be described with reference to FIG.
The image forming apparatus 1 according to the present embodiment is a tandem type color image forming apparatus in which a plurality of
図1において、1は画像形成装置としてのカラー複写機、3は原稿を原稿読込部4に搬送する原稿搬送部、4は原稿の画像情報を読み込む原稿読込部、6は入力画像情報に基づいたレーザ光を発する書込み部(露光部)、7は転写紙等の記録媒体Pが収納される給紙部、10Y、10M、10C、10BKは各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)に対応したプロセスカートリッジ(作像部)、17は複数色のトナー像が重ねて転写される中間転写ベルト、18は中間転写ベルト17上に形成されたトナー像を記録媒体Pに転写する2次転写ローラ、20は記録媒体P上の未定着画像を定着する定着部、28は各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKの現像部に各色のトナーを補給するためのトナー容器、を示す。
In FIG. 1, 1 is a color copier as an image forming apparatus, 3 is a document conveying unit that conveys a document to a
ここで、各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKは、それぞれ、像担持体としての感光体ドラム11、帯電装置12(帯電部)、現像部13(現像装置)、クリーニング部15(クリーニング装置)、潤滑剤供給部16(潤滑剤供給装置)が一体化されたものである(図2を参照できる。)。そして、各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKは、寿命に達したときに装置本体1に対して交換される。
各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKにおける感光体ドラム11(像担持体)上では、それぞれ、各色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック)のトナー像が形成される。
Here, each of the
A toner image of each color (yellow, magenta, cyan, black) is formed on the photosensitive drum 11 (image carrier) in each of the
以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿は、原稿搬送部3の搬送ローラによって、原稿台から搬送されて、原稿読込部4のコンタクトガラス上に載置される。そして、原稿読込部4で、コンタクトガラス上に載置された原稿の画像情報が光学的に読み取られる。
詳しくは、原稿読込部4は、コンタクトガラス上の原稿の画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿にて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿のカラー画像情報は、カラーセンサにてRGB(レッド、グリーン、ブルー)の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、RGBの色分解画像信号をもとにして画像処理部で色変換処理、色補正処理、空間周波数補正処理等の処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。
Hereinafter, an operation during normal color image formation in the image forming apparatus will be described.
First, the document is transported from the document table by the transport rollers of the document transport unit 3 and placed on the contact glass of the
Specifically, the
そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報は、書込み部6に送信される。そして、書込み部6からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光(露光光)が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKの感光体ドラム11上に向けて照射される。
Then, image information of each color of yellow, magenta, cyan, and black is transmitted to the
一方、4つの感光体ドラム11は、それぞれ、図の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム11(像担持体)の表面は、帯電ローラ12aとの対向位置で、一様に帯電される(帯電工程である。)。こうして、感光体ドラム11上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム11の表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
書込み部6において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラーに入射して反射した後に、複数のレンズを透過する。複数のレンズを透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる(露光工程である。)。
On the other hand, the four
In the
イエロー成分に対応したレーザ光は、紙面左側から1番目のプロセスカートリッジ10Yの感光体ドラム11の表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラーにより、感光体ドラム11の回転軸方向(主走査方向)に走査される。こうして、帯電ローラ12aにて帯電された後の感光体ドラム11上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。
Laser light corresponding to the yellow component is irradiated onto the surface of the
同様に、シアン成分のレーザ光は、紙面左から2番目のプロセスカートリッジ10Cの感光体ドラム11の表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。マゼンタ成分に対応したレーザ光は、紙面左から3番目のプロセスカートリッジ10Mの感光体ドラム11の表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、紙面左から4番目(中間転写ベルト17の走行方向に対して最も下流側である。)のプロセスカートリッジ10BK(黒色用作像部)の感光体ドラム11の表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。
Similarly, the cyan component laser light is applied to the surface of the
その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム11の表面は、それぞれ、現像部13との対向位置に達する。そして、各現像部13から感光体ドラム11上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム11上の潜像が現像される(現像工程である。)。
その後、現像工程後の感光体ドラム11の表面は、それぞれ、中間転写ベルト17との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト17の内周面に当接するように1次転写ローラ14が設置されている。そして、1次転写ローラ14の位置で、中間転写ベルト17上に、感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が、順次重ねて転写される(1次転写工程である。)。
Thereafter, the surface of the
Thereafter, the surface of the
そして、1次転写工程後の感光体ドラム11の表面は、それぞれ、クリーニング部15との対向位置に達する。そして、クリーニング部15で、感光体ドラム11上に残存する未転写トナーが回収される(クリーニング工程である。)。
その後、感光体ドラム11の表面は、潤滑剤供給部16の位置と除電部の位置とを順次通過して、感光体ドラム11における一連の作像プロセス(作像動作)が終了する。
Then, the surface of the
Thereafter, the surface of the
他方、感光体ドラム11上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト17の表面は、図中の矢印方向に走行して、2次転写ローラ18の位置に達する。そして、2次転写ローラ18の位置で、記録媒体P上に中間転写ベルト17上のフルカラーの画像が2次転写される(2次転写工程である。)。
その後、中間転写ベルト17の表面は、中間転写ベルトクリーニング部の位置に達する。そして、中間転写ベルト17上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部に回収されて、中間転写ベルト17上の一連の転写プロセスが完了する。
On the other hand, the surface of the
Thereafter, the surface of the
ここで、2次転写ローラ18位置の記録媒体Pは、給紙部7から搬送ガイド、レジストローラ19等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Pを収納する給紙部7から、給紙ローラ8により給送された転写紙Pが、搬送ガイドを通過した後に、レジストローラ19(タイミングローラ)に導かれる。レジストローラ19に達した記録媒体Pは、中間転写ベルト17上のトナー像とタイミングを合わせて、2次転写ローラ18の位置に向けて搬送される。
Here, the recording medium P at the position of the
Specifically, the transfer paper P fed by the paper feed roller 8 from the paper feed unit 7 that stores the recording medium P passes through the conveyance guide and is guided to the registration roller 19 (timing roller). The recording medium P that has reached the
その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Pは、定着部20に導かれる。定着部20では、定着ローラと加圧ローラとのニップにて、カラー画像が記録媒体P上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Pは、排紙ローラ29によって装置本体1外に出力画像として排出された後に、排紙部5上にスタックされて、一連の画像形成プロセスが完了する。
Thereafter, the recording medium P on which the full-color image is transferred is guided to the fixing
The recording medium P after the fixing step is discharged as an output image outside the apparatus main body 1 by the
次に、図2にて、画像形成装置の作像部について詳述する。
なお、図2はプロセスカートリッジ10Y(10M、10C、10BK)の近傍を示す構成図である。各プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKは、作像プロセスに用いられるトナーの色が異なる点を除き、ほぼ同じ構成部材によって構成されている。
Next, the image forming unit of the image forming apparatus will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 2 is a configuration diagram showing the vicinity of the
図2に示すように、プロセスカートリッジ10Y(10M、10C、10BK)には、像担持体としての感光体ドラム11と、感光体ドラム11の表面を帯電する帯電装置12と、感光体ドラム11上に形成される静電潜像を現像する現像部13と、感光体ドラム11上の未転写トナーを回収するクリーニング部15と、感光体ドラム11上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部16と、が、ケースに一体的に収納されている。
As shown in FIG. 2, a
ここで、像担持体としての感光体ドラム11は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。
感光体ドラム11は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層、が順次積層されている。なお、感光体ドラム11の表面層として、保護層をさらに積層することもできる。
感光体ドラム11の導電性支持体(基層)としては、体積抵抗が1010Ωcm以下の導電性材料を用いることができる。
Here, the
In the
As the conductive support (base layer) of the
帯電装置12は、帯電ローラ12a、クリーニングローラ12b(クリーニング部材)、振動吸収ローラ12c(振動吸収部材)、コロ12d(ギャップ形成部材)、等で構成されている。
帯電ローラ12a(帯電部材)は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなるローラ部材であって、潤滑剤供給部16に対して感光体ドラム11の回転方向下流側に配設されている。また、帯電ローラ12aは、感光体ドラム11(像担持体)に対し長手方向にわたって微小なギャップGをあけて非接触で対向するように配設されている。
クリーニング部材としてのクリーニングローラ12bは、帯電ローラ12aの表面の汚れを除去(清掃)するためのもので、所定のタイミングで帯電ローラ12aに当接するように構成されている。
振動吸収部材としての振動吸収ローラ12cは、所定のタイミングで帯電ローラ12aに当接して帯電ローラ12aに生じる振動を減ずるためのものである。
ギャップ形成部材としてのコロ12dは、図3に示すように、帯電ローラ12aの長手方向両端部において感光体ドラム11に当接するように配設されていて、これにより感光体ドラム11に対する帯電ローラ12aのギャップG(帯電ギャップ)を形成されることになる。
そして、このように構成された帯電装置12において、帯電ローラ12aには電源部(高圧電源)から所定の電圧(帯電バイアス)が印加されて、これにより対向する感光体ドラム11の表面を一様に帯電する。
また、本実施の形態では、駆動モータによる駆動によって帯電ローラ12aが回転軸部を中心に図2の時計方向に回転して、コロ12d(略ドーナツ状に形成されていて、貫通穴部に帯電ローラ12aの回転軸部が挿入されている。)が感光体ドラム11の回転によって連れ回りするように構成されている。これにより、帯電ローラ12aの外周面が満遍なく感光体ドラム11に対向して帯電工程がおこなわれるとともに、コロ12dと感光体ドラム11との接触による磨耗を軽減することができる。
なお、帯電装置12における構成・動作については、後でさらに詳しく説明する。
The charging
The charging
The cleaning
The
As shown in FIG. 3, the
In the charging
Further, in the present embodiment, the charging
Note that the configuration and operation of the charging
現像部13(現像装置)は、主として、感光体ドラム11に対向する現像ローラ13aと、現像ローラ13aに対向する第1搬送スクリュ13b1と、仕切部材を介して第1搬送スクリュ13b1に対向する第2搬送スクリュ13b2と、現像ローラ13aに対向するドクターブレード13cと、で構成される。現像ローラ13aは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ13a(スリーブ)上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ13a上に現像剤が担持されることになる。
現像部13内には、キャリアとトナーとからなる2成分現像剤が収容されている。
The developing unit 13 (developing device) mainly includes a developing
In the developing
クリーニング部15は、潤滑剤供給部16に対して感光体ドラム11の回転方向上流側に配設されている。クリーニング部15には、感光体ドラム11に当接するクリーニングブレード15a、クリーニング部15内に回収されたトナーを廃トナーとして廃トナー回収容器に向けて搬送する搬送コイル15b、等が設置されている。クリーニングブレード15aは、ウレタンゴム等のゴム材料からなり、感光体ドラム11の表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム11上に付着する未転写トナー等の付着物が機械的に掻き取られてクリーニング部15内に回収されることになる。ここで、感光体ドラム11上に付着する付着物としては、未転写トナーの他に、記録媒体P(用紙)から生じる紙粉、帯電ローラ12aによる放電時に感光体ドラム11上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等がある。
The
潤滑剤供給部16は、感光体ドラム11に摺接する発泡弾性層が周設されて感光体ドラム11上に潤滑剤を供給する潤滑剤供給ローラ16a、潤滑剤供給ローラ16a(発泡弾性層)に摺接する固形潤滑剤16b、固形潤滑剤16bを潤滑剤供給ローラ16aに向けて付勢する圧縮スプリング16c(付勢部材)、感光体ドラム11に当接して感光体ドラム11上に供給された潤滑剤を薄層化(均一化)する薄層化ブレード16d(均しブレード)、等で構成される。
潤滑剤供給部16は、クリーニング部15(クリーニングブレード15a)に対して感光体ドラム11の回転方向下流側(走行方向下流側)であって、帯電装置12に対して感光体ドラム11の回転方向上流側に配設されている。また、薄層化ブレード16dは、潤滑剤供給ローラ16aに対して感光体ドラム11の回転方向下流側に配設されている。
The
The
潤滑剤供給ローラ16aは、芯金上に発泡ポリウレタン(ウレタンフォーム)からなる発泡弾性層が形成されたローラ部材であって、その発泡弾性層が感光体ドラム11の表面に当接した状態で図2の時計方向に回転する。これにより、固形潤滑剤16bから潤滑剤供給ローラ16aを介して感光体ドラム11上に潤滑剤が供給される。
The
ここで、固形潤滑剤16bは、脂肪酸金属亜鉛に無機潤滑剤を含有させて形成したものである。また、脂肪酸金属亜鉛としては、少なくともステアリン酸亜鉛を含んだものが好ましい。また、無機潤滑剤としては、タルク、マイカ、窒化ホウ素のうち少なくとも1つであることが好ましい。
ステアリン酸亜鉛は、代表的なラメラ結晶紛体である。ラメラ結晶は両親媒性分子が自己組織化した層状構造を有していて、せん断力が加わると層間にそって結晶が割れて滑りやすい。したがって、感光体ドラム11の表面を低摩擦係化することができる。すなわち、せん断力を受けて均一に感光体ドラム11の表面を覆っていくラメラ結晶によって、少量の潤滑剤によって効果的に感光体ドラム11の表面を覆うことができる。そして、感光体ドラム11の表面を比較的均等に覆い帯電工程における電気的ストレスから良好に保護できることになる。
また、タルク、マイカ、窒化ホウ素のような板状構造を有する無機潤滑剤を使用することで、クリーニング部15(クリーニングブレード15a)でのトナーや潤滑剤のすり抜けが生じにくくなり、帯電ローラ12aを汚れにくくすることができる。
なお、本実施の形態では、固形潤滑剤16bとして脂肪酸金属亜鉛に無機潤滑剤を含有させたものを用いたが、固形潤滑剤16bとして無機潤滑剤を含有させていない脂肪酸金属亜鉛を用いることもできる。
また、本実施の形態において、固形潤滑剤16bの代わりに、粉末の潤滑剤や、固形潤滑剤と粉末潤滑剤とがブレンドされたものを用いることもできる。
Here, the
Zinc stearate is a typical lamellar crystal powder. A lamellar crystal has a layered structure in which amphiphilic molecules are self-organized, and when a shearing force is applied, the crystal breaks along the layers and is slippery. Accordingly, the surface of the
Further, by using an inorganic lubricant having a plate-like structure such as talc, mica, and boron nitride, it becomes difficult for toner and lubricant to slip through the cleaning unit 15 (
In the present embodiment, fatty acid metal zinc containing an inorganic lubricant is used as the
In the present embodiment, instead of the
薄層化ブレード16dは、ウレタンゴム等のゴム材料からなる板状部材であって、感光体ドラム11の表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。薄層化ブレード16dは、クリーニングブレード15aに対して、感光体ドラム11の回転方向下流側(走行方向下流側)に配設されている。そして、潤滑剤供給ローラ16aによって感光体ドラム11上に供給された潤滑剤は、薄層化ブレード16dによって、感光体ドラム11上に均一かつ適量に薄層化される。
固形潤滑剤16bを潤滑剤供給ローラ16aを介して感光体ドラム11の表面に塗布すると、感光体ドラム11の表面には粉体状の潤滑剤が塗布されるが、この状態のままでは潤滑性は充分に発揮されないため、薄層化ブレード16dが潤滑剤を薄層化・均一化する部材として機能することになる。薄層化ブレード16dにより、感光体ドラム11上での潤滑剤の皮膜化がおこなわれて、潤滑剤はその潤滑性を充分に発揮することになる。
The thinning
When the
図2にて、先に述べた作像プロセスをさらに詳しく説明する。
現像ローラ13aは、図2中の矢印方向(反時計方向)に回転している。現像部13内の現像剤は、間に仕切部材を介在するように配設された第1搬送スクリュ13b1及び第2搬送スクリュ13b2の回転によって、トナー補給部によってトナー容器28から補給されたトナーとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する(図2の紙面垂直方向である。)。
The image forming process described above will be described in more detail with reference to FIG.
The developing
そして、摩擦帯電してキャリアに吸着したトナーは、キャリアとともに現像ローラ13a上に担持される。現像ローラ13a上に担持された現像剤は、その後にドクターブレード13cの位置に達する。そして、現像ローラ13a上の現像剤は、ドクターブレード13cの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム11との対向位置(現像領域である。)に達する。
The toner that is frictionally charged and adsorbed on the carrier is carried on the developing
その後、現像領域において、現像剤中のトナーが、感光体ドラム11の表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Lが照射された画像部の潜像電位(露光電位)と、現像ローラ13aに印加された現像バイアスとの、電位差(現像ポテンシャル)によって形成される電界によって、トナーが潜像に付着する(トナー像が形成される)。
Thereafter, in the developing area, the toner in the developer adheres to the electrostatic latent image formed on the surface of the
その後、現像工程にて感光体ドラム11に付着したトナーは、そのほとんどが中間転写ベルト17上に転写される。そして、感光体ドラム11上に残存した未転写のトナーが、クリーニングブレード15aによってクリーニング部15内に回収される。
Thereafter, most of the toner adhering to the
ここで、装置本体1に設けられたトナー補給部は、交換可能に構成されたボトル状のトナー容器28と、トナー容器28を保持・回転駆動するとともに現像部13に新品トナーを補給するトナーホッパ部と、で構成されている。また、トナー容器28内には、新品のトナー(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。)が収容されている。また、トナー容器28(トナーボトル)の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。
Here, the toner replenishing unit provided in the apparatus main body 1 includes a bottle-shaped
なお、トナー容器28内の新品トナーは、現像部13内のトナー(既設のトナーである。)の消費にともない、トナー補給口から現像部13内に適宜に補給されるものである。現像部13内のトナーの消費は、感光体ドラム11に対向する反射型フォトセンサと、現像部13の第2搬送スクリュ13b2の下方に設置された磁気センサと、によって間接的又は直接的に検知される。
The new toner in the
以下、図2〜図4等を用いて、本実施の形態において特徴的な、帯電装置12について詳述する。
先に図2等を用いて説明したように、本実施の形態における帯電装置12は、帯電ローラ12a、クリーニングローラ12b(クリーニング部材)、振動吸収ローラ12c(振動吸収部材)、コロ12d(ギャップ形成部材)、等で構成されている。
帯電ローラ12aは、感光体ドラム11(像担持体)に対して非接触で対向して、所定方向(図2の時計方向である。)に回転するものである。帯電ローラ12aと感光体ドラム11との間にギャップGを設けることで、帯電ローラ12aの表面が潤滑剤等で汚れて、汚れていない部分との間で生じる抵抗差により、感光体ドラム11上に帯電ムラが発生して、縦スジなどの画像不良が発生してしまう不具合を軽減することができる。
Hereinafter, the charging
As described above with reference to FIG. 2 and the like, the charging
The charging
クリーニング部材としてのクリーニングローラ12bは、所定方向に回転するローラ部材であって、帯電ローラ12aに当接して帯電ローラ12aの表面を清掃するものである。クリーニングローラ12bとしては、例えば、芯金上にフェルト層やスポンジ層などが形成されたものを用いることができる。クリーニングローラ12bは、その両端の回転軸が、帯電装置12の筐体に回転可能に保持されていて、回転する帯電ローラ12aに当接することで連れ回り方向に従動回転することになる。また、クリーニングローラ12bは、帯電ローラ12aに対して接離可能に構成されていて、後述するクリーニングモード時に離間位置から帯電ローラ12aに当接する当接位置に移動して帯電ローラ12aをクリーニングすることになる。クリーニングローラ12bを帯電ローラ12aに対して接離させる接離機構としては、例えば、クリーニングローラ12bを帯電ローラ12aに向けて付勢するスプリングや、スプリングの付勢力に抗するようにクリーニングローラ12bを帯電ローラ12aから離間させる偏心カム、などからなるカム機構を用いることができる。
クリーニングローラ12bによって帯電ローラ12aの表面を適宜に清掃することで、帯電ローラ12aの表面が潤滑剤等で汚れて縦スジなどの画像不良が発生してしまう不具合をさらに軽減することができる。また、クリーニングローラ12bは、ローラ部材であって、帯電ローラ12aの回転にともない連れ回りするように構成されているため、クリーニングローラ12bの外周面が満遍なく帯電ローラ12aに当接して良好なクリーニングが経時にわたって安定的におこなわれるとともに、帯電ローラ12aとクリーニングローラ12bとの接触による磨耗を軽減することができる。
The cleaning
By appropriately cleaning the surface of the charging
振動吸収部材としての振動吸収ローラ12cは、所定方向に回転するローラ部材であって、帯電ローラ12aに当接して帯電ローラ12aの振動を吸収するものである。振動吸収ローラ12cとしては、例えば、芯金上に、シリコンゴムなどからなるソリッドゴム層やソルボ(ポリウレタン)などからなる防振層が形成されたものを用いることができる。振動吸収ローラ12cは、その両端の回転軸が、帯電装置12の筐体に回転可能に保持されていて、回転する帯電ローラ12aに当接することで連れ回り方向に従動回転することになる。また、振動吸収ローラ12cは、帯電ローラ12aに対して接離可能に構成されていて、図2、図4(A)に示すように、作像時に帯電ローラ12aに当接して帯電ローラ12aに生じる振動を低減することになる。
なお、振動吸収ローラ12cを帯電ローラ12aに対して接離させる接離機構としては、例えば、振動吸収ローラ12cを帯電ローラ12aに向けて付勢するスプリングや、スプリングの付勢力に抗するように振動吸収ローラ12cを帯電ローラ12aから離間させる偏心カム、などからなるカム機構を用いることができる。
The
As the contact / separation mechanism for bringing the
先に説明したように、帯電ローラ12aは感光体ドラム11の駆動に合わせて回転駆動される。そのため、感光体ドラム11と帯電ローラ12aとのギャップGは、振動により特定の周期で変動することになる。帯電ローラ12aには高圧電源から所定の電圧が印可されるが、感光体ドラム11と帯電ローラ12aとのギャップGが変動すると、高圧電源(高圧基板)に対する負荷が変動して、印可電圧も変動することとなる。具体的に、ギャップGが広がった場合には印可電圧は高くなり、ギャップGが狭まった場合には印可電圧は低くなる。
画像形成装置1には、モータやギアなどからなる駆動機構が設けられていて、周期的な振動源が複数ある。そのため、振動源から生じる特定周波数の振動が装置本体1の筐体から感光体ドラム11に伝達されて、さらに感光体ドラム11からコロ12dを介して帯電ローラ12aに伝達されて、帯電ローラ12aが振動することになる。帯電ローラ12aに伝達される振動エネルギーが、充分に小さいとき、又は、帯電ローラ12aの固有振動数に対して離れているときには問題がないが、帯電ローラ12aに伝達される振動エネルギーが、大きいとき、又は、帯電ローラ12aの固有振動数と同じ周波数であるときには、共振により帯電ローラ12aの振動が大きくなり、高圧電源の出力変動が大きくなり帯電ムラによる画像濃度ムラが発生してしまうことになる。
As described above, the charging
The image forming apparatus 1 is provided with a drive mechanism including a motor and a gear, and has a plurality of periodic vibration sources. For this reason, the vibration of a specific frequency generated from the vibration source is transmitted from the housing of the apparatus main body 1 to the
これに対して、本実施の形態では、クリーニングローラ12bとは別に振動吸収ローラ12cを直接的に帯電ローラ12aに当接させて、帯電ローラ12aで生じる振動を低減しているため、感光体ドラム11に対する帯電ローラ12aのギャップGの変化が低減されて、帯電ローラ12あによって帯電される感光体ドラム11の帯電電位(表面電位)が安定しやすくなる(帯電ムラが生じにくくなる)。そのため、帯電電位にムラが生じて感光体ドラム11上に形成される画像に濃度ムラ(画像濃度ムラ)が生じる不具合も確実に軽減されることになる。
また、振動吸収ローラ12cは、ローラ部材であって、帯電ローラ12aの回転にともない連れ回りするように構成されているため、振動吸収ローラ12cの外周面が満遍なく帯電ローラ12aに当接して良好な振動吸収が経時にわたって安定的におこなわれるとともに、帯電ローラ12aと振動吸収ローラ12cとの接触による磨耗を軽減することができる。
In contrast, in this embodiment, the
Further, since the
図5は、3つの帯電装置を用いて、それぞれの周波数とギャップG(感光体ドラム11と帯電ローラ12aとのギャップである。)との関係を測定した実験結果である。
図5において、■で示すグラフは、振動吸収ローラ12c(防振ローラ)を設置していない帯電装置を用いた結果である。◇で示すグラフは、振動吸収性が中程度の振動吸収ローラ12c(防振ローラ)を設置した帯電装置を用いた結果である。△で示すグラフは、振動吸収性が非常に高い振動吸収ローラ12c(防振ローラ)を設置した帯電装置を用いた結果である。
図5に示すように、振動吸収ローラ12cを設置していない帯電装置は、特定の周波数で大きな振動が生じて、許容範囲を超えるギャップGの変動(NG領域のギャップ変動)が生じていることがわかる。これに対して、振動吸収ローラ12cを設置した帯電装置は、いずれの周波数においても大きな振動が生じることなく、許容範囲内のギャップGの変動(OK領域のギャップ変動)にとどまっていることがわかる。なお、上述したOK領域は画像濃度ムラが生じない領域であって、NG領域は画像濃度ムラが生じてしまう領域である。
FIG. 5 shows experimental results obtained by measuring the relationship between each frequency and the gap G (the gap between the
In FIG. 5, the graph indicated by ▪ is the result of using a charging device in which the
As shown in FIG. 5, in the charging device in which the
ここで、本実施の形態では、図4(A)に示すように、作像時(先に図2等を用いて説明したように、感光体ドラム11の表面で作像がおこなわれるときである。)に、振動吸収ローラ12c(振動吸収部材)が帯電ローラ12aに対して当接されて、クリーニングローラ12b(クリーニング部材)が帯電ローラ12aに対して離間されるものである。
すなわち、感光体ドラム11上において通常の作像プロセスがおこなわれているときには、振動吸収ローラ12cが図4(A)の白矢印方向に移動して帯電ローラ12aに当接するように振動吸収ローラ12cの接離機構が制御部によって制御されて、クリーニングローラ12bが図4(A)の黒矢印方向に移動して帯電ローラ12aから離間するようにクリーニングローラ12bの接離機構が制御部によって制御されることになる。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 4A, at the time of image formation (as described above with reference to FIG. 2 etc., when image formation is performed on the surface of the photosensitive drum 11). The
That is, when a normal image forming process is performed on the
このように、作像時に振動吸収ローラ12cを帯電ローラ12aに当接させることで、作像時に帯電ローラ12aが振動して画像濃度ムラが生じる不具合を確実に軽減することができる。また、作像時にクリーニングローラ12bを帯電ローラ12aから離間させることで、帯電ローラ12aのクリーニングを過剰におこなって帯電ローラ12aやクリーニングローラ12bの摩耗劣化を早めてしまう不具合を防止するとともに、クリーニングローラ12bが帯電ローラ12aに当接することにより振動吸収ローラ12cの防振性が影響を受ける不具合を抑止することができる。
Thus, by causing the
また、本実施の形態では、図4(B)に示すように、非作像時(感光体ドラム11の表面で作像がおこなわれないときである。)に、帯電ローラ12aを回転させた状態で、クリーニングローラ12b(クリーニング部材)が帯電ローラ12aに対して当接される「クリーニングモード」が実行される。
具体的に、本実施の形態では、一連の作像プロセスが終了した後(又は、開始される前)に、所定時間だけ、帯電ローラ12aや感光体ドラム11を回転駆動した状態で、クリーニングローラ12bが図4(B)の黒矢印方向に移動して帯電ローラ12aに当接するようにクリーニングローラ12bの接離機構が制御部によって制御されることになる。
このように、非作像時に帯電ローラ12aを回転させながらクリーニングローラ12bを帯電ローラ12aに当接させることで、作像時における振動吸収ローラ12cによる防振を妨げたり、帯電ローラ12aやクリーニングローラ12bの摩耗劣化を早めたりすることなく、帯電ローラ12aのクリーニングを良好におこなうことができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the charging
Specifically, in this embodiment, after the series of image forming processes is completed (or before the start), the cleaning roller is rotated while the charging
As described above, when the charging
なお、本実施の形態では、図4(B)に示すように、上述したような「クリーニングモード」が実行されるときに、振動吸収ローラ12cが帯電ローラ12aに対して離間される。すなわち、振動吸収ローラ12cが図4(B)の白矢印方向に移動して帯電ローラ12aから離間するように振動吸収ローラ12cの接離機構が制御部によって制御されることになる。
このように、クリーニングモード時に振動吸収ローラ12cを帯電ローラ12aから離間させることで、画像に影響しない不要な防振をおこなわないことになり、帯電ローラ12aや振動吸収ローラ12cの摩耗劣化を早めてしまう不具合を防止することができる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4B, when the “cleaning mode” as described above is executed, the
Thus, by separating the
また、本実施の形態では、図4(C)に示すように、非作像時であって、帯電ローラ12aが回転停止しているとき(駆動停止時であって、本実施の形態では、画像形成装置1が全体的に稼働停止しているときである。)に、振動吸収ローラ12cが帯電ローラ12aに対して離間されて、クリーニングローラ12bが帯電ローラ12aに対して離間される。
すなわち、非作像時であって、帯電ローラ12aが回転停止しているときに、振動吸収ローラ12cが図4(C)の白矢印方向に移動して帯電ローラ12aから離間するように振動吸収ローラ12cの接離機構が制御部によって制御されて、クリーニングローラ12bが図4(C)の黒矢印方向に移動して帯電ローラ12aから離間するようにクリーニングローラ12bの接離機構が制御部によって制御されることになる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4C, when the image formation is not performed and the charging
That is, when the charging
このように、帯電ローラ12a(画像形成装置1)の駆動が停止されているときに、振動吸収ローラ12cとクリーニングローラ12bとをいずれも帯電ローラ12aから離間させることで、帯電ローラ12aや振動吸収ローラ12cやクリーニングローラ12bの表面層の一部に加圧による永久歪みが生じてしまう不具合を防止することができる。
As described above, when the driving of the charging
<変形例>
図6は、変形例としての振動吸収ローラ12cとクリーニングローラ12bとの動作を示す概略図であって、本実施の形態における図4に対応する図である。
図6に示す変形例において、クリーニングローラ12b(クリーニング部材)は、振動吸収ローラ12c(振動吸収部材)に対して接離可能に構成されている。詳しくは、クリーニングローラ12bは、接離機構によって、図6(A)〜(C)の黒矢印方向に移動して、振動吸収ローラ12cに対して接離したり、帯電ローラ12aに対して接離したりできるように構成されている。
そして、図6(A)に示すように、作像時に、クリーニングローラ12bが振動吸収ローラ12cに対して当接される。このとき、クリーニングローラ12bは、振動吸収ローラ12cの回転に沿って図6(A)の時計方向に連れ回りして、振動吸収ローラ12cの表面をクリーニングすることになる。これにより、振動吸収ローラ12cの表面が汚れて、その機能が低下する不具合を防止することができる。
<Modification>
FIG. 6 is a schematic view showing the operation of the
In the modification shown in FIG. 6, the cleaning
As shown in FIG. 6A, the cleaning
また、図6に示す変形例では、図6(B)に示すように、「クリーニングモード」が実行されるときに、クリーニングローラ12bが帯電ローラ12aに当接するように黒矢印方向に移動するとともに、振動吸収ローラ12cが帯電ローラ12aに対して当接される。すなわち、振動吸収ローラ12cは、作像時においてもクリーニングモード時においても帯電ローラ12aに当接した状態を維持していることになる。これにより、振動吸収ローラ12cの接離機構の機械的寿命を延ばすことができるとともに、接離機構の稼働にともなう電力消費を軽減することができる。
なお、図6(C)に示すように、駆動停止時には、図4のものと同様に、振動吸収ローラ12cとクリーニングローラ12bとがいずれも帯電ローラ12aから離間されることになる。
In the modification shown in FIG. 6, as shown in FIG. 6B, when the “cleaning mode” is executed, the cleaning
As shown in FIG. 6C, when the drive is stopped, the
以上説明したように、本実施の形態における帯電装置12には、感光体ドラム11(像担持体)に対して非接触で対向して所定方向に回転する帯電ローラ12aと、帯電ローラ12aに当接して帯電ローラ12aの表面を清掃するクリーニングローラ12b(クリーニング部材)と、帯電ローラ12aに当接して帯電ローラ12aの振動を吸収する振動吸収ローラ12c(振動吸収部材)と、が設けられている。
これにより、感光体ドラム11の表面の帯電電位にムラが生じにくくすることができる。
As described above, the charging
As a result, unevenness in the charged potential on the surface of the
なお、本実施の形態では、作像部における各構成部材(感光体ドラム11、帯電装置12、現像部13、クリーニング部15、潤滑剤供給部16である。)を一体化してプロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKを構成して、作像部のコンパクト化とメンテナンス作業性の向上とを図っている。これに対して、帯電装置12をプロセスカートリッジの構成部材とせずに、画像形成装置本体1に対して単独で着脱可能に設置されるユニットとすることもできる。
本願において、「プロセスカートリッジ」とは、像担持体を帯電する帯電装置(帯電部)と、像担持体上に形成された潜像を現像する現像部と、像担持体上をクリーニングするクリーニング部とのうち、少なくとも1つと、像担持体とが、一体化されて、画像形成装置本体に対して着脱可能に設置されるユニットであるものと定義する。
In the present embodiment, the
In the present application, the “process cartridge” means a charging device (charging unit) for charging the image carrier, a developing unit for developing a latent image formed on the image carrier, and a cleaning unit for cleaning the image carrier. And at least one and the image carrier are defined as a unit that is integrated and detachably installed on the main body of the image forming apparatus.
また、本実施の形態では、プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKが中間転写ベルト17の下方に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置1(複写機)に設置された帯電装置12であって、感光体ドラム11の下方に対向するように設置された帯電装置12に対して、本発明を適用したが、本発明が適用される帯電装置(プロセスカートリッジ)や画像形成装置はこれに限定されることはない。例えば、図7に示すように、プロセスカートリッジ10Y、10M、10C、10BKが中間転写ベルト17の上方に対向するように並設されたタンデム型のカラー画像形成装置1(プリンタ)に設置された帯電装置12であって、感光体ドラム11の上方に対向するように設置された帯電装置12に対しても、当然に本発明を適用することができる。
そして、そのような場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, the charging is installed in the tandem type color image forming apparatus 1 (copier) in which the
Even in such a case, the same effect as that of the present embodiment can be obtained.
なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the present embodiment, and it is obvious that the present embodiment can be modified as appropriate within the scope of the technical idea of the present invention, other than suggested in the present embodiment. is there. In addition, the number, position, shape, and the like of the constituent members are not limited to the present embodiment, and the number, position, shape, and the like suitable for implementing the present invention can be achieved.
1 画像形成装置(画像形成装置本体)、
10Y、10M、10C、10BK プロセスカートリッジ、
11 感光体ドラム(像担持体)、
12 帯電装置、
12a 帯電ローラ(帯電部材)、
12b クリーニングローラ(クリーニング部材)、
12c 振動吸収ローラ(振動吸収部材)、
12d コロ(ギャップ形成部材)。
1 image forming apparatus (image forming apparatus main body),
10Y, 10M, 10C, 10BK process cartridge,
11 Photosensitive drum (image carrier),
12 charging device,
12a charging roller (charging member),
12b Cleaning roller (cleaning member),
12c vibration absorbing roller (vibration absorbing member),
12d Roller (gap forming member).
Claims (10)
前記帯電ローラに当接して前記帯電ローラの表面を清掃するクリーニング部材と、
前記帯電ローラに当接して前記帯電ローラの振動を吸収する振動吸収部材と、
を備えたことを特徴とする帯電装置。 A charging roller that faces the image carrier in a non-contact manner and rotates in a predetermined direction;
A cleaning member that contacts the charging roller and cleans the surface of the charging roller;
A vibration absorbing member that contacts the charging roller and absorbs vibration of the charging roller;
A charging device comprising:
前記像担持体の表面で作像がおこなわれる作像時に、前記振動吸収部材が前記帯電ローラに対して当接されて、前記クリーニング部材が前記帯電ローラに対して離間されることを特徴とする請求項1に記載の帯電装置。 The vibration absorbing member and the cleaning member are configured to be able to contact and separate from the charging roller, respectively.
At the time of forming an image on the surface of the image carrier, the vibration absorbing member is brought into contact with the charging roller, and the cleaning member is separated from the charging roller. The charging device according to claim 1.
前記像担持体の表面で作像がおこなわれる作像時に、前記クリーニング部材が前記振動吸収部材に対して当接されることを特徴とする請求項2に記載の帯電装置。 The cleaning member is configured to be able to contact and separate from the vibration absorbing member,
The charging device according to claim 2, wherein the cleaning member is brought into contact with the vibration absorbing member during image formation on the surface of the image carrier.
前記像担持体の表面で作像がおこなわれない非作像時であって、前記帯電ローラが回転停止しているときに、前記振動吸収部材が前記帯電ローラに対して離間されて、前記クリーニング部材が前記帯電ローラに対して離間されることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の帯電装置。 The vibration absorbing member and the cleaning member are configured to be able to contact and separate from the charging roller, respectively.
When no image is formed on the surface of the image carrier, and when the charging roller is not rotating, the vibration absorbing member is separated from the charging roller, and the cleaning is performed. The charging device according to claim 1, wherein the member is separated from the charging roller.
請求項1〜請求項8のいずれかに記載の帯電装置と前記像担持体とを備えたことを特徴とするプロセスカートリッジ。 A process cartridge that is detachably attached to the image forming apparatus main body,
9. A process cartridge comprising the charging device according to claim 1 and the image carrier.
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