JP2021157017A - Developing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置に関し、特に、複写機、プリンタ、FAX、或いは、これら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に適用される現像装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image using an electrophotographic method, and is particularly applicable to an image forming apparatus such as a copier, a printer, a fax machine, or a multifunction device having a plurality of these functions. Regarding.
オフィスやオンデマンドの軽印刷で用いられるレーザプリンタやレーザ複合機などと呼ばれる電子写真方式を用いた画像形成装置は、一般的に次のようなプロセスによって画像を形成している。 An image forming apparatus using an electrophotographic method called a laser printer or a laser multifunction device used in office or on-demand light printing generally forms an image by the following process.
像担持体である感光体の表面を一様に帯電させた後、PCなどから入力された画像情報に応じてレーザやLEDを用いて露光する。露光した領域では感光体内に生成された電荷により帯電が相殺されることで、感光体の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像装置によって着色樹脂であるトナーを静電的に付着させ、トナー像として顕像化させる。現像後のトナー像は転写装置によって中間転写体を介し、紙などの記録媒体へ転写される。そして記録媒体に転写されたトナー像は、定着装置によって熱及び圧力を用いて記録媒体へと溶融定着されることで最終的な出力物となる。転写後に感光体は残留したトナーを除電装置によって除電し、更にクリーニング装置で感光体表面を清掃することで次回の画像形成プロセスに備える。 After the surface of the photoconductor, which is the image carrier, is uniformly charged, it is exposed using a laser or an LED according to the image information input from a PC or the like. In the exposed region, the electric charge generated in the photoconductor cancels the charge, so that an electrostatic latent image corresponding to the image information is formed on the surface of the photoconductor. The formed electrostatic latent image is made to be visualized as a toner image by electrostatically adhering toner, which is a coloring resin, by a developing device. The developed toner image is transferred to a recording medium such as paper by a transfer device via an intermediate transfer body. Then, the toner image transferred to the recording medium is melt-fixed to the recording medium by using heat and pressure by the fixing device, and becomes a final output product. After the transfer, the photoconductor removes the residual toner with a static eliminator, and further cleans the surface of the photoconductor with a cleaning device to prepare for the next image forming process.
このような画像形成装置の現像装置のうち高速出力や高画質出力を行う機種では、二成分現像方式を採用しているものがある。二成分現像装置では現像装置内でトナーと磁性粒子であるキャリアを攪拌搬送することで摩擦帯電させ、現像部において静電潜像に対しトナーのみを付着させる方式である。 Among the developing devices of such image forming devices, some models that perform high-speed output and high-quality output employ a two-component developing method. The two-component developing device is a method in which toner and carriers, which are magnetic particles, are agitated and conveyed in the developing device to be triboelectrically charged, and only the toner is attached to the electrostatic latent image in the developing unit.
現像装置について詳述すると、トナーとキャリアを撹拌搬送するために2本もしくはそれ以上のスクリューを有する。2本のスクリューは、互いに搬送方向が逆方向となるように現像装置内に配置される。2本のスクリューの間には壁面が形成され、スクリュー両端部の壁面は除去されている。これにより現像剤は現像装置内部を循環する。 More specifically, the developing apparatus has two or more screws for stirring and transporting the toner and the carrier. The two screws are arranged in the developing apparatus so that the transport directions are opposite to each other. A wall surface is formed between the two screws, and the wall surfaces at both ends of the screws are removed. As a result, the developer circulates inside the developing apparatus.
画像形成装置では出力画像の高速化や高画質化を求められるとともにメンテナンスの簡略化が求められている。このメンテナンス簡略化の中の一つとして画像形成装置内部のトナー汚染の低減があげられる。画像形成装置内部がトナー汚染すると出力画像の汚れなどの不良とともに、現像ユニットや感光ドラムユニットの交換時に清掃が必要になる。また各駆動系に付着した場合、滑りなどが発生し、正確な駆動ができなくなることがある。 In the image forming apparatus, high speed and high image quality of the output image are required, and maintenance is required to be simplified. One of the simplifications of this maintenance is the reduction of toner contamination inside the image forming apparatus. If the inside of the image forming apparatus is contaminated with toner, not only defects such as stains on the output image but also cleaning is required when replacing the developing unit and the photosensitive drum unit. Further, if it adheres to each drive system, slippage or the like may occur and accurate drive may not be possible.
画像形成装置内部のトナー汚染の原因の一つとして、二成分現像ではトナーが現像装置内部から飛散してしまうトナー飛散という問題がある。通常、現像装置内部では前記のとおりトナーとキャリアとが摩擦帯電しているため、トナーはキャリアに静電気力で付着している。しかし、何らかの衝撃でこの付着が解放される、または静電付着力の弱いトナーはキャリアから遊離すことがある。現像装置はその動作に伴い内部と外部の間に気圧差が生じ、内部の気圧が高い時は空気とともにこの遊離したトナーが排出され、装置内部をトナーで汚染することがある。 As one of the causes of toner contamination inside the image forming apparatus, there is a problem that toner is scattered from the inside of the developing apparatus in the two-component development. Normally, since the toner and the carrier are triboelectrically charged as described above inside the developing apparatus, the toner adheres to the carrier by electrostatic force. However, some impact may release this adhesion, or toner with weak electrostatic adhesion may be released from the carrier. As the developing device operates, a pressure difference is generated between the inside and the outside, and when the pressure inside the developing device is high, this free toner is discharged together with air, and the inside of the device may be contaminated with toner.
このトナー飛散に対する対策としては、トナーは摩擦帯電により電荷を有しているため、現像装置内部からの空気排出経路に電圧を印加することで、排出空気からトナー取り除く手法が効果的である。この方法については先行技術が提示されている。 As a countermeasure against the toner scattering, since the toner has an electric charge due to triboelectric charging, a method of removing the toner from the exhaust air by applying a voltage to the air discharge path from the inside of the developing device is effective. Prior art has been presented for this method.
特許文献1では、現像容器の空気を機外に排出して内圧を減ずる減圧部と、減圧部の内部に設置されたフィルタを備えることによって、フィルタでトナーを捕集し遊離トナーを含まない空気を外部に排出することでトナー飛散を抑制することを提案している。
In
特許文献2では、導電性部材を現像スリーブに対して対向配置させ、導電性部材に現像剤の摩擦帯電極性と同極性の電圧を印加するものである。これにより導電部材と現像スリーブ間に電位差を発生させ、トナーが現像スリーブ方向に押し付けられ排出空気からトナーが取り除かれる。この結果トナー飛散が効果的に抑制できるものである。
In
しかしながら特許文献1で提案されている構成では減圧部・排気部を設置するために大型化・部品点数の増加を招き、またフィルタにトナーが溜まってくるにつれ減圧効果が減少してしまうため、フィルタの交換作業が必要になる。
However, in the configuration proposed in
また、特許文献2のような方式は非常に効果的な反面、導電性部への電圧印加のために専用基板や導電経路が必要になり、コストの増加を招く。
Further, while the method as in
そこで本発明は、装置の大型化やコスト増を招くことなくトナー飛散を低減できる現像装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a developing apparatus capable of reducing toner scattering without increasing the size and cost of the apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の現像装置は、感光体と、現像装置を含み、更に現像装置は現像剤が収納された現像容器と、感光体にトナーを供給する現像スリーブと、現像剤を撹拌搬送し現像スリーブに現像剤を供給するスクリューとを含む。現像スリーブのトナー供給領域下流で現像容器と最も近接する壁面とのギャップは、現像スリーブ軸方向で両端部は中央部に比較してギャップが狭く形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the developing apparatus of the present invention includes a photoconductor and a developing apparatus, and the developing apparatus further includes a developing container containing a developing agent, a developing sleeve for supplying toner to the photoconductor, and developing. Includes a screw that stirs and conveys the agent and supplies the developer to the developing sleeve. The gap between the developing container and the wall surface closest to the developing container downstream of the toner supply region of the developing sleeve is characterized in that the gap is formed narrower at both ends in the axial direction of the developing sleeve than at the central portion.
本発明によれば、安価な構成で現像装置外へのトナー飛散を低減することができる画像形成装置及び現像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus and a developing apparatus capable of reducing toner scattering to the outside of the developing apparatus with an inexpensive configuration.
以下、本発明に係る画像形成装置について詳しく説明する。 Hereinafter, the image forming apparatus according to the present invention will be described in detail.
[画像形成装置の全体構成及び動作]
先ず、本実施形態の画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図1は電子写真方式の画像形成装置の全体概略図を示す。図2は画像形成部の概略構成を示す。本実施形態の画像形成装置100は、該画像形成装置100本体に接続された原稿読み取り装置或いは該画像形成装置100本体に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータPC等のホスト機器からの画像情報に従って記録材10に画像を形成する。例えば、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色フルカラー画像を後述の電子写真方式の画像形成手段を利用して記録シート、プラスチックシート、布等の記録材10に形成する。
[Overall configuration and operation of the image forming apparatus]
First, the overall configuration and operation of the image forming apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 1 shows an overall schematic view of an electrophotographic image forming apparatus. FIG. 2 shows a schematic configuration of an image forming unit. The
本実施形態の画像形成装置100は、4連タンデム式の画像形成装置100であり、複数の画像形成部として、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する第1、第2、第3、第4の画像形成部PY,PM,PC,PKを有する。そして、転写装置5が備える中間転写体となる中間転写ベルト51が図1の矢印方向に移動して各画像形成部PY〜PKを通過する間に、中間転写ベルト51上に各画像形成部PY〜PKにおいて各色の画像が重ねられる。そして、この中間転写ベルト51上で重ね合わされた多重トナー画像を記録材10に転写することで記録画像が得られる。
The
尚、以下の実施形態では、各画像形成部PY,PM,PC,PKの構成は、現像色が異なる以外は実質的に同一とされる。以下、特に区別を要しない場合は、何れかの画像形成部PY〜PKに属する要素であることを示すために符号に与えた添え字Y,M,C,Kは省略し、画像形成部Pのように総括的に説明する。 In the following embodiments, the configurations of the image forming units PY, PM, PC, and PK are substantially the same except that the development colors are different. Hereinafter, when no particular distinction is required, the subscripts Y, M, C, and K given to the symbols to indicate that the elements belong to any of the image forming units PY to PK are omitted, and the image forming unit P is omitted. It will be explained comprehensively as follows.
画像形成部Pは、画像情報に応じて静電潜像を担持する静電潜像担持体としてのドラム状の感光体からなる感光ドラム1を有する。感光ドラム1の外周には、帯電装置となる帯電ローラ2、レーザ露光光学系からなる露光装置3、現像装置4、転写装置5、クリーニング装置7が設けられている。8はトナーカートリッジである。転写装置5は、中間転写体としての中間転写ベルト51を有する。中間転写ベルト51は複数のローラに掛け回されて、図1の矢印方向に回転する。また、中間転写ベルト51を介して各感光ドラム1に対向する位置には一次転写部材52が配置されている。また、中間転写ベルト51が掛け回されたローラのうち一つに対向する位置に二次転写部材53が設けられている。
The image forming unit P has a
画像形成時には、先ず、帯電ローラ2によって、回転する感光ドラム1の表面を一様に帯電させる。次いで、帯電した感光ドラム1の表面を、露光装置3により画像情報信号に応じて走査露光することによって、感光ドラム1上に静電潜像を形成する。感光ドラム1に形成された静電潜像は、現像装置4を用いて現像剤のトナーによりトナー画像として顕像化される。
At the time of image formation, first, the surface of the rotating
感光ドラム1上に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト51と感光ドラム1とが当接する一次転写ニップ部において、一次転写部材52に印加される一次転写バイアス電圧の作用によって中間転写ベルト51上に一次転写される。例えば、4色フルカラー画像の形成時には、画像形成部PYから順次に、各感光ドラム1から中間転写ベルト51上にトナー画像が転写され、該中間転写ベルト51上に4色のトナー画像が重ね合わされた多重トナー画像が形成される。
The toner image formed on the
一方、給送カセット9に収容されている記録材10がピックアップローラ、搬送ローラ及びレジストローラ等によって、中間転写ベルト51と二次転写部材53とが当接する二次転写ニップ部に中間転写ベルト51上のトナー画像と同期がとられて搬送される。そして、中間転写ベルト51上の多重トナー画像は、二次転写ニップ部において、二次転写部材53に印加される二次転写バイアス電圧の作用により、記録材10上に転写される。
On the other hand, the
その後、中間転写ベルト51から分離された記録材10は定着装置6へと搬送される。記録材10上に転写されたトナー画像は、定着装置6によって加熱、加圧されることによって溶融混合されると共に、記録材10上に定着される。その後、記録材10は機外へ排出される。
After that, the
一次転写工程後に感光ドラム1上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置7によって回収される。これにより、感光ドラム1は、次の画像形成工程に備える。また、二次転写工程後に中間転写ベルト51上に残留したトナー等の付着物は、中間転写体クリーナ54によって除去される。
The deposits such as toner remaining on the
尚、本実施形態の画像形成装置100は、例えばブラック単色の画像など、所望の単色または4色のうちいくつかの色用の画像形成部を用いて、単色またはマルチカラーの画像を形成することも可能である。
The
[現像装置の基本構成]
次に、図3及び図4を参照して現像装置4の構成について更に説明する。
[Basic configuration of developing device]
Next, the configuration of the developing
現像装置4は、非磁性トナーと磁性キャリアとを備える二成分現像剤を収容する現像容器41を有する。現像容器41には、現像剤担持体としての現像スリーブ44、該現像スリーブ44内に固定して配置された磁界発生手段としての磁石からなるマグネットロール44aが設けられる。更に現像スリーブ44の表面に現像剤の薄層を形成する現像ブレード42、現像容器41内の現像剤を攪拌し且つ搬送するスクリュー部材41d,41eが配置されている。
The developing
現像容器41の内部は垂直方向に延在する隔壁41cによって現像室41aと攪拌室41bとに区画されている。そして、現像室41aにスクリュー部材41dが配置され、攪拌室41bにスクリュー部材41eが配置されている。隔壁41cの長手方向両端部(図3中左側及び右側)には、現像室41aと攪拌室41bとの間での現像剤の通過を許す受渡し部41f,41gが設けられている。
The inside of the developing
本実施形態では、スクリュー部材41d,41eは、それぞれ、磁性体の軸(回転軸)の周りに、搬送部としての螺旋状羽根を設けて形成されている。また、スクリュー部材41eには、螺旋状羽根に加えて、軸からその半径方向に突出し、現像剤の搬送方向に所定の幅を有する攪拌リブ41e1が設けられている。攪拌リブ41e1は、軸の回転に伴って現像剤を攪拌する。
In the present embodiment, the
スクリュー部材41dは現像室41a内の現像剤を攪拌し且つ搬送する。また、スクリュー部材41eは、自動トナー補給制御 (以下、「ATR :Automatic Toner Replenisher」制御という)のもとでトナー濃度を均一化する。即ち、トナー補給部46において供給されたトナーと、既に攪拌室41b内にあるトナーと磁性キャリアとからなる現像剤とを攪拌し且つ搬送してトナー濃度を均一化する。
The
スクリュー部材41d,41eは、現像スリーブ44の回転軸方向に沿って略平行に配置されている。そして、スクリュー部材41dと、スクリュー部材41eとは、現像スリーブ44の回転軸方向に沿って互いに逆方向に現像剤を搬送する。こうして、現像剤はスクリュー部材41d,41eによって受渡し部41f,41gを介して現像容器41内を循環する。つまり、スクリュー部材41d,41eの搬送力により、現像工程でトナーが消費されてトナー濃度が低下した現像室41a内の現像剤が、一方の受渡し部41f(図3の左側)を介して攪拌室41b内へ移動する。
The
また、攪拌室41bの最上流部にはトナーを補給するためのトナー補給口46が設けられており、図5に示す補給用トナーが収容される補給容器となる補給用現像剤収容器8へと連絡している。そして、上述のATR制御によって画像形成時の画像比率、トナー濃度センサとしてのインダクタンスセンサ45、パッチ画像濃度検知センサ(不図示)によるパッチ画像の濃度検知結果に応じて補給用現像剤収容器8の動作を制御し、トナーを攪拌室41bの最上流部に補給する。
Further, a
そして、トナーが補給されて攪拌された攪拌室41b内の現像剤が他方の受渡し部41g(図3の右側)を介して現像室41aへ移動する。また、現像装置4の現像室41aは、感光ドラム1に対面した現像領域に相当する位置が開口しており、この現像容器41の開口部に、一部露出するようにして現像スリーブ44が回転可能に配置されている。本実施形態では、現像スリーブ44は非磁性材料で構成され、現像動作時には図4の矢印方向に回転する。そして、現像スリーブ44の内部には、磁界発生手段としての周方向に沿って複数の磁極を有するマグネットロール44aが固定されている。
Then, the developer in the stirring
現像室41a内の現像剤は、スクリュー部材41dにより現像スリーブ44に供給され、該現像スリーブ44に供給された現像剤は、マグネットロール44aが発生する吸着用磁極S2により現像スリーブ44上に所定の量が担持され現像剤溜まりを形成する。現像スリーブ44上の二成分現像剤は、現像スリーブ44が回転することによって、現像剤溜まりを通過して現像ブレード42によって層厚が規制されると共に、感光ドラム1と対向する現像領域へと搬送される。現像領域で、現像スリーブ44上の現像剤は現像用磁極S1にて穂立ちして磁気穂を形成する。
The developer in the developing
その後、現像スリーブ44上の現像剤は、搬送用磁極N2により、現像スリーブ44の表面に対する現像剤の吸着を維持し現像器内部へと現像剤を搬送し、離間用磁極S3により現像剤が現像スリーブ表面から離間される。
After that, the developer on the developing
[補給装置の構成]
図5に補給構成断面を示す。
[Configuration of replenishment device]
FIG. 5 shows a cross section of the replenishment configuration.
本補給構成は、補給用現像剤収容器8の排出口82から補給用搬送経路83が延び、現像装置4の補給口46に連結している構成を基とする。
This replenishment configuration is based on a configuration in which a
まず、従来構成としてひとつの補給用搬送経路83を用いた補給構成について説明する。上述の現像装置4において、補給口46は攪拌室41b最上流且つ現像剤循環経路の外側に備えられている。該補給口46の近傍の現像剤搬送部材には、現像剤循環経路の現像剤は殆ど存在しなく、補給用現像剤が通過するのみである。
First, a replenishment configuration using one
そして、補給口46は補給用搬送経路83である正方形断面の筒状部材下方端部と連結している。また、前記筒状部材のもう一方の端部である上方端部は、補給用現像剤収容器8の排出口82と連結している。
The
補給用現像剤収容器8は、円筒状の容器に内壁に螺旋状の溝を掘った構成となっており、補給用現像剤収容器8自体が回転することで長手方向へと搬送力を発生させて排出口82へと補給用現像剤を搬送する。排出口82まで搬送された補給用現像剤は、現像剤収容器内の体積を可変とするポンプ81によって発生する空気圧で排出口82を通って補給用搬送経路83に排出される。そして、補給用搬送経路83を通って現像装置4の補給口46に到達する。
The replenishing
[トナー飛散の概要]
次に現像器上蓋41kと現像スリーブ44とで構成される現像容器41内部と現像容器41外部の連通口からのトナー飛散について図6を用いて説明する。ここでのトナー飛散とは現像剤の攪拌・搬送やトナー補給によって現像容器4内に生じる遊離トナーが前記連通口を通って現像容器外部に排出され、現像容器に回収しきれないもののことをさす。
[Overview of toner scattering]
Next, the scattering of toner from the communication port inside the developing
まずトナー遊離について説明する。前記現像容器41に収容されている二成分現像剤は攪拌室41b及び現像室41aにおいて摩擦帯電され、摩擦帯電によって生じる静電付着力及び表面性などによって生じる非静電付着力によってトナーはキャリアに付着している。このキャリアに付着しているトナーに対し衝撃やせん断力が加えられると、トナーがキャリアから引き剥がされ現像容器内で遊離する。この時の衝撃やせん断力としては、現像スリーブ44による現像剤搬送の際の現像剤挙動がある。現像剤は前記のとおり現像スリーブ44の磁極上で磁力線に沿ったチェーン状の構造である磁気穂を形成する。磁極直前に磁気穂が前方に立ち上がり、磁極上を通過すると磁気穂は前傾し倒れる。
First, toner release will be described. The two-component developer contained in the developing
この時磁気穂の回転方向は現像スリーブ44の方向と同一方向である。この磁気穂が倒れるときの衝撃や遠心力によってトナーがキャリアから引き剥がされる事がトナー遊離の原因となっている。現像スリーブ44での現像剤搬送の内、トナー遊離への寄与の大きいものは反発磁界を生成する離間用磁極S3によるものである。この離間用磁極S3では現像剤を現像スリーブ44から剥離するため、磁極によって現像スリーブ44の回転方向と逆方向の磁気力を加え、現像剤の速度を落とし滞留させる。この時前記の磁気穂の長さが長くなるため磁気穂が倒れるときの衝撃や遠心力が大きくなり、トナー遊離量が増加する傾向がある。
At this time, the rotation direction of the magnetic spike is the same as the direction of the developing
また前記補給によってトナー補給口46からのトナーが補給される際に、十分に攪拌される前に舞い上がったトナーも現像容器内での遊離トナーの要因となっている。前記のとおりトナー補給口46において供給されたトナーは、既に攪拌室41b内にある現像剤と攪拌且つ搬送される。この時、補給トナーと現像剤の混合領域では一時的にトナー−現像剤混合比が高くなる。トナー−現像剤混合比が高い場合、トナーの帯電量が低下し、前記トナー−キャリア間静電付着力が低下する。現像剤と混合しきれなかった補給トナーはそのまま、もしくはスクリュー部材41d,41eによる現像剤の攪拌・搬送時の衝撃で遊離され、遊離トナーが現像容器44内で舞いあがることが知られている。
Further, when the toner from the
さらに前記現像剤収容器内のポンプによって発生する空気圧で排出される補給用現像剤収容器8を用いた場合、その空気圧が補給用搬送経路83を通じて伝搬し、トナー補給口46から現像容器41に空気の流入を生じる場合がある。この時流入した気流は、前記トナー補給口46近傍のトナー−現像剤混合比が高い部分での遊離トナーを現像容器41内に巻き上げる。またこの現像容器41への空気圧伝搬はトナー補給口46から攪拌室41bにかけての非定常な気圧の上昇を生じる。後述のようにこの補給動作に伴う流入気流は遊離トナーを現像容器41外部に流出させる要因にもなっており、とくに長手においてトナー補給口46を含む側の端部におけるトナー飛散の原因の一つとなっている。
Further, when the replenishing
次に図6を用いて現像装置4近傍の断面における気流について説明する。
Next, the air flow in the cross section near the developing
現像装置4近傍において気流を生成するのは現像スリーブ44及び感光ドラム1である。ここではそれぞれ説明する。
It is the developing
現像スリーブ44の回転及び磁極上の磁気穂挙動により、現像スリーブの回転と同方向に気流を生成する。この現像スリーブと同方向の気流は、現像容器41内部と現像容器41外部の連通口から現像容器41内部に空気を取り込む寄与を持つ。また現像容器41には前記トナー補給によっても空気が流入する。
Due to the rotation of the developing
現像装置4長手断面を略閉空間と考える。空気は流体であるため連続の方程式が適用できる。空気の流速をv、密度をρとすると、現像室内で空気の湧き出しがないため
∂ρ/∂t+∇ρv=0 ・・・(1)
と記述できる。さらに定常状態を考えると現像容器41内の各領域において密度ρはおおよそ一定となっている。そのため式(1)は下記のように記述できる。
The longitudinal cross section of the developing
Can be described as. Further, considering the steady state, the density ρ is substantially constant in each region in the developing
ρ∇v=0 ・・・(2)
この式から空気の流量ρvは保存される。現像装置4近傍の長手断面では流量ρvの収支は0となり、前記の現像スリーブ44と補給によって流入する空気流量と同一の量を現像装置4外に排出することになる。ここで現像器上蓋41kと現像スリーブ44とで構成される連通口を通して現像スリーブ44の回転に伴い現像容器4内に流入する空気流量をQa(スリーブ流入)、連通口から取り込まれる流れに対向するように現像器上蓋41k側に沿って排出される空気流量をQb(スリーブ排出)、前記現像装置への補給に伴って流入する空気流量をQd (補給流入)とすると次の関係が成り立つ。
ρ∇v = 0 ・ ・ ・ (2)
From this equation, the air flow rate ρv is preserved. In the longitudinal cross section near the developing
Qa(スリーブ流入)+Qd (補給流入)=Qb(スリーブ排出)・・・(3)
現像スリーブによって取り込まれ、現像スリーブに沿って流れる気流が現像器上蓋41k側に沿って排出される気流ためには、現像装置内で折り返す必要がある。一般的には前記離間用磁極S3の現像剤滞留部で現像スリーブ44から離脱しその後折り返す。この時前記現像容器41内で発生した遊離トナーを含有して排出方向に向かう。
Qa (sleeve inflow) + Qd (replenishment inflow) = Qb (sleeve discharge) ... (3)
In order for the airflow taken in by the developing sleeve and flowing along the developing sleeve to be discharged along the
このQb(スリーブ排出)に含有した遊離トナーが現像容器41外へ排出される工程は主に二つである。第一として連通口より現像装置4外に排出されたQb(スリーブ排出)が現像器上蓋41kと感光ドラム1の間隙より直接排出されるものである。第二としてはQb(スリーブ排出)が感光ドラム1近傍で混合される、もしくは遊離トナーが慣性力で感光ドラム1が生成する気流gに移ることで、感光ドラム1が生成する気流に乗って排出されるものである。
There are mainly two steps in which the free toner contained in the Qb (sleeve discharge) is discharged to the outside of the developing
飛散トナーは以上の二つの内少なくとも一つ以上の要因により現像容器41外に排出されて現像装置1の周囲、現像容器41外壁や感光ドラム1、露光装置3や転写装置5を汚染してしまう。
The scattered toner is discharged to the outside of the developing
以下、本発明によるこの飛散トナーを軽減する実施例を説明する。 Hereinafter, examples of reducing the scattered toner according to the present invention will be described.
次に本実施例1の現像装置4の詳細構成について図7を用いて説明する。図7は現像装置4の長手方向ほぼ中央部断面図である。
Next, the detailed configuration of the developing
図中の角度θ1、θ2・・・は水平面を基準と見た時のなす角を示している。 The angles θ1, θ2 ... In the figure indicate the angles formed when the horizontal plane is used as a reference.
現像装置4は、現像領域下流で現像スリーブ44を覆うように現像器上蓋41kを有しており、現像器上蓋41kは、外カバー47、内カバー48で構成される。θ1〜θ2の領域において現像スリーブ44に沿うように一定間隔L1をもって外カバー47を形成し、流路F1を形成している。
The developing
さらにその下流θ2〜θ3の領域では隙間L4を徐々に大きくして合流路F4を形成している、さらにその下流θ3〜θ4の領域にかけて内カバー48を外カバー47と現像スリーブ44の間に設け、内カバー48と外カバー47との間に流路F2、内カバー48と現像スリーブ44との間に流路F3を形成している。
Further, in the region of the downstream θ2 to θ3, the gap L4 is gradually increased to form the combined flow path F4, and an
さらにθ4の下流に流路F2と流路F3との分岐路F5を形成している。そうすることで現像スリーブ44近傍には図8に示すような気流が発生する。
Further, a branch path F5 between the flow path F2 and the flow path F3 is formed downstream of θ4. By doing so, an air flow as shown in FIG. 8 is generated in the vicinity of the developing
図8に示すように、現像スリーブ44近傍では現像スリーブ44の回転に伴って容器内に巻き込むように気流aが発生し、現像容器41内に空気が流入する。流入することで現像容器41内の内圧が高まり、現像容器41内から容器外に向けて内圧を平衡状態に保つように排気する気流bを生じる。
As shown in FIG. 8, in the vicinity of the developing
ここで、離間用磁極S3の穂立ちの移動に伴って気流cが発生し、気流cによって現像容器内部に取り込まれた空気は気流d及び気流eによって逆流する。 Here, an air flow c is generated along with the movement of the spikes of the separation magnetic pole S3, and the air taken into the inside of the developing container by the air flow c flows back by the air flow d and the air flow e.
[トナー飛散の概要]の項で説明したように気流dには離間用磁極S3の穂立ちが寝始める時に発生する飛散トナーが含まれる。 As described in the section [Outline of Toner Scattering], the airflow d includes the scattered toner generated when the spikes of the separation magnetic pole S3 start to fall asleep.
そこで本実施例では、内カバーが現像スリーブを覆う範囲(θ3〜θ4)を離間用磁極S3の位置θ5を包含するように設けることで、排気経路として飛散トナー量の少ない気流eを形成することが可能となる。 Therefore, in this embodiment, an air flow e having a small amount of scattered toner is formed as an exhaust path by providing a range (θ3 to θ4) in which the inner cover covers the developing sleeve so as to include the position θ5 of the separation magnetic pole S3. Is possible.
また、気流eの流量を増加させ気流dの流量を減少させるために、流路F3の断面積A3と、流路F2の断面積A2とは、A3<A2となるように形成し、流路F2の圧力損失を流路F3の圧力損失よりも大きくしている小さくしている。 Further, in order to increase the flow rate of the airflow e and decrease the flow rate of the airflow d, the cross-sectional area A3 of the flow path F3 and the cross-sectional area A2 of the flow path F2 are formed so that A3 <A2, and the flow path is formed. The pressure loss of F2 is made smaller than the pressure loss of the flow path F3.
ただし、断面積A3を小さく過ぎると飛散トナーを現像容器41内部に取り込む気流cの流れを阻害し、気流eの流量が極端に落ちてしまうため当該実施系においては、距離L3を、1.5mm〜3.0mmとし、距離L2は2.0mm〜3.5mmに設定している。
However, if the cross-sectional area A3 is too small, the flow of the airflow c that takes in the scattered toner into the developing
また、合流路F4において第1流路の断面積A1が第2流路の断面積A2と第3流路の断面積A3の和よりも小さくすることにより、合流路において、図9に示すように気流fがエアカーテンとなり気流dを気流cの流れに戻すことが可能になり、さらなる飛散トナー量の低減を実現することが可能となる。 Further, in the combined flow path F4, the cross-sectional area A1 of the first flow path is made smaller than the sum of the cross-sectional area A2 of the second flow path and the cross-sectional area A3 of the third flow path, so that the combined flow path is as shown in FIG. In addition, the airflow f becomes an air curtain, the airflow d can be returned to the flow of the airflow c, and the amount of scattered toner can be further reduced.
また合流路F4を搬送用磁極N2のピークθ6と重ならないように配置している。その理由は合流路F4と搬送用磁極N2 のピークが重なってしまうと搬送用磁極N2の穂立ちが寝始める時に発生する飛散トナーが気流fによって拡散してしまいエアカーテンの効果を低減させてしまうからである。 Further, the combined flow path F4 is arranged so as not to overlap the peak θ6 of the transport magnetic pole N2. The reason is that if the peaks of the confluent flow path F4 and the transport magnetic pole N2 overlap, the scattered toner generated when the spikes of the transport magnetic pole N2 start to fall asleep is diffused by the air flow f, and the effect of the air curtain is reduced. Because.
また、内カバー48上流端には飛散トナーが付着しやすいが、現像スリーブ44の鉛直上よりも現像容器内側に配置することによって、内カバー48に付着したトナーが落下したときに現像スリーブ44の回転に伴って現像容器内部に取り込まれるため、付着トナーの落下による画像不良を防止することが可能となる。
Further, although scattered toner easily adheres to the upstream end of the
また、現像スリーブ44を覆う外カバー47の先端に感光ドラム1に沿った形で流路形成部47aを設けることで、流路F6を生成することができる。流路F6を生成することで、感光ドラム1が生成する気流gから排出される気流と流出入が等価になるために外気から気流hが流入する。さらに、気流hがエアカーテンとなり気流bが感光ドラム1と現像スリーブ44のニップ部もしくは気流aと合流し、外気へ排出されにくくなり飛散トナー量の低減を実現することが可能となる。
Further, the flow path F6 can be generated by providing the flow
また、気流gの感光ドラム1近傍では浮遊トナーが感光体ドラム1に微量ずつ付着するため、外部に漏れ出る飛散トナーを低減することができる。
Further, since the floating toner adheres to the
また、画像上も視認できない程度の付着量のため画像品位を低下させることはない。 Further, since the amount of adhesion is such that it cannot be visually recognized on the image, the image quality is not deteriorated.
次に現像装置4の長手方向形状について説明する。図11は感光体ドラム1および現像スリーブ44の端部に近いB3付近の断面図である。このB3付近では図4で示すように、現像剤を循環させるための経路である受渡し部41f,41gが配置される。現像容器内部では現像剤がスクリューにより循環すると、その現像剤の移動に伴う気流F10が発生する。受渡し部41f,41gではこの気流F10の方向が180°向きが変わるため、中央部付近に比較してこの気流F10による内部圧力の上昇が生ずる。また、装置の奥側にはトナーの補給口46が設けられている。前述したようにトナー補給によって現像容器41に空気の流入が生じ、一時的に内部圧力の上昇が生じる。またこの付近は補給されたばかりのトナーで十分に撹拌されていないため現像容器内で舞い上がりやすく、遊離トナーの要因となりやすい。このように現像装置4の端部付近では中央付近に比較してトナー飛散が発生しやすい。よって本実施例では外カバー47の先端部である最近接部と現像スリーブ44との距離を長手方向中央付近と端部付近で変化させる形状とした。
Next, the longitudinal shape of the developing
具体的には中央付近のギャップL1(図8)と端部付近のギャップL7(図11)でL1>L7となるように形成した。このように端部付近の距 離を中央付近のギャップより小さくし、開口部を狭くすることで端部付近では空気の流動抵抗が発生し流れにくくなる。逆に中央付近では開口部が相対的に広くなり、流動抵抗が減少している分端部に比較して空気が流れやすくなる。 Specifically, the gap L1 near the center (FIG. 8) and the gap L7 near the end (FIG. 11) were formed so that L1> L7. By making the distance near the end smaller than the gap near the center and narrowing the opening in this way, air flow resistance is generated near the end and it becomes difficult to flow. On the contrary, in the vicinity of the center, the opening becomes relatively wide, and air flows more easily than in the fractional portion where the flow resistance is reduced.
また、ギャップは端部から中央にかけてある勾配をもって徐々にするよう変化させる形状としている。ギャップが急激に変化する場合、ギャップが拡大した箇所に集中した流れが発生してしまいその箇所で飛散が発生する。従ってこの勾配は連続的且つなだらかであることが望ましく、本実施例ではスリーブ長手方向50mmに対してギャップ方向1mm以下の変化率になるようなだらかにギャップを変化させている。 In addition, the gap has a shape that gradually changes with a certain gradient from the end to the center. When the gap changes abruptly, a concentrated flow is generated at the place where the gap is expanded, and scattering occurs at that place. Therefore, it is desirable that this gradient is continuous and gentle, and in this embodiment, the gap is gently changed so that the rate of change is 1 mm or less in the gap direction with respect to 50 mm in the sleeve longitudinal direction.
このような構成を取ることで、端部付近で発生した内部圧力の上昇は、空気の流出する開口部付近では長手方向で均一な圧力となり、上述した現像装置内部での空気の循環を保つことができ、外部に漏れ出る飛散トナーを低減することができる。また、本実施例では中央付近のギャップL1を3mm、端部付近のギャップL7を2mmに設定している。 By adopting such a configuration, the increase in the internal pressure generated near the end becomes a uniform pressure in the longitudinal direction near the opening where the air flows out, and the air circulation inside the developing apparatus described above is maintained. It is possible to reduce the amount of scattered toner leaking to the outside. Further, in this embodiment, the gap L1 near the center is set to 3 mm, and the gap L7 near the end is set to 2 mm.
本実施例では内カバー(48)がない構成における例を示す。図12は感光体ドラム1および現像スリーブ44の端部に近い中央付近の断面図であり、図13はB3付近の断面図である。先述したように、このB3付近ではトナー補給によって現像容器41に空気の流入が生じ、一時的に内部圧力の上昇が生じる。またこの付近は補給されたばかりのトナーで十分に撹拌されていないため現像容器内で舞い上がりやすく、遊離トナーの要因となりやすい。
In this embodiment, an example in a configuration without an inner cover (48) is shown. FIG. 12 is a cross-sectional view near the center of the
このように現像装置4の端部付近では中央付近に比較してトナー飛散が発生しやすい。よって本実施例においても外カバー47の先端部である最近接部と現像スリーブ44との距離を長手方向中央付近と端部付近で変化させる形状とした。具体的には中央付近のギャップL1(図12)と端部付近のギャップL7(図13)でL1>L7となるように形成した。このように端部付近の距離を中央付近のギャップより小さくし、開口部を狭くすることで端部付近では空気の流動抵抗が発生し流れにくくなる。逆に中央付近では開口部が相対的に広くなり、流動抵抗が減少している分端部に比較して空気が流れやすくなる。
As described above, toner scattering is more likely to occur in the vicinity of the end portion of the developing
また、ギャップは端部から中央にかけてある勾配をもって徐々にするよう変化させる形状としている。ギャップが急激に変化する場合、ギャップが拡大した箇所に集中した流れが発生してしまいその箇所で飛散が発生する。従ってこの勾配は連続的且つなだらかであることが望ましく、本実施例においてもスリーブ長手方向50mmに対してギャップ方向1mm以下の変化率になるようなだらかにギャップを変化させている。 In addition, the gap has a shape that gradually changes with a certain gradient from the end to the center. When the gap changes abruptly, a concentrated flow is generated at the place where the gap is expanded, and scattering occurs at that place. Therefore, it is desirable that this gradient is continuous and gentle, and in this embodiment as well, the gap is gently changed so that the rate of change is 1 mm or less in the gap direction with respect to 50 mm in the sleeve longitudinal direction.
実施例1同様、このような構成を取ることで、空気の流出する開口部付近では長手方向で均一な圧力となり、外部に漏れ出る飛散トナーを低減することができる。また、本実施例では中央付近のギャップL1を3mm、端部付近のギャップL7を2mmに設定している。 By adopting such a configuration as in the first embodiment, the pressure becomes uniform in the longitudinal direction in the vicinity of the opening where the air flows out, and the scattered toner leaking to the outside can be reduced. Further, in this embodiment, the gap L1 near the center is set to 3 mm, and the gap L7 near the end is set to 2 mm.
実施例1及び実施例2では端部のギャップL7は前奥で同じギャップとした。実施例2では中央部と端部のギャップはL1>L7を保ちつつ、更に奥側のギャップL71と前側のギャップL72で、L71<L72となるように形成した。現像装置の奥側は、トナー補給口46が配置される。前述したようにトナー補給が行われると、一時的に内部圧力が上昇する。また、補給されたばかりのトナーは、十分に撹拌されていないため遊離しやすい。よって前側に比較して奥側はトナー飛散しやすいため、奥側ギャップL81を更に小さくすることで外部に漏れ出る飛散トナーを低減することができる。特に補給口46と現像剤循環経路との距離が短い、もしくは現像剤循環経路の真上に補給口が有る場合に効果が大きい。本実施例では奥側のギャップL71を1.5mm、前側のギャップを2mmに設定している。
In the first and second embodiments, the gap L7 at the end is the same gap at the front and back. In Example 2, the gap between the central portion and the end portion was formed so that L71 <L72 with the gap L71 on the back side and the gap L72 on the front side while maintaining L1> L7. A
1 像担持体(感光ドラム)
2 帯電装置(帯電ローラ)
3 露光装置
4 現像装置
6 定着装置
7 クリーニング装置
8 補給用現像剤収容器(トナーボトル)
9 給紙装置
10 記録材
41 現像容器
41a 第1の現像剤搬送経路(現像室)
41b 第2の現像剤搬送経路(攪拌室)
41c 隔壁
41d 第1の現像剤搬送部材(第1のスクリュー)
41e 第2の現像剤搬送部材(第2のスクリュー)
41f 受渡し部(第2から第1)
41g 受渡し部(第1から第2)
41k 現像器上蓋
42 現像剤層規制部材(現像ブレード)
44 現像剤担持体(現像スリーブ)
44a マグネットロール
45 現像剤濃度センサ(インダクタンスセンサ)
46 補給口
47 外カバー
48 内カバー
51 中間転写体(中間転写ベルト)
52 一次転写部材
53 二次転写部材
54 中間転写クリーナ
81 ポンプ
82 排出口
83 補給用搬送経路
100 画像形成装置
P(PY,PM,PC,Pk) 画像形成ステーション
1 Image carrier (photosensitive drum)
2 Charging device (charging roller)
3
9
41b Second developer transport path (stirring chamber)
41e Second developer transport member (second screw)
41f Delivery section (2nd to 1st)
41g delivery section (1st to 2nd)
41k
44 Developer carrier (development sleeve)
46
52
Claims (6)
現像剤を担持した状態で回転することにより、供給領域において像担持体(1)に現像剤を供給する回転体と、
前記回転体の回転方向に置ける前記供給領域よりも下流側に隙間をもって前記回転体を覆う第1流路形成部と、
前記回転体と前記第1流路形成部との間で形成された第1流路と、
を有する現像装置において、
前記回転体と第1流路形成部で形成された流路の最小ギャップであって、
前記回転体長手方向における中央部付近に位置する中央ギャップは、前記回転体長手方向における端部付近のギャップである端部ギャップと比較して、相対的に広い事を特徴とする現像装置。 A container containing the developer and a container
A rotating body that supplies the developer to the image carrier (1) in the supply region by rotating while carrying the developer, and a rotating body that supplies the developer to the image carrier (1) in the supply region.
A first flow path forming portion that covers the rotating body with a gap on the downstream side of the supply region that can be placed in the rotating direction of the rotating body.
A first flow path formed between the rotating body and the first flow path forming portion,
In a developing device with
The minimum gap between the rotating body and the flow path formed by the first flow path forming portion.
A developing apparatus characterized in that the central gap located near the central portion in the longitudinal direction of the rotating body is relatively wider than the end gap, which is a gap near the end portion in the longitudinal direction of the rotating body.
1.1 × L7 ≦ L1 ≦ 3 × L7
であることを特徴とする請求項1に記載の現像装置。 The central gap (L1) and the end gap (L7) are
1.1 x L7 ≤ L1 ≤ 3 x L7
The developing apparatus according to claim 1, wherein the developing apparatus is characterized by the above.
現像剤を担持した状態で回転することにより、供給領域において像担持体(1)に現像剤を供給する回転体と、
前記回転体の回転方向における前記供給領域よりも下流側に隙間を持って前記回転体を覆う第1流路形成部と、
前記回転体と、前記第1流路形成部との間で形成された第1流路と、
前記回転体と、前記第1流路形成部との間に形成され、それぞれと隙間を持って配置され、前記第1流路を第1分岐点で2つの流路に分岐する第2流路形成部とを有する現像装置に置いて、
前記回転体と前記第2流路形成部とで形成された流路のギャップで、前記回転体の長手方向において、中央部付近のギャップは端部付近のギャップに比較して相対的に広く、更に現像剤補給口に近い側の端部ギャップは遠い側の端部ギャップより狭いことを特徴とする現像装置。 A storage container containing the developer and
A rotating body that supplies the developer to the image carrier (1) in the supply region by rotating while carrying the developer, and a rotating body that supplies the developer to the image carrier (1) in the supply region.
A first flow path forming portion that covers the rotating body with a gap on the downstream side of the supply region in the rotation direction of the rotating body.
A first flow path formed between the rotating body and the first flow path forming portion,
A second flow path formed between the rotating body and the first flow path forming portion, arranged with a gap between them, and branching the first flow path into two flow paths at a first branch point. Placed in a developing device with a forming part,
In the gap of the flow path formed by the rotating body and the second flow path forming portion, the gap near the center portion is relatively wider than the gap near the end portion in the longitudinal direction of the rotating body. Further, the developing apparatus is characterized in that the end gap on the side near the developer supply port is narrower than the end gap on the far side.
1.1 × L71 ≦ L72 ≦ 3 × L71
であることを特徴とする請求項4に記載の現像装置。 The end gap (L71) on the side closer to the developer supply port (46) and the end gap (L72) on the far side are
1.1 x L71 ≤ L72 ≤ 3 x L71
The developing apparatus according to claim 4, wherein the developing apparatus is characterized by the above.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020056049A JP2021157017A (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Developing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020056049A JP2021157017A (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Developing device |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2020056049A Pending JP2021157017A (en) | 2020-03-26 | 2020-03-26 | Developing device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2021157017A (en) |
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2020
- 2020-03-26 JP JP2020056049A patent/JP2021157017A/en active Pending
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