JP3955666B2

JP3955666B2 - Development device

Info

Publication number: JP3955666B2
Application number: JP33097997A
Authority: JP
Inventors: 純一松本; 勝弘青木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1997-11-14
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: JPH11149213A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像装置に係り、詳しくは、現像剤担持体表面と現像剤供給部材表面との間に間隙を有する現像装置における現像剤への帯電付与手段の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置に用いられる現像装置には、例えば、現像剤担持体の表面に担持された現像剤を画像形成装置の像担持体上に付着させることで、該像担持体の表面に形成された潜像を現像するものがある。
【０００３】
この種の現像装置としては、トナー収容器に収容された現像剤としての非磁性１成分トナー（以下、単にトナーと称する）を、現像剤供給部材によって汲み上げ、該現像剤供給部材と現像剤担持体との当接部で摩擦帯電させるとともに該現像剤担持体の表面に担持した後、該現像剤担持体と対向配置された像担持体の潜像に選択的に付着させることで、該潜像を現像する非磁性１成分現像装置が知られている。
【０００４】
図１は非磁性１成分現像装置の一例を概略構成図で示したものである。図１において、トナー収容器６に収容されたトナー５は、図示を省略した駆動により回転される撹拌部材としてのアジテータ７によって、現像剤供給部材としての供給ローラ３の表面に搬送される。発泡弾性体からなり、図示を省略した駆動により半時計回りに回転される供給ローラ３は、その表面にトナー５を付着させて現像剤担持体としての現像ローラ２との当接部に搬送する。このようにして当接部に搬送されたトナー５は、現像ローラ２と供給ローラ３とに挟まれて摩擦されることにより帯電され、現像ローラ２に担持される。現像ローラ２に担持されたトナー５は、規制部材としての薄層化ブレード４と現像ローラ２との間に挟まれることで薄層化され、像担持体としての感光体ドラム１表面の静電潜像に選択的に付着される。
【０００５】
このような構成の非磁性１成分現像装置や該非磁性１成分現像装置を用いる画像形成方法としては、例えば、特開平８−１０６２１８号公報の非磁性１成分現像装置や特開平７ー２９５３６３号公報の画像形成方法がある。
【０００６】
特開平８−１０６２１８号公報の非磁性１成分現像装置は、発砲弾性体からなり、１５〜３０［°］のアスカーＣ硬度を有する供給ローラと、現像ローラと、アジテータと、薄層化ブレードとを備え、且つ、該現像ローラと該供給ローラとの当接部における喰い込み深さを、０．３［ｍｍ］以下とするものである。この現像装置によれば、トナーの摩擦帯電を良好に行うことができる。さらに、上記当接部におけるトナーへのストレスを少なくするので、該トナーの劣化を防止することができる。
【０００７】
また、特開平７ー２９５３６３号公報の画像形成方法は、外添剤として重量平均粒径が０．０１〜０．２［μｍ］であり、疎水化度が４０〜９０［％］であり、且つ、４００［ｎｍ］における光透過率が４０［％］以上である酸化チタン粒子を含有するトナーを用い、現像ローラと単泡性発泡体ゴムからなる供給ローラとの当接部においる喰い込み深さを２．０〜６．０［ｍｍ］とする画像形成方法である。この画像形成方法によれば、トナーの摩擦帯電を良好に行うことができる。さらに、上記当接部におけるトナーへのストレスを少なくするので、該トナーの劣化を防止することができる。
【０００８】
しかしながら、このように、現像ローラと供給ローラとを、喰い込ませ又は接触させている非磁性１成分現像装置においては、次に掲げる４つの不具合がある。
【０００９】
第１の不具合は、現像ローラを変形や摩耗等によって劣化させてしまうことである。現像ローラの劣化は、供給ローラから圧力を受けながら長期間運転されることによって生ずる。
【００１０】
第２の不具合は、現像ローラの表面に形成されるトナー薄層に、濃度ムラや厚みムラを発生させてしまうことである。図２は現像ローラと供給ローラとの当接部を拡大した断面図である。図に示すように、発泡弾性体からなる供給ローラは多数のセルを有するので、セル部（図中のｂ部）と非セル部（図中のａ部）とでは、現像ローラとの当接圧力を異にする。つまり、供給ローラのセル部と非セル部とでは、現像ローラとの当接圧力に差がある。この当接圧力の差は、現像ローラと供給ローラとの当接部におけるトナー帯電量及びトナー付着量を不均一化させて、該現像ローラと薄層化ブレードとの当接部で濃度や厚みの不均一なトナー薄層を形成させる。即ち、現像ローラ表面のトナー薄層の濃度ムラや厚みムラは、供給ローラのセル部と非セル部とにおいて、現像ローラとの当接圧力に差が生ずることによって発生される。
厚みの不均一なトナー薄層が像担持体との対向部に搬送されると、該像担持体の静電潜像に付着させるトナーの量を変化させてしまうので、形成画像に濃度ムラを発生させてしまう。
【００１１】
第３の不具合は、現像ローラの駆動トルクを増大させてしまうことである。現像ローラを供給ローラに喰い込ませると、該現像ローラと該供給ローラとの摩擦抵抗を増大させてしまうので、現像ローラの駆動トルクを増大させてしまう。つまり、現像ローラの駆動トルクの増大は、現像ローラが供給ローラに喰い込むことによって発生される。
【００１２】
第４の不具合は、形成画像に濃淡差としてのバンディングを発生させてしまうことである。発泡弾性体からなる供給ローラは変形され易く、現像ローラとの当接部に挟み込むトナーの量を変化させるので、該供給ローラと該現像ローラとの摩擦抵抗を変化させて該現像ローラに回転ムラを生じさせる。現像ローラに回転ムラが生ずると、形成画像には濃淡差が生じてしまう。つまり、形成画像のバンディングは、供給ローラと現像ローラとの当接部に挟まれるトナー量の変化によって生ずる。
【００１３】
一方、非磁性１成分現像装置を用いる画像形成装置としては、特開平７−２３４５８３号公報に記載のものがある。
【００１４】
この画像形成装置に用いられる非磁性１成分現像装置は、硬質材料からなる供給ローラの表面と現像ローラの表面とを０．０２〜２［ｍｍ］離間させ、且つ、トナーの摩擦帯電を助長する材料からなる薄層化ブレードを該現像ローラの表面に当接させたものである。この非磁性１成分現像装置によれば、現像ローラの表面と供給ローラの表面とを離間させているので、上記４つの不具合を全て解消することができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この非磁性１成分現像装置は、現像ローラに担持されるトナーの帯電量を不足させる恐れがある。即ち、この非磁性１成分現像装置は、現像ローラと供給ローラとを当接させていないので、該現像ローラと該供給ローラとの間でトナーを摩擦帯電させることができない。このため、薄層化ブレードにトナーの摩擦帯電を助長する材料を用いることにより、該薄層化ブレードと現像ローラとの当接部でトナーを摩擦帯電させている。しかし、従来、現像装置に薄層化ブレードを設けることの主なる目的は、現像ローラの表面に形成されるトナー薄層の層厚の均一化にあり、該薄層化ブレードによるトナーの摩擦帯電は、あくまでも、別途に設けられた手段によって帯電されたトナーの帯電量を補強するものである。従って、トナーの摩擦帯電を薄層化ブレードのみに依存させると、単位時間当たりのトナーの帯電量を減少させるので、トナー消費量の多い画像を形成させたときに、トナーの帯電量を不足させる恐れがある。
【００１６】
また、この非磁性１成分現像装置においては、現像ローラに担持されるトナーの量を不足させる恐れがある。即ち、従来の非磁性１成分現像装置においては、供給ローラは摩擦されることによって、トナーの担持を助長されている。このため、供給ローラを摩擦させないと、該供給ローラに担持されるトナーの量を減少させるとともに該供給ローラから現像ローラへのトナーの供給量を減少させてしまうので、トナー消費量の多い画像を形成させたときに、該現像ローラに担持されるトナーの量を不足させる恐れがある。
【００１７】
そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体の表面と現像剤供給部材の表面とを離間させた現像装置において、該現像剤担持体に担持される現像剤の帯電量及び剤量を不足させない現像装置を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、現像剤を収容する現像剤収容器と、表面に担持した現像剤で像担持体上の静電潜像を現像する現像剤担持体と、表面が所定の方向に移動するように駆動され、該現像剤収容器に収容される現像剤を該表面に担持して該現像剤担持体に供給する現像剤供給部材とを有し、該現像剤担持体の表面と該現像剤供給部材の表面とが離間している現像装置において、該現像剤供給部材の表面と該現像剤収容器の内面とを接触させ、且つ、該現像剤供給部材の表面に担持される現像剤を該現像剤担持体の表面に接触させたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１の発明においては、上記現像剤供給部材の表面を上記現像剤収容器の内面との接触部で摩擦させることにより、該表面における現像剤の担持を助長させる。この結果、充分量の現像剤を上記現像剤供給部材の表面に担持させる。
また、上記現像剤供給部材の表面に担持された現像剤は、該表面と上記現像剤収容器の内面との接触部で挟まれて摩擦帯電される。このように摩擦帯電された現像剤は、上記現像剤供給部材の移動によって上記現像剤担持体との対向部に搬送され、該現像剤担持体の表面と接触して更に摩擦帯電されるとともに該現像剤担持体に担持される。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記現像剤担持体と上記現像剤供給部材との表面に電位差を設けたことを特徴とすることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項２の発明においては、上記現像剤供給部材に担持された現像剤は、上記現像剤担持体の表面との対向部で、該表面と該現像剤供給部材の表面との電位差によって電気的な力が付与される。この結果、上記現像剤供給部材の表面に担持された現像剤の上記現像剤担持体の表面への移動が助長される。
【００２６】
請求項３の発明は、請求項１又は２の現像装置において、上記現像剤供給部材を発泡弾性体からなる材料で構成したことを特徴とすることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項３の発明においては、上記現像剤供給部材を発泡弾性体からなる材料で構成することで、該現像剤供給部材と上記現像剤収容器との喰い込み量を増加させるとともに両者の摩擦抵抗を増加させることができる。
【００２８】
請求項４の発明は、請求項１、２又は３の現像装置において、現像剤の摩擦帯電を助長する材料からなり、上記現像剤担持体に当接することで、該現像剤担持体に担持される現像剤の層厚を規制する規制部材を設けたことを特徴とすることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項４の発明においては、現像剤の摩擦帯電を助長する材料からなる規制部材を上記現像剤担持体に当接させることで、該当接の部分でも現像剤を摩擦帯電させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明を電子写真複写機の非磁性１成分現像装置に適用した１実施形態について説明する。
図３は本実施形態に係る非磁性１成分現像装置の概略構成図である。
像担持体としての感光体ドラム１は、図示を省略された駆動により、線速１００〜２００［ｍｍ／sec］で時計回りに回転される。感光体ドラム１の周囲には、電子写真プロセスを実施するために、周知の帯電装置、露光光学系、転写分離装置、クリーニング装置、除電装置（いずれも不図示）が配設されている。
【００３１】
本実施形態の現像装置２０は、感光体ドラム１表面に向けた開口を備え、現像剤収容器と現像装置ケーシングとの機能を兼ねたケーシング６と、該開口から表面の一部を露出し、現像ローラ駆動モータ（不図示）によって線速１００〜２００［ｍｍ／sec］で反時計回りに回転される現像剤担持体としての現像ローラー２と、現像ローラ２に対して所定の間隙を保持して配置され、図示を省略された駆動によって線速５０〜１００［ｍｍ／sec］で反時計回りに回転される現像剤供給部材としての供給ローラー３と、図示を省略された駆動により回転され、ケーシング６内のホッパー部に収容されている非磁性１成分現像剤としてのトナー５を供給ローラー３表面に供給するとともに該ホッパー部内のトナー５を撹拌するアジテータ７と、現像ローラ２に当接し、現像ローラ２の表面に担持されるトナー５の薄層を形成させる規制部材としての薄層化ブレード４とを有している。
【００３２】
現像ローラ２は、直径が１６［ｍｍ］で、導電性ゴムとしてのシリコンゴムから構成されている。現像ローラに使用される材料としては、導電性ゴムの他に、アルミやステンレスなどの金属などがある。
【００３３】
供給ロ‐ラ２は、直径が１６［ｍｍ］で、シリコンゴム等の弾性体から構成されている。
【００３４】
薄層化ブレード４は、厚さが０．１［ｍｍ］の板状に構成され、０．１〜０．３［Ｎ／ｍｍ］の圧力で現像ローラ２と当接している。
【００３５】
ケーシング６は、金属又は合成樹脂等からなり、底面の一部が供給ローラ３と所定の喰い込み量で当接されている。
【００３６】
アジテータ７は、金属又は合成樹脂等からなり、時計回りに２０〜５０［ｒｐｍ］で回転している。なお、ホッパー部の形状やトナー５の流動性によっては、トナー５の自重のみでトナー５を供給ローラー５表面に供給できる場合があるので、このような場合には、該ホッパー部内のトナー５を供給ローラ３に供給するアジテータ７を省略しても良い。
（以下、余白）
【００３７】
以上の構成において、ケーシング６に収容されたトナー５は、アジテータ７によって供給ローラ３の表面に搬送される。供給ローラ３表面は、ケーシング６内面との当接部で摩擦されることにより、搬送されたトナー５の担持を助長される結果、充分量のトナー５を担持する。供給ローラ３表面に担持されたトナー５は、供給ローラ３の回転によってケーシング６内面との当接部に搬送され、供給ローラ３表面とケーシング６内面との当接部に進入されて両者に挟まれる。この進入の際、供給ローラ３に担持されるトナー５のうち、過剰なものは掻き落とされる。供給ローラ３とケーシング６底面との当接部に挟まれたトナー５は、該当接部で摩擦されて充分に帯電され、トナー供給位置としてのＢ部に搬送される。図示のように、供給ローラ３表面とケーシング６内面との当接部は、Ｂ部の近傍で、且つ、Ｂ部よりも供給ローラ３の回転方向下流側に設けられているので、該当接部からＢ部まで回転される間の供給ローラ３表面は、新たなトナー５を付着されない。この結果、Ｂ部に過剰なトナー５が搬送されることはなく、適量のトナー５が現像ローラ２に担持される。Ｂ部において現像ローラ２に担持されたトナー５は、薄層化ブレード４と現像ローラ２との間に挟まれてトナー薄層を形成される。そして、トナー薄層は、感光体ドラム１との対向部に移動されて感光体ドラム１表面の静電潜像に選択的に付着することで、該静電潜像を現像する。
【００３８】
以上、本実施形態の非磁性１成分現像装置によれば、充分量のトナー５を供給ローラ３表面に担持させるので、供給ローラ３から現像ローラ２に充分量のトナー５を供給させることができる。
また、供給ローラ３表面とケーシング６底面との当接部で摩擦させたトナー５を現像ローラ２に担持させるので、充分に摩擦帯電させたトナー５を現像ローラ２に担持させることができる。
また、現像ローラ２と供給ローラ３とを所定の間隙で離間させているので、現像ローラ２の劣化、現像ローラ２表面に形成されるトナー薄層の濃度ムラ及び厚みムラ、現像ローラ２の駆動トルクの増大、並びに、形成画像に発生するバンディングを防止することができる。
また、Ｂ部に過剰なトナー５を搬送しないので、安定した量のトナー５を現像ローラ２に供給することができる。
【００３９】
次に、上記実施形態の非磁性１成分現像装置において、請求項１、４及び５の構成を適用した第１実施例について説明する。
【００４０】
本第１実施例の非磁性１成分現像装置においては、供給ローラ３を可撓性の発泡ポリウレタン（平均セル径＝５０［μｍ］）で構成し、且つ、供給ローラ３とケーシング６底面との喰い込み量を１．０［ｍｍ］に設定している。このように喰い込み量を設定することにより、供給ローラ３とケーシング６底面との摩擦抵抗を増加させることができる。
【００４１】
図４は、本第１実施例の非磁性１成分現像装置における現像ローラ２と供給ローラ３との対向部（トナー供給位置としてのＢ部）の拡大断面図である。現像ローラ２と供給ローラ３との間隙は１［ｍｍ］以下に設定されている。
【００４２】
以上の構成において、供給ローラ３表面に担持されたトナー５は、摩擦抵抗が増加された供給ローラ３表面とケーシング６底面との当接部で充分に摩擦されることにより、−４〜−６［μＣ／ｇ］に帯電される。帯電されたトナー５は、Ｂ部に搬送され、現像ローラ２表面と接触して更に摩擦帯電されるとともに、現像ローラ２表面とのファンデルワールスの力により現像ローラ２に付着して担持される（図４）。現像ローラ２表面に担持されたトナー５は、薄層化ブレード４との当接部において層厚を規制されて薄層化した後、感光体ドラム１表面の静電潜像に選択的に付着する。
【００４３】
以上、本第１実施例の非磁性１成分現像装置によれば、供給ローラ３表面とケーシング６底面との当接部、さらに、Ｂ部で摩擦させたトナー５を現像ローラ２表面に担持させるので、充分に摩擦帯電させたトナー５を現像ローラ２表面に担持させることができる。
また、供給ローラ３とケーシング６との摩擦抵抗を増加できるので、両者の間に挟まれるトナー５の摩擦帯電量を増加できる。
【００４４】
次に、上記実施形態の非磁性１成分現像装置において、請求項３、４、５及び６の構成を適用した第２実施例について説明する。
【００４５】
本第２実施例の非磁性１成分現像装置においては、第１実施例の非磁性１成分現像装置と同様に、発泡ポリウレタンからなる供給ローラ３は、ケーシング６底面との喰い込み量を１．０［ｍｍ］に設定されることで、ケーシング６底面との摩擦抵抗を増加されている。
【００４６】
また、薄層ブレード４は、トナー５の摩擦帯電（マイナス極性）を助長するシリコン樹脂で構成されている。トナー５の摩擦帯電を助長する材料としては、シリコン樹脂の他にウレタン樹脂、ＰＥＴ樹脂等がある。
【００４７】
図５は、本第２実施例の非磁性１成分現像装置における現像ローラ２と供給ローラ３との対向部（トナー供給位置としてのＢ部）の拡大断面図である。現像ローラ２と供給ローラ３との間隙は０．５〜１［ｍｍ］に設定されている。現像ローラ２には、ピーク・ツウ・ピーク電圧５００［Ｖ］、平均電圧−４００［Ｖ］、周波数［２ｋＨｚ］の現像バイアス交流電圧１１が印加されており、供給ローラ３には、ピーク・ツウ・ピーク電圧５００［Ｖ］、平均電圧−７００［ｖ］の供給バイアス交流電圧１２が印加されている。
【００４８】
以上の構成において、バイアス交流電圧の印加によって現像ローラ２と供給ローラ３とには電位差が生じる。この結果、供給ローラ３表面とケーシング６底面との当接部でマイナス帯電されたトナー５は、Ｂ部において電気的な力が付与されて飛翔し、供給ローラ３表面と現像ローラ２表面との間を往復運動する（図６）。なお、Ｂ部においては、充分に帯電されていないトナー５は付与される電気的力が弱いので、飛翔しない。また、プラスに帯電されたトナー５は現像ローラ２と反発する電気的力が付与される。Ｂ部における往復運動によってトナー５は、現像ローラ２表面に一定層厚で付着して担持される。現像ローラ２に担持されたトナー５は、薄層化ブレード４との当接部で層厚を規制されて薄層化するとともに、該当接部で摩擦されて帯電を補強される。
【００４９】
以上、本第２実施例の非磁性１成分現像装置によれば、Ｂ部に搬送されたトナー５に電気的な力を付与するので、トナー５を確実に現像ローラ５表面に担持させることができる。
また、Ｂ部において、充分に帯電されていないトナー５を飛翔させず、且つ、プラス帯電された（正規の極性に帯電されていない）トナー５を現像ローラ２と反発させるので、充分に且つ正規の極性に帯電されたトナー５のみを現像ローラ２表面に担持させることができる。
また、供給ローラ３とケーシング６との摩擦抵抗を増加できるので、両者の間に挟まれるトナー５の摩擦帯電量を増加できる。
また、薄層化ブレード４と現像ローラ２表面との当接部においてもトナー５を摩擦帯電させることができるので、現像ローラ２表面に担持されるトナー５の帯電量を補強することができる。
【００５０】
次に、上記第２実施例の非磁性１成分現像装置における、供給ローラ３から現像ローラ２へのトナー５の供給性の試験結果について説明する。
図７は、供給ローラ３に４００［Ｖ］のバイアス交流電圧を印加し、且つ、感光体ドラム１表面のベタ静電潜像を現像させたときに、形成されたベタ画像に付着されたトナーの濃度を示したグラフである。図示のように、上記第２実施例の非磁性１成分現像装置は、トナーの消費量を最大とするベタ静電潜像を現像ローラ２の８回転分現像させても、ベタ画像のトナー濃度を変化させない。これにより、現像ローラ２がトナー消費量を最大にするベタ静電潜像を現像しても、供給ローラ３は該現像に必要なトナー５を現像ローラ２に供給することがわかる。即ち、上記第２実施例の非磁性１成分現像装置は、現像ローラ２表面のトナー５の担持量を不足させない。
なお、本試験において設定された現像ローラ２と供給ローラ３との線速比は、１対１である。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、充分量の現像剤を上記現像剤供給部材の表面に担持させるので、該現像剤供給部材から上記現像剤担持体に充分量の現像剤を供給させることができるという優れた効果がある。
また、上記現像剤供給部材の表面と上記現像剤収容器の内面との接触部、さらに、該現像剤供給部材と上記現像剤担持体との対向部で摩擦させた現像剤を該現像剤担持体に担持させるので、充分に摩擦帯電させた該現像剤を該現像剤担持体に担持させることができるという優れた効果がある。
また、現像剤担持体と現像剤供給部材とを離間させているので、該現像剤担持体の劣化、該現像剤担持体の表面に形成される現像剤薄層の濃度ムラ及び厚みムラ、該現像剤担持体の駆動トルクの増大、並びに、形成画像に発生するバンディングを防止することができるという優れた効果がある。
【００５２】
請求項２の発明によれば、上記現像剤供給部材の表面に担持された現像剤の上記現像剤担持体の表面への移動が助長されるので、該現像剤を確実に該現像剤担持体の表面に担持させることができるという優れた効果がある。
【００５５】
請求項３の発明によれば、上記現像剤供給部材と上記現像剤収容器との摩擦抵抗を増加できるので、両者の間に挟まれる現像剤の摩擦帯電量を増加できるという優れた効果がある。
【００５６】
請求項４の発明によれば、上記規制部材と上記現像剤担持体との当接部においても現像剤を摩擦帯電させることができるので、該現像剤担持体に担持される該現像剤の帯電量を補強することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】代表的な非磁性１成分現像装置の概略構成図。
【図２】同非磁性１成分現像装置における現像ローラと供給ローラとの当接部の拡大断面図。
【図３】本実施形態に係る非磁性１成分現像装置の概略構成図
【図４】本第１実施例に係る非磁性１成分現像装置におけるトナー供給位置の拡大断面図。
【図５】本第２実施例に係る非磁性１成分現像装置におけるトナー供給位置の拡大断面図。
【図６】同非磁性１成分現像装置のトナー供給位置におけるトナー飛翔のモデル図。
【図７】同非磁性１成分現像装置における供給ローラから現像ローラへのトナー供給性を示すグラフ。
【符号の説明】
１感光体ドラム
２現像ローラ
３供給ローラ
４薄層化ブレード
５非磁性１成分トナー
６ケーシング
７アジテータ
１０セル
１１現像バイアス交流電圧
１２供給バイアス交流電圧
２０非磁性１成分現像装置[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, and a printer, and more specifically, to a developer in a developing device having a gap between a developer carrying surface and a developer supply member surface. The present invention relates to improvement of the charging means.
[0002]
[Prior art]
In a developing device used in an image forming apparatus such as a copying machine, a facsimile machine, or a printer, for example, a developer carried on the surface of a developer carrying member is attached to the image carrying member of the image forming device, thereby Some develop a latent image formed on the surface of a carrier.
[0003]
In this type of developing device, a non-magnetic one-component toner (hereinafter simply referred to as toner) housed in a toner container is pumped up by a developer supply member, and the developer supply member and the developer carrying member After being triboelectrically charged at the contact portion with the body and supported on the surface of the developer carrier, the latent image is selectively attached to the latent image of the image carrier disposed opposite to the developer carrier. Nonmagnetic one-component developing devices for developing images are known.
[0004]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a non-magnetic one-component developing device. In FIG. 1, the toner 5 accommodated in the toner container 6 is conveyed to the surface of the supply roller 3 as a developer supply member by an agitator 7 as a stirring member that is rotated by driving not shown. A supply roller 3 made of a foamed elastic body and rotated counterclockwise by a drive not shown in the figure adheres toner 5 to the surface thereof and conveys it to a contact portion with the developing roller 2 as a developer carrier. . The toner 5 conveyed to the contact portion in this manner is charged by being sandwiched between the developing roller 2 and the supply roller 3 and rubbed, and is carried on the developing roller 2. The toner 5 carried on the developing roller 2 is thinned by being sandwiched between the thinning blade 4 as a regulating member and the developing roller 2, and the surface of the photosensitive drum 1 as an image carrier is electrostatically charged. It is selectively attached to the latent image.
[0005]
As a non-magnetic one-component developing device having such a configuration and an image forming method using the non-magnetic one-component developing device, for example, a non-magnetic one-component developing device disclosed in JP-A-8-106218 and JP-A-7-295363 are disclosed. There is an image forming method.
[0006]
A non-magnetic one-component developing device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-106218 is composed of a foaming elastic body, a supply roller having an Asker C hardness of 15 to 30 [°], a developing roller, an agitator, a thinning blade, And the biting depth at the contact portion between the developing roller and the supply roller is 0.3 [mm] or less. According to this developing device, the toner can be favorably charged by friction. Furthermore, since the stress on the toner at the contact portion is reduced, the toner can be prevented from deteriorating.
[0007]
In addition, the image forming method disclosed in JP-A-7-295363 has a weight average particle diameter of 0.01 to 0.2 [μm] as an external additive and a degree of hydrophobicity of 40 to 90 [%]. In addition, a toner containing titanium oxide particles having a light transmittance of 40 [%] or more at 400 [nm] is used, and the bite at the contact portion between the developing roller and the supply roller made of the single foamed foam rubber is used. This is an image forming method in which the insertion depth is 2.0 to 6.0 [mm]. According to this image forming method, the toner can be favorably charged by friction. Furthermore, since the stress on the toner at the contact portion is reduced, the toner can be prevented from deteriorating.
[0008]
However, in the non-magnetic one-component developing device in which the developing roller and the supply roller are engulfed or brought into contact with each other as described above, there are the following four problems.
[0009]
The first problem is that the developing roller is deteriorated due to deformation or wear. The deterioration of the developing roller is caused by operating for a long time while receiving pressure from the supply roller.
[0010]
The second problem is that density unevenness and thickness unevenness are generated in the toner thin layer formed on the surface of the developing roller. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a contact portion between the developing roller and the supply roller. As shown in the figure, since the supply roller made of foamed elastic body has a large number of cells, the cell part (b part in the figure) and the non-cell part (a part in the figure) are in contact with the developing roller. Use different pressures. That is, there is a difference in the contact pressure with the developing roller between the cell portion and the non-cell portion of the supply roller. This difference in contact pressure causes the toner charge amount and the toner adhesion amount at the contact portion between the developing roller and the supply roller to be non-uniform, and the density and thickness at the contact portion between the developing roller and the thinning blade. A non-uniform toner thin layer is formed. That is, the density unevenness and thickness unevenness of the toner thin layer on the surface of the developing roller are generated due to a difference in contact pressure with the developing roller between the cell portion and the non-cell portion of the supply roller.
When a thin toner layer having a non-uniform thickness is conveyed to a portion facing the image carrier, the amount of toner attached to the electrostatic latent image on the image carrier is changed. It will be generated.
[0011]
A third problem is that the driving torque of the developing roller is increased. If the developing roller is caught in the supply roller, the frictional resistance between the developing roller and the supply roller is increased, so that the driving torque of the developing roller is increased. That is, an increase in the driving torque of the developing roller is generated when the developing roller bites into the supply roller.
[0012]
The fourth problem is that banding as a difference in density occurs in the formed image. The supply roller made of the foamed elastic body is easily deformed and changes the amount of toner sandwiched between the contact portion with the developing roller. Therefore, the frictional resistance between the supply roller and the developing roller is changed to cause uneven rotation on the developing roller. Give rise to If rotation unevenness occurs in the developing roller, a density difference occurs in the formed image. That is, banding of the formed image is caused by a change in the amount of toner sandwiched between contact portions between the supply roller and the developing roller.
[0013]
On the other hand, as an image forming apparatus using a non-magnetic one-component developing device, there is one described in JP-A-7-234583.
[0014]
The non-magnetic one-component developing device used in the image forming apparatus separates the surface of the supply roller made of a hard material from the surface of the developing roller by 0.02 to 2 [mm] and promotes frictional charging of the toner. A thinning blade made of a material is brought into contact with the surface of the developing roller. According to this non-magnetic one-component developing device, since the surface of the developing roller and the surface of the supply roller are separated from each other, all of the above four problems can be solved.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
However, this non-magnetic one-component developing device may cause the toner charged on the developing roller to be insufficiently charged. In other words, the non-magnetic one-component developing device does not contact the developing roller and the supply roller, so that the toner cannot be frictionally charged between the developing roller and the supply roller. For this reason, by using a material that promotes frictional charging of the toner for the thinning blade, the toner is frictionally charged at the contact portion between the thinning blade and the developing roller. However, conventionally, the main purpose of providing the thinning blade in the developing device is to make the thickness of the toner thin layer formed on the surface of the developing roller uniform, and the toner is triboelectrically charged by the thinning blade. Is merely to reinforce the charge amount of the toner charged by means provided separately. Therefore, if the frictional charge of the toner depends only on the thinning blade, the charge amount of the toner per unit time is reduced. Therefore, when an image with a large amount of toner consumption is formed, the charge amount of the toner is insufficient. There is a fear.
[0016]
Further, in this non-magnetic one-component developing device, there is a risk that the amount of toner carried on the developing roller is insufficient. In other words, in the conventional non-magnetic one-component developing device, the supply roller is rubbed to promote toner holding. Therefore, if the supply roller is not rubbed, the amount of toner carried on the supply roller is reduced and the amount of toner supplied from the supply roller to the developing roller is reduced. When formed, the amount of toner carried on the developing roller may be insufficient.
[0017]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to use the developer in a developing device in which the surface of the developer carrier and the surface of the developer supply member are separated from each other. It is an object of the present invention to provide a developing device that does not make the amount of charge and the amount of developer carried on a carrier insufficient.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 includes a developer container for containing a developer and a developer carrier for developing an electrostatic latent image on the image carrier with a developer carried on the surface. And a developer supply member that is driven so that the surface moves in a predetermined direction, and that supports the developer accommodated in the developer container on the surface and supplies the developer to the developer carrier. In a developing device in which the surface of the developer carrying member and the surface of the developer supply member are separated from each other, the surface of the developer supply member and the inner surface of the developer container are brought into contact with each other, and the developer The developer carried on the surface of the supply member is brought into contact with the surface of the developer carrying member.
[0019]
According to the first aspect of the present invention, the surface of the developer supply member is rubbed at the contact portion with the inner surface of the developer container, thereby promoting the loading of the developer on the surface. As a result, a sufficient amount of developer is carried on the surface of the developer supply member.
The developer carried on the surface of the developer supplying member is frictionally charged by being sandwiched between contact portions between the surface and the inner surface of the developer container. The developer thus frictionally charged is conveyed to a portion facing the developer carrier by the movement of the developer supply member, and is further frictionally charged in contact with the surface of the developer carrier and It is carried on a developer carrying member.
[0020]
According to a second aspect of the present invention, in the developing device of the first aspect, a potential difference is provided between the surfaces of the developer carrying member and the developer supply member.
[0021]
In a second aspect of the invention, the developer carried on the developer supply member is electrically opposed to the surface of the developer carrier by an electric potential difference between the surface and the surface of the developer supply member. Power is given. As a result, the movement of the developer carried on the surface of the developer supply member to the surface of the developer carrying member is facilitated.
[0026]
According to a third aspect of the present invention, in the developing device according to the first or second aspect, the developer supply member is made of a material made of a foamed elastic body.
[0027]
According to a third aspect of the present invention, the developer supplying member is made of a material made of a foamed elastic body, so that the amount of biting between the developer supplying member and the developer container is increased and the frictional resistance between them is increased. Can be increased.
[0028]
According to a fourth aspect of the present invention, in the developing device of the first, second, or third aspect, the developing device is made of a material that promotes frictional charging of the developer, and is carried on the developer carrying member by contacting the developer carrying member. It is characterized in that a regulating member for regulating the layer thickness of the developer is provided.
[0029]
According to the fourth aspect of the present invention, the developer can be triboelectrically charged even at the contact portion by bringing the regulating member made of a material that promotes triboelectric charging of the developer into contact with the developer carrier.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, an embodiment in which the present invention is applied to a nonmagnetic one-component developing device of an electrophotographic copying machine will be described.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the nonmagnetic one-component developing device according to the present embodiment.
The photosensitive drum 1 as an image carrier is rotated clockwise at a linear speed of 100 to 200 [mm / sec] by driving not shown. A known charging device, exposure optical system, transfer separation device, cleaning device, and static eliminator (all not shown) are disposed around the photosensitive drum 1 in order to perform an electrophotographic process.
[0031]
The developing device 20 of the present embodiment includes an opening toward the surface of the photosensitive drum 1, the casing 6 serving as a developer container and a developing device casing, and a part of the surface exposed from the opening. A developing roller 2 as a developer carrying member rotated counterclockwise at a linear speed of 100 to 200 [mm / sec] by a developing roller drive motor (not shown) and a predetermined gap with respect to the developing roller 2 are maintained. And a supply roller 3 as a developer supply member that is rotated counterclockwise at a linear speed of 50 to 100 [mm / sec] by a drive that is not illustrated, and rotated by a drive that is not illustrated, An agitator 7 for supplying toner 5 as a non-magnetic one-component developer contained in a hopper portion in the casing 6 to the surface of the supply roller 3 and stirring the toner 5 in the hopper portion; La 2 contact, and a layer-thinning blade 4 as regulating member for forming a thin layer of the toner 5 carried on the surface of the developing roller 2.
[0032]
The developing roller 2 has a diameter of 16 [mm] and is made of silicon rubber as a conductive rubber. Examples of materials used for the developing roller include metals such as aluminum and stainless steel in addition to conductive rubber.
[0033]
The supply roller 2 has a diameter of 16 [mm] and is made of an elastic body such as silicon rubber.
[0034]
The thinning blade 4 is formed in a plate shape having a thickness of 0.1 [mm], and is in contact with the developing roller 2 with a pressure of 0.1 to 0.3 [N / mm].
[0035]
The casing 6 is made of metal, synthetic resin, or the like, and a part of the bottom surface is in contact with the supply roller 3 with a predetermined bite amount.
[0036]
The agitator 7 is made of metal, synthetic resin, or the like, and rotates clockwise at 20 to 50 [rpm]. Depending on the shape of the hopper part and the fluidity of the toner 5, the toner 5 may be supplied to the surface of the supply roller 5 only by the weight of the toner 5. In such a case, the toner 5 in the hopper part may be supplied. The agitator 7 that supplies the supply roller 3 may be omitted.
(Hereinafter, blank space)
[0037]
In the above configuration, the toner 5 accommodated in the casing 6 is conveyed to the surface of the supply roller 3 by the agitator 7. The surface of the supply roller 3 is rubbed at the abutting portion with the inner surface of the casing 6, thereby encouraging the carrying of the conveyed toner 5. As a result, a sufficient amount of toner 5 is carried. The toner 5 carried on the surface of the supply roller 3 is conveyed to the contact portion with the inner surface of the casing 6 by the rotation of the supply roller 3, and enters the contact portion between the surface of the supply roller 3 and the inner surface of the casing 6 and is sandwiched between the two. It is. During this approach, excess toner 5 carried on the supply roller 3 is scraped off. The toner 5 sandwiched between the contact portions between the supply roller 3 and the bottom surface of the casing 6 is rubbed at the corresponding contact portions and sufficiently charged, and is conveyed to a portion B as a toner supply position. As shown in the figure, the contact portion between the surface of the supply roller 3 and the inner surface of the casing 6 is provided in the vicinity of the portion B and on the downstream side in the rotation direction of the supply roller 3 with respect to the portion B. No new toner 5 is attached to the surface of the supply roller 3 while being rotated from B to B. As a result, an excessive amount of toner 5 is not conveyed to part B, and an appropriate amount of toner 5 is carried on the developing roller 2. The toner 5 carried on the developing roller 2 in part B is sandwiched between the thinning blade 4 and the developing roller 2 to form a toner thin layer. Then, the toner thin layer is moved to a portion facing the photosensitive drum 1 and selectively adheres to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 to develop the electrostatic latent image.
[0038]
As described above, according to the nonmagnetic one-component developing device of this embodiment, a sufficient amount of toner 5 is carried on the surface of the supply roller 3, so that a sufficient amount of toner 5 can be supplied from the supply roller 3 to the developing roller 2. .
Further, since the toner 5 rubbed at the contact portion between the surface of the supply roller 3 and the bottom surface of the casing 6 is carried on the developing roller 2, the toner 5 sufficiently frictionally charged can be carried on the developing roller 2.
Further, since the developing roller 2 and the supply roller 3 are separated by a predetermined gap, the developing roller 2 is deteriorated, the density unevenness and thickness unevenness of the toner thin layer formed on the surface of the developing roller 2, and the driving of the developing roller 2 An increase in torque and banding occurring in the formed image can be prevented.
Further, since the excessive toner 5 is not conveyed to the B portion, a stable amount of toner 5 can be supplied to the developing roller 2.
[0039]
Next, a description will be given of a first example in which the configuration of claims 1, 4 and 5 is applied to the non-magnetic one-component developing device of the above embodiment.
[0040]
In the nonmagnetic one-component developing device of the first embodiment, the supply roller 3 is made of flexible foamed polyurethane (average cell diameter = 50 [μm]), and the supply roller 3 and the bottom surface of the casing 6 The biting amount is set to 1.0 [mm]. By setting the biting amount in this way, the frictional resistance between the supply roller 3 and the bottom surface of the casing 6 can be increased.
[0041]
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a facing portion (B portion as a toner supply position) between the developing roller 2 and the supply roller 3 in the nonmagnetic one-component developing device of the first embodiment. The gap between the developing roller 2 and the supply roller 3 is set to 1 [mm] or less.
[0042]
In the above configuration, the toner 5 carried on the surface of the supply roller 3 is sufficiently rubbed at the contact portion between the surface of the supply roller 3 with increased frictional resistance and the bottom surface of the casing 6, thereby -4 to -6. Charged to [μC / g]. The charged toner 5 is conveyed to part B, is brought into contact with the surface of the developing roller 2 and further frictionally charged, and is attached to and carried on the developing roller 2 by van der Waals force against the surface of the developing roller 2. (FIG. 4). The toner 5 carried on the surface of the developing roller 2 is selectively attached to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 after the layer thickness is regulated at the contact portion with the thinning blade 4 and the layer thickness is regulated. To do.
[0043]
As described above, according to the nonmagnetic one-component developing device of the first embodiment, the toner 5 rubbed at the contact portion between the surface of the supply roller 3 and the bottom surface of the casing 6 and further at the portion B is carried on the surface of the developing roller 2. Therefore, the toner 5 sufficiently frictionally charged can be carried on the surface of the developing roller 2.
Further, since the frictional resistance between the supply roller 3 and the casing 6 can be increased, the amount of frictional charge of the toner 5 sandwiched between the two can be increased.
[0044]
Next, a second example in which the configurations of claims 3, 4, 5 and 6 are applied to the nonmagnetic one-component developing device of the above embodiment will be described.
[0045]
In the nonmagnetic one-component developing device of the second embodiment, the supply roller 3 made of foamed polyurethane has a biting amount of 1. with respect to the bottom surface of the casing 6 as in the nonmagnetic one-component developing device of the first embodiment. By setting to 0 [mm], the frictional resistance with the bottom surface of the casing 6 is increased.
[0046]
Further, the thin layer blade 4 is made of a silicone resin that promotes frictional charging (negative polarity) of the toner 5. Examples of materials that promote frictional charging of the toner 5 include urethane resin and PET resin in addition to silicon resin.
[0047]
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a facing portion (B portion as a toner supply position) of the developing roller 2 and the supply roller 3 in the nonmagnetic one-component developing device of the second embodiment. The gap between the developing roller 2 and the supply roller 3 is set to 0.5 to 1 [mm]. A developing bias AC voltage 11 having a peak-to-peak voltage of 500 [V], an average voltage of −400 [V], and a frequency [2 kHz] is applied to the developing roller 2, and a peak-to-peak voltage is applied to the supplying roller 3. A supply bias AC voltage 12 having a peak voltage of 500 [V] and an average voltage of −700 [v] is applied.
[0048]
In the above configuration, a potential difference is generated between the developing roller 2 and the supply roller 3 by application of the bias AC voltage. As a result, the toner 5 that is negatively charged at the contact portion between the surface of the supply roller 3 and the bottom surface of the casing 6 flies with an electrical force applied at the portion B, and the surface of the supply roller 3 and the developing roller 2 surface. Reciprocate between them (Fig. 6). In the B portion, the toner 5 which is not sufficiently charged does not fly because the applied electric force is weak. Further, the positively charged toner 5 is given an electric force repelling the developing roller 2. The toner 5 adheres to the surface of the developing roller 2 with a constant layer thickness by the reciprocating motion in the portion B. The toner 5 carried on the developing roller 2 is reduced in layer thickness at the contact portion with the thinning blade 4 and is rubbed at the corresponding contact portion to reinforce charging.
[0049]
As described above, according to the non-magnetic one-component developing device of the second embodiment, an electric force is applied to the toner 5 conveyed to the B portion, so that the toner 5 can be reliably carried on the surface of the developing roller 5. it can.
Further, in part B, the toner 5 that is not sufficiently charged is not allowed to fly, and the toner 5 that is positively charged (not charged to the normal polarity) is repelled from the developing roller 2, so that the toner 5 is sufficiently and regular. Only the toner 5 charged to the polarity of 2 can be carried on the surface of the developing roller 2.
Further, since the frictional resistance between the supply roller 3 and the casing 6 can be increased, the amount of frictional charge of the toner 5 sandwiched between the two can be increased.
Further, since the toner 5 can be frictionally charged even at the contact portion between the thinning blade 4 and the surface of the developing roller 2, the charge amount of the toner 5 carried on the surface of the developing roller 2 can be reinforced.
[0050]
Next, a description will be given of a test result of the supply property of the toner 5 from the supply roller 3 to the developing roller 2 in the nonmagnetic one-component developing device of the second embodiment.
FIG. 7 shows the toner attached to the solid image formed when a bias AC voltage of 400 [V] is applied to the supply roller 3 and the solid electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 is developed. It is the graph which showed the density | concentration of. As shown in the figure, the non-magnetic one-component developing device of the second embodiment described above does not prevent the toner density of the solid image even if the solid electrostatic latent image that maximizes the toner consumption is developed by eight rotations of the developing roller 2. Do not change. As a result, even when the developing roller 2 develops the solid electrostatic latent image that maximizes the toner consumption, the supply roller 3 supplies the toner 5 necessary for the development to the developing roller 2. That is, the non-magnetic one-component developing device of the second embodiment does not cause the amount of toner 5 carried on the surface of the developing roller 2 to be insufficient.
Note that the linear speed ratio between the developing roller 2 and the supply roller 3 set in this test is 1: 1.
[0051]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since a sufficient amount of developer is supported on the surface of the developer supply member, a sufficient amount of developer can be supplied from the developer supply member to the developer support. There is an excellent effect.
Further, the developer carrying member that is rubbed at the contact portion between the surface of the developer supply member and the inner surface of the developer container, and at the opposite portion between the developer supply member and the developer carrier. Since the developer is sufficiently triboelectrically charged, the developer carrying member can be supported on the developer carrier.
Further, since the developer carrier and the developer supply member are separated from each other, the developer carrier is deteriorated, the density unevenness and thickness irregularity of the developer thin layer formed on the surface of the developer carrier, There are excellent effects that it is possible to prevent an increase in driving torque of the developer carrying member and banding that occurs in the formed image.
[0052]
According to the second aspect of the present invention, the movement of the developer carried on the surface of the developer supplying member to the surface of the developer carrying body is facilitated, so that the developer can be reliably transferred to the developer carrying body. There is an excellent effect that it can be supported on the surface of the film.
[0055]
According to the invention of claim 3 , since the frictional resistance between the developer supply member and the developer container can be increased, there is an excellent effect that the triboelectric charge amount of the developer sandwiched therebetween can be increased. .
[0056]
According to the fourth aspect of the present invention, the developer can be triboelectrically charged even at the contact portion between the regulating member and the developer carrier, so that the charge of the developer carried on the developer carrier is charged. There is an excellent effect that the amount can be reinforced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a typical nonmagnetic one-component developing device.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a contact portion between a developing roller and a supply roller in the nonmagnetic one-component developing device.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a non-magnetic one-component developing apparatus according to the present embodiment. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a toner supply position in the non-magnetic one-component developing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a toner supply position in the nonmagnetic one-component developing device according to the second embodiment.
FIG. 6 is a model diagram of toner flying at a toner supply position of the nonmagnetic one-component developing device.
FIG. 7 is a graph showing toner supply performance from a supply roller to a development roller in the non-magnetic one-component development device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Developing roller 3 Supply roller 4 Thin layer blade 5 Nonmagnetic one component toner 6 Casing 7 Agitator 10 Cell 11 Developing bias AC voltage 12 Supply bias AC voltage 20 Nonmagnetic one component developing device

Claims

A developer container for containing the developer, a developer carrier for developing the electrostatic latent image on the image carrier with the developer carried on the surface, driven so that the surface moves in a predetermined direction, A developer supply member that supports the developer contained in the developer container on the surface and supplies the developer to the developer carrier, the surface of the developer carrier, and the surface of the developer supply member; In the developing device in which the developer is separated, the surface of the developer supply member and the inner surface of the developer container are brought into contact with each other, and the developer carried on the surface of the developer supply member is transferred to the developer carrier. A developing device which is brought into contact with the surface of the toner.

The developing device according to claim 1.
A developing device, wherein a potential difference is provided between surfaces of the developer carrying member and the developer supply member.

The developing device according to claim 1 or 2 ,
A developing device, wherein the developer supplying member is made of a material made of a foamed elastic body.

The developing device according to claim 1, 2 or 3 ,
It is made of a material that promotes frictional charging of the developer, and is provided with a regulating member that regulates the layer thickness of the developer carried on the developer carrying body by contacting the developer carrying body. Development device.