JP4151958B2 - Developing device, image forming apparatus, and process cartridge - Google Patents

Developing device, image forming apparatus, and process cartridge Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は現像装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジに関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開2001−331024号公報
【特許文献2】
特開2001−331025号公報
【特許文献3】
特開平10−221937号公報
【特許文献4】
特許第3319844号公報
【0003】
複写装置、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置として、電子写真プロセスを用いて、潜像担持体に潜像を形成し、この潜像をトナーとキャリアからなる二成分現像剤を用いて現像して可視像化し、このトナー像を記録媒体に転写し、或いは中間転写部材に一旦転写した後記録媒体に転写することで画像を形成するものがある。
【0004】
このような画像形成装置において、トナーとキャリアを攪拌しつつ搬送して得られる現像剤は像担持体全長にわたってむらなく均一に分布させる必要がある。そこで、一般的には、図19に示すように、主軸部501の外周に螺旋状のスクリュー502部を形成したトナー攪拌搬送用スクリュー500をトナー供給部に設置して、トナーの攪拌と搬送を行うようにしている。
【0005】
また、このようなトナー攪拌搬送用スクリューを改善しようとするものとして、例えば、【特許文献1】に開示されているように、回転する現像剤攪拌部材を備え、攪拌部材は回転軸の回転方向に対して対向する位置に櫛(千鳥)状に羽根(フィン)を設けたもの、【特許文献2】に開示されているように、上記特許文献1の構成に加えて、さらに攪拌部材が回転中に攪拌部材の攪拌部と非攪拌部の割合を変化させて攪拌状態を調整する機能持たせたもので、【特許文献3】に開示されているように、攪拌スクリューの攪拌羽根の傾き角度を規定したもの、【特許文献4】に開示されているように、攪拌羽根を互いに所定間隔で設け、回転軸に対して傾斜を設けると共に回転軸線に対して所定角度ずらして汲み上げ板材を設けるものなどがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図20に示すトナー攪拌搬送用スクリューにあっては、スクリュー502が一連に連なるだけであるため、トナーを軸方向に搬送することはできるが、搬送開始点でトナーをキャリアに供給しても、静電気力及び粒子間力等によって十分攪拌されずに均一に混合されることなくトナー搬送されることがあり、現像剤担持体の外周に、均一なトナー薄膜が得られないことがあるという課題がある。
【0007】
そのため、【特許文献1】、【特許文献2】に記載されているように軸方向と平行で回転方向と直角にフィンを配置したものの他、トナー攪拌搬送スクリューのスクリュー部のピッチを狭くしたもの、あるいは、図20に示すように、トナーの供給点からスクリュー端まで搬送する間にスクリュー間にフィン503を直角に設けて攪拌効果を上げるような方策が講じられている。
【0008】
しかしながら、主軸部に回転方向に対して直角に対面するフィンを設けたものにあっては、トナー搬送の障害ともなり、スクリューあるいは主軸を回転するトルクも大きくなり、消費電力が増える割に搬送効率の低下が著しいという課題がある。
【0009】
しかも、最近の現像装置の要求としては、印字や複写の高速化に伴い、単位時間当たりのトナー消費量が増大する分、急速にトナーを補給すると共に、短時間で現像剤を十分混合、攪拌して現像に適する程度までトナーの帯電量を上げる必要がある。従来のスクリュー状の羽根を有する攪拌搬送手段では、このような要請に対応することができない。
【0010】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、攪拌搬送性に優れた現像装置、この現像装置を備えた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を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、撹拌槽内に配置されて現像剤を攪拌する攪拌手段と、トナーを現像領域に進行波電界にて搬送するトナー搬送手段と、攪拌手段とトナー搬送手段の間であって撹拌槽の底面に配置したメッシュ電極とを有し、メッシュ電極にトナーと同電荷の電圧を印加する構成とした。
【0012】
ここで、攪拌手段はスクリューとすることができる。
【0013】
また、攪拌手段は、主軸の周面に複数の平板状部材を軸方向に互いに異なる位置に配置してなり、現像剤の攪拌及び帯電機能を有することが好ましい。この場合、攪拌手段の複数の平板状部材の表面には三角状の突起部が形成されていることが好ましく、また、攪拌手段の主軸の平板状部材を設けていない部分には軸方向の異なる位置に複数のリブ部材が設けられ、このリブ部材の表面には三角状の突起部が形成されていることが好ましい。また、攪拌手段はバタフライ方式又は振り子方式にて現像剤を攪拌することができる。
【0014】
さらに、攪拌手段はブラシ構造を有するものとすることができ、この場合、攪拌手段はメッシュ電極に接することが好ましい。
【0015】
また、攪拌手段の表面に帯電機能材料が形成されていることが好ましい。さらに、攪拌手段を配置する攪拌槽の内面に帯電機能材料が形成されていることが好ましい。
【0016】
本発明に係るプロセスカートリッジは、像担持体、帯電手段、転写手段及びクリーニング手段の少なくともいずれかと本発明に係る現像装置を現像手段とを含み、画像形成装置本体に着脱自在である構成としたものである。
【0017】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る現像装置若しくは本発明に係るプロセスカートリッジを備えているものである。
【0018】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るプロセスカートリッジを複数備えているものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。本発明の第1実施形態について図1及び図2を参照して説明する。なお、図1は同実施形態の画像形成装置の本発明に係る現像装置部分を説明する概略構成図、図2は同じく平面説明図である。
【0020】
像担持体(この例では、感光体ドラム)1に形成した静電潜像をトナーTとキャリアCを含む二成分現像剤を用いて現像する現像装置2は、トナーT及びキャリアCを攪拌して供給するためのトナー供給部11と、トナー供給部11から供給されるトナーTを像担持体1の現像部(現像領域)に向けて搬送し、像担持体1に形成した静電潜像を現像するためのトナー静電搬送手段12とを備えている。
【0021】
トナー供給部11は、トナーT及びキャリアCからなる現像剤を収容する現像容器21を有し、この現像容器21は図示しないトナーカートリッジからトナーが供給されるトナーホッパ部22と、トナーT及びキャリアCを攪拌し帯電させる攪拌槽23とを仕切り部材24で仕切って形成している。
【0022】
トナーホッパ部22には現像剤(トナーT、キャリアC)を攪拌・搬送するアジテ−タ26を回転可能に配置している。また、攪拌槽23には、トナーホッパ部22から搬送されたトナーTとキャリアCを攪拌し、摩擦帯電させる回転する部材である回転攪拌手段としての現像剤攪拌搬送用スクリュー27を現像容器21内壁面に接触しないよう配置するとともに、底面にはメッシュ電極28を配置している。
【0023】
ここで、現像剤攪拌搬送用スクリュー27は、長さ方向の一方の端部でトナーを供給し、他方の端部に搬送する間に循環している現像剤(トナーT、キャリアC)に均一に混合するものであり、図3にも示すように、主軸部31周面に螺旋状のスクリュー部32を形成し、かつ、スクリュー27表面にトナーTに対して帯電機能材料となる無機微粒子33、例えばチタバリガラスパウダ(平均粒径:5μm)33を高速噴射にて成膜したものである。
【0024】
この現像剤攪拌搬送用スクリュー27の材料としては、合成樹脂PE(ポリエチレン)、PC(ポリカ−ボネイト)、PETP(ポリエチレンテレフタレ−ト)、PP(ポリプロピレン)、ABS(アクリロニトリルブタジエンスチレン)等の樹脂材料、さらに、SUS、アルミ、鉄、銅、又は、その合金の材料を用いることもできる。また、上記樹脂材の表面に導電性の膜を形成したものも可能である。
【0025】
このスクリューの材料としては、熱変形性が少なく、耐熱性及びトナーとの非粘着性に優れ、寸法安定性及び強度に優れたものが必要とされる。樹脂材料においては、樹脂材にカ−ボン或いはアラミド等のガラス繊維で補強した樹脂が使用され、そのうちABS樹脂/PC樹脂(ガラス繊維30%入り)は安価で熱安定性があり、好適に使用される。
【0026】
トナー静電搬送手段12は、ベース基板(支持基板)41上に3本の電極(搬送電極)42a、42b、42cを1セットとして、所定の間隔で、トナー移送方向(トナー進行方向、トナー移動方向:図2で矢示方向とする。)に沿ってトナー移送方向と略直交する方向に繰り返し形成配置し、この上に搬送面を形成する絶縁性の搬送面形成部材43を積層したものである。
【0027】
そして、搬送電極42a、42b、42cの端部はそれぞれ共通電極45a、45b、45cに接続し、これらの共通電極45a、45b、45cを介して駆動回路46から3相の駆動波形(A相、B相、C相)を印加する。
【0028】
これにより、駆動回路46から位相のずれた3相の駆動波形(A相、B相、C相)をトナー静電搬送手段12の搬送電極42a、42b、42cに印加することで進行波電界が発生して、トナー供給部11から供給される現像剤はトナー搬送手段12によって現像部に向けて静電力で搬送され、現像部において搬送とホッピングを伴うETH現象により像担持体1の静電潜像の現像が行われる。
【0029】
このように構成したので、まず、現像装置2のトナーホッパ22内に図示しないトナーカ−トリッジよりトナーを図1では手前より奥方向にラインにて補充する。このとき、時計方向に回転しているアジテータ26にてトナーTとキャリアCよりなる現像剤を混合・攪拌にて生成し、攪拌槽23内に送り込まれる。この時点(ホッパ22)にて、混合攪拌することにより、ある程度トナーTは帯電する。
【0030】
そして、攪拌槽23内に配置した回転攪拌手段である現像剤攪拌搬送用スクリュー27を時計方向に回転することで、再び現像剤を攪拌しながら帯電させる。ここで、攪拌槽23の底部に配置したメッシュ電極28にはトナーTと同電荷の電圧を電源29によって印加することにより、メッシュ電極28の位置に攪拌・帯電され搬送された現像剤(トナーT、キャリアC)は、トナーTと同電荷の電圧を受け、キャリアCの周面に吸着されたトナーTが、メッシュ電極28の開口穴より対向位置に配置されたトナー静電搬送手段12からなる現像剤搬送手段に、ほぼ均一に送り出される。
【0031】
次に、トナー静電搬送手段12上に送り出されたトナーTは、位相のずれた三相(A相、B相、C相)の駆動波形が搬送電極42a、42b、42cに印加されることで形成される進行波電界にて搬送され、像担持体1の現像領域(現像部)まで搬送される。そして、像担持体1と対向する現像領域にて像担持体1表面に形成された静電潜像が現像されてトナー像が形成される。
【0032】
一方、攪拌槽23とトナーホッパ部22とは、仕切板24上部に開口部24aを設けてあるため、攪拌槽23よりホッパ部22側に一部の現像剤(トナーTとキャリアC)は還流され、新たに補充されたトナーと再度攪拌されるので、混合、攪拌も十分に行われる。
【0033】
本実施形態において、現像容器21内に図3に示すような螺旋状スクリュー27として、主軸φ6mm、長さ230mm、スクリュー領域175mmのガラス繊維30%入りABS樹脂/PC樹脂の溶融樹脂を射出したスクリュー部材を用い、且つ、スクリュー表面にトナーに対して帯電機能材料とな無機微粒子(チタバリガラスパウダ平均粒径:5ミクロン)33を高速噴射にて成膜した現像剤攪拌搬送スクリューを配置した。
【0034】
そして、この現像剤攪拌搬送スクリュー27を周速60mm/secで回転させ、平均粒径7μmの重合トナーにて、トナーTの送りだしエリア5×100mmのメッシュ電極エリアから送り出されたトナーパタ−ンを目視にて観察した結果、トナームラのない帯びが確認できた。
【0035】
このように、像担持体に形成した静電潜像をトナーとキャリアを含む二成分現像剤にて現像する現像装置において、現像剤を攪拌する回転する部材からなる攪拌手段と、トナーを現像領域に進行波電界にて搬送するトナー静電搬送手段と、攪拌手段とトナー搬送手段の間に配置したメッシュ電極とを有することで、攪拌搬送性に優れた現像装置が得られる。
【0036】
そして、攪拌手段としてスクリュー部材を用いることで、構成が簡単であり、このスクリュー部材の表面に帯電機能材料を形成することで、効率的な攪拌帯電を行うことができる。
【0037】
次に、本発明の第2実施形態について図4を参照して説明する。なお、同図は、同実施形態の画像形成装置の本発明に係る現像装置部分を説明する概略構成図である。
この実施形態では、攪拌槽23に攪拌手段として回転する攪拌部材57を配置している。
【0038】
この攪拌部材57は、図5に示すように、主軸61の周面に複数の平板状部材である攪拌フィン62を軸方向に互いに異なる位置に配置している。具体的には、2枚の攪拌フィン62、62を主軸61の対向する側に(180°の位置関係で)配置するとともに、軸方向で隣り合う攪拌フィン62、62は90度位置関係をずらして、くし状(千鳥状)に配置している。
【0039】
また、攪拌部材57のフィン攪拌62、62との間にはリブ63を配置して設けている。この場合、前記攪拌フィン62、62は、上下部で軸対称位置にあり、左右部では、上下部のフィン62とフィン62の間に左右部のフィン62がくるように位置し、リブ63は、上下左右の攪拌フィン62の間に位置するよう配置されることになる。
【0040】
そして、図6に示すように、攪拌フィン62の表面(両面)には三角形状の突起部65を設け、また、図7に示すように、リブ63の周面の対向する位置(主軸61との関係では軸方向で対向する位置)には三角形状の突起部66を設けている。
【0041】
このように構成したので、前記第1実施形態と同様に、まず、現像装置2のトナーホッパ22内に図示しないトナーカ−トリッジよりトナーを図4では手前より奥方向にラインにて補充する。このとき、時計方向に回転しているアジテータ26にてトナーTとキャリアCよりなる現像剤を混合・攪拌にて生成し、攪拌槽23内に送り込まれる。この時点(ホッパ22)にて、混合攪拌することにより、ある程度トナーTは帯電する。
【0042】
そして、攪拌槽23内に配置した回転攪拌手段である攪拌部材57を時計方向(図5の矢示A方向)に回転することで、再び攪拌フィン62及びリブ63によって現像剤を図6及び図7の矢示B方向に搬送を乱流を伴なって攪拌しながら帯電させる。
【0043】
ここで、攪拌槽23の底部に配置したメッシュ電極28にはトナーTと同電荷の電圧を電源29によって印加することにより、メッシュ電極28の位置に攪拌・帯電され搬送された現像剤(トナーT、キャリアC)は、トナーTと同電荷の電圧を受け、キャリアCの周面に吸着されたトナーTが、メッシュ電極28の開口穴より対向位置に配置されたトナー静電搬送手段12からなる現像剤搬送手段に、ほぼ均一に送り出される。
【0044】
次に、トナー静電搬送手段12上に送り出されたトナーTは、位相のずれた三相(A相、B相、C相)の駆動波形が搬送電極42a、42b、42cに印加されることで形成される進行波電界にて搬送され、像担持体1の現像領域(現像部)まで搬送される。そして、像担持体1と対向する現像領域にて像担持体1表面に形成された静電潜像が現像されてトナー像が形成される。
【0045】
一方、攪拌槽23とトナーホッパ部22とは、仕切板24上部に開口部24aを設けてあるため、攪拌槽23よりホッパ部22側に一部の現像剤(トナーTとキャリアC)は還流され、新たに補充されたトナーと再度攪拌されるので、混合、攪拌も十分に行われる。
【0046】
ここで、攪拌フィン62による現像剤の搬送及び攪拌(拡散)について図6を参照して説明する。
攪拌フィン62の回転と共に現像剤は、回転方向に搬送される。ここでは、攪拌フィン62のほぼ中央部に三角形状の突起部65を形成している。そのため、回転によって現像剤(トナー、キャリア)は、突起部65の頂点(三角形状頂点)より押し始められる。押された現像剤は、突起部65の傾斜に沿って左右(矢印B方向)に攪拌・搬送され、同時に周りの現像剤も攪拌・搬送される。三角形状の突起部65を持った攪拌フィン62は、90度回転するごとに設けてあるため、次々と左右に搬送され、攪拌(拡散)され、攪拌槽23内のトナー濃度が均一化される。
【0047】
次に、リブ63の機能について図7を参照して説明する。
リブ63は、円柱状部材の周囲に主軸61の軸方向と同方向に三角形状の突起部66を設け、攪拌フィン62と攪拌フィン62の隙間の位置に配置している。このリブ63の機能としては、前記攪拌フィン62にて左右方向に搬送された現像剤をさらに攪拌する機能を備えている。現像剤は、リブ63の一部弧形状に沿って左右に搬送され、さらに三角形状の突起部66の傾斜方向に搬送(拡散)されるため、均一化がより図られる。
【0048】
本実施形態において、現像容器21内に図5に示すような攪拌部材57として、主軸φ6mm、長さ230mm、攪拌フィン領域175mmのガラス繊維30%入りABS樹脂/PC樹脂の溶融樹脂を射出した攪拌部材を配置した。
【0049】
そして、この攪拌部材57を周速60mm/secで回転させ、平均粒径7μmの重合トナーにて、キャリアとしてφ0.3mmのチタバリガラス、SUSからなるメッシュ電極28(開口穴0.2×0.15mm)を用いて、トナー送り出しエリアを5×100mmとしたメッシュ電極領域から送り出されたトナーパタ−ンを目視にて観察した結果、トナームラのない帯びが確認できた。
【0050】
このように、回転する部材からなる攪拌手段として、主軸の周面に複数の平板状部材を軸方向に互いに異なる位置に配置し、現像剤を攪拌し、帯電させる機能を有するものを用いることで、攪拌、帯電効率を向上することができ、この場合、平板状部材の表面に三角状の突起部を形成することで、一層攪拌、帯電効率を向上することができる。
【0051】
また、攪拌手段の主軸の平板状部材を設けていない部分には軸方向の異なる位置に複数のリブ部材を設け、このリブ部材の表面には三角状の突起部が形成することで、主軸の径方向及び軸方向の攪拌を容易に行うことができ、更に攪拌、帯電効率が向上する。
【0052】
次に、本発明の第3実施形態について説明する。前述した第2実施形態においては、攪拌部材57を時計方向に回転することに代えて、攪拌フィン62及びリブ63の列が2列の同一構成の攪拌部材57を用いてバタフライ(振り子)方式にて駆動した。
【0053】
この構成でも、攪拌フィン62の両面に三角形状の突起部65を形成しているため、攪拌部材57の往復動にて攪拌される。その結果、攪拌部材57を回転させる前記第2実施形態と同様に、トナー静電搬送手段12上にトナームラの無い帯びが確認できた。
【0054】
次に、本発明の第4実施形態について図8を参照して説明する。なお、同図は、同実施形態の画像形成装置の本発明に係る現像装置部分を説明する概略構成図である。
この実施形態では、攪拌槽23に回転攪拌手段として回転するロール状のブラシ(ファーブラシ)77を用いた。
【0055】
ここで、ファーブラシ(ロールブラシ)77は右(時計方向)方向に回転可能に設置されている。ファーブラシ77としては、図9に示すように、SUS等の芯金81に絶縁性繊維(ブラシ)82を巻き付けた構成とし、絶縁性繊維82としては太さφ0.1〜1mm、植密度4〜20万本、パイル長1〜15mmでナイロン製のものを用いた。さらに、同図に示すように、ファーブラシ77は、ブラシ先端がメッシュ電極28に接するように設置しており、メッシュ電極28には上記実施形態と同様の穴径で同電荷をかけるようにしている。
【0056】
このように構成したので、現像容器21のトナーホッパ22内でキャリアCと補給されるトナーTとをアジテータ26にて混合・攪拌生成し、攪拌槽23内に送り込み、回転攪拌手段であるファブラシ77に接触することにより選択された電荷(負)に帯電される。
【0057】
トナーTは、キャリア(チタバリガラス)Cと摩擦(接触)帯電を起こすと同時に、ファーブラシ77の絶縁性繊維82と接触することにより負に帯電される。この際、トナーTは、ファーブラシ77の繊維間並びにその表面に鏡像力等の付着力によって担持され、ファーブラシ77の回転と共にメッシュ電極28の位置に到達した帯電トナーは、電界によって、ブラシから離れやすくなる。また、静電吸着したトナーは機械的なはぎ取り力が働き、トナーがブラシから離れやすくなる。よってトナーの供給が容易になる。また、メッシュの目詰まり防止も図れる。
【0058】
そして、メッシュ電極28の開口穴よりメッシュ対向側に配置されたトナー静電搬送手段12に送り出される。ここでも、トナー静電搬送手段12に送り出されたトナーTの帯びを観察した結果、上記実施形態同様トナームラが見られないことが確認された。
【0059】
次に、本発明の第5実施形態について図10ないし図12を参照して説明する。なお、図10は同実施形態の攪拌部材の攪拌フィンの説明図、図11は同じく攪拌部材のリブの説明図、図12は同じく攪拌フィンの断面説明図である。
この実施形態では、前記第2実施形態の攪拌部材57(図5参照)を用いて、この攪拌部材57の主軸61、攪拌フィン62、リブ63を形成する材料に帯電材料微粒子93を含有させている。
【0060】
具体的には、キャリアCと同材料の帯電材料微粒子93を含有させた。例えば、ABS樹脂/PC樹脂(ガラス繊維20%入り)にチタバリガラスパウダー(平均径9μm)を混練りし、溶融樹脂を射出し、冷却後成形したものを用いた。成形品(チタバリ含有率20%)を顕微鏡で観察すると、図10ないし図12に示すように、樹脂表面にチタバリガラスパウダー(帯電材料微粒子93)の一部分が露出する形で埋まっていることが確認された。また、他の形成方法としては、超微粒子を高速噴射にて直接樹脂表面に成膜することもできる。
【0061】
このように成形した攪拌部材57を用いることにより、攪拌フィン62、及びリブ63による搬送・攪拌において、キャリアCとの摩擦(接触)以外に微粒子93との摩擦(接触)でより効率の良い攪拌、帯電が得られる。
【0062】
さらに、現像容器21の内壁面に前記微粒子93を含有させることにより、一層の攪拌・帯電の効率が図れる。
【0063】
なお、ここでは、攪拌部材の機能材料として、チタバリガラスを用いたが、アルミナガラス、ソ−ダガラス等の材料からなるガラスパウダ−でもよい。また、ポリイミド等の有機材料を用いることもできる。
【0064】
上述した第1、第2、第4実施形態について図13に示すように試験装置(なお、同図は第2実施形態の攪拌部材57で示しているが、第1実施形態ではスクリュー27、第4実施形態ではファーブラシ77)にて、回転攪拌手段の周速を60mm/secで回転させ、これにトナー成分4重量%を含有するトナーを供給して、それぞれ所定時間攪拌させ、図13のA地点、B地点、C地点を測定点としてトナーを採取し、帯電量をブロ−オフ法にて測定した。
【0065】
その結果、図14(第1実施形態)、図15(第2実施形態)、図16(第4実施形態)を示している。各実施形態も、画像形成装置に十分利用できる帯電量が確認でき、実施形態によるさほどの差は見られず、また位置による違いもほとんど見られなかった。
【0066】
次に、本発明に係る現像装置を含む本発明に係るプロセスカートリッジの一例について図17を参照して説明する。
このプロセスカ−トリッジ200は、像担持体201、帯電手段202、本発明に係る現像装置である現像手段203、クリーニング装置204等の構成要素のうち、少なくとも現像手段203を含む複数のものをプロセスカ−トリッジとして一体に結合して構成し、このプロセスカ−トリッジを複写機やプリンタ等の画像形成装置本体に対して着脱可能に構成している。
【0067】
通常、カラーの画像形成装置は複数の画像形成部を有するため装置が大きくなってしまう。また、現像装置、クリーニングや帯電などの各ユニットが個別で故障したり、寿命による交換時期がきた場合は、装置が複雑でユニットの交換に非常に手間がかかっていた。
【0068】
そこで、少なくとも現像手段を含む複数の構成要素をプロセスカ−トリッジ200として一体に結合して構成することによって、ユーザーによる交換も可能な小型で高耐久のカラー画像形成装置を提供することができる。
【0069】
次に、本発明に係るプロセスカートリッジを複数備えた画像形成装置の一例について図18を参照して説明する。
この画像形成装置は、垂直に延在する転写ベルト(像担持体)251に沿って、上述した各色のプロセスカ−トリッジ200Y、200M、200C、200Bk(以下「プロセスカートリッジ260」とも総称する。)を縦方向に並べて配置したカラー画像形成装置である。なお、プロセスカ−トリッジ200は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で説明したが、この順番に特定されるものではなく、どの順番で並べて配置してもよい。
【0070】
ここで、各色のプロセスカ−トリッジ200Y、200M、200C、200Bkで現像された像担持体201上の現像トナーは垂直方向に延在する転写電圧が印加された転写ベルト251に順次転写される。
【0071】
このようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと画像の形成が行なわれ、転写ベルト251上に多重に転写され、転写手段252で転写材253にまとめて転写される。そして、転写材253上の多重トナー像は図示しない定着装置によって定着される。
【0072】
このように、本発明に係るプロセスカートリッジ及び画像形成装置は、本発明に係る現像装置を備えているので、高品質現像を行うことができて高品質画像を形成できる。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る現像装置によれば、撹拌槽内に配置されて現像剤を攪拌する攪拌手段と、トナーを現像領域に進行波電界にて搬送するトナー搬送手段と、攪拌手段とトナー搬送手段の間であって撹拌槽の底面に配置したメッシュ電極とを有し、メッシュ電極にトナーと同電荷の電圧を印加する構成としたので、撹拌搬送性に優れた現像装置が得られる。
【0074】
本発明に係るプロセスカートリッジによれば、本発明に係る現像装置を備えているので、現像剤の攪拌搬送性に優れ、高品質画像を形成可能なプロセスカートリッジが得られる。
【0075】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る現像装置或いはプロセスカートリジを備えているので、高画質画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の本発明に係る現像装置の部分の概略構成図
【図2】同現像装置の平面説明図
【図3】同現像装置の現像剤攪拌搬送スクリューの説明図
【図4】本発明の第2実施形態に係る画像形成装置の本発明に係る現像装置の部分の概略構成図
【図5】同現像装置の攪拌部材の斜視説明図
【図6】同攪拌部材の攪拌フィンの説明図
【図7】同攪拌部材のリブの説明図
【図8】本発明の第4実施形態に係る画像形成装置の本発明に係る現像装置の部分の概略構成図
【図9】同現像装置のファーブラシとメッシュ電極の説明に供する説明図
【図10】本発明の第5実施形態に係る攪拌部材の攪拌フィンの説明図
【図11】同じくリブの説明図
【図12】同じく攪拌フィンの模式的断面説明図
【図13】本発明に係る現像装置の作用説明に供する試験装置の説明図
【図14】第1実施形態に係る現像装置の図13の各測定地点における攪拌時間と帯電量の関係の測定結果を示す説明図
【図15】第2実施形態に係る現像装置の図13の各測定地点における攪拌時間と帯電量の関係の測定結果を示す説明図
【図16】第4実施形態に係る現像装置の図13の各測定地点における攪拌時間と帯電量の関係の測定結果を示す説明図
【図17】本発明に係るプロセスカートリッジの概略構成図
【図18】本発明に係る画像形成装置の他の例を説明する概略構成図
【図19】従来の現像装置で用いられる攪拌搬送スクリューの説明図
【図20】従来の現像装置で用いられる他の攪拌搬送スクリューの説明図
【符号の説明】
1…像担持体、2…現像装置、11…トナー供給部、12…トナー静電搬送手段、21…現像容器、22…トナーホッパ部、23…攪拌槽、27…現像剤攪拌搬送スクリュー、28…メッシュ電極、42a〜42c…搬送電極、57…攪拌部材、62…攪拌フィン、63…リブ、65、66…三角形状の突起部、200、201M、201C、201Y、201B…プロセスカートリッジ、203…現像手段。
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a developing device, an image forming apparatus, and a process cartridge.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP 2001-331024 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-331525
[Patent Document 3]
JP-A-10-221937
[Patent Document 4]
Japanese Patent No. 3319844
[0003]
As an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, etc., an electrophotographic process is used to form a latent image on a latent image carrier, and this latent image is developed using a two-component developer composed of toner and carrier. Some images are formed by forming a visible image and transferring the toner image to a recording medium, or transferring the toner image to an intermediate transfer member and then transferring the toner image to a recording medium.
[0004]
In such an image forming apparatus, the developer obtained by conveying the toner and the carrier while stirring must be uniformly distributed over the entire length of the image carrier. Therefore, generally, as shown in FIG. 19, a toner agitating and conveying screw 500 having a spiral screw 502 formed on the outer periphery of the main shaft portion 501 is installed in the toner supplying portion to agitate and convey the toner. Like to do.
[0005]
Further, as an attempt to improve such a toner agitating and conveying screw, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-260260, a developer agitating member that rotates is provided, and the agitating member is in the direction of rotation of the rotating shaft. In which blades (fins) are provided in a comb (staggered) shape at a position opposite to each other, as disclosed in [Patent Document 2], in addition to the structure of Patent Document 1, the stirring member further rotates. It has a function of adjusting the stirring state by changing the ratio of the stirring portion and the non-stirring portion of the stirring member, and as disclosed in [Patent Document 3], the inclination angle of the stirring blade of the stirring screw As disclosed in [Patent Document 4], agitating blades are provided at predetermined intervals, provided with an inclination with respect to the rotation axis, and provided with a pumping plate material shifted by a predetermined angle with respect to the rotation axis. Etc. .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the toner stirring and conveying screw shown in FIG. 20 described above, since the screw 502 is merely connected in series, the toner can be conveyed in the axial direction, but the toner is supplied to the carrier at the conveyance start point. However, due to electrostatic force and interparticle force, the toner may be transported without being sufficiently mixed without being uniformly mixed, and a uniform toner thin film may not be obtained on the outer periphery of the developer carrier. There is a problem that there is.
[0007]
Therefore, as described in [Patent Document 1] and [Patent Document 2], in addition to the fins arranged parallel to the axial direction and perpendicular to the rotational direction, the pitch of the screw portion of the toner stirring and conveying screw is narrowed. Alternatively, as shown in FIG. 20, a measure is taken to increase the agitation effect by providing fins 503 at right angles between the screws while the toner is conveyed from the supply point to the screw end.
[0008]
However, if the main shaft is provided with fins that face at right angles to the rotation direction, it will be an obstacle to toner transfer, and the torque for rotating the screw or main shaft will increase, resulting in higher power consumption. There is a problem that the decrease in the temperature is remarkable.
[0009]
In addition, as a recent requirement for developing devices, as the amount of toner consumption per unit time increases as printing and copying speeds up, the toner is rapidly replenished and the developer is sufficiently mixed and stirred in a short time. Therefore, it is necessary to increase the charge amount of the toner to a level suitable for development. The conventional agitating / conveying means having screw-like blades cannot meet such a demand.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a developing device excellent in stirring and conveying properties, a process cartridge including the developing device, and an image forming apparatus.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a developing device according to the present invention provides: Placed in the stirring tank An agitation means for agitating the developer and a toner that conveys the toner to the development area by a traveling wave electric field -Carrying Between the feeding means, the stirring means and the toner conveying means. The bottom of the stirring tank The mesh electrode placed on the , Have Apply the same charge voltage as the toner to the mesh electrode The configuration.
[0012]
Here, the stirring means can be a screw.
[0013]
Further, it is preferable that the agitation unit has a plurality of flat plate-like members arranged at different positions in the axial direction on the peripheral surface of the main shaft and has a developer agitation and charging function. In this case, it is preferable that triangular projections are formed on the surfaces of the plurality of flat plate members of the stirring means, and the axial direction is different in the portion of the main shaft of the stirring device where the flat plate members are not provided. It is preferable that a plurality of rib members are provided at positions, and a triangular protrusion is formed on the surface of the rib member. Further, the stirring means can stir the developer by a butterfly method or a pendulum method.
[0014]
Furthermore, the stirring means can have a brush structure, and in this case, the stirring means is preferably in contact with the mesh electrode.
[0015]
Moreover, it is preferable that the charging functional material is formed on the surface of the stirring means. Furthermore, it is preferable that the charging functional material is formed on the inner surface of the stirring tank in which the stirring means is disposed.
[0016]
The process cartridge according to the present invention includes at least one of an image carrier, a charging unit, a transfer unit, and a cleaning unit and the developing device according to the present invention, and is configured to be detachable from the main body of the image forming apparatus. It is.
[0017]
The image forming apparatus according to the present invention includes the developing device according to the present invention or the process cartridge according to the present invention.
[0018]
An image forming apparatus according to the present invention includes a plurality of process cartridges according to the present invention.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a developing device portion according to the present invention of the image forming apparatus of the embodiment, and FIG.
[0020]
A developing device 2 that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier (in this example, a photosensitive drum) 1 using a two-component developer including toner T and carrier C stirs toner T and carrier C. The toner supply unit 11 for supplying the toner and the toner T supplied from the toner supply unit 11 are conveyed toward the developing unit (development area) of the image carrier 1 to form an electrostatic latent image formed on the image carrier 1. Toner electrostatic conveying means 12 for developing the toner.
[0021]
The toner supply unit 11 includes a developing container 21 that stores a developer composed of toner T and carrier C. The developing container 21 includes a toner hopper unit 22 to which toner is supplied from a toner cartridge (not shown), and the toner T and carrier C. And a stirring tank 23 that charges and charges the partition wall 24 with a partition member 24.
[0022]
An agitator 26 that stirs and conveys the developer (toner T, carrier C) is rotatably disposed in the toner hopper 22. Further, a developer stirring and conveying screw 27 serving as a rotating stirring means that is a rotating member that stirs the toner T and the carrier C conveyed from the toner hopper 22 and frictionally charges the stirring tank 23 is provided on the inner wall surface of the developing container 21. The mesh electrode 28 is disposed on the bottom surface.
[0023]
Here, the developer agitating / conveying screw 27 supplies toner at one end in the length direction and is uniform to the developer (toner T, carrier C) circulating while being conveyed to the other end. As shown in FIG. 3, a spiral screw portion 32 is formed on the peripheral surface of the main shaft portion 31, and the inorganic fine particles 33 serving as a charging functional material with respect to the toner T are formed on the surface of the screw 27. For example, a Chita Bali glass powder (average particle size: 5 μm) 33 is formed by high-speed spraying.
[0024]
Examples of the material for the developer stirring and conveying screw 27 include resins such as synthetic resin PE (polyethylene), PC (polycarbonate), PETP (polyethylene terephthalate), PP (polypropylene), and ABS (acrylonitrile butadiene styrene). A material, further, SUS, aluminum, iron, copper, or an alloy thereof can also be used. Moreover, what formed the electroconductive film | membrane on the surface of the said resin material is also possible.
[0025]
The screw material is required to have a low thermal deformation property, excellent heat resistance and non-adhesiveness with toner, and excellent dimensional stability and strength. In the resin material, resin reinforced with glass fiber such as carbon or aramid is used as the resin material. Among them, ABS resin / PC resin (with 30% glass fiber) is inexpensive and has heat stability and is preferably used. Is done.
[0026]
The electrostatic toner transporting unit 12 includes a set of three electrodes (transport electrodes) 42a, 42b, and 42c on a base substrate (support substrate) 41, and a toner transfer direction (toner traveling direction, toner movement) at a predetermined interval. Direction: the direction indicated by the arrow in FIG. 2) is repeatedly formed and arranged in a direction substantially perpendicular to the toner transfer direction, and an insulating conveyance surface forming member 43 that forms a conveyance surface is laminated thereon. is there.
[0027]
The end portions of the transport electrodes 42a, 42b, and 42c are connected to the common electrodes 45a, 45b, and 45c, respectively, and three-phase drive waveforms (A phase, B phase and C phase) are applied.
[0028]
Accordingly, the traveling wave electric field is generated by applying the three-phase driving waveforms (A phase, B phase, C phase) out of phase from the driving circuit 46 to the transport electrodes 42a, 42b, 42c of the electrostatic toner transport means 12. The developer that is generated and supplied from the toner supply unit 11 is conveyed to the developing unit by the electrostatic force by the toner conveying unit 12, and the electrostatic latent image of the image carrier 1 is transported and hopped in the developing unit by the ETH phenomenon. The image is developed.
[0029]
Since it is configured in this manner, first, toner is replenished in the toner hopper 22 of the developing device 2 from a toner cartridge (not shown) in a line from the front to the back in FIG. At this time, a developer composed of toner T and carrier C is generated by mixing and stirring with the agitator 26 rotating in the clockwise direction, and is fed into the stirring tank 23. At this point (hopper 22), the toner T is charged to some extent by mixing and stirring.
[0030]
Then, the developer agitating / conveying screw 27, which is a rotary agitating means disposed in the agitation tank 23, is rotated clockwise to charge the developer while stirring again. Here, a developer (toner T) stirred and charged at the position of the mesh electrode 28 is applied to the mesh electrode 28 disposed at the bottom of the stirring tank 23 by applying a voltage having the same charge as that of the toner T by the power source 29. , Carrier C) is composed of electrostatic toner transporting means 12 that receives a voltage of the same charge as toner T, and in which toner T adsorbed on the peripheral surface of carrier C is disposed at a position opposed to the opening hole of mesh electrode 28. It is sent almost uniformly to the developer conveying means.
[0031]
Next, the toner T sent to the electrostatic toner transport means 12 is applied with the three-phase (A phase, B phase, C phase) driving waveforms out of phase to the transport electrodes 42a, 42b, 42c. And is conveyed to the developing area (developing part) of the image carrier 1. Then, the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier 1 is developed in the development area facing the image carrier 1 to form a toner image.
[0032]
On the other hand, since the stirring tank 23 and the toner hopper section 22 have an opening 24a in the upper part of the partition plate 24, a part of the developer (toner T and carrier C) is recirculated from the stirring tank 23 to the hopper section 22 side. Since the newly replenished toner is stirred again, mixing and stirring are sufficiently performed.
[0033]
In the present embodiment, a screw in which a molten resin of ABS resin / PC resin containing 30% glass fiber having a main axis of 6 mm, a length of 230 mm, and a screw region of 175 mm is injected as a spiral screw 27 as shown in FIG. A developer agitating and conveying screw in which inorganic fine particles (average particle size: 5 microns) 33 serving as a charging functional material for the toner was formed on the screw surface by high-speed jetting was disposed on the screw surface.
[0034]
Then, the developer agitating and conveying screw 27 is rotated at a peripheral speed of 60 mm / sec, and the toner pattern sent out from the mesh electrode area of the toner T feed area 5 × 100 mm is visually observed with the polymerization toner having an average particle diameter of 7 μm. As a result, it was confirmed that there was no toner unevenness.
[0035]
As described above, in a developing device that develops an electrostatic latent image formed on an image carrier with a two-component developer including toner and a carrier, a stirring unit including a rotating member that stirs the developer, and a toner in a developing region. In addition, a developing device having excellent agitating / conveying property can be obtained by including the electrostatic toner conveying unit that conveys the traveling wave in the traveling wave electric field and the mesh electrode disposed between the agitating unit and the toner conveying unit.
[0036]
The structure is simple by using the screw member as the stirring means, and efficient charging by stirring can be performed by forming the charging functional material on the surface of the screw member.
[0037]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining a developing device portion according to the present invention of the image forming apparatus of the embodiment.
In this embodiment, a stirring member 57 that rotates as a stirring means is disposed in the stirring tank 23.
[0038]
As shown in FIG. 5, the stirring member 57 has a plurality of stirring fins 62, which are plate-like members, arranged on the circumferential surface of the main shaft 61 at positions different from each other in the axial direction. Specifically, the two stirring fins 62 and 62 are arranged on the opposite side of the main shaft 61 (with a 180 ° positional relationship), and the stirring fins 62 and 62 adjacent in the axial direction shift the positional relationship by 90 degrees. And arranged in a comb shape (staggered shape).
[0039]
Further, a rib 63 is disposed between the fin stirring 62 and 62 of the stirring member 57. In this case, the stirring fins 62 and 62 are in an axially symmetric position in the upper and lower portions, and in the left and right portions, the left and right fins 62 are positioned between the upper and lower fins 62 and the ribs 63 are The upper and lower, left and right stirring fins 62 are disposed.
[0040]
Then, as shown in FIG. 6, a triangular protrusion 65 is provided on the surface (both sides) of the stirring fin 62, and as shown in FIG. In this relation, a triangular protrusion 66 is provided at a position facing in the axial direction.
[0041]
Since it is configured in this manner, as in the first embodiment, first, toner is replenished in the toner hopper 22 of the developing device 2 from a toner cartridge (not shown) in a line from the front to the back in FIG. At this time, a developer composed of toner T and carrier C is generated by mixing and stirring with the agitator 26 rotating in the clockwise direction, and is fed into the stirring tank 23. At this point (hopper 22), the toner T is charged to some extent by mixing and stirring.
[0042]
Then, by rotating the stirring member 57, which is a rotary stirring means arranged in the stirring tank 23, in the clockwise direction (the direction indicated by the arrow A in FIG. 5), the developer is again fed by the stirring fins 62 and the rib 63 as shown in FIGS. 7 is charged while stirring in the direction indicated by arrow B with turbulent flow.
[0043]
Here, a developer (toner T) stirred and charged at the position of the mesh electrode 28 is applied to the mesh electrode 28 disposed at the bottom of the stirring tank 23 by applying a voltage having the same charge as that of the toner T by the power source 29. , Carrier C) is composed of electrostatic toner transporting means 12 that receives a voltage of the same charge as toner T, and in which toner T adsorbed on the peripheral surface of carrier C is disposed at a position opposed to the opening hole of mesh electrode 28. It is sent almost uniformly to the developer conveying means.
[0044]
Next, the toner T sent to the electrostatic toner transport means 12 is applied with the three-phase (A phase, B phase, C phase) driving waveforms out of phase to the transport electrodes 42a, 42b, 42c. And is conveyed to the developing area (developing part) of the image carrier 1. Then, the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier 1 is developed in the development area facing the image carrier 1 to form a toner image.
[0045]
On the other hand, since the stirring tank 23 and the toner hopper part 22 are provided with an opening 24a above the partition plate 24, a part of the developer (toner T and carrier C) is recirculated from the stirring tank 23 to the hopper part 22 side. Since the newly replenished toner is stirred again, mixing and stirring are sufficiently performed.
[0046]
Here, the conveyance and stirring (diffusion) of the developer by the stirring fin 62 will be described with reference to FIG.
With the rotation of the stirring fin 62, the developer is conveyed in the rotation direction. Here, a triangular protrusion 65 is formed at the substantially central portion of the stirring fin 62. Therefore, the developer (toner, carrier) is started to be pushed from the apex (triangular apex) of the protrusion 65 by the rotation. The pressed developer is agitated and conveyed left and right (in the direction of arrow B) along the inclination of the protrusion 65, and the surrounding developer is also agitated and conveyed at the same time. Since the stirring fins 62 having the triangular protrusions 65 are provided every time they are rotated by 90 degrees, they are successively conveyed left and right and stirred (diffused), and the toner concentration in the stirring tank 23 is made uniform. .
[0047]
Next, the function of the rib 63 will be described with reference to FIG.
The rib 63 is provided with a triangular projection 66 in the same direction as the axial direction of the main shaft 61 around the columnar member, and is arranged at a position between the stirring fin 62 and the stirring fin 62. The rib 63 has a function of further stirring the developer conveyed in the left-right direction by the stirring fin 62. The developer is conveyed left and right along a partial arc shape of the rib 63, and further conveyed (diffused) in the inclination direction of the triangular protrusion 66, so that the developer is more uniform.
[0048]
In the present embodiment, the stirring member 57 as shown in FIG. 5 is injected into the developing container 21 with a molten resin of ABS resin / PC resin containing 30% glass fiber having a main axis of 6 mm, a length of 230 mm, and a stirring fin area of 175 mm. The member was placed.
[0049]
Then, the stirring member 57 was rotated at a peripheral speed of 60 mm / sec, and a mesh electrode 28 (opening hole 0.2 × 0.15 mm) made of SUS 0.3 mm as a carrier with φ0.3 mm as a carrier with a polymerization toner having an average particle diameter of 7 μm. As a result of visually observing the toner pattern delivered from the mesh electrode area with the toner delivery area of 5 × 100 mm, it was confirmed that there was no toner unevenness.
[0050]
As described above, as the stirring means including the rotating member, a plurality of flat plate-like members are arranged on the peripheral surface of the main shaft at positions different from each other in the axial direction, and the developer is stirred and charged. The stirring and charging efficiency can be improved. In this case, the stirring and charging efficiency can be further improved by forming a triangular protrusion on the surface of the flat plate member.
[0051]
In addition, a plurality of rib members are provided at different positions in the axial direction in a portion of the main shaft of the stirring unit where the flat plate member is not provided, and a triangular protrusion is formed on the surface of the rib member, so that the main shaft The stirring in the radial direction and the axial direction can be easily performed, and the stirring and charging efficiency are further improved.
[0052]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment described above, instead of rotating the stirring member 57 in the clockwise direction, the stirring fins 62 and the ribs 63 are arranged in a butterfly (pendulum) system using two stirring members 57 having the same configuration. Drove.
[0053]
Even in this configuration, since the triangular protrusions 65 are formed on both surfaces of the stirring fin 62, the stirring is performed by the reciprocating motion of the stirring member 57. As a result, as in the second embodiment in which the agitating member 57 is rotated, it was confirmed that the toner electrostatic conveyance unit 12 has no toner unevenness.
[0054]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining a developing device portion according to the present invention of the image forming apparatus of the embodiment.
In this embodiment, a roll-shaped brush (fur brush) 77 that rotates as a rotating stirring means is used in the stirring tank 23.
[0055]
Here, the fur brush (roll brush) 77 is installed to be rotatable in the right (clockwise) direction. As shown in FIG. 9, the fur brush 77 has a structure in which an insulating fiber (brush) 82 is wound around a core metal 81 such as SUS, and the insulating fiber 82 has a thickness of 0.1 to 1 mm and a planting density of 4 Up to 200,000 pieces, a pile length of 1 to 15 mm and made of nylon were used. Further, as shown in the figure, the fur brush 77 is installed so that the brush tip is in contact with the mesh electrode 28, and the mesh electrode 28 is applied with the same charge with the same hole diameter as in the above embodiment. Yes.
[0056]
With this configuration, the carrier C and the toner T to be replenished in the toner hopper 22 of the developing container 21 are mixed and stirred by the agitator 26, fed into the stirring tank 23, and fed to the fabrush 77 which is a rotary stirring means. It is charged to a selected charge (negative) by contact.
[0057]
The toner T is frictionally (contacted) charged with the carrier (titanium glass) C, and at the same time, the toner T is negatively charged by contacting the insulating fiber 82 of the fur brush 77. At this time, the toner T is carried between the fibers of the fur brush 77 and on the surface thereof by an adhesion force such as a mirror image force, and the charged toner that has reached the position of the mesh electrode 28 along with the rotation of the fur brush 77 is removed from the brush by an electric field. It becomes easy to leave. Further, the electrostatically adsorbed toner has a mechanical peeling force, and the toner is easily separated from the brush. Therefore, the toner can be easily supplied. Moreover, the clogging of the mesh can be prevented.
[0058]
Then, the toner is conveyed to the electrostatic toner conveying means 12 disposed on the mesh facing side from the opening hole of the mesh electrode 28. Also here, as a result of observing the banding of the toner T sent to the electrostatic toner transporting means 12, it was confirmed that no toner unevenness was observed as in the above embodiment.
[0059]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 is an explanatory view of the stirring fin of the stirring member of the same embodiment, FIG. 11 is an explanatory view of the rib of the stirring member, and FIG. 12 is a sectional explanatory view of the stirring fin.
In this embodiment, using the stirring member 57 (see FIG. 5) of the second embodiment, the material for forming the main shaft 61, the stirring fin 62, and the rib 63 of the stirring member 57 is made to contain charged fine particles 93. Yes.
[0060]
Specifically, charged material fine particles 93 made of the same material as the carrier C were contained. For example, ABS resin / PC resin (with 20% glass fiber) kneaded with titavari glass powder (average diameter 9 μm), injected with molten resin, and molded after cooling. When the molded product (titer content rate 20%) is observed with a microscope, as shown in FIG. 10 to FIG. 12, the resin surface is embedded in a form in which a part of the tabular glass powder (charged material fine particles 93) is exposed. confirmed. As another forming method, the ultrafine particles can be directly formed on the resin surface by high-speed injection.
[0061]
By using the stirring member 57 formed in this way, in the conveyance and stirring by the stirring fins 62 and the ribs 63, more efficient stirring can be achieved by friction (contact) with the fine particles 93 in addition to friction (contact) with the carrier C. , Charging is obtained.
[0062]
Furthermore, by adding the fine particles 93 to the inner wall surface of the developing container 21, further stirring and charging efficiency can be achieved.
[0063]
Here, as the functional material of the stirrer member, chitabari glass is used, but glass powder made of materials such as alumina glass and soda glass may be used. An organic material such as polyimide can also be used.
[0064]
As shown in FIG. 13, the first, second, and fourth embodiments described above are shown in FIG. 13 as a test apparatus (note that the figure shows the stirring member 57 of the second embodiment, but in the first embodiment, the screw 27, In the fourth embodiment, the peripheral speed of the rotary stirring means is rotated at 60 mm / sec by a fur brush 77), and toner containing 4% by weight of the toner component is supplied to this and stirred for a predetermined time, respectively. The toner was collected with the points A, B, and C as measurement points, and the charge amount was measured by the blow-off method.
[0065]
As a result, FIG. 14 (first embodiment), FIG. 15 (second embodiment), and FIG. 16 (fourth embodiment) are shown. In each of the embodiments, the amount of charge that can be sufficiently used for the image forming apparatus was confirmed, so that there was not much difference between the embodiments and almost no difference depending on the position.
[0066]
Next, an example of the process cartridge according to the present invention including the developing device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The process cartridge 200 processes a plurality of components including at least the developing unit 203 among components such as the image carrier 201, the charging unit 202, the developing unit 203 which is the developing device according to the present invention, and the cleaning device 204. The cartridge is integrally connected as a cartridge, and the process cartridge is detachable from a main body of an image forming apparatus such as a copying machine or a printer.
[0067]
Usually, since a color image forming apparatus has a plurality of image forming units, the apparatus becomes large. Further, when each unit such as the developing device, cleaning, charging, etc. fails individually or it is time to replace it due to its life, the apparatus is complicated and it takes much time to replace the unit.
[0068]
Therefore, by forming a plurality of constituent elements including at least the developing means integrally as the process cartridge 200, a small and highly durable color image forming apparatus that can be replaced by the user can be provided.
[0069]
Next, an example of an image forming apparatus including a plurality of process cartridges according to the present invention will be described with reference to FIG.
In this image forming apparatus, the above-described process cartridges 200Y, 200M, 200C, and 200Bk (hereinafter also collectively referred to as “process cartridges 260”) along the transfer belt (image carrier) 251 extending vertically. Is a color image forming apparatus in which are arranged in the vertical direction. The process cartridge 200 has been described in the order of yellow, magenta, cyan, and black. However, the process cartridge 200 is not specified in this order, and may be arranged in any order.
[0070]
Here, the development toner on the image carrier 201 developed with the process cartridges 200Y, 200M, 200C, and 200Bk for each color is sequentially transferred to the transfer belt 251 to which a transfer voltage extending in the vertical direction is applied.
[0071]
In this way, images of yellow, magenta, cyan, and black are formed, transferred onto the transfer belt 251 in multiple layers, and transferred onto the transfer material 253 by the transfer unit 252. The multiple toner images on the transfer material 253 are fixed by a fixing device (not shown).
[0072]
As described above, since the process cartridge and the image forming apparatus according to the present invention include the developing device according to the present invention, high quality development can be performed and high quality images can be formed.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the developing device of the present invention, Placed in the stirring tank An agitation means for agitating the developer and a toner that conveys the toner to the development area by a traveling wave electric field -Carrying Between the feeding means, the stirring means and the toner conveying means. The bottom of the stirring tank The mesh electrode placed on the , Have Apply the same charge voltage as the toner to the mesh electrode Since it was set as the structure, the developing device excellent in stirring conveyance property is obtained.
[0074]
According to the process cartridge according to the present invention, since the developing device according to the present invention is provided, a process cartridge which is excellent in developer agitation transportability and capable of forming a high quality image is obtained.
[0075]
Since the image forming apparatus according to the present invention includes the developing device or the process cartridge according to the present invention, a high-quality image can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a portion of a developing device according to the present invention of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory plan view of the developing device.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a developer stirring and conveying screw of the developing device.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a part of a developing device according to the present invention of an image forming apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective explanatory view of a stirring member of the developing device.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a stirring fin of the stirring member
FIG. 7 is an explanatory diagram of a rib of the stirring member
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a part of a developing device according to the present invention of an image forming apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining a fur brush and a mesh electrode of the developing device.
FIG. 10 is an explanatory view of a stirring fin of a stirring member according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is also an explanatory diagram of ribs
FIG. 12 is a schematic cross-sectional explanatory view of a stirring fin.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a test apparatus for explaining the operation of the developing device according to the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the measurement results of the relationship between the stirring time and the charge amount at each measurement point in FIG. 13 of the developing device according to the first embodiment.
FIG. 15 is an explanatory view showing the measurement results of the relationship between the stirring time and the charge amount at each measurement point in FIG. 13 of the developing device according to the second embodiment.
FIG. 16 is an explanatory view showing the measurement result of the relationship between the stirring time and the charge amount at each measurement point in FIG. 13 of the developing device according to the fourth embodiment.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram of a process cartridge according to the present invention.
FIG. 18 is a schematic configuration diagram illustrating another example of an image forming apparatus according to the present invention.
FIG. 19 is an explanatory diagram of a stirring and conveying screw used in a conventional developing device.
FIG. 20 is an explanatory diagram of another stirring and conveying screw used in a conventional developing device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image carrier, 2 ... Developing apparatus, 11 ... Toner supply part, 12 ... Toner electrostatic conveyance means, 21 ... Developing container, 22 ... Toner hopper part, 23 ... Stirrer tank, 27 ... Developer stirring conveyance screw, 28 ... Mesh electrode, 42a to 42c ... conveying electrode, 57 ... stirring member, 62 ... stirring fin, 63 ... rib, 65,66 ... triangular projection, 200, 201M, 201C, 201Y, 201B ... process cartridge, 203 ... development means.

Claims (13)

像担持体に形成した静電潜像をトナーとキャリアを含む二成分現像剤にて現像する現像装置において、
撹拌槽内に配置されて現像剤を攪拌する攪拌手段と、
前記トナーを現像領域に進行波電界にて搬送するトナー搬送手段と、
前記攪拌手段と前記トナー搬送手段の間であって前記撹拌槽の底面に配置したメッシュ電極とを有し、
前記メッシュ電極に前記トナーと同電荷の電圧を印加する
ことを特徴とする現像装置。
In a developing device for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier with a two-component developer containing toner and carrier,
A stirring means disposed in the stirring tank for stirring the developer;
A toner over conveyance means for conveying at traveling wave electric field the toner to the developing area,
A mesh electrode disposed on the bottom of the stirring tank be between said conveying means and said stirring means comprises,
A developing device , wherein a voltage having the same charge as that of the toner is applied to the mesh electrode .
請求項1に記載の現像装置において、前記攪拌手段は、スクリュ−であることを特徴とする現像装置。  2. The developing device according to claim 1, wherein the stirring means is a screw. 請求項1に記載の現像装置において、前記攪拌手段は、主軸の周面に複数の平板状部材を軸方向に互いに異なる位置に配置してなり、前記現像剤を攪拌し、帯電させる機能を有することを特徴とする現像装置。  2. The developing device according to claim 1, wherein the agitation unit has a function of agitating and charging the developer by arranging a plurality of flat plate-like members on the peripheral surface of the main shaft at different positions in the axial direction. A developing device. 請求項3に記載の現像装置において、前記攪拌手段の平板状部材の表面には三角状の突起部が形成されていることを特徴とする現像装置。  4. The developing device according to claim 3, wherein a triangular protrusion is formed on a surface of the flat plate member of the stirring means. 請求項3又は4に記載の現像装置において、前記攪拌手段の主軸の平板状部材を設けていない部分には軸方向の異なる位置に複数のリブ部材が設けられ、このリブ部材の表面には三角状の突起部が形成されていることを特徴とする現像装置。  5. The developing device according to claim 3, wherein a plurality of rib members are provided at different positions in the axial direction on a portion of the stirring unit where the main plate is not provided with a flat plate member, and a triangular surface is provided on the surface of the rib member. A developing device characterized in that a protruding portion is formed. 請求項3ないし5のいずれかに記載の現像装置において、上記攪拌手段は、バタフライ方式又は振り子方式にて現像剤を攪拌することを特徴する現像装置。  6. The developing device according to claim 3, wherein the stirring means stirs the developer by a butterfly method or a pendulum method. 請求項1に記載の現像装置において、上記攪拌手段は、ブラシ構造を有していることを特徴とする現像装置。  The developing device according to claim 1, wherein the stirring means has a brush structure. 請求項7に記載の現像装置において、前記攪拌手段は前記メッシュ電極に接することを特徴とする現像装置。  The developing device according to claim 7, wherein the stirring unit is in contact with the mesh electrode. 請求項1ないし7のいずれかに記載の現像装置において、前記攪拌手段の表面に帯電機能材料が形成されていることを特徴とする現像装置。  8. The developing device according to claim 1, wherein a charging functional material is formed on a surface of the stirring unit. 請求項1ないし9のいずれかに記載の現像装置において、前記攪拌手段を配置する攪拌槽の内面に帯電機能材料が形成されていることを特徴とする現像装置。  10. The developing device according to claim 1, wherein a charging functional material is formed on an inner surface of a stirring tank in which the stirring unit is disposed. 像担持体、帯電手段、転写手段及びクリーニング手段の少なくともいずれかと現像手段を含み、画像形成装置本体に着脱自在であるプロセスカートリッジにおいて、前記現像手段が請求項1ないし10のいずれかに記載の現像装置であることを特徴とするプロセスカートリッジ。  The developing device according to claim 1, wherein at least one of an image carrier, a charging unit, a transfer unit, and a cleaning unit and a developing unit are included in the process cartridge that is detachable from the main body of the image forming apparatus. A process cartridge characterized by being an apparatus. 担持体に形成した静電潜像をトナーとキャリアを含む二成分現像剤にて現像して画像を形成する画像形成装置において、前記請求項1ないし10のいずれかに記載の現像装置若しくは請求項11に記載のプロセスカートリッジを備えていることを特徴とする画像形成装置。  11. The developing device according to claim 1, wherein the electrostatic latent image formed on the carrier is developed with a two-component developer including toner and carrier to form an image. An image forming apparatus comprising the process cartridge according to claim 11. カラー画像を形成する画像形成装置において、請求項11に記載のプロセスカートリッジを複数備えていることを特徴とする画像形成装置。  An image forming apparatus for forming a color image, comprising a plurality of process cartridges according to claim 11.
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