JP4284720B2 - Development device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子写真プリンタ等に使用され、感光体上の静電潜像にトナーを供給する現像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、電子写真プリンタに使用される、感光体上の静電潜像にトナーを供給する現像装置には、回転する現像ローラの表面に付着したトナー層の厚みを、現像ローラの幅方向にわたって接触するブレードにより均一にしている。このような現像装置のブレードは電子写真プリンタの筐体の内側に固定されており、常に一定の角度と押圧力を保って現像ローラに接触している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プリンタの印字を行うにつれ、現像装置内のトナーは、現像装置内での摩擦や衝突により、トナー表面の外添剤がトナー母粒子に打込まれたり、剥落することによってトナーの帯電特性が変化する。また、ブレードへのトナーの融着によって、ブレードの現像ローラへの押圧力が変化する。
【0004】
このため、ブレードをプリンタの筐体に固定して、一定の角度と押圧力を保って現像ローラに接触させたとしても、トナーの帯電性の変化とブレードに融着したトナーの影響で、トナー層の厚みを長期間にわたって常に一定に保つことは困難である。とくに重合法で製造されたトナーでは、その形状が真球状となり、トナー表面の窪みがないためにトナー表面の外添剤のトナー母粒子への打込みや剥落が顕著で、トナー層の厚みが変化しやすい。
【0005】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、トナーの帯電性能の変化やブレードへのトナー融着によって生じるトナー層の厚みの変化を抑制することができ、したがって、長期間の安定な印字が得られる現像装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
請求項1に記載の発明は、感光ドラム(1)上の静電潜像に分散重合法により製造されたナー(TN)を付着させる現像ローラ(4)と、現像ローラ(4)に付着されるトナー(TN)の厚みを均一にするためのブレード(51)と、トナーカートリッジと、を備える現像装置において、ブレード(51)を現像ローラ(4)に向けて押し当てる押圧手段(53等)と、前記押圧手段は、前記ブレード(51)を挟んで前記現像ローラ(4)と反対側に配置され、前記ブレード(51)に重ね合わされて前記現像ローラ(4)に対する前記ブレード(51)の接触圧力を増強するための補助板(52等)と、前記補助板(52等)を前記ブレード(51)に向けて押し当てる付勢手段(53等)と、所定の情報に基づいて押圧手段(52,53)の押圧力を制御する制御手段(101)と、を備え、前記制御手段(101)は、前記トナーカートリッジが交換された場合に前記押圧手段(53等)の押圧力を上昇させることによって前記現像ローラ(4)に対する前記ブレード(51)の接触圧力を上昇させ、さらに、前記押圧手段の押圧力を上昇させた後、新たにトナーカートリッジが交換されるまで前記押圧手段(53等)の押圧力を低下させることによって前記現像ローラに対する前記ブレードの接触圧力を低下させて、前記現像ローラ上に堆積されるトナー層の厚みを規制する。
【0017】
この発明によれば、所定の情報に基づいて押圧手段(52,53)の押圧力を制御するので、ブレード(51)の接触圧力を適切に制御して安定した印字が可能となる。
また、現像ローラ(4)上のトナー層の厚みの変化を抑制することにより、重合法により製造されたトナー(TN)本来の性能が発揮され、高精細な画像と高い耐久性を得ることができる。
【0018】
請求項2に記載の発明は、請求項5に記載の現像装置において、感光ドラム(1)の静電潜像に付着されたトナー(TN)を受像体(11)に転写する転写手段(9)と、転写手段(9)による転写回数をカウントする計数手段(102)とを備え、制御手段(101)は計数手段(102)のカウント数に基づいて、前記押圧手段の押圧力を低下させる制御を行う。
【0019】
この発明によれば、転写手段(9)による転写回数に基づいて押圧手段(52,53)の押圧力を低減させるようにしたので、ブレード(51)の接触圧力を適切に制御することができる。
【0020】
【0021】
【0022】
なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【0023】
【発明の実施の形態】
−第1の実施の形態−
以下、図1〜図4を用いて、本発明の現像装置を電子写真プリンタ(負帯電トナー用のレーザープリンタ)に適用した第1の実施の形態を説明する。
【0024】
図1は第1の実施の形態の現像装置の断面図である。現像装置は静電潜像がその表面に形成される感光ドラム1と、感光ドラム1を帯電させる帯電装置2と、感光ドラム1に静電潜像を形成するための光を照射するレーザースキャナ3と、感光ドラム1上の静電潜像にトナーTNを付着させる現像ローラ4と、現像ローラ4に付着されるトナーTNの厚みを均一にするためのブレード装置5と、現像ローラ4にトナーTNを供給するサプライローラ6と、感光ドラム1、帯電装置2、レーザースキャナ3、現像ローラ4、ブレード装置5およびサプライローラ6を収納するカバー8と、感光ドラム1と対向して設けられた転写ローラ9と、用紙11に付着されたトナーTNを定着させる定着機構12とを備える。また、カバー8を窪ませて形成したトナー貯蔵部13がサプライローラ6に隣接して設けられている。感光ドラム1、現像ローラ4およびサプライローラ6に付した矢印A,BおよびCはそれぞれの回転方向を示している。
【0025】
図1および図2(a)に示すように、ブレード装置5は先端に形成された屈曲部51aが現像ローラ4に押し当てられるブレード51と、ブレード51に重ね合わされることによりブレード51の現像ローラ4への接触圧力を均一に高めるための補助板52と、一端が補助板52に取り付けられるとともに他端がカバー8の外部に突出された操作レバー54と、操作レバー54のカバー8から突出した部位およびカバー8の間に介装された引っ張りばね53とを備える。ばね53によって操作レバー54はカバー8の開口端8aを支点として反時計回りに回動する向きに付勢されており、これによって補助板52はブレード51の方向に押し込まれる。図2(b)に示すように、操作レバー54を操作してばね53をカバー8から取り外すと、ばね53の付勢力が操作レバー54に作用しなくなるため、現像ローラ4に対するブレード51の接触圧力を低下させることができる。図2(b)の状態にある操作レバー54を操作してばね53をカバー8に取り付ければ、ばね53が機能する図2(a)の状態へ復帰する。
【0026】
本実施の形態では、操作レバー54は手動による操作のほか、アクチュエータ105(図3)によっても駆動可能とされており、後述するように、印字枚数に応じて自動的にブレード51の接触圧力を調整して印字濃度の変動を抑制するように構成されている。アクチュエータ105によりばね53が作用する状態(図2(a)の状態)およびばね53が作用しない状態(図2(b)の状態)の間を往復切替可能である。
【0027】
図3は現像装置の制御系を示すブロック図である。図3に示すように、トナーカートリッジ交換後の印字枚数をカウントするカウンタ102、オペレータの各種指示を受け付ける操作スイッチ群103、トナーカートリッジの交換を検出するためのカートリッジ交換検出装置104、操作レバー54を駆動するためのレバー駆動アクチュエータ105、レーザスキャナ3、用紙11を給送するための給送機構106および定着機構12がそれぞれ制御装置101に接続されている。
【0028】
次に、操作レバー54を手動で操作する場合の動作について説明する。
【0029】
図1に示すように、感光ドラム1は、矢印Aの方向に一定速度で回転し、その表面が帯電装置2により一様に帯電されて電荷が付与される。この帯電した感光ドラム1にレーザースキャナ3により画像光が照射されて静電潜像が形成される。この静電潜像は感光ドラム1が回転することにより、現像ローラ4と対向する位置に至る。ここで現像ローラ4の表面に付着したトナーTNが感光ドラム1の表面と同極性に帯電されており、静電潜像に付着されて可視像化される。
【0030】
トナーTNはトナー貯蔵部13からサプライローラ6によって現像ローラ4に供給される。サプライローラ6の回転によりサプライローラ6の表面に付着したトナーTNは現像ローラ4表面に移動する。その後、現像ローラ4表面に付着したトナーTNは、ブレード51によって厚みの均一な薄層にされる。この薄層のトナーTNが感光ドラム1と現像ローラ4との接触部で、感光ドラム1に形成された静電潜像に引かれて移動し、上記のようにトナー像が形成される。用紙11は感光ドラム1の回転に応じて矢印Dの方向に搬送され、感光ドラム1上のトナー像が転写ローラ9により用紙11上に転写される。このトナー像が転写された用紙11は定着機構12まで搬送されて、トナー像が用紙11に定着されて印字が終了する。図1において符号14は定着像を示す。
【0031】
ところで、一般に、印字を繰り返すに従い、現像装置内のトナーは現像装置内での摩擦や衝突によりトナー表面の外添剤がトナー母粒子に打込まれたり、剥落することによって、その帯電特性が変化する。また、ブレードへのトナーの融着によって、ブレードの現像ローラへの押圧力が変化する。
【0032】
このため、ブレードを固定して、一定の角度と押圧力を保って現像ローラ4に接触させたとしても、トナーの帯電性の変化とブレードに融着したトナーの影響で、現像ローラ4上のトナー層の厚みを長期間にわたって常に一定に保つことは困難である。とくに重合法で製造されたトナーでは、形状が真球状であってトナー表面の窪みがないために、トナー表面の外添剤のトナー母粒子への打込みや剥落が顕著で、トナー層の厚みが変化しやすい。この場合、トナーのブレードへの融着による接触圧力の増大や、トナー表面の外添剤のトナー母粒子への打込みや剥落によりトナーの帯電性が低下し、また、トナーの流動性も低下する。したがって、現像ローラ上のトナー層の厚みは小さくなりやすい。このため、印字を行っていくにつれて印字濃度が低下する。
【0033】
これに対して、本実施の形態の現像装置では操作レバー54の操作によってばね53をカバー8から取り外すことができ、これによりブレード51の接触圧力を調整できる。このためプリンタの稼動状況に応じてブレード51の接触圧力を調整し、これにより現像ローラ4上に形成されるトナー層の厚みの変動を抑制することができる。例えば、現像ローラ4上のトナー層の厚さが小さくなりすぎないように、トナーカートリッジを交換してから一定回数の印字を行った後に、レバー54を操作してばね53をカバー8から取り外し、現像ローラ4に対するブレード51の接触圧力を低下させればよい。このような操作によって、一定の枚数の印字を行った後の、通常であればトナー層の厚さが小さくなる時点でブレード51の接触圧力が低下するので、トナー層の厚さを維持することができ、これにより十分な印字濃度を保つことができる。
【0034】
次に、自動制御における動作について説明する。図4は制御装置101における処理を示す。図4のステップS1ではステップS5あるいはステップS8で切り替えられる圧力判定フラグを読み込み、フラグがオフしている、すなわちブレード圧力が高い状態にあると判定されれば、用紙1枚に対する印字が行われるのを待って(ステップS2)、印字カウンタ102のカウント数に「1」を加える(ステップS3)。次いで、印字カウンタ102のカウント数が予め定められた所定数に到達していると判定されれば(ステップS4)、アクチュエータ105を駆動してブレード51の接触圧力を低下させるとともに、圧力判定フラグをオンして(ステップS5)、ステップS6へ進む。ステップS4において印字カウンタ102のカウント数が所定数に到達していないと判定されれば、ステップS2へ戻る。
【0035】
一方、ステップS1において圧力判定フラグがオンしている、すなわちブレード圧力が低い状態にあると判定されれば、トナーカートリッジが新たに装填されるのを待って(ステップS6)、印字カウンタ102のカウント数を「0」にリセットする(ステップS7)。次いでアクチュエータ105を駆動してブレードの接触圧力を上昇させるとともに、圧力判定フラグをオフし(ステップS8)、ステップS2へ戻る。
【0036】
以上のように、図4の処理では、トナーカートリッジを新たに装填した場合には、印字カウンタ102のカウント数をリセットするとともにブレード圧力を上昇させる。また、印字カウンタ102のカウント数が所定数に到達した場合には、ブレードの圧力を低下させることにより、印字濃度を維持するようにしている。ステップS4での判定に用いられる所定数を適切な値に設定しておくことにより、印字回数に起因する印字濃度の変動を効果的に抑制することができる。
【0037】
本実施の形態の現像装置は、重合トナー、とくに分散重合法で製造されたトナーを用いる場合にとくに有効である。なお、分散重合法は、単量体は溶解するが、その単量体の重合反応により、生成される重合体は溶解しない性質を有する溶剤中で単量体を重合させる重合方法で、比較的容易に粒度分布のきわめて狭い粒子が得られる。さらに、粒子形状もほぼ真球状のそろった形状のものが得られるものである。
【0038】
分散トナーは粒子径がそろっており、帯電量分布が狭く、選択現像が起きにくいため、高精細な画像と高い耐久性が期待されている。しかしながら、一方で、形状が真球状でトナー表面の窪みがなく、したがってトナー表面の外添剤のトナー母粒子への打込みや剥落が顕著なため、トナーの流動性が低下しやすく、また、トナーの帯電性が変化しやすいために、トナー層の厚みが変化する場合がある。さらに重合法では、樹脂の組成や分子量設計に制約があるために、トナーのブレードへの融着が起きにくく、かつ、定着性能のよい重合粒子を得ることは困難である。このためトナーのブレードへの融着による接触圧力の増加が起きやすく、したがって現像ローラ上のトナー層の厚みは小さくなりやすい。このため、印字を行っていくにつれて印字濃度が低下することがある。
【0039】
一方で、トナーを充填した初期には、現像ローラ上のトナー層の厚みが過大になり、印字濃度が高すぎたり、カブリが生じたりしやすい。このためトナーを装填した直後は強い接触圧力でブレードを現像ローラに接触させ、トナー層の厚みが過大とならないようにする必要がある。本実施の形態の現像装置では、トナーカートリッジ交換直後にはブレードを強い圧力で現像ローラに接触させてトナー層の厚みを抑制し、一定の枚数の印字を行ったところで、操作レバー54を操作して、あるいは図4の処理によって自動的に、ブレードの現像ローラへの接触圧力を下げるようにしている。これによりトナー層の厚みが薄くなりすぎないように制御して、安定な印字を得ることができる。
【0040】
上記のような、トナー層の厚みの低下と、それに伴う印字濃度の低下は、トナーの使用開始後、比較的初期の5〜50枚印字する間に顕著に見られるので、この間に、手動であるいは自動的に補助板52を除去してブレード51の現像ローラ4への接触圧力を下げればよい。
【0041】
図5および図6はブレード装置5に代わる別のブレード装置の例を示している。
【0042】
図5に示すように、ブレード装置5Aは、屈曲部51aが現像ローラ4に押し当てられるブレード51と、ブレード51に重ね合わされることによりブレード51の現像ローラ4への接触圧力を増強するための補助板52Aと、補助板52Aとカバー8との間に設けられ、補助板52Aをブレード51の方向に付勢する圧縮ばね53Aと、一端がばね53Aに接触可能とされるとともに他端がカバー8の外部に突出された操作レバー54Aとを備える。カバー8の外部から操作レバー54Aを操作することによって、ばね53を図5(a)において下方に押し込むことで、図5(b)に示すようにばね53Aを補助板52から外し、ばね53Aの付勢力を作用させないようにすることができる。これによって、現像ローラ4に対するブレード51の接触圧力を減少させることができる。なお、図には示していないが、所定の操作によってばね53Aが作用しない状態(図5(b)の状態)からばね53Aが作用する状態(図5(a)の状態)に復帰させることが可能である。
【0043】
一方、図6(a)に示すブレード装置5Bは、屈曲部51aが現像ローラ4に押し当てられるブレード51と、ブレード51に重ね合わされることによりブレード51の現像ローラ4への接触圧力を増強するための補助板52Bと、一端が補助板52Bに取り付けられるとともに他端がカバー8の外部に突出された操作レバー54Bと、操作レバー54Bのカバー8から突出した部分およびカバー8の間に介装された引っ張りばね53Bとを備える。補助板52Bは蝶番55を介して結合された2枚の板部材からなり、図6(c)に示すように、補助板52Bは蝶番55を介して折り曲げ可能とされている。図6(a)では、ばね53Bによって操作レバー54Bがカバー8の開口端8aを支点として反時計回りに回動する向きに付勢されており、これによって補助板52Bはブレード51の方向に押し込まれる。図6(b)に示すように、操作レバー54Bを操作してばね53Bをカバー8から取り外すと、ばね53Bの付勢力が操作レバー54Bに作用しなくなるため、現像ローラ4に対するブレード51の接触圧力を減少させることができる。図6(c)に示すように、さらに操作レバー54Bを引き上げると、蝶番55を介して補助板52Bが折り曲げられ、ブレード51から補助板52Bを引き離すことができる。これによりブレード51に対する補助板52Bからの圧力をより一層低減することができる。
【0044】
本実施の形態では、印字枚数に基づいてブレード圧力を制御する例を示しているが、印字枚数に基づく制御を行う代わりに、例えばトナー交換後におけるプリンタの稼動時間等に基づく制御を行ってもよく、例えば一定時間稼動した時点でブレードの接触圧力を低減してもよい。また、印字濃度や現像ローラ上のトナー層の厚みを何らかのセンサで検出するとともに、その検出結果に応じたフィードバック制御を行ってもよい。
【0045】
また自動制御によってブレード圧力を変化させる場合には、必ずしも手動によるブレードの圧力切替のための操作を受け付ける必要はないので、操作レバー54等に相当する操作部材を設けなくてもよい。
【0046】
上記実施の形態では、ブレードの接触圧力を2段階で切替可能としているが、3段階以上にわたる切替を行えるようにしてもよいし、連続的に接触圧力を可変できるように構成してもよい。
【0047】
上記実施の形態では、印字枚数の増加に応じてブレードの接触圧力を低下させているが、トナーの種類や現像条件によっては、印字枚数の増加に応じてブレードの接触圧力を増大させることにより、トナー層の厚みの変動を抑制できる場合もある。このような場合には、印字枚数の増加に応じてブレードの圧力を上昇させる等、何らかの情報に応じてブレードの接触圧力を上昇させるような制御を行ってもよい。
【0048】
【実施例】
次に、トナーの製造方法を具体的に示した実施例について説明する。先ず、現像装置に使用する重合トナー(粉体トナー)の製造方法を以下に示す。この重合トナーは分散重合法により製造されるものである。
【0049】
−重合トナーの製造方法−
まず重合粒子の製造方法を行う。撹拌機、コンデンサー、温度計、ガス導入管を付した反応容器に、メタノールを465重量部、2−プロパノールを116重量部、ポリビニルピロリドンK−30を24重量部、スチレンを154重量部、アクリル酸n−ブチルを46重量部、α、α’−アゾビスイソブチロニトリルを12重量部、それぞれ投入した。この混合物を100rpmで撹拌して溶解しながら、ガス導入管より窒素ガスをパージし60℃に加熱する。尚、スチレン及びアクリル酸n−ブチルは単量体であり、ポリビニルピロリドンK−30は分散剤であり、メタノールと2−プロパノールは溶媒である。13時間重合を行った後、氷水浴により15分間のうちに20℃まで冷却し、得られた重合粒子を濾別回収し、メタノールで洗浄し、室温で48時間放置して乾燥した。このようにして得られた重合粒子を走査電子顕微鏡により観察したところ、球状に形成されており、コールターカウンター(コールター社製マルチサイザー2)で粒子径を測定したところ、体積平均粒子径が7.5μm、粒子径の分散度1.1であった。
【0050】
次に、重合粒子のトナー化方法を以下に示す。
【0051】
染料Kayalon Polyester Black S200(日本化薬社製)の飽和メタノール溶液5重量部に、上記の方法で作製した球状重合粒子1重量部を、撹拌しながら投入して分散させた。さらに、温度を30℃として1時間撹拌を続け、染色された球状重合粒子を濾別回収した後、風乾し、染色球状重合粒子を得た。
【0052】
この染色球状重合粒子1000重量部に対し、2重量部の荷電制御剤スピロンブラックT−77(保土谷化学社製)を加え、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所社製)を用いて13000rpmで5分間処理することにより、染色球状重合粒子に荷電制御剤を打込みトナー母粒子とした。次に、疎水シリカ(ワッカー社製 HDK H−2000)1重量部をメカノミル(岡田精工社製)にて2750rpmで3分間撹拌混合して外添し、ブラックトナーを得た。
【0053】
−印字試験−
図1および図2に示した構成の負帯電トナー用のレーザープリンタを用い、トナー貯蔵部13に上記の重合トナーを充填して、印字を行った。10枚印字を行ったところで、レバー54を操作してブレード51の接触圧力を低下させ、さらに印字を続けて全部で3000枚印字を行った。その結果、図7の実施例の欄に示すように印字枚数が1枚〜3000枚の間、十分な濃度の印字が得られるとともに、カブリも実用的な範囲内であった。なお、図7の最上段は全印字枚数を示す。また、実施例、比較例1および比較例2の「濃度」は透過濃度を表す。「カブリ」は、白色紙面の印字がされない部分(白色部分)における印字前の反射率(%)と、印字後の反射率(%)との差であり、本来トナーが付着しないはずの白色部分にトナーが多く付着するほど、この値が大きくなる。
【0054】
(比較例1)
図1および図2に示した構成の負帯電トナー用レーザープリンタを改造して、常に強い接触圧力でブレード51が現像ローラ4に接触するようにブレード51を固定し、トナー貯蔵部13に上記の重合トナーを充填して、印字を行った。図7の比較例1の欄に示すように、印字濃度の低下がみられ、少数の印字枚数のうちに、実用的に十分な濃度である、透過濃度2.0を下回った。
【0055】
(比較例2)図1および図2に示した構成の負帯電トナー用レーザープリンタを改造して、常に弱い接触圧力でブレード51が現像ローラ4に接触するようにブレード51を固定し、トナー貯蔵部13に上記の重合トナーを充填して、印字を行った。その結果、図7の比較例2の欄に示すように、初期の印字濃度が過剰に濃く、実用的な範囲である1.0を大幅に越えるカブリも見られた。このように、印字開始直後にはブレードに補助板をつけて強い圧力で現像ローラに接触させ、10枚印字を行った後にブレード51の圧力を下げることにより、濃度が十分でカブリのない画像が得られた。一方、ブレード51を強い圧力で現像ローラ4に接触させ続けると印字濃度が低下する。またはじめからブレード51を弱い圧力で現像ローラ4に接触させると、印字枚数が少ない間、印字濃度が高くなりすぎ、カブリも生じる。
【0056】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、所定の情報に基づいて押圧手段の押圧力を制御するので、ブレードの接触圧力を適切に制御して安定した印字が可能となる。また、現像ローラ上のトナー層の厚みの変化を抑制することにより、重合法により製造されたトナー本来の性能が発揮され、高精細な画像と高い耐久性を得ることができる。また、制御手段によりブレードの接触圧力を調整することができるので、トナーの帯電性能の変化やブレードへのトナー融着によって生じるトナー層の厚みの変化を抑制することができ、したがって、長期間の安定な印字が得られる。
【0057】
【0058】
【0059】
【0060】
【0061】
【0062】
請求項2に記載の発明によれば、転写手段による転写回数に基づいて押圧手段の押圧力を低減させるようにしたので、ブレードの接触圧力を適切に制御することができる。
【0063】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態の現像装置を示す断面図。
【図2】 図1の現像装置に設けられたブレード装置を示す図であり、(a)は、ばねが機能しておりブレードの接触圧力が高い状態を示す図、(b)は、ばねが機能しておらずブレードの接触圧力が低い状態を示す図。
【図3】 図1の現像装置の制御系を示す制御ブロック図。
【図4】 ブレードの接触圧力を切り替えるための処理を示すフローチャート。
【図5】 別のブレード装置の一例を示す図であり、(a)は、ばねが機能しておりブレードの接触圧力が高い状態を示す図、(b)は、ばねが機能しておらずブレードの接触圧力が低い状態を示す図。
【図6】 別のブレード装置の一例を示す図であり、(a)は、ばねが機能しておりブレードの接触圧力が高い状態を示す図、(b)は、ばねが機能しておらずブレードの接触圧力が低い状態を示す図、(c)は操作レバーを引き上げることにより補助板をブレードから取り外した状態を示す図。
【図7】 印字試験の結果を示す図。
【符号の説明】
1 感光ドラム
4 現像ローラ
9 転写ローラ
11 用紙
51 ブレード
52 補助板
52A 補助板
52B 補助板
53 引っ張りばね
53A 圧縮ばね
53B 引っ張りばね
54 操作レバー
54A 操作レバー
54B 操作レバー
101 CPU
102 印字カウンタ
TN トナー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device that is used in, for example, an electrophotographic printer and supplies toner to an electrostatic latent image on a photoreceptor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a developing device for supplying toner to an electrostatic latent image on a photoconductor used in an electrophotographic printer is in contact with the thickness of a toner layer adhering to the surface of a rotating developing roller over the width direction of the developing roller. The blade is made uniform. The blade of such a developing device is fixed inside the housing of the electrophotographic printer, and always contacts the developing roller while maintaining a constant angle and pressing force.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, as the printer prints, the toner in the developing device is charged with toner due to the external additive on the toner surface being driven into or peeled off from the toner base particles due to friction or collision in the developing device. Changes. Further, the pressing force of the blade against the developing roller changes due to the fusion of the toner to the blade.
[0004]
For this reason, even if the blade is fixed to the printer housing and kept in contact with the developing roller while maintaining a certain angle and pressing force, the toner is affected by the change in the chargeability of the toner and the influence of the toner fused to the blade. It is difficult to keep the layer thickness constant over a long period of time. In particular, the toner produced by the polymerization method has a spherical shape, and since there is no depression on the surface of the toner, the external additive on the toner surface is struck and peeled off to the toner base particles, and the thickness of the toner layer changes. It's easy to do.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can suppress a change in the toner charging performance and a change in the thickness of the toner layer caused by the toner fusion to the blade. An object of the present invention is to provide a developing device capable of obtaining printing with a stable period.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
[0007]
[0008]
[0009]
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
The invention according to
[0017]
According to the present invention, since the pressing force of the pressing means (52, 53) is controlled based on the predetermined information, the contact pressure of the blade (51) is appropriately controlled to enable stable printing.
Further, by suppressing the change in the thickness of the toner layer on the developing roller (4), the original performance of the toner (TN) produced by the polymerization method can be exhibited, and a high-definition image and high durability can be obtained. it can.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, in the developing device according to the fifth aspect, the transfer means (9) for transferring the toner (TN) attached to the electrostatic latent image on the photosensitive drum (1) to the image receiving body (11). ) And counting means (102) for counting the number of times of transfer by the transfer means (9), and the control means (101) sets the count number of the counting means (102). Based on this, the pressing force of the pressing means is reduced Take control.
[0019]
According to this invention, since the pressing force of the pressing means (52, 53) is reduced based on the number of times of transfer by the transferring means (9), the contact pressure of the blade (51) can be appropriately controlled. .
[0020]
[0021]
[0022]
In order to facilitate understanding of the present invention, reference numerals in the accompanying drawings are appended in parentheses, but the present invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
-First embodiment-
A first embodiment in which the developing device of the present invention is applied to an electrophotographic printer (a laser printer for negatively charged toner) will be described below with reference to FIGS.
[0024]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the developing device according to the first embodiment. The developing device includes a
[0025]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2A, the
[0026]
In the present embodiment, the
[0027]
FIG. 3 is a block diagram showing a control system of the developing device. As shown in FIG. 3, a
[0028]
Next, an operation when the
[0029]
As shown in FIG. 1, the
[0030]
The toner TN is supplied from the
[0031]
By the way, in general, as the printing is repeated, the charging characteristics of the toner in the developing device change as the external additive on the toner surface is driven into or peeled off from the toner base particles due to friction or collision in the developing device. To do. Further, the pressing force of the blade against the developing roller changes due to the fusion of the toner to the blade.
[0032]
For this reason, even if the blade is fixed and kept in contact with the developing
[0033]
On the other hand, in the developing device of the present embodiment, the
[0034]
Next, the operation in automatic control will be described. FIG. 4 shows processing in the
[0035]
On the other hand, if it is determined in step S1 that the pressure determination flag is ON, that is, it is determined that the blade pressure is low, a new toner cartridge is loaded (step S6), and the
[0036]
As described above, in the process of FIG. 4, when a toner cartridge is newly loaded, the count number of the
[0037]
The developing device of this embodiment is particularly effective when using a polymerized toner, particularly a toner produced by a dispersion polymerization method. The dispersion polymerization method is a polymerization method in which the monomer is dissolved in a solvent having a property that the monomer is dissolved but the polymer produced by the polymerization reaction is not dissolved. Easily obtain particles with a very narrow particle size distribution. Furthermore, particles having a substantially spherical shape can be obtained.
[0038]
Since the dispersed toner has a uniform particle size, a narrow charge amount distribution, and selective development is unlikely to occur, a high-definition image and high durability are expected. However, on the other hand, since the shape is spherical and there is no depression on the surface of the toner, the external additive on the toner surface is struck and peeled off from the toner base particles, so that the fluidity of the toner tends to be reduced. Since the chargeability of the toner tends to change, the thickness of the toner layer may change. Further, in the polymerization method, since the resin composition and molecular weight design are restricted, it is difficult to obtain polymer particles that are less likely to fuse the toner to the blade and have good fixing performance. For this reason, the contact pressure is likely to increase due to the fusion of the toner to the blade, and therefore the thickness of the toner layer on the developing roller tends to be small. For this reason, the print density may decrease as printing is performed.
[0039]
On the other hand, at the initial stage when the toner is filled, the thickness of the toner layer on the developing roller becomes excessive, and the print density is likely to be too high or fog is likely to occur. For this reason, it is necessary to bring the blade into contact with the developing roller with a strong contact pressure immediately after loading the toner so that the thickness of the toner layer does not become excessive. In the developing device of the present embodiment, immediately after replacing the toner cartridge, the blade is brought into contact with the developing roller with a strong pressure to suppress the thickness of the toner layer, and when a predetermined number of prints are performed, the
[0040]
The decrease in the thickness of the toner layer and the accompanying decrease in the print density as described above are noticeable during the relatively initial printing of 5 to 50 sheets after the start of toner use. Alternatively, the
[0041]
5 and 6 show an example of another blade device that replaces the
[0042]
As shown in FIG. 5, the
[0043]
On the other hand, the
[0044]
In this embodiment, an example in which the blade pressure is controlled based on the number of printed sheets is shown. However, instead of performing control based on the number of printed sheets, for example, control based on the operating time of the printer after toner replacement may be performed. For example, the contact pressure of the blade may be reduced when it has been operated for a certain period of time. Further, the print density and the thickness of the toner layer on the developing roller may be detected by some sensor, and feedback control according to the detection result may be performed.
[0045]
Further, when the blade pressure is changed by automatic control, it is not always necessary to accept an operation for manually switching the pressure of the blade, and therefore an operation member corresponding to the
[0046]
In the above-described embodiment, the contact pressure of the blade can be switched in two stages. However, the contact pressure may be switched over three stages or more, and the contact pressure may be continuously variable.
[0047]
In the above embodiment, the contact pressure of the blade is reduced as the number of printed sheets increases, but depending on the type of toner and development conditions, the contact pressure of the blade is increased as the number of printed sheets increases. In some cases, variations in the thickness of the toner layer can be suppressed. In such a case, control may be performed to increase the contact pressure of the blade according to some information, such as increasing the pressure of the blade according to an increase in the number of printed sheets.
[0048]
【Example】
Next, a specific example of a toner manufacturing method will be described. First, a method for producing a polymerized toner (powder toner) used in the developing device will be described below. This polymerized toner is manufactured by a dispersion polymerization method.
[0049]
-Method for producing polymerized toner-
First, a method for producing polymer particles is performed. 465 parts by weight of methanol, 116 parts by weight of 2-propanol, 24 parts by weight of polyvinylpyrrolidone K-30, 154 parts by weight of styrene, acrylic acid in a reaction vessel equipped with a stirrer, condenser, thermometer and gas introduction tube 46 parts by weight of n-butyl and 12 parts by weight of α, α′-azobisisobutyronitrile were added. While stirring and dissolving this mixture at 100 rpm, nitrogen gas is purged from the gas introduction tube and heated to 60 ° C. Styrene and n-butyl acrylate are monomers, polyvinylpyrrolidone K-30 is a dispersant, and methanol and 2-propanol are solvents. After carrying out the polymerization for 13 hours, the mixture was cooled to 20 ° C. in 15 minutes with an ice-water bath, and the resulting polymer particles were collected by filtration, washed with methanol, and left to dry at room temperature for 48 hours. When the polymer particles thus obtained were observed with a scanning electron microscope, they were formed into a spherical shape. When the particle size was measured with a Coulter counter (
[0050]
Next, a method for forming polymer particles into a toner will be described below.
[0051]
In 5 parts by weight of a saturated methanol solution of the dye Kayalon Polyester Black S200 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), 1 part by weight of the spherical polymer particles prepared by the above method was added with stirring to be dispersed. Further, stirring was continued for 1 hour at a temperature of 30 ° C., and the dyed spherical polymer particles were collected by filtration and then air-dried to obtain dyed spherical polymer particles.
[0052]
2 parts by weight of the charge control agent Spiron Black T-77 (Hodogaya Chemical Co., Ltd.) is added to 1000 parts by weight of the dyed spherical polymer particles, and 5 hours at 13000 rpm using a hybridization system (Nara Machinery Co., Ltd.). By performing the treatment for a minute, a charge control agent was injected into the dyed spherical polymer particles to obtain toner mother particles. Next, 1 part by weight of hydrophobic silica (manufactured by Wacker HDK H-2000) was stirred and mixed at 2750 rpm for 3 minutes with a Mechanomyl (manufactured by Okada Seiko Co., Ltd.) to obtain a black toner.
[0053]
-Print test-
Using the laser printer for negatively charged toner having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the
[0054]
(Comparative Example 1)
The laser printer for negatively charged toner having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 is modified, and the
[0055]
Comparative Example 2 The laser printer for negatively charged toner having the configuration shown in FIGS. 1 and 2 is modified, and the
[0056]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, since the pressing force of the pressing means is controlled based on the predetermined information, the blade contact pressure is appropriately controlled to enable stable printing. Further, by suppressing the change in the thickness of the toner layer on the developing roller, the original performance of the toner produced by the polymerization method is exhibited, and a high-definition image and high durability can be obtained. Further, since the contact pressure of the blade can be adjusted by the control means, it is possible to suppress a change in toner charging performance and a change in the thickness of the toner layer caused by toner fusion to the blade. Stable printing can be obtained.
[0057]
[0058]
[0059]
[0060]
[0061]
[0062]
According to the second aspect of the present invention, since the pressing force of the pressing unit is reduced based on the number of times of transfer by the transferring unit, the contact pressure of the blade can be appropriately controlled.
[0063]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a developing device according to an embodiment.
2 is a view showing a blade device provided in the developing device of FIG. 1. FIG. 2A is a view showing a state in which the spring functions and the contact pressure of the blade is high, and FIG. 2B is a view showing the spring. The figure which shows the state which is not functioning but the contact pressure of a braid | blade is low.
FIG. 3 is a control block diagram showing a control system of the developing device of FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart showing processing for switching the contact pressure of a blade.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an example of another blade device, in which FIG. 5A shows a state in which the spring is functioning and the contact pressure of the blade is high, and FIG. 5B is a diagram in which the spring is not functioning; The figure which shows the state where the contact pressure of a braid | blade is low.
6A and 6B are diagrams showing an example of another blade device, in which FIG. 6A is a diagram showing a state where the spring is functioning and the contact pressure of the blade is high, and FIG. 6B is a diagram showing that the spring is not functioning. The figure which shows the state where the contact pressure of a braid | blade is low, (c) is a figure which shows the state which removed the auxiliary | assistant board from the braid | blade by pulling up an operation lever.
FIG. 7 is a diagram illustrating a result of a printing test.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
4 Development roller
9 Transfer roller
11 paper
51 blade
52 Auxiliary plate
52A Auxiliary plate
52B Auxiliary plate
53 Tension spring
53A Compression spring
53B tension spring
54 Control lever
54A Operation lever
54B Operation lever
101 CPU
102 Print counter
TN toner
Claims (2)
前記ブレードを前記現像ローラに向けて押し当てる押圧手段と、
前記押圧手段は、前記ブレードを挟んで前記現像ローラと反対側に配置され、前記ブレードに重ね合わされて前記現像ローラに対する前記ブレードの接触圧力を増強するための補助板と、前記補助板を前記ブレードに向けて押し当てる付勢手段と、
所定の情報に基づいて前記押圧手段の押圧力を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記トナーカートリッジが交換された場合に前記押圧手段の押圧力を上昇させることによって前記現像ローラに対する前記ブレードの接触圧力を上昇させ、さらに、前記押圧手段の押圧力を上昇させた後、新たにトナーカートリッジが交換されるまで前記押圧手段の押圧力を低下させることによって前記現像ローラに対する前記ブレードの接触圧力を低下させて、前記現像ローラ上に堆積されるトナー層の厚みを規制することを特徴とする現像装置。Development comprising a developing roller for adhering toner produced by a dispersion polymerization method to an electrostatic latent image on a photosensitive drum, a blade for uniformizing the thickness of the toner adhering to the developing roller, and a toner cartridge In the device
Pressing means for pressing the blade against the developing roller;
The pressing means is disposed on the opposite side of the developing roller with the blade interposed therebetween, an auxiliary plate for overlapping the blade to increase the contact pressure of the blade against the developing roller, and the auxiliary plate as the blade An urging means for pressing toward the
Control means for controlling the pressing force of the pressing means based on predetermined information,
The control means increases the contact pressure of the blade against the developing roller by increasing the pressing force of the pressing means when the toner cartridge is replaced, and further increases the pressing force of the pressing means. Thereafter, the contact pressure of the blade against the developing roller is lowered by lowering the pressing force of the pressing means until a new toner cartridge is replaced, thereby regulating the thickness of the toner layer deposited on the developing roller. A developing device.
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