JP4910712B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはこれらの機能を複合的に備えた複合機等の画像形成装置と、これらの画像形成装置において静電潜像担持体の静電潜像を現像するために用いられる現像装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a multifunction machine having these functions combined, and to develop an electrostatic latent image on an electrostatic latent image carrier in these image forming apparatuses. The present invention relates to a developing device used for the above.
電子写真方式の画像形成装置に用いられる現像装置として、例えば特許文献1に示すように、静電潜像担持体上の静電潜像にトナーを付着させて現像を行う現像剤担持体と、該現像剤担持体に接触して設けられるとともに該接触部において現像剤担持体との間でトナーの供給・回収を行う供給ローラを備えたものが提案されている。
しかし、上記のように構成された従来の現像装置では、供給ローラから現像剤担持体へのトナーの供給量が、使用環境や使用状況に応じて変わりやすく不安定であるため、現像剤担持体に担持されるトナー量が不足して、画像不良を招くことがあった。 However, in the conventional developing device configured as described above, the amount of toner supplied from the supply roller to the developer carrier is easily variable and unstable depending on the usage environment and usage conditions. In some cases, the amount of toner carried on the toner is insufficient, resulting in image defects.
そこで、本発明は、供給ローラから現像剤担持体へのトナーの供給量を安定させ、画像不良を防止することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to stabilize the amount of toner supplied from a supply roller to a developer carrying member and prevent image defects.
上記課題を解決するため、本発明に係る現像装置は、
静電潜像担持体上の静電潜像に付着させるためのトナーを担持する現像剤担持体と、
該現像剤担持体に接触して配置されるとともに該接触部において上記現像剤担持体との間でトナーの供給と回収を行う供給ローラを備えたものであって、
上記供給ローラにより搬送されるトナーを摩擦帯電させるためのトナー帯電用部材が、上記供給ローラに接触して配置されるとともに、
上記供給ローラの少なくとも外周に形成された発泡層が、独立気泡構造のポリウレタン発泡体からなり、
該ポリウレタン発泡体の原料はポリオールとイソシアネートとを含み、ポリオールとイソシアネートとの重量比は、
(ポリオール):(イソシアネート)=100:(80〜90)
であることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a developing device according to the present invention provides:
A developer carrying member for carrying toner for adhering to the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrying member;
And a supply roller that is arranged in contact with the developer carrier and supplies and collects toner with the developer carrier at the contact portion,
A toner charging member for frictionally charging the toner conveyed by the supply roller is disposed in contact with the supply roller, and
The foam layer formed on at least the outer periphery of the supply roller is made of a polyurethane foam having a closed cell structure ,
The raw material of the polyurethane foam contains polyol and isocyanate, and the weight ratio of polyol to isocyanate is
(Polyol) :( Isocyanate) = 100: (80-90)
It is characterized by being.
本発明に係る画像形成装置は、上記の現像装置を備えたことを特徴とする。 An image forming apparatus according to the present invention includes the above-described developing device.
本発明によれば、供給ローラにより搬送されるトナーが、現像剤担持体へ供給される前に、トナー帯電用部材との摩擦により帯電されるため、電気的な力によって現像剤担持体に引きつけられやすく、現像剤担持体へのトナーの供給量が増加する。また、供給ローラの発泡層が、独立気泡構造の樹脂発泡体またはゴム発泡体からなることから、発泡層の内部にトナーが入り込み難いため、発泡層から現像剤担持体へトナーを効率的に供給できる。すなわち、供給ローラから現像剤担持体へのトナーの供給効率が、電気的な側面と機械的な側面の両方において向上するため、現像剤担持体に十分な量のトナーを担持させることができ、画像不良の発生を防止できる。 According to the present invention, since the toner conveyed by the supply roller is charged by friction with the toner charging member before being supplied to the developer carrier, it is attracted to the developer carrier by an electric force. As a result, the amount of toner supplied to the developer carrier increases. In addition, since the foam layer of the supply roller is made of a closed cell foamed resin foam or rubber foam, it is difficult for toner to enter the foam layer, so the toner is efficiently supplied from the foam layer to the developer carrier. it can. That is, since the supply efficiency of the toner from the supply roller to the developer carrier is improved in both the electrical side and the mechanical side, a sufficient amount of toner can be carried on the developer carrier, The occurrence of image defects can be prevented.
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」及びそれらの用語を含む別の用語)を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, terms indicating a specific direction and position (for example, “up”, “down”, “right”, “left” and other terms including those terms) are used as necessary. These terms are used for easy understanding of the invention with reference to the drawings, and the technical scope of the present invention is not limited by the meaning of these terms.
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置2の概略構成を示す。ただし、本発明の特徴部分を明確にすることで発明の理解を容易にするために、画像形成装置の筺体は図面から除かれている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an
画像形成装置2は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらの機能を複合的に備えた複合機等の電子写真式画像形成装置である。現在、電子写真方式の画像形成装置として種々の形態のものが提案されているが、図示する画像形成装置は一つの現像装置しか備えていないモノクロ画像形成装置である。ただし、本発明は、この種の画像形成装置にのみ適用されるものではなく、他の形態の画像形成装置、例えば、所謂タンデム方式または4サイクル方式のカラー画像形成装置にも等しく適用できる。
The
画像形成装置2は、静電潜像担持体として円筒状の感光体4を有する。感光体の周囲には、その回転方向(図上時計回り方向)に沿って順に、帯電器6、露光装置8、現像装置10、転写ローラ12、およびクリーニング部材14が配置されている。感光体4と転写ローラ12との接触部(ニップ部)は転写領域22を形成している。
The
実施の形態では、クリーニング部材14として板状のブレードが使用されており、その一端側が感光体4の外周面に接触している。ただし、クリーニング部材14はブレードに限るものでなく、その他のクリーニング部材(例えば、固定ブラシ、回転ブラシ、ローラ)を使用することもできる。
In the embodiment, a plate-like blade is used as the
搬送路26は、図示しない給紙装置から、給紙ローラ対16のニップ部20、転写領域22、および定着ローラ対18のニップ部24を通って、図示しない排紙部まで延びている。
The
画像形成動作の一例について簡単に説明する。先ず、所定の周速度で回転駆動されている感光体4の外周面が帯電器6により帯電される。次に、帯電された感光体4の外周面に、画像情報に応じた光が露光装置8から投射され、静電潜像が形成される。続いて、静電潜像は、現像装置10から供給される現像剤のトナーにより顕在化される。このようにして感光体4上に形成されたトナー像は、感光体4の回転により転写領域22に達する。
An example of the image forming operation will be briefly described. First, the outer peripheral surface of the
一方、そのタイミングに合わせて、給紙装置に収容された用紙(記録媒体)が、給紙ローラ16の回転により搬送路26に送り出されて転写領域22に搬送される。そして、転写領域22において、感光体4上のトナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は、搬送路26のさらに下流側へ搬送され、定着ローラ18によってトナー像が用紙に定着された後、排紙部に送り出される。
On the other hand, in accordance with the timing, the sheet (recording medium) accommodated in the sheet feeding device is sent to the
用紙に転写されることなく感光体4上に残留しているトナーは、感光体4とクリーニング部材14との接触部に達すると、クリーニング部材14で掻き取られ、感光体4の外周面から除去される。
The toner remaining on the
次に、現像装置10の構成を詳細に説明する。
Next, the configuration of the developing
図2に示すように、現像装置10はハウジング32を有し、ハウジング32で囲まれた空間は補給部60と現像部62に区分されている。補給部60と現像部62は、ハウジング32の仕切り部50によって仕切られ、仕切り部50に形成された連絡口52を介して互いに連通している。
As shown in FIG. 2, the developing
トナーとしては、負極性に帯電する例えば一成分トナーが用いられ、必要に応じてチタン酸ストロンチウム等を含む外添剤が添加される。なお、本発明は、正極性に帯電するトナーを用いることを妨げるものではない。 As the toner, for example, a one-component toner that is negatively charged is used, and an external additive containing strontium titanate or the like is added as necessary. Note that the present invention does not prevent the use of a positively charged toner.
補給部60には撹拌部材64が回転可能に設けられており、補給部60に収容されたトナーは、撹拌部材64の回転により撹拌されながら搬送され、連絡口52を通って現像部62へ補給される。
The replenishing
図3に示すように、現像部62には、感光体4上の静電潜像に付着させるためのトナーを担持する現像ローラ36(請求の範囲における現像剤担持体に対応。)と、現像ローラ36に接触して配置されるとともに該接触部において現像ローラ36との間でトナーの供給と回収を行う供給ローラ38が収容されている。
As shown in FIG. 3, the developing
現像ローラ36と供給ローラ38は、互いに平行な回転軸を中心としてそれぞれ回転可能に設けられている。具体的に、現像ローラ36と供給ローラ38は、図示しない駆動源に連結されており、その駆動源の駆動に基づいて図上反時計回り方向に回転するようになっている。すなわち、現像ローラ36と供給ローラ38は、それらの表面部分が現像ローラ36と供給ローラ38との接触部で互いに反対方向に移動するように、すなわち互いにカウンタ方向に回転するようになっている。供給ローラ38の具体的な構成は後述する。
The developing
また、現像部62では、供給ローラ38により搬送されるトナーを摩擦帯電させるためのトナー帯電用部材54が、供給ローラ38に接触して配置されている。トナー帯電用部材54の具体的な構成は後述する。
In the developing
現像ローラ36と供給ローラ38には電源70が接続され、この電源70により、現像ローラ36に現像バイアス電圧VDが印加され、供給ローラ38に供給バイアス電圧VSが印加されるようになっている。本実施形態では、現像ローラ36と供給ローラ38に、同一の電源70が接続されているが、それぞれ別の電源を接続するようにしても良い。現像バイアス電圧VDと供給バイアス電圧VSの詳細な構成は後述する
A
トナー帯電用部材54には電源74が接続され、この電源74によりトナー帯電用部材54にトナー帯電用バイアス電圧VTが印加されるようになっている。トナー帯電用バイアス電圧VTの詳細な構成は後述する。
A
このような構成からなる現像装置10では、供給ローラ38の回転に基づいて、現像部62に収容されているトナー、特に供給ローラ38の周囲に存在するトナーが図上反時計回り方向に搬送される。供給ローラ38に搬送されるトナーが、供給ローラ38とトナー帯電用部材54が接触する帯電領域65に達すると、供給ローラ38とトナー帯電用部材54との摩擦接触により帯電する。
In the developing
このようにして摩擦帯電されたトナーは、さらに供給ローラ38によって搬送され、現像ローラ36と供給ローラ38の対向する供給・回収領域66で現像ローラ36に担持される。この際、現像ローラ36に供給されるトナーは、現像ローラ36と供給ローラ38との摩擦接触により再び帯電される。
The toner thus frictionally charged is further conveyed by the
現像ローラ36に担持されたトナーは、現像ローラ36の回転とともに、現像ローラ36の外周面に接触して配置されている規制部材44の対向部に達すると、規制部材44によって層厚が規制されるとともに、規制部材44との摩擦接触により更に帯電される。このようにして所定の電荷が与えられたトナーは、現像ローラ36の回転と共に感光体4と現像ローラ36が対向する現像領域68に達する。現像領域68に達したトナーは、感光体4が担持する静電潜像(作像部分)に付着し、感光体4の外周面にトナー像を形成する。
When the toner carried on the developing
現像領域68を通過後、静電潜像の現像に供されずに現像ローラ36上に残されたトナーは、供給・回収領域66で供給ローラ38によって回収される。このとき、供給ローラ38は、現像ローラ36に対してカウンタ方向に回転しているため、未転写トナーを効率的に回収できる。したがって、形成した画像にゴーストが発生することを防止できる。
After passing through the developing
次に、供給ローラ38の構成を詳細に説明する。
Next, the configuration of the
供給ローラ38は、円柱状の芯金46と、該芯金46の外周に形成された発泡層48から構成されている。
The
芯金46の素材としては、例えば鉄、ステンレス、アルミニウム、樹脂等が用いられる。芯金46の表面には、腐食等を防止するためメッキ処理を行うようにしても良い。
As a material of the
発泡層48の素材としては、独立気泡構造の樹脂発泡体またはゴム発泡体が用いられる。独立気泡構造の発泡体を用いることにより、連続気泡構造の発泡体を用いる場合に比べて、発泡層48の内部にトナーが入り込み難くなるため、発泡層48から現像ローラ36へトナーを効率的に供給できる。また、独立気泡構造の発泡体を用いることで、発泡層48内部にトナーが滞留し難くなるため、トナーの凝集により発泡層48の硬度が増大することを防止できる。したがって、発泡層48と現像ローラ36との圧接力が必要以上に大きくなることを防止でき、現像ローラ36と発泡層48との圧接によるトナーの劣化を軽減できる。
As the material of the
発泡層48の素材として、具体的には、耐久性に優れたポリウレタン発泡体を用いることが望ましい。ただし、発泡層48の素材としてポリウレタン発泡体以外の発泡体を用いても良く、例えば、ポリエチレンフォーム、ゴムスポンジ等を用いることもできる。
Specifically, it is desirable to use a polyurethane foam having excellent durability as the material of the
発泡層48の素材としてポリウレタン発泡体を用いる場合における発泡体の製造方法の一例を説明する。
An example of a method for producing a foam when a polyurethane foam is used as the material of the
先ず、ポリオール(具体的には、ポリエーテルポリオール)と、イソシアネート(具体的には、トルエンジフェニルジイソシアネート)を混合させた発泡原料を、空気を混ぜ込むための混合装置(オークスミキサ等)に供給して撹拌することで、泡状体を調製する。続いて、泡状体を成形型に流し込んで、加熱により硬化させることで、ポリウレタン発泡体を製造する。 First, a foaming raw material in which a polyol (specifically, a polyether polyol) and an isocyanate (specifically, toluenediphenyl diisocyanate) are mixed is supplied to a mixing device (Oaks mixer or the like) for mixing air. The foam is prepared by stirring. Subsequently, the foam is poured into a mold and cured by heating to produce a polyurethane foam.
この製造方法において、ポリオールとイソシアネートは、任意の重量比で混合することができるが、ポリオールの重量と比較してイソシアネートの重量が小さくなるように混合することが好ましく、具体的には、ポリオールの重量を100とした場合にイソシアネートの重量を80とすることが望ましい。 In this production method, the polyol and the isocyanate can be mixed in an arbitrary weight ratio, but are preferably mixed so that the weight of the isocyanate is smaller than the weight of the polyol. When the weight is 100, it is desirable that the weight of the isocyanate be 80.
続いて、トナー帯電用部材54の構成を詳細に説明する。
Next, the configuration of the
トナー帯電用部材54は、供給ローラ38に当接する例えば帯状の導電部材56を備えている。導電部材56は、該導電部材56が取り付けられた支持部材58を介してハウジング32の内周面に取り付けられている。ただし、導電部材56は、支持部材58を介することなく直接ハウジング32に取り付けるようにしても良い。
The
導電部材56は、供給ローラ38の回転方向(図上反時計回り方向)における発泡層48との接触幅が例えば3mm、発泡層48を径方向内側に押し込む押し込み深さが例えば0.5mmとなるように配置されている。
The
導電部材56としては、例えば金属、導電性樹脂または導電性ゴムが用いられる。
As the
導電部材56として金属を用いる場合、具体的には例えばアルミニウムが用いられる。導電部材56として導電性樹脂を用いる場合、具体的には例えば導電性PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムが用いられる。導電部材56として導電性ゴムを用いる場合、具体的には例えば導電性シリコンゴムが用いられる。
When a metal is used as the
導電部材56として導電性樹脂または導電性ゴムを用いる場合、導電性樹脂または導電性ゴム(厚さ1mm)を一対の電極(10mm×10mm)で挟み込み10Vの電圧を印加したときの電気抵抗値が、10Ω以上108Ω以下である素材を用いることが好ましく、102Ωである素材を用いることが望ましい。
When a conductive resin or conductive rubber is used as the
支持部材58は、例えば断面略矩形の長尺部材であり、支持部材58の下面がハウジング32に接着等により固定され、支持部材58の上面に導電部材56が蒸着または接着等により取り付けられている。支持部材58としては絶縁性の素材が用いられ、具体的には例えば絶縁性PET(ポリエチレンテレフタレート)が用いられる。
The
続いて、現像バイアス電圧VD、供給バイアス電圧VS、及びトナー帯電用バイアス電圧VTについて説明する。 Next, the development bias voltage V D , the supply bias voltage V S , and the toner charging bias voltage V T will be described.
現像バイアス電圧VDは、感光体4と現像ローラ36との間に、現像ローラ36に担持されたトナーを感光体4の静電潜像へ移動させるための電界を形成するために印加される電圧である。具体的に、現像バイアス電圧VDは、直流電圧と交流電圧を重畳した電圧であり、図4に示すように、例えば400V(最大電圧値VD(H))と例えば−1100V(最小電圧値VD(L))の間で変動するようになっている。
The developing bias voltage V D is applied between the
供給バイアス電圧VSは、実施形態において、現像バイアス電圧VDと同電位またはほぼ同電位となるように設定されている。これにより、供給バイアス電圧VSを印加するための電源や回路を、現像バイアス電圧VDを印加するための電源や回路とは別に設ける必要が無くなるため、コストの低減化に貢献できる。また、現像バイアス電圧VDと供給バイアス電圧VSを同電位または略同電位とすることで、トナーから外添剤が離脱することを防止できる。 In the embodiment, the supply bias voltage V S is set to be the same potential or substantially the same potential as the development bias voltage V D. This eliminates the need to provide a power source and circuit for applying the supply bias voltage V S separately from the power source and circuit for applying the development bias voltage V D, thereby contributing to cost reduction. Further, by making the development bias voltage V D and the supply bias voltage V S have the same potential or substantially the same potential, it is possible to prevent the external additive from being detached from the toner.
ただし、供給バイアス電圧VSは、現像バイアス電圧VDに対してトナーと同極性側、すなわち負極性側に偏った電位となるように設定してもよい。具体的には、供給バイアス電圧VSを、例えば後述のトナー帯電用バイアス電圧VTと同様の電圧となるように設定してもよい。 However, the supply bias voltage V S may be set so as to have a potential biased to the same polarity as the toner, that is, to the negative polarity side with respect to the development bias voltage V D. Specifically, the supply bias voltage V S may be set to be a voltage similar to, for example, a toner charging bias voltage V T described later.
トナー帯電用バイアス電圧VTは、図4に示すように、現像バイアス電圧VDに対してトナーの極性と同極性側、すなわち負極性側に偏った電位となるように設定されている。これにより、トナー帯電用バイアスVTB、すなわち、トナー帯電用バイアス電圧VTと現像バイアス電圧VDとの電位差(VT−VD)が生じ、トナー帯電用バイアスVTBは、トナーの極性と同極性すなわち負極性となる。 As shown in FIG. 4, the toner charging bias voltage V T is set to have a potential biased to the same polarity as the polarity of the toner, that is, to the negative polarity side with respect to the developing bias voltage V D. As a result, a toner charging bias V TB , that is, a potential difference (V T −V D ) between the toner charging bias voltage V T and the developing bias voltage V D is generated, and the toner charging bias V TB is determined based on the polarity of the toner. It has the same polarity, that is, negative polarity.
具体的に、トナー帯電用バイアスVTBは、現像バイアス電圧VDの変動に同期して現像バイアス電圧VDが最小電圧値VD(L)のときに印加される。トナー帯電用バイアスVTBは、その絶対値が100V以上となるように設定することが好ましい。 Specifically, the bias V TB toner charging, developing bias voltage V D is applied when the minimum voltage value V D (L) in synchronization with the change of the developing bias voltage V D. The toner charging bias V TB is preferably set so that the absolute value thereof is 100 V or more.
このように、トナー帯電用部材54の導電部材56にトナー帯電用バイアスVTBを印加することで、供給ローラ38から現像ローラ36へのトナーの移動が促進され、現像ローラ36へのトナーの供給量を十分に確保できる。
Thus, by applying the toner charging bias V TB to the
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。 While the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments.
例えば、上記実施形態において、トナー帯電用バイアスVTBは、現像バイアス電圧VDの変動に同期して現像バイアス電圧VDが最小電圧値VD(L)のときに印加されるようになっているが、現像バイアス電圧VDが最大電圧値VD(H)のときに印加したり、現像バイアス電圧VDが最小電圧値VD(L)のときと最大電圧値VD(H)のときの両方に印加したりするようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, the bias V TB toner charging, so the developing bias voltage V D in synchronization with the change of the developing bias voltage V D is applied when the minimum voltage value V D (L) However, it is applied when the development bias voltage V D is the maximum voltage value V D (H) , or when the development bias voltage V D is the minimum voltage value V D (L) and the maximum voltage value V D (H) . You may make it apply to both.
また、上記実施形態では、現像バイアス電圧VDが、図4において矩形波で示される電圧とされているが、現像バイアス電圧VDは直流電圧であってもよい。その場合も、上記実施形態と同様、供給バイアス電圧VSは、現像バイアス電圧VDと同電位若しくはほぼ同電位、または現像バイアス電圧VDに対してトナーと同極性側に偏った電位となるように設定され、トナー帯電用バイアスVTBは、トナーと同極性となるように設定される。 In the above embodiment, the developing bias voltage V D is a voltage indicated by a rectangular wave in FIG. 4, but the developing bias voltage V D may be a DC voltage. In this case also, as in the above embodiment, the supply bias voltage V S is a potential biased the same polarity as the toner side against the developing bias voltage V D at the same potential or a potential substantially equal or developing bias voltage V D, The toner charging bias V TB is set to have the same polarity as the toner.
さらに、トナー帯電用バイアスVTBは、必ずしも印加する必要はなく、トナー帯電用部材54を電気的にフロート状態としたり、アース接続したりするようにしてもよい。
Further, the toner charging bias V TB is not necessarily applied, and the
19種類の現像装置(実施例1〜実施例14、比較例1〜比較例5)を用意し、それぞれの現像装置の性能(現像ローラのトナー搬送量、ゴーストの発生、トナー劣化によるトナーの飛散)を評価する試験を行った。 19 types of developing devices (Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 5) were prepared, and the performance of each developing device (toner transport amount of developing roller, generation of ghost, toner scattering due to toner deterioration) ) Was evaluated.
試験は、用意した現像装置をKONICAMINOLTA社製magicolor2300DLの画像形成装置に取り付けて5k枚印字し、初期と5k枚印字後(以下、「耐久後」という。)に性能を評価することで行った。初期には、現像ローラのトナー搬送量、およびゴーストの発生の評価を行い、耐久後は、現像ローラのトナー搬送量、ゴーストの発生、およびトナー劣化によるトナーの飛散の評価を行った。 The test was performed by attaching the prepared developing device to a magiccolor 2300DL image forming apparatus manufactured by KONICA MINOLTA, printing 5k sheets, and evaluating the performance at the initial stage and after printing 5k sheets (hereinafter referred to as “after durability”). Initially, the toner transport amount of the developing roller and the occurrence of ghost were evaluated, and after the endurance, the toner transport amount of the developing roller, the occurrence of ghost, and the scattering of toner due to toner deterioration were evaluated.
トナーは、負極性に帯電するKONICAMINOLTA社製magicolor2300DL用のものを使用した。 The toner used was a MAGICOLOR 2300DL manufactured by KONICA MINOLTA which is negatively charged.
各現像装置は、KONICAMINOLTA社製magicolor2300DLのトナーカートリッジを、下記の構成となるように適宜改造して製造した。 Each developing device was manufactured by appropriately modifying a magiccolor 2300DL toner cartridge manufactured by KONICA MINOLTA to have the following configuration.
図5に示すように、現像ローラに印加する現像バイアス電圧は、実施例1〜実施例9、実施例14、及び比較例1〜5では、上記実施形態と同様に直流と交流を重畳した電圧(最大電圧値400V、最小電圧値−1100V)となるように設定し、実施例10〜実施例13では直流の電圧(−400V)となるように設定した。 As shown in FIG. 5, the developing bias voltage applied to the developing roller is a voltage obtained by superimposing direct current and alternating current in the first to ninth embodiments, the fourteenth embodiment, and the first to fifth comparative examples as in the above embodiment. The maximum voltage value was set to 400 V and the minimum voltage value was −1100 V. In Examples 10 to 13, the DC voltage (−400 V) was set.
供給ローラの回転方向は、比較例2では、現像ローラと供給ローラの表面部分がそれらの接触部で互いに同じ方向に移動するように所謂ウィズ方向に回転するように設定し、その他の現像装置では、現像ローラと供給ローラの表面部分がそれらの接触部で互いに反対方向に移動するように所謂カウンタ方向に回転するように設定した。 In Comparative Example 2, the rotation direction of the supply roller is set so that the surface portions of the developing roller and the supply roller rotate in the same direction so that they move in the same direction at their contact portions. The developing roller and the supply roller were set to rotate in a so-called counter direction so that the surface portions of the developing roller and the supply roller move in directions opposite to each other.
供給ローラに印加する供給バイアス電圧は、比較例3では、現像バイアス電圧と比較して正極性側に100V偏った電位となるように設定し、その他の現像装置では、現像バイアス電圧と同電位となるように設定した。 In Comparative Example 3, the supply bias voltage applied to the supply roller is set to have a potential biased by 100 V on the positive polarity side compared to the development bias voltage. In other development apparatuses, the supply bias voltage is the same as the development bias voltage. Was set to be.
供給ローラの発泡層として、次のように製造した材料からなるものを用いた。 As the foam layer of the supply roller, a material made of the following material was used.
供給ローラの発泡層の材料は、ポリオールとイソシアネートの重量比を異ならせて上述した製造方法により5種類製造し、それぞれ独立気泡A(ポリオール:イソシアネート=100:80)、独立気泡B(ポリオール:イソシアネート=100:90)、独立気泡C(ポリオール:イソシアネート=100:100)、連続気泡A(ポリオール:イソシアネート=100:80)、連続気泡B(ポリオール:イソシアネート=100:90)とした。 The foaming layer material of the supply roller was manufactured by the above-described manufacturing method with different weight ratios of polyol and isocyanate, and closed cell A (polyol: isocyanate = 100: 80) and closed cell B (polyol: isocyanate), respectively. = 100: 90), closed cell C (polyol: isocyanate = 100: 100), open cell A (polyol: isocyanate = 100: 80), and open cell B (polyol: isocyanate = 100: 90).
供給ローラの発泡層の材料として、実施例1、実施例2、実施例5〜実施例14、比較例1〜比較例3では独立気泡Aを用い、実施例3では独立気泡Bを用い、実施例4では独立気泡Cを用い、比較例4では連続気泡Aを用い、比較例5では連続気泡Bを用いた。 As the material for the foam layer of the supply roller, Example 1, Example 2, Example 5 to Example 14, Comparative Example 1 to Comparative Example 3 use closed cells A, and Example 3 uses closed cells B. In Example 4, closed cells C were used, in Comparative Example 4, open cells A were used, and in Comparative Example 5, open cells B were used.
比較例1にはトナー帯電用部材を設けず、その他の現像装置にはトナー帯電用部材を設けるようにした。 In Comparative Example 1, no toner charging member was provided, and other developing devices were provided with a toner charging member.
トナー帯電用部材は、供給ローラの回転方向における発泡層との接触幅が3mm、発泡層を径方向内側に押し込む押し込み深さが0.5mmとなるように配置した。 The toner charging member was disposed so that the contact width with the foam layer in the rotation direction of the supply roller was 3 mm, and the indentation depth for pushing the foam layer inward in the radial direction was 0.5 mm.
トナー帯電用部材として、実施例1〜実施例4、比較例2、比較例3では、絶縁性PETからなる支持部材に、金属(具体的にはアルミニウム)からなる導電部材が蒸着されたものを使用し、実施例5〜実施例13では、絶縁性PETからなる支持部材に、導電性樹脂(具体的には導電性PETフィルム)からなる導電部材を接着したものを使用し、実施例14、比較例4、比較例5では、導電性ゴム(具体的には導電性シリコンゴム)からなる導電部材を使用した。 In Examples 1 to 4, Comparative Example 2, and Comparative Example 3 as toner charging members, a conductive member made of metal (specifically aluminum) is vapor-deposited on a support member made of insulating PET. In Example 5 to Example 13, a support member made of insulating PET and a conductive member made of conductive resin (specifically, conductive PET film) bonded thereto were used. In Comparative Example 4 and Comparative Example 5, a conductive member made of conductive rubber (specifically conductive silicon rubber) was used.
導電性樹脂および導電性ゴムとしては、導電性樹脂または導電性ゴム(厚さ1mm)を一対の電極(10mm×10mm)で挟み込み10Vの電圧を印加したときの電気抵抗値が102Ωである素材を用いた。
As the conductive resin and the conductive rubber, an electric resistance value is 10 2 Ω when a voltage of 10 V is applied by sandwiching a conductive resin or conductive rubber (
トナー帯電用バイアスに関して、実施例1ではトナー帯電用部材をアース接続し、実施例5では電気的にフロート状態とした。また、実施例2〜実施例4、実施例6〜実施例9、実施例14、比較例2〜比較例5では、直流電圧と交流電圧を重畳した現像バイアス電圧に対して、現像バイアス電圧が最小電圧値VD(L)のときに図5に示す各値のトナー帯電用バイアスを印加した。実施例10〜実施例13では、直流電圧からなる現像バイアス電圧と比較して図5に示す各値のトナー帯電用バイアスを印加した。 Regarding the toner charging bias, in Example 1, the toner charging member was grounded, and in Example 5, the toner was electrically floated. In Examples 2 to 4, Example 6 to Example 9, Example 14, and Comparative Examples 2 to 5, the developing bias voltage is different from the developing bias voltage in which the DC voltage and the AC voltage are superimposed. At the minimum voltage value V D (L) , the toner charging bias of each value shown in FIG. 5 was applied. In Examples 10 to 13, the toner charging bias of each value shown in FIG. 5 was applied as compared with the developing bias voltage consisting of a DC voltage.
現像ローラのトナー搬送量の性能評価は次のように行った。 The performance evaluation of the toner conveyance amount of the developing roller was performed as follows.
先ず、現像ローラ上のトナーをマスキングにより剥ぎ取り、剥ぎ取ったトナーの重量を測定した。その後、マスキングした面積と測定したトナー重量から単位面積当たりのトナー搬送量(g/m2)を算出した。評価は、単位面積当たりのトナー搬送量が6g/m2以上7g/m2未満のものを「◎」、5g/m2以上6g/m2未満、及び7g/m2以上8g/m2未満のものを「○」、4g/m2以上5g/m2未満のものを「△」、4g/m2未満のもの、及び8g/m2以上のものを「×」で表した(図5参照)。 First, the toner on the developing roller was removed by masking, and the weight of the removed toner was measured. Thereafter, the toner transport amount (g / m 2 ) per unit area was calculated from the masked area and the measured toner weight. Evaluation is “A” for toner transport amount per unit area of 6 g / m 2 or more and less than 7 g / m 2 , 5 g / m 2 or more and less than 6 g / m 2 , and 7 g / m 2 or more and less than 8 g / m 2. "○" ones, those less than 4g / m 2 or more 5 g / m 2 "△", of less than 4g / m 2, and expressed 8 g / m 2 or more ones in the "×" (FIG. 5 reference).
ゴーストの発生の評価は、印字した用紙を目視して、発生が認められなかったものを「◎」、印字条件(具体的に、低温低湿環境(雰囲気温度10℃、相対湿度15%)での印字、印字率0%の画像を100枚印字した後の印字)によっては発生したものを「○」、印字条件に関わらず発生するが程度が軽微なものを「△」、印字条件に関わらず発生したものを「×」で表した(図5参照)。
The evaluation of the occurrence of ghost was made by visually observing the printed paper, and “◎” if the occurrence was not recognized, under the printing conditions (specifically, in a low temperature and low humidity environment (
トナー劣化によるトナー飛散の評価は、画像形成装置の内部を目視して、トナーの飛散が認められなかったものを「○」、トナーの飛散が認められたものを「×」で表した(図5参照)。 The evaluation of toner scattering due to toner deterioration was made by visually observing the inside of the image forming apparatus, indicating that no toner scattering was observed, and “×” indicating that toner scattering was observed (FIG. 5).
図5に示す試験結果を検討する。 Consider the test results shown in FIG.
トナー帯電用部材を設けなかった比較例1では、初期および耐久後において、現像ローラ上のトナーの搬送量が少なく、ゴーストの発生が認められた。現像ローラ上のトナー搬送量が少なくなった原因は、供給ローラにより搬送されるトナーの荷電量が少ないため、トナーが現像ローラに電気的に引きつけられる力が小さいことに起因して、供給ローラから現像ローラへのトナーの供給量が少なくなったことにあると考えられる。ゴーストが発生した原因は、印字後トナーがなくなった現像ローラの表面部分に十分な量のトナーを供給できず、トナーがなくなった印字部分とその他の部分との間で、トナー量の差が生じるためだと考えられる。 In Comparative Example 1 in which the toner charging member was not provided, the amount of toner transported on the developing roller was small at the initial stage and after the endurance, and ghosting was observed. The reason why the amount of toner transported on the developing roller has decreased is that the amount of toner charged by the supply roller is small, and the force that electrically attracts the toner to the developing roller is small. This is thought to be because the amount of toner supplied to the developing roller has decreased. The cause of the ghost is that a sufficient amount of toner cannot be supplied to the surface portion of the developing roller where the toner has run out after printing, and there is a difference in the amount of toner between the printing portion where the toner has run out and other portions. This is probably because of this.
供給ローラが現像ローラに対して所謂ウィズ方向に回転するように構成された比較例2でも、初期および耐久後において、現像ローラ上のトナーの搬送量が少なく、ゴーストの発生が認められた。現像ローラ上のトナー搬送量が少なくなった原因は、ウィズ方向に回転することにより現像ローラと供給ローラとの接触部における摩擦帯電が少なくなり、現像ローラとトナーとの電気的な付着力が小さくなったためだと考えられる。ゴーストが発生した原因は、供給ローラが現像ローラに対してカウンタ方向に回転する場合に比べて、供給ローラが現像ローラに圧接する力が小さく、供給ローラのトナー回収性能が低いためであると考えられる。 Even in Comparative Example 2 in which the supply roller is configured to rotate in the so-called “wiz” direction with respect to the developing roller, the amount of toner transported on the developing roller is small and the occurrence of ghost was recognized after the initial and after endurance. The reason why the toner transport amount on the developing roller is reduced is that frictional charging at the contact portion between the developing roller and the supply roller is reduced by rotating in the width direction, and the electric adhesion force between the developing roller and the toner is small. It is thought that it was because it became. The reason for the occurrence of the ghost is considered to be that the force with which the supply roller presses against the developing roller is smaller than the case where the supply roller rotates in the counter direction with respect to the developing roller, and the toner collecting performance of the supplying roller is low. It is done.
供給バイアス電圧を、現像バイアス電圧に対してトナーの極性と逆極性側に偏った電位となるように設定した比較例3でも、初期および耐久後において、現像ローラ上のトナーの搬送量が少なく、ゴーストの発生が認められた。現像ローラ上のトナー搬送量が少なくなった原因は、トナーが電気的に現像ローラよりも供給ローラに引きつけられやすいため、現像ローラへのトナー供給量が少ないことにあると考えられる。ゴーストが発生した原因は、印字後トナーがなくなった現像ローラの表面部分に十分な量のトナーを供給できず、トナーがなくなった印字部分とその他の部分との間で、トナー量の差が生じるためだと考えられる。 Even in Comparative Example 3 in which the supply bias voltage is set to have a potential biased to the polarity opposite to the polarity of the toner with respect to the developing bias voltage, the amount of toner transported on the developing roller is small at the initial stage and after the endurance, Generation of ghost was observed. The reason why the toner conveyance amount on the developing roller is reduced is considered to be that the toner is more easily attracted to the supply roller than the developing roller, and the toner supply amount to the developing roller is small. The cause of the ghost is that a sufficient amount of toner cannot be supplied to the surface portion of the developing roller where the toner has run out after printing, and there is a difference in the amount of toner between the printing portion where the toner has run out and other portions. This is probably because of this.
供給ローラの発泡層の素材として、連続気泡構造の発泡体を用いた比較例4および比較例5では、トナー劣化によるトナー飛散が生じた。これは、発泡体が連続気泡構造を有するため、発泡層の内部にトナーが入り込んで凝集しやすいことに起因して、発泡層の硬度が上昇し、発泡層が現像ローラに圧接する力が増大して、該圧接部においてトナーの劣化が生じやすいことにあると考えられる。 In Comparative Example 4 and Comparative Example 5 in which a foam having an open cell structure was used as a material for the foam layer of the supply roller, toner scattering occurred due to toner deterioration. This is because the foam has an open-cell structure, so that the toner easily enters and aggregates inside the foam layer, so that the hardness of the foam layer increases and the force with which the foam layer presses against the developing roller increases. Thus, it is considered that the toner is likely to be deteriorated at the press contact portion.
実施例2〜実施例4を比較すると、発泡層が独立気泡A(ポリオール:イソシアネート=100:80)で構成された実施例2、発泡層が独立気泡B(ポリオール:イソシアネート=100:90)で構成された実施例3、発泡層が独立気泡C(ポリオール:イソシアネート=100:100)で構成された実施例4の順で、ゴースト発生の防止性能が高かった。このことから、発泡層の素材としてポリウレタン発泡体を用いる場合、ポリオールの重量と比較してイソシアネートの重量が小さくなるように混合することが好ましく、ポリオールの重量を100とした場合にイソシアネートの重量を80とすることが望ましいことを確認できた。 When Example 2 to Example 4 are compared, Example 2 in which the foamed layer is composed of closed cells A (polyol: isocyanate = 100: 80), and the foamed layer is composed of closed cells B (polyol: isocyanate = 100: 90). The performance of preventing occurrence of ghosts was higher in the order of Example 3 and Example 4 in which the foam layer was composed of closed cells C (polyol: isocyanate = 100: 100). From this, when using a polyurethane foam as a material for the foam layer, it is preferable to mix so that the weight of isocyanate is smaller than the weight of polyol, and when the weight of polyol is 100, the weight of isocyanate is It was confirmed that 80 is desirable.
実施例6〜実施例9を比較すると、トナー帯電用バイアスの絶対値が最も大きい実施例9(−300V)が、現像ローラ上のトナー搬送量が最も多く、トナー帯電用バイアスの絶対値が最も小さい実施例6(−50V)が、現像ローラ上のトナー搬送量が最も少ないことを確認できた。同様に、実施例10〜実施例13を比較すると、トナー帯電用バイアスの絶対値が最も大きい実施例13(−200V)が、現像ローラ上のトナー搬送量が最も多く、トナー帯電用バイアスの絶対値が最も小さい実施例10(−25V)が、現像ローラ上のトナー搬送量が最も少ないことを確認できた。 When Example 6 to Example 9 are compared, Example 9 (−300 V), which has the largest absolute value of the toner charging bias, has the largest toner conveyance amount on the developing roller, and the absolute value of the toner charging bias is the largest. It was confirmed that the small Example 6 (−50 V) has the smallest toner conveyance amount on the developing roller. Similarly, when Example 10 to Example 13 are compared, Example 13 (−200 V), which has the largest absolute value of the toner charging bias, has the largest toner conveyance amount on the developing roller, and the absolute value of the toner charging bias is absolute. It was confirmed that Example 10 (−25 V) having the smallest value had the smallest toner conveyance amount on the developing roller.
これらのことから、トナー帯電用バイアスの絶対値を大きくするほど、供給ローラから現像ローラへのトナーの供給量が増加し、現像ローラ上のトナー搬送量をより多く確保できるものと考えられる。 From these facts, it is considered that as the absolute value of the toner charging bias is increased, the amount of toner supplied from the supply roller to the developing roller is increased, so that a larger amount of toner can be secured on the developing roller.
2 画像形成装置、
4 静電潜像担持体(感光体)、
10 現像装置、
36 現像剤担持体(現像ローラ)、
38 供給ローラ、
48 発泡層、
54 トナー帯電用部材。
2 image forming apparatus,
4 electrostatic latent image carrier (photoconductor),
10 Development device,
36 developer carrier (developing roller),
38 supply roller,
48 foam layer,
54 Toner charging member.
Claims (4)
該現像剤担持体に接触して配置されるとともに該接触部において上記現像剤担持体との間でトナーの供給と回収を行う供給ローラを備えた現像装置であって、
上記供給ローラにより搬送されるトナーを摩擦帯電させるためのトナー帯電用部材が、上記供給ローラに接触して配置されるとともに、
上記供給ローラの少なくとも外周に形成された発泡層が、独立気泡構造のポリウレタン発泡体からなり、
該ポリウレタン発泡体の原料はポリオールとイソシアネートとを含み、ポリオールとイソシアネートとの重量比は、
(ポリオール):(イソシアネート)=100:(80〜90)
であることを特徴とする現像装置。 A developer carrying member for carrying toner for adhering to the electrostatic latent image on the electrostatic latent image carrying member;
A developing device provided with a supply roller that is arranged in contact with the developer carrier and supplies and collects toner between the developer carrier and the contact portion;
A toner charging member for frictionally charging the toner conveyed by the supply roller is disposed in contact with the supply roller, and
The foam layer formed on at least the outer periphery of the supply roller is made of a polyurethane foam having a closed cell structure ,
The raw material of the polyurethane foam contains polyol and isocyanate, and the weight ratio of polyol to isocyanate is
(Polyol) :( Isocyanate) = 100: (80-90)
Developing apparatus is characterized in that it.
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