JP6186925B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、現像装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、一成分系現像剤を対象とした帯電機構に関する。 The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus, and more particularly to a charging mechanism for a one-component developer.
複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置や印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像を現像装置により可視像処理し、可視像をシートなどに転写することにより記録出力を得ることができる。 In an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile machine, or a printing machine, an electrostatic latent image formed on a photosensitive member as a latent image carrier is subjected to visible image processing by a developing device, and the visible image is converted into a sheet. A recording output can be obtained by transferring to the above.
現像に用いられる現像剤の一つに、非磁性トナーを用いる一成分系現像剤がある。
非磁性一成分系現像剤の帯電および層形成方式には、次の方式が知られている。
第1に、弾性体や剛体あるいはこれらを組み合わせた層厚規制ブレードを現像ローラに押し当て、その当接部を通過する現像剤を摩擦帯電(荷電)させる方式、第2に、層厚規制ブレードと現像ローラの間に電圧を印加する電荷注入帯電がある。またこれとは別に、現像剤へ直接、電子/イオンを照射して帯電させる方式も知られている。
One of the developers used for development is a one-component developer using a nonmagnetic toner.
The following systems are known as charging and layer forming systems for non-magnetic one-component developers.
First, an elastic body, a rigid body, or a layer thickness regulating blade that combines them is pressed against the developing roller, and the developer that passes through the contact portion is frictionally charged (charged). Second, the layer thickness regulating blade There is charge injection charging to apply a voltage between the developing roller and the developing roller. In addition to this, there is also known a method in which a developer is charged by direct irradiation with electrons / ions.
上述した方式では、現像剤の摩擦帯電に用いられる領域として層厚規制ブレードと現像ローラとの当接位置という極めて狭い範囲が用いられることから、現像剤に一定量以上の帯電量を付与することが難しい場合がある。
そこで、現像剤の摩擦帯電領域として、上述した位置とは別に、現像ローラに供給ローラを圧接さえた領域を用いることがある。
図14は、上述した現像ローラと供給ローラの圧接位置を摩擦帯電領域として用いる場合の構成を示す図である。
図14において、現像槽内には、層厚規制ブレードAが押し当てられている現像ローラBと現像ローラBに当接することで現像剤を摩擦帯電できる供給ローラCが備えられている。
この構成では、供給ローラCとの接触位置Nで摩擦帯電された一成分系現像剤が現像ローラBに汲み上げられ、層厚規制ブレードAによって摩擦帯電されたトナーの連鎖により穂立ち状態に層形成される。
しかし、この構成では、層厚規制ブレードAに到達する前の一成分系現像剤が一定量以上に帯電されていないと現像剤同士の連鎖が得られず、層厚規制ブレードによる層形成が正常に行われない。
In the above-described method, since a very narrow range of the contact position between the layer thickness regulating blade and the developing roller is used as a region used for the frictional charging of the developer, a charge amount of a certain amount or more is given to the developer. May be difficult.
Therefore, an area where the supply roller is pressed against the developing roller may be used as the developer triboelectric charging area, in addition to the position described above.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration in the case where the above-described pressure contact position between the developing roller and the supply roller is used as a frictional charging region.
In FIG. 14, a developing roller B pressed against the layer thickness regulating blade A and a supply roller C capable of frictionally charging the developer by contacting the developing roller B are provided in the developing tank.
In this configuration, the one-component developer frictionally charged at the contact position N with the supply roller C is pumped up to the developing roller B, and a layer is formed in a spiked state by a chain of toner frictionally charged by the layer thickness regulating blade A. Is done.
However, in this configuration, if the one-component developer before reaching the layer thickness regulating blade A is not charged to a certain amount or more, a chain between the developers cannot be obtained, and the layer formation by the layer thickness regulating blade is normal. Not done.
このような不具合を解消するために、層厚規制ブレードに向けて移動する現像剤を、現像ローラBと供給ローラCとが当接する位置(接触ニップ部)Nで摩擦帯電させることが行われている。
しかし、ローラ同士の接触ニップ部Nの長さは、各ローラの外径寸法などに影響を受けて、現像剤を一定量以上の帯電量を保持させるには不十分な長さとなる場合がある。
例えば、ゴム層素材を用いた現像ローラBの外径が20mmであり、弾性発泡部材が用いられている供給ローラC外径が13mmである場合、接触ニップ部での食い込み量を2mmとすると、周方向での接触ニップ幅が約7.5mm程度しか得られない。
しかも、カウンタ回転方式を用いた場合には、接触ニップ部において両方のローラの移動方向が逆方向となるため、現像剤の進入が阻まれやすくなる。
このため、接触ニップ部Nの長さを通過した現像剤のうちで一定量以上の帯電量を持たない現像剤は、層厚規制ブレードAによって跳ね返されて層形成が行われずに、図14において符号L1で示す層厚規制ブレード手前で滞留することになる。
In order to solve such a problem, the developer moving toward the layer thickness regulating blade is frictionally charged at a position (contact nip portion) N where the developing roller B and the supply roller C are in contact with each other. Yes.
However, the length of the contact nip portion N between the rollers is influenced by the outer diameter size of each roller, and may be insufficient to hold the developer with a charge amount of a certain amount or more. .
For example, when the outer diameter of the developing roller B using the rubber layer material is 20 mm and the outer diameter of the supply roller C using the elastic foam member is 13 mm, the amount of biting at the contact nip portion is 2 mm. A contact nip width in the circumferential direction of only about 7.5 mm can be obtained.
In addition, when the counter rotation method is used, the moving direction of both rollers is reversed in the contact nip portion, so that it is easy to prevent the developer from entering.
For this reason, among the developers that have passed through the length of the contact nip portion N, the developer that does not have a predetermined charge amount or more is rebounded by the layer thickness regulating blade A, and no layer is formed. It stays in front of the layer thickness regulating blade indicated by symbol L1.
一定量以上の帯電量を持たない現像剤が層厚規制ブレードAの手前に滞留していると、現像スリーブB上を移動する現像剤の帯電量を下げてしまう虞がある。この結果、現像ローラB上を移動する現像剤の帯電量が低下し、層厚規制ブレードAを通過した現像剤の層厚が所定の厚さにならないで現像に必要な担持量が得られていない状態となる。
しかも、現像剤は経時劣化を起こす材料であり、具体的には、トナー母体に付着しているシリカなどの外添剤粒子が剥がれ落ちてしまい、トナーの接触媒体が減少することで帯電性が低下する。これによって、接触ニップ幅を用いただけでは、満足すべき帯電量を現像剤に付与できないことが原因となって、接触ニップ幅がさらに小さくなるのと同じ結果となる。
If the developer not having a certain amount of charge or more stays in front of the layer thickness regulating blade A, the charge amount of the developer moving on the developing sleeve B may be lowered. As a result, the charge amount of the developer moving on the developing roller B decreases, and the carrying amount necessary for development is obtained without the layer thickness of the developer passing through the layer thickness regulating blade A reaching the predetermined thickness. No state.
In addition, the developer is a material that deteriorates with time. Specifically, the external additive particles such as silica adhering to the toner base are peeled off and the toner contact medium is reduced, so that the charging property is reduced. descend. As a result, just using the contact nip width results in the same result as when the contact nip width is further reduced due to the fact that a satisfactory charge amount cannot be imparted to the developer.
このような経時劣化による帯電量が低下した場合の影響は、現像剤の消費量が多くなるベタ画像を形成する際に顕著となる。
図14(B)は、層厚規制ブレードAを通過する前の現像ローラB上での現像剤層の帯電量とベタ画像印刷可能枚数(ベタ追従枚数)の関係を示す線図である。なお、ローラ上での帯電量は、トナー吸引時のローラへの流れ込み電荷量をエレクトロメータで測定した。
図14(B)において明らかなように、新品時にはトナー層での帯電量が約−15〜−20μC/gである。この帯電量では、ベタ追従枚数が30〜50枚を維持することができる。
しかし、長期間稼動後において接触ニップ部を通過した後でのトナー層の荷電量は約−3〜−4μC/gまで落ちてしまうため、ベタ画像の連続印刷ができない状態になってしまう。
The effect of such a decrease in the charge amount due to deterioration over time becomes prominent when a solid image with a large amount of developer consumption is formed.
FIG. 14B is a diagram showing a relationship between the charge amount of the developer layer on the developing roller B before passing through the layer thickness regulating blade A and the number of solid image printable sheets (solid follow-up sheet number). The amount of charge on the roller was measured with an electrometer as the amount of charge flowing into the roller during toner suction.
As is apparent from FIG. 14B, the charge amount in the toner layer is about −15 to −20 μC / g when new. With this charge amount, the solid follow-up number of sheets can be maintained at 30 to 50 sheets.
However, since the charge amount of the toner layer after passing through the contact nip after a long period of operation falls to about −3 to −4 μC / g, it becomes impossible to continuously print solid images.
そこで、摩擦帯電を促進するための構成として、図14(C)に示すように、供給ローラの接触ニップ部とは別の位置で供給ローラに接触する接触部材Dを設けた構成が提案されている(例えば、特許文献1)。
しかし、この構成では、接触部材が供給ローラの一部に食い込むだけであるので、摩擦帯電領域と拡大する効果が少ない。しかも、図14(D)において矢印で示すように、接触部材の存在により供給ローラCの回転に伴い移動する現像剤の移動が阻害されてしまい、滞留した現像剤であるトナーの軟凝集による固着の原因となる。
Therefore, as a configuration for promoting frictional charging, a configuration has been proposed in which a contact member D that contacts the supply roller is provided at a position different from the contact nip portion of the supply roller, as shown in FIG. (For example, Patent Document 1).
However, in this configuration, since the contact member only bites into a part of the supply roller, the effect of expanding the frictional charging region is small. Moreover, as indicated by the arrows in FIG. 14D, the presence of the contact member hinders the movement of the developer that moves as the supply roller C rotates, and the toner that is the staying developer is fixed due to soft aggregation. Cause.
このような現像剤の帯電量が不十分となる不具合を解消するために、周壁にトナーの出入り口が形成されている中空ローラの内部に帯電粒子とトナーを混在させ、攪拌混合することによりトナーの摩擦帯電を行う構成が提案されている(例えば、特許文献2)。 In order to solve such a problem that the charge amount of the developer is insufficient, charged particles and toner are mixed in a hollow roller having a toner inlet / outlet formed on the peripheral wall, and the toner is mixed by stirring and mixing. A configuration for performing frictional charging has been proposed (for example, Patent Document 2).
また、現像ローラに対向するローラとして中空ローラを用いる構成としては、現像ローラの周面に当接した際にその周面形状に倣って窪む状態に変形することができる中空ローラがある(例えば、特許文献3)。 In addition, as a configuration using a hollow roller as a roller facing the developing roller, there is a hollow roller that can be deformed into a concave shape following the peripheral surface shape when contacting the peripheral surface of the developing roller (for example, Patent Document 3).
上記特許文献に開示されている構成では、次の問題がある。
特許文献2に開示されている構成では、特許文献1に開示されている構成での不具合を解消できる反面、摩擦帯電時に帯電粒子との組み合わせが必要となる。つまり、特許文献2に開示の構成は、現像剤として用いられるトナーと帯電粒子とを攪拌混合するという、いわば、二成分系現像剤を用いる場合と同様な摩擦帯電を行った上で現像剤を排出する構成である。従って、現像剤自体を用いた帯電を得られないと共に、帯電粒子とトナーとの混合比率によってはトナーの帯電量を一定量以上に保持させることができない虞がある。
The configuration disclosed in the above patent document has the following problems.
The configuration disclosed in
また、特許文献2に開示の構成では、トナーの帯電効率が中空ローラの回転速度に依存することから、上述した混合率との兼ね合いなどにより制御が複雑になる。
さらに、トナーと混在させた帯電粒子は、経時劣化によって外形が変化するとトナー出入り口から排出される虞があり現像スリーブでの層形成の障害となる。
一方、特許文献3に開示されている構成では、中空ローラからなる供給ローラを現像ローラに圧接させて接触ニップ部の長さを長くしている。しかし、接触ニップ部の長さに応じた荷電状態であることから、荷電量を増やすには接触ニップ部の長さを長くする必要がある。このため、両方のローラ間での圧接力を強くして接触ニップ部の長さを長くした場合、ローラ同士の機械的強度に影響があり、構造の大型化や補強機構などの特別な構成が必要となる虞がある。
Further, in the configuration disclosed in
Further, the charged particles mixed with the toner may be discharged from the toner inlet / outlet when the outer shape changes due to deterioration with time, which hinders layer formation in the developing sleeve.
On the other hand, in the configuration disclosed in
本発明の目的は、一成分系現像剤の帯電に際しての問題に鑑み、特別な構成要素を追加することなく、摩擦帯電量を一定量以上確保して画像品質を低下させようにできる構成を備えた現像装置および画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a configuration capable of reducing the image quality by ensuring a certain amount of triboelectric charge amount without adding a special component in view of the problem when charging a one-component developer. Another object of the present invention is to provide a developing device and an image forming apparatus.
この目的を達成するため、本発明は、潜像担持体上の静電潜像に対して現像剤を供給して可視像処理する現像ローラ、該現像ローラに押し付けられて該現像ローラ上に担持されている現像剤の層厚を規制する層厚規制部材、前記現像ローラに圧接して前記現像剤を供給可能な供給ローラを備えて一成分系現像剤を用いる現像装置であって、前記供給ローラは、外側円筒部材と内側円筒部材を備えた二重構造のローラであり、少なくとも前記内側円筒部材の外周表面には前記現像剤を捕獲可能な弾性層が設けられ、前記外側円筒部材には外周表面に貫通孔からなる開口部が設けられ、前記外側円筒部材と内側円筒部材とは同方向若しくは逆方向に線速差を持たせて回転可能であり、前記弾性層は、前記供給ローラの径方向に膨縮可能な材料が用いられ、前記開口部に至るまでの間、前記外側円筒部材の内面に当接しながら移動して、前記開口部に対向したときに膨張変形することを特徴とする現像装置にある。 In order to achieve this object, the present invention provides a developing roller that supplies a developer to an electrostatic latent image on a latent image carrier to process a visible image, and is pressed against the developing roller. A developing device that uses a one-component developer and includes a layer thickness regulating member that regulates the layer thickness of the developer that is carried, a supply roller that is capable of supplying the developer in pressure contact with the developing roller, The supply roller is a double-structured roller including an outer cylindrical member and an inner cylindrical member, and an elastic layer capable of capturing the developer is provided on at least an outer peripheral surface of the inner cylindrical member, and the outer cylindrical member Is provided with an opening made of a through-hole on the outer peripheral surface, and the outer cylindrical member and the inner cylindrical member can rotate with a linear velocity difference in the same direction or in the opposite direction, and the elastic layer includes the supply roller Uses material that can expand and contract in the radial direction Is, until reaching the opening moves while abutting the inner surface of the outer cylindrical member, there to be expanded and deformed to a developing device according to feature when facing the front Symbol opening.
本発明によれば、二重構造のローラ間に現像剤が入り込むことでローラ周面に沿った摩擦帯電領域を確保できる。特に、ローラ同士に速度差があるのでローラ間に位置する弾性層に捕獲された現像剤は、摩擦帯電機会を増やされて帯電量を増加させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to secure a frictional charging region along the circumferential surface of the roller by the developer entering between the dual-structure rollers. In particular, since there is a speed difference between the rollers, the developer trapped in the elastic layer located between the rollers can be increased in triboelectric charging opportunity and increased in charge amount.
以下、図に示す実施例により本発明を実施するための形態について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジを示す図である。
同図においてプロセスカートリッジ100は、潜像担持体であるドラム状の感光体2およびこれの周囲に画像形成処理のために用いられる装置を纏めて収容している。画像形成処理に用いられる装置として、帯電装置3、現像装置4、クリーニング装置5が備えられている。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a process cartridge including a developing device according to an embodiment of the present invention.
In the figure, a
現像装置4には、一成分系現像剤を収容可能な現像剤収容室101および現像剤供給室102を備えた現像槽が備えられている。
現像剤供給室102には、現像ローラ103,層厚規制部材104および供給ローラ105が配置されている。
現像ローラ103は、感光体2上の静電潜像に対して現像剤を供給して可視像処理するために用いられる部材である。
層厚規制部材104は、現像ローラ103に押し付けられて現像ローラ103上に担持されている現像剤の層厚を規制するために用いられる部材である。
供給ローラ105は、現像ローラ103に圧接されて現像剤を供給可能な部材として用いられる。
The developing
In the
The developing
The layer
The
現像剤供給室102では、現像剤が現像剤収容室101から導入されると回転自在のアジテータ106によって撹拌されることで凝集を防止され、供給ローラ105に供給される。
現像剤収容室101と現像剤供給室102との間には、仕切り壁112が設けられており仕切り壁112には、両方の空間を連通して現像剤を流通させる供給口114が形成されている。
In the
A
以下に上述した各部材の詳細について説明する。
現像ローラ103には、図示しない電源から所定極性の現像バイアスが印加されている。
供給ローラ105には、現像ローラ103の電位に対して現像剤の帯電電位と同極性のオフセット電圧が供給バイアスとして印加されており、現像ローラ103との当接位置で予備帯電された現像剤を現像ローラ103に向け押し付けるようになっている。
ただし、供給ローラ105に印加する電圧の極性は、上記同極性に限るものではなく、現像剤の種類などに応じて現像ローラ103と同電位若しくは極性を反転させることも可能である。
The detail of each member mentioned above is demonstrated below.
A developing bias having a predetermined polarity is applied to the developing
An offset voltage having the same polarity as the developer charging potential is applied as a supply bias to the
However, the polarity of the voltage applied to the
現像ローラ103には、弾性ゴム層を被覆したローラが用いられ、さらに表面には現像剤と逆の極性に帯電し易い材料からなる表面コート層が設けられる。
弾性ゴム層は、感光体2との接触状態を均一に保つために、JIS−Aで50度以下の硬度に設定され、さらに現像バイアスを作用させるために103〜1010Ωの電気抵抗値に設定される。さらに弾性ゴム層の表面粗さは、Raで0.2〜2.0μmに設定され、必要量の現像剤を表面に保持できるようにしてある。
現像ローラ103は、反時計方向に回転可能であり、表面に保持した現像剤を層厚規制部材104および感光体2との対向位置に搬送することができる。
As the developing
The elastic rubber layer is set to a hardness of 50 degrees or less according to JIS-A in order to keep the contact state with the
The developing
層厚規制部材104は、SUS304CSP、SUS301CSPあるいはリン青銅などの金属板バネ材料が用いられた片持ち梁状部材であり、現像ローラ103の表面に10〜100N/mの圧力で当接されている。層厚規制部材104は、上述した圧力により現像ローラ103と当接して現像剤の薄層化と共に摩擦帯電による電荷を付与することができる。さらに層厚規制部材104には、摩擦帯電を補助するために、現像ローラ103に印加した電位に対して現像剤の帯電極性と同極性にオフセットした電圧が規制バイアスとして印加されている。
The layer
感光体2は、時計回りの方向に回転駆動されており、現像ローラ103の表面は、感光体2との対向位置において感光体2の進行方向と同方向に移動する。
現像ローラ103上で薄層化された現像剤は、現像ローラ103の回転によって感光体2との対向位置へ搬送される。搬送された現像剤は、現像ローラ103に印加された現像バイアスと感光体2上の静電潜像によって形成される潜像電界に応じて、感光体2表面に移動し静電潜像を可視像処理する。
感光体ドラム2上に現像されずに現像ローラ103上に残された現像剤が再び現像剤供給室102内へと戻る部分には、封止シール115が現像ローラ103に当接して設けられ、現像剤が現像装置外部に漏れ出ないように封止される。
The
The developer thinned on the developing
A
プロセスカートリッジ100には、粉砕法もしくは重合法により製造されたトナーが充填されている。そのトナーは、外添剤としてシリコンオイルを含有したシリカを用いることもできる。外添剤としてシリコンオイル含有シリカを用いる効果は、プロセスカートリッジの長寿命化やクリーニング性の向上や転写効率の向上が挙げられる。
The
図2は、プロセスカートリッジ100内の感光体2および現像装置4の要部を示す図である。
同図において、現像装置4に備えられている供給ローラ105は、外側円筒部材105aおよび内側円筒部材105bを備えた二重構造のローラであり、外側円筒部材105aには、外周表面に貫通孔からなる開口部105cが形成されている。
FIG. 2 is a diagram showing the main parts of the
In the figure, the
開口部105cの数および大きさは、トナーの供給量に応じて選択でき、本実施例では、図3に示す種類の選択が可能である。
図3では、開口部105cの数および大きさの種別を実施例1〜4として示してある。
The number and size of the
In FIG. 3, the number of
供給ローラ105における外側円筒部材105aおよび内側円筒部材105bの間には内側円筒部材105bから外側円筒部材105aに向けて現像剤として用いられるトナーの移動を円滑にするためのバイアスが印加されている。具体的には、内側円筒部材105bの電位が外側円筒部材105aの電位よりも低い関係となるバイアス関係が持たされている。
A bias is applied between the outer
本実施例は以上のような構成であるから、現像剤供給室102内の現像剤が供給ローラ105の外側円筒部材105aに形成されている開口部105cから内側円筒部材105bとの間の間隙に入り込むことができる。これにより、現像剤は、二重構造により得られた外側および内側の各円筒部材105a、105bとの間で周方向の領域を循環することにより摩擦帯電される。
Since the present embodiment is configured as described above, the developer in the
本実施例においては、現像剤の摩擦帯電に必要な領域が二重構造をなすローラ間の間隙で周方向に沿った空間となるので、図14に示した現像ローラ103と供給ローラ105とが当接する接触ニップ部での摩擦帯電領域よりも拡大されて摩擦帯電機会が増加される。
このため、接触ニップ部での帯電摩擦時と違って、帯電に必要なバイアス機構などを必要とすることなく現像剤の帯電量を増加させて一定量以上の電荷を帯びさせることが可能となる。しかも、本実施例においては、図14(C)に示したような、供給ローラ105に対して現像剤の摩擦帯電を促すための接触部材などを設けないですむので、現像剤の移動を阻害することもないので移動時での摩擦帯電性を向上させることも可能となる。
In this embodiment, the region necessary for the triboelectric charging of the developer becomes a space along the circumferential direction with a gap between the rollers having a double structure, and therefore, the developing
Therefore, unlike charging friction at the contact nip portion, it becomes possible to increase the charge amount of the developer and to charge more than a certain amount without requiring a bias mechanism necessary for charging. . In addition, in this embodiment, it is not necessary to provide a contact member or the like for promoting the frictional charging of the developer to the
図4は、図2に示した開口部105cの種類に基づく現像剤の帯電量を図14に示した構成の場合と対比した実験結果である。
同図からも明らかなように、層厚規制部材104によって層厚規制される前の現像ローラ103上での現像剤の帯電量は、走行枚数が増加した場合でもほぼ一定量である−15μC/g以上を維持されている結果が得られた。このことは、図14で示した構成の場合に対して顕著な違いとして現れる。
なお、二つの円筒部材間にバイアスを印加して予備帯電においてバイアス荷電することも可能である。
この場合には、摩擦帯電の効果がさらに上昇し、経時劣化によりトナー母体から外添剤粒子が剥がれ落ちた場合でも充分な摩擦帯電機会を与えることができるので、トナー劣化後でも−15μC/g以上を保つことができる。
FIG. 4 shows the experimental results comparing the developer charge amount based on the type of the
As is clear from the figure, the charge amount of the developer on the developing
It is also possible to apply a bias between the two cylindrical members and perform bias charging in the preliminary charging.
In this case, the effect of frictional charging is further increased, and even when the external additive particles are peeled off from the toner base due to deterioration over time, a sufficient opportunity for frictional charging can be provided, so that −15 μC / g even after toner deterioration The above can be maintained.
次に、供給ローラ105を用いた現像剤の摩擦帯電効率を向上させるための構成について図5を用いて説明する。
図5において、二重構造からなる供給ローラ105は、少なくとも内側円筒部材105bの外周表面に現像剤を捕獲可能な弾性層が設けられ、さらに稼働時には、両方の円筒部材が同方向若しくは逆方向に速度差が与えられて回転される。
図5(A)は、供給ローラ105の外観図であり、図5(B)は供給ローラ105の横断面図である。
図5(A)において外側円筒部材105aの外周表面には貫通孔からなる開口部105cが形成されており、内側円筒部材105bの外周表面には、図5(B)に示すように、被覆部材105gが設けられている。なお、図5(B)には、図5(A)に示した開口部105cが周方向の等分位置に4箇所設けられている場合が示されている。
Next, a configuration for improving the triboelectric charging efficiency of the developer using the
In FIG. 5, the
FIG. 5A is an external view of the
In FIG. 5A, an
被覆部材は、符号105gで示したように、内側円筒部材105b側のみでなく外側円筒部材105a側にも設けられ、両方の円筒部材105a、105bの外表面が被覆部材105f、105gによって覆われている。
内側円筒部材105bの外表面を覆う被覆部材105gは、供給ローラ105の径方向に膨縮可能な材料からなる弾性層(便宜上、被覆部材と同じ符号105gを用いる)が用いられている。
As shown by
The covering
円筒部材105a、105bは、金属加工品や樹脂成型品が用いられる。また、弾性層を構成する被覆部材105f、105gは、一成分系現像剤のトナーを捕獲可能で捕獲したトナーを現像ローラ103や外側円筒部材105aの内壁との間で摩擦帯電可能な部材が用いられる。
具体的には、供給ローラ105の径方向に膨縮可能な、セル系が100〜200μm程度の連泡の発泡性弾性部材、いわゆる発泡部材が用いられて現像剤を捕獲可能な弾性層を構成している。これにより、現像剤供給室102内の現像剤は、供給ローラ105の外側円筒部材105aに形成されている開口部105cから進入すると被覆部材105gの連泡内に捕獲されることになる。
被覆部材としては、現像剤に用いられるトナーを捕獲して搬送可能な弾性部材であれば良く、例えば、複数の繊維を周方向に並べたブラシやフェルトあるいは毛状の部材やマイラーなどのシート材を使用可能である。
また、内側円筒部材105bおよび外側円筒部材105a自体を弾性体で作成しても良い。なお、図5において符号105eは、回転軸を示している。
As the
Specifically, an elastic layer capable of capturing a developer is formed by using a foamed elastic member having a cell system of about 100 to 200 μm that can expand and contract in the radial direction of the
The covering member may be an elastic member capable of capturing and transporting toner used for the developer, for example, a sheet material such as a brush or felt in which a plurality of fibers are arranged in the circumferential direction, or a hairy member or Mylar. Can be used.
Further, the inner
一方、円筒部材同士の速度差に関しては、一例として次の条件が割り当てられる。
現像ローラ103が200mm/sの速度である場合、外側円筒部材105aの線速が現像ローラ103と同方向で200mm/sのとき、内側円筒部材105bの線速を現像ローラ103と同方向で100mm/sに決めた速度差が割り当てられている。
外側円筒部材105aの速度は、速ければ速いほど供給能力は高いが、速すぎるとトナーの落下速度が追いつかずに、供給ローラ105が空転してしまうため逆に効率は悪くなる。また内側円筒部材105bは、従動としても良い。外側円筒部材105aと内側円筒部材105bの線速差が大きくなればなるほど、摩擦帯電効率は上昇するという作用が得られる。
つまり、被覆部材105gに捕獲された現像剤は、外側円筒部材105aと内側円筒部材105bとの間で生じる速度差を利用して連泡内で擦られて摩擦帯電されることになる。
On the other hand, with respect to the speed difference between the cylindrical members, the following conditions are assigned as an example.
When the developing
The higher the speed of the outer
That is, the developer trapped in the covering
図6は、上述した外側円筒部材105aおよび内側円筒部材105bに与えられた諸元に基づく作用を説明するための図である。
同図において、外側円筒部材105aと内側円筒部材105bとは一定の速度差を以て回転移動すると、図中、矢印で示す方向に内側円筒部材105bが移動し、内側円筒部材105bの外表面に位置する弾性層である被覆部材105gも移動する。
弾性層である被覆部材105gは、外側円筒部材105aの内面を移動する際には収縮変形し、外側円筒部材105aの開口部105cに達すると供給ローラ105の径方向に沿って膨張変形することにより開口部105cから外部に向けて突出する。
このとき、被覆部材105gは、その移動方向において開口部105cの周縁上流側で、収縮変形から形状復元力によって膨張変形し、この動作に応じて捕獲していたトナーを外部に弾き飛ばして外側円筒部材105aの外側に向けて放出することができる。被覆部材105gは、移動方向において開口部105cの周縁下流側で、外側円筒部材105aの内面に向けて収縮変形し、内側円筒部材105bの移動に連動する。図6において矢印F1は被覆部材105gが膨張変形する方向を示し、矢印F2は被覆部材105gが収縮変形する方向をそれぞれ示している。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation based on the specifications given to the outer
In this figure, when the outer
The covering
At this time, the covering
図7は、図6に示した被覆部材の変形に応じた現像剤の移動状態を示す図である。
同図において、外側円筒部材105aの非開口部では、内側被覆部材105gが内側円筒部材105bと外側円筒部材105aで厚さD2に圧縮されており、開口部105cにおいて厚さD1まで復元する。例えばD1は2.5mmであり、D2は0.5mmである。
外側円筒部材105aの厚さD4は例えば1.5mmの厚さで、その開口部周縁の端部は内側円筒部材105b側に位置する被覆部材105gと滑らかに摺動できるように例えば円筒内側に丸み形状等の加工を施されている。端部の形状としては、円筒内側を斜めに切り落とした面となるように鋭角に切り落とすような構成でも良い。この場合には、内側円筒部材105b側の被覆部材105gと対向する面の内側の開口幅が外側の開口幅よりも大きくなる関係が用いられる。
図7においてトナーは、内側円筒部材105b側に位置する被覆部材105gに捕獲されながら内側円筒部材105bと外側円筒部材105aの内部を移動し、矢印F3で示すような経路をたどって開口部102cの外部へ移動することができる。
FIG. 7 is a diagram illustrating a moving state of the developer according to the deformation of the covering member illustrated in FIG.
In the figure, in the non-opening portion of the outer
The thickness D4 of the outer
In FIG. 7, the toner moves inside the inner
図8は、図6に示した被覆部材105gの変形を利用した供給ローラ105での現像剤移動状態を示す図である。
同図において、現像剤であるトナーは、開口部105cに対する移動方向上流側から供給ローラ105の内部に取り込まれ、両方の円筒部材間での速度差を利用して内側円筒部材105b側の被覆部材105gの連泡内で擦られて摩擦帯電される。開口部105cに対する現像剤の移動方向下流側では、開口部105cから被覆部材105gが膨張変形して突出することにより現像剤が外部に押し出され、外側円筒部材105a側の被覆部材105fに捕獲されて搬送されると現像ローラ103に供給される。図8に示す矢印は、現像剤の移動方向をそれぞれ示している。
FIG. 8 is a diagram showing a developer moving state on the
In the figure, the toner as the developer is taken into the
図9は、外側円筒部材105aの構成に関する変形例を示す図である。
同図において外側円筒部材105bの内面には、例えば、高さ100μmの凸形状のリブ105hが200μmの間隔で斜めに形成されて凹凸部が多数形成されている。凹凸の構造は回転方向に対して鋭角に設定されている。
溝の方向は約2mm四方ごとに異なる方向を向いており、斜めの凸形状のリブ105hが内側円筒部材105bと摺動することで、外側円筒部材105aの内側に入り込んだトナーが軸方向で均等に攪拌される。リブ105hは凹型でもよく、溝の幅は、溝の間のトナーを掻き取れるようなサイズであればよい。また、トナーを均等に攪拌・摩擦帯電するためには、内側周面の表面粗さが粗くなるような構成でもよい。
このような構成は、平板表面を加工した後に円筒状に変形加工して作製して得ることが可能である。他にも、鋳造成型して中央の鋳型を回転させながら引き抜いたり、切削加工をしてもよい。ただし、鋳型を引き抜く場合、斜めのリブ形状を作成しようとすると軸に対してスパイラル形状が全面に施された形になり、軸方向に対してどちらか側に荷電トナーが偏らないようにその形状の構成を選択することが望ましい。
FIG. 9 is a view showing a modification regarding the configuration of the outer
In the same figure, on the inner surface of the outer
The direction of the groove is different in every 2 mm square, and the slanted
Such a structure can be obtained by processing a flat plate surface and then deforming it into a cylindrical shape. In addition, it may be cast and drawn while rotating the central mold or may be cut. However, when pulling out the mold, if an oblique rib shape is created, the spiral shape is applied to the entire surface of the shaft, and the charged toner is not biased to either side of the axial direction. It is desirable to select the configuration.
次に、供給ローラ105に関する要部の変形例について説明する。
図10は、外側円筒部材105aの構成として周方向で対応する位置に開口部105cを設け、内側円筒部材(便宜上、符号105b’で示す)を、外側円筒部材105aと同じ回転中心を持つ断面形状が楕円形状とされた例を示している。
この構成では、外側円筒部材105aから導入された現像剤であるトナーが移動する際に外側円筒部材105aの内面との間の間隙差により粉圧差を生じさせることができるので、移動するトナーの密度変化を利用して流動性を向上させることができる。つまり、上述した間隙差によって移動するトナーに粗密部分ができ、これにより一様に凝集された状態で移動する場合と違って流動性が向上し、供給性も安定する。
トナーの移動状態が変化する場合、現像ローラ103に外側円筒部材105aの開口部105cが対向して当接する際に内側円筒部材105bの大径部が開口部105cに対向する回転位相が得られるように回転数を調整するとトナーの供給性を確保できる。
Next, a modification of the main part relating to the
FIG. 10 shows a cross-sectional shape of the outer
In this configuration, when the toner that is the developer introduced from the outer
When the movement state of the toner changes, when the
図11は、供給ローラ105の要部に関する他の変形例を示す図である。
同図において外側円筒部材105aは、図5(A)に示した構成と同様に開口部105cが周方向の1箇所に形成され、内側円筒部材(便宜上、符号105b1で示す)は、外側円筒部材105aの回転中心に対して偏心させた回転中心を持たせてある。
この構成においても、図10に示した構成と同様に、外側円筒部材105aと内側円筒部材105b1との間の間隙差によりトナーの粉圧差が生じやすくなる。これにより、トナーの流動性を向上させて安定した供給性を確保できる。
なお、この構成においても、現像ローラ103に外側円筒部材105aの開口部105cが対向する際に内側円筒部材195b1の最大外径を持つ周面が開口部105cに対向する回転位相が得られるように回転数を調整することでトナーの供給性が確保できる。
FIG. 11 is a diagram illustrating another modification example of the main part of the
In the same figure, the outer
In this configuration as well, as in the configuration shown in FIG. 10, a toner powder pressure difference is likely to occur due to a gap difference between the outer
Even in this configuration, when the
次に供給ローラ105の構成に関する変形例について説明する。
図12に示す変形例では、外側円筒部材に設けられている開口部105cとは別に、内側円筒部材105bにも少なくとも一つの開口部105c’が設けられている点が他の例と異なる。これにより、内側円筒部材105b側の開口部105c’を通して内側円筒部材105bの内外に現像剤が出入り可能である点が特徴となっている。
図12において、供給ローラ105に用いられる外側円筒部材105aおよび内側円筒部材105bは、共に中空ローラで構成されており、各ローラには、周方向で対向する位置にそれぞれ開口部105c、105c’が形成されている。
以上の構成においては、外側円筒部材105aと内側円筒部材105bとの間に加えて内側円筒部材105bの内部に対しても現像剤が出入り可能である。このため、外側円筒部材105aおよび内側円筒部材105bの外表面に加えて内面にも図5に示した被覆部材が設けられている。これにより、ローラ間の間隙内での現像剤の循環が促進されやすくなる。
外側円筒部材105aおよび内側円筒部材105bに形成された開口部105c、105c’は、周方向で一致すると図12(B)において矢印で示すように、現像剤の流路が構成される。これにより、ローラ内への現像剤であるトナーの取り込みおよび排出が容易となる。
この構成では、上述したように、各円筒部材の開口部105c、105c‘が一致すると、現像剤の流路が構成され、現像剤が各開口を通して流れることになる。
このため、現像ローラ103に各開口が一致した状態となるのを避けて外側円筒部材105aの開口部105cから現像剤を押し出すことができるように、各円筒部材の開口部の回転位相が一致しない状態とすることが必要となる。
そこで、現像ローラ103に外側円筒部105aの非開口部が対向する際に内側円筒部105bの非開口部が外側円筒部105aの開口部に対向する回転位相が得られる回転速度を調整することが望ましい。
Next, a modified example regarding the configuration of the
The modification shown in FIG. 12 is different from the other examples in that at least one
In FIG. 12, the outer
In the above configuration, the developer can enter and leave the inside of the inner
When the
In this configuration, as described above, when the
For this reason, the rotation phases of the openings of the respective cylindrical members do not coincide so that the developer can be pushed out from the
Therefore, when the non-opening portion of the outer
次に、上述した実施例に係る現像装置を備えたプロセスカートリッジが用いられる画像形成装置1の構成を作用と共に、図13を用いて説明する。
図13に示す画像形成装置1は、複数の色の画像形成が可能な作像ステーションを備えたカラープリンタであり、各作像ステーションには、図1に示したプロセスカートリッジ100が配置されている。
プロセスカートリッジ100に備えられている感光体2は、1次転写装置に用いられる中間転写ベルト7の展張面に沿って並べられている。各作像ステーションの感光体2に形成されたトナー像は、中間転写ベルト7に対して色毎のトナー像が一次転写ローラ8を介して中間転写ベルト7に順次転写される。
中間転写ベルト7は、駆動ローラ7Aおよび従動ローラ7Bに掛回されて図示矢印方向に移動可能な部材である。中間転写ベルト7の展張方向一端側に位置する従動ローラ7Bと対向する位置には、中間転写ベルト7をはさんで二次転写ローラ11が配置されており、二次転写ローラ11により給紙装置13から搬送されてくる用紙10に対して重畳画像が一括転写される。
重畳画像を転写された用紙10は、定着装置12に搬送されて熱と圧力によりトナーが融解・浸透作用によって定着される。
給紙装置13は、用紙を積載可能な給紙カートリッジ13Aおよび繰り出しコロ13Bが備えられている。
給紙装置13では、積載されている用紙のうちで最上位の用紙が繰り出され、繰り出された用紙が搬送路中に配置されているレジストローラ14によるレジストタイミングを設定された上で、二次転写位置に向け給送される。
二次転写位置を通過した中間転写ベルト7は、クリーニング装置15によって未転写トナーを除去されて次回の画像転写に備えられる。なお、図13中、符号6は、書き込み装置を示している。
Next, the configuration of the
An
The
The intermediate transfer belt 7 is a member that is wound around the driving
The
The
In the
The intermediate transfer belt 7 that has passed the secondary transfer position is prepared for the next image transfer after the untransferred toner is removed by the
以上の実施例によれば、現像剤の摩擦帯電領域が現像ローラ103と供給ローラ105とで構成される接触ニップ部Nの長さ以上を確保できるので、現像剤の帯電量を増加させることが可能となる。しかも、二重構造のローラ同士に速度差を与えることで弾性層に捕獲された現像剤を強制的に擦りながら移動させることができるので、これによっても摩擦帯電量を増加させることができる。
また、被覆部材を用いる弾性層の膨縮変形により、上述した擦り作用に加えて膨張変形時に現像剤を外部に弾き飛ばすことができるので、外部に排出するためのバイアス機構などを必ずしも設けなくても安定した供給が確保できる。この結果、経時変化に拘わらず、現像剤に一定量以上の帯電量を維持させて画像品質の低下を防止することが可能となる。
According to the embodiment described above, the developer charging amount can be increased since the friction charging area of the developer can be secured to the length of the contact nip portion N formed by the developing
Further, the expansion / contraction deformation of the elastic layer using the covering member allows the developer to be blown out at the time of expansion deformation in addition to the above-mentioned rubbing action, so there is not necessarily provided a bias mechanism or the like for discharging to the outside. Can ensure a stable supply. As a result, it is possible to prevent the image quality from deteriorating by maintaining the charge amount of a certain amount or more in the developer regardless of changes with time.
1 画像形成装置
2 感光体
4 現像装置
100 プロセスカートリッジ
103 現像ローラ
104 層厚規制部材
105 供給ローラ
105a 外側円筒部材
105b、105b’、105b1 内側円筒部材
105c 開口部
105f、105g 被覆部材
105h リブ
DESCRIPTION OF
105
Claims (14)
前記供給ローラは、外側円筒部材と内側円筒部材を備えた二重構造のローラであり、
少なくとも前記内側円筒部材の外周表面には前記現像剤を捕獲可能な弾性層が設けられ、
前記外側円筒部材には外周表面に貫通孔からなる開口部が設けられ、
前記外側円筒部材と内側円筒部材とは同方向若しくは逆方向に線速差を持たせて回転可能であり、
前記弾性層は、前記供給ローラの径方向に膨縮可能な材料が用いられ、前記開口部に至るまでの間、前記外側円筒部材の内面に当接しながら移動して、前記開口部に対向したときに膨張変形することを特徴とする現像装置。 A developing roller that supplies a developer to the electrostatic latent image on the latent image carrier to process a visible image, and the layer thickness of the developer that is pressed against the developing roller and carried on the developing roller is regulated. A developing device that uses a one-component developer and includes a supply roller capable of supplying the developer in pressure contact with the developing roller,
The supply roller is a double-structured roller having an outer cylindrical member and an inner cylindrical member,
At least an outer peripheral surface of the inner cylindrical member is provided with an elastic layer capable of capturing the developer,
The outer cylindrical member is provided with an opening made of a through hole on the outer peripheral surface,
The outer cylindrical member and the inner cylindrical member can rotate with a linear velocity difference in the same direction or in the opposite direction,
Said elastic layer, said collapsible material is used in the radial direction of the supply roller, until reaching the opening, moves while abutting the inner surface of the outer cylindrical member, opposed to the front Symbol opening a developing device for a feature to be expanded and deformed upon.
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