JP6528481B2 - 現像剤の収容体および画像形成装置 - Google Patents
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トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される収容部と、
前記収容部内に配置され、軸部を中心として回転する回転部材と、
前記軸部を回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材に対して前記収容部の内側に配置され、基端部と自由端部とを有し、前記自由端部が前記軸部に接触して、前記軸受部材側に現像剤が進入することを抑制する抑制部材と、
を備え、
前記基端部から前記自由端部までの前記抑制部材の長さをLとし、前記軸部の表面から前記基端部までの前記軸部の径方向の長さをdとし、前記現像剤に含まれるキャリアの体積粒径分布における標準偏差をσとし、3σの範囲の最小値をy[μm]とした場合に、
14μm≦y≦20μm、且つ、1.6≦L/d≦2.27、
を満たすように各長さが設定されたことを特徴とする。
トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される収容部と、
前記収容部内に配置され、軸部を中心として回転する回転部材と、
前記軸部を回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材に対して前記収容部の内側に配置され、基端部と自由端部とを有し、前記自由端部が前記軸部に接触して、前記軸受部材側に現像剤が進入することを抑制する抑制部材と、
を備え、
前記基端部から前記自由端部までの前記抑制部材の長さをLとし、前記軸部の表面から前記基端部までの前記軸部の径方向の長さをdとし、前記現像剤に含まれるキャリアの体積粒径分布における標準偏差をσとし、3σの範囲の最小値をy[μm]とした場合に、
20μm<y≦30μm、且つ、1.6≦L/d≦2.47、
を満たすように各長さが設定されたことを特徴とする。
前記技術的課題を解決するために、請求項3に記載の発明の現像剤の収容体は、
トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される収容部と、
前記収容部内に配置され、軸部を中心として回転する回転部材と、
前記軸部を回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材に対して前記収容部の内側に配置され、基端部と自由端部とを有し、前記自由端部が前記軸部に接触して、前記軸受部材側に現像剤が進入することを抑制する抑制部材と、
を備え、
前記基端部から前記自由端部までの前記抑制部材の長さをLとし、前記軸部の表面から前記基端部までの前記軸部の径方向の長さをdとし、前記現像剤に含まれるキャリアの体積粒径分布における標準偏差をσとし、3σの範囲の最小値をy[μm]とし、前記軸部の径方向に対する前記抑制部材の厚さをt[μm]とした場合に、
30μm<y≦40μm、且つ、1.6≦L/d≦2.67、且つ、150μm≦t≦300μm、
を満たすように各長さが設定されたことを特徴とする。
前記自由端部の先端の角の曲率半径が、前記最小値yの半値以下であることを特徴とする。
抑制部材のヤング率が0.045[GPa]以上、0.36[GPa]以下であることを特徴とする。
トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される収容部と、
前記収容部内に配置され、軸部を中心として回転する回転部材と、
前記軸部を回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材に対して前記収容部の内側に配置され、基端部と自由端部とを有し、前記自由端部が前記軸部に接触して、前記軸受部材側に現像剤が進入することを抑制する抑制部材と、
を備え、
前記基端部から前記自由端部までの前記抑制部材の長さをLとし、前記軸部の表面から前記基端部までの前記軸部の径方向の長さをdとし、前記現像剤に含まれるキャリアの体積粒径分布における標準偏差をσとし、3σの範囲の最小値をy[μm]とした場合に、1.6≦L/d≦0.02×y+1.87、且つ、14μm≦y≦30μm、
または、
1.6≦L/d≦0.02×y+1.87、且つ、30μm<y≦40μm、且つ、150μm≦t≦300μm、
を満たすように各値が設定されたことを特徴とする。
像を表面に保持する像保持体と、
前記像保持体の表面に保持された潜像を可視像に現像する現像装置であって、請求項1ないし6のいずれかに記載の現像剤の収容体により構成された前記現像装置と、
可視像を媒体に転写する転写装置と、
媒体に転写された可視像を媒体に定着させる定着装置と、
を備えたことを特徴とする。
請求項4に記載の発明によれば、曲率半径Rが最小値yの半値よりも大きい場合に比べて、軸部の局所的な削れを更に抑制できる。
請求項5に記載の発明によれば、ヤング率が本発明の範囲を満たさない場合に比べて、抑制部材と軸部との接触に伴うトルク上昇や発熱が抑制される。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
図2は実施例1の画像形成装置の要部説明図である。
図1において、本発明の実施例1の画像形成装置の一例としての複写機Uは、記録部の一例であって、画像記録装置の一例としてのプリンタ部U1を有する。プリンタ部U1の上部には、読取部の一例であって、画像読取装置の一例としてのスキャナ部U2が支持されている。スキャナ部U2の上部には、原稿の搬送装置の一例としてのオートフィーダU3が支持されている。実施例1のスキャナ部U2には、入力部の一例としてのユーザインタフェースUIが支持されている。前記ユーザインタフェースUIは、操作者が入力をして、複写機Uの操作が可能である。
読取り用の光学系Aの右方には、撮像部材の一例としての撮像素子CCDが配置されている。撮像素子CCDには、画像処理部GSが電気的に接続されている。
画像処理部GSは、プリンタ部U1の書込回路DLに電気的に接続されている。書込回路DLは、潜像の形成装置の一例としてのLEDヘッドLHy,LHm,LHc,LHkに電気的に接続されている。
各感光体ドラムPRy〜PRkには、帯電器の一例としての帯電ロールCRy,CRm,CRc,CRkが対向して配置されている。前記帯電ロールCRy〜CRkには、電源回路Eから帯電電圧が印加される。なお、電源回路Eは、制御部の一例としてのコントローラCにより制御される。前記コントローラCは、画像処理部GSや書込回路DL等との間でも信号の送受信を行って、各種制御を行う。
感光体ドラムPRy〜PRkの回転方向に対して、帯電ロールCRy〜CRkの下流側に設定された書込領域Q1y,Q1m,Q1c,Q1kにおいて、感光体ドラムPRy〜PRkの表面に対して、LEDヘッドLHy〜LHkから書込光が照射される。
感光体ドラムPRy〜PRkの回転方向に対して、書込領域Q1y〜Q1kの下流側に設定された現像領域Q2y,Q2m,Q2c,Q2kには、現像装置Gy,Gm,Gc,Gkが感光体ドラムPRy〜PRkの表面に対向して配置されている。感光体ドラムPRy〜PRkと現像装置Gy〜Gkとにより、可視像形成装置の一例としてのプロセスカートリッジPRy+Gy,PRm+Gm,PRc+Gc,PRk+Gkが構成されている。
感光体ドラムPRy〜PRkの回転方向に対して、1次転写領域Q3y〜Q3kの下流側には、像保持体の清掃器の一例としてのドラムクリーナCLy,CLm,CLc,CLkが配置されている。
前記1次転写ロールT1y〜T1k、中間転写ベルトBおよび2次転写器T2等により、感光体ドラムPRy〜PRkに形成された画像を媒体に転写する実施例1の転写装置T1+T2+Bが構成されている。
前記ベルトモジュールBMの上方には、現像剤の収容容器の一例としてのカートリッジKy,Km,Kc,Kkが配置されている。各カートリッジKy〜Kkには、現像装置Gy〜Gkに補給される現像剤が収容されている。前記カートリッジKy〜Kkと現像装置Gy〜Gkとの間は、図示しない現像剤の補給装置により接続されている。
給紙トレイTR1〜TR3の左上方には、媒体の取出部材の一例としてのピックアップロールRpが配置されている。ピックアップロールRpの左方には、捌き部材の一例としての捌きロールRsが配置されている。
各給紙トレイTR1〜TR3の左方には、上方に延びる媒体の搬送路SHが形成されている。搬送路SHには、媒体の搬送部材の一例としての搬送ロールRaが複数配置されている。搬送路SHには、シートSの搬送方向の下流部であり且つ2次転写領域Q4の上流側に、送出部材の一例としてのレジロールRrが配置されている。
定着装置Fの斜め上方には、媒体の搬送部材の一例としての排出ローラRhが配置されている。排出ローラRhの右方には、媒体の排出部の一例としての排出トレイTRhが形成されている。
前記原稿トレイTG1に収容された複数の原稿Giは、プラテンガラスPG上の原稿の読み取り位置を順次通過して、原稿の排紙トレイTG2に排出される。
前記オートフィーダU3を使用して自動的に原稿を搬送して複写を行う場合は、読取り用の光学系Aは初期位置に停止した状態で、プラテンガラスPG上の読み取り位置を順次通過する各原稿Giを露光する。
原稿Giを作業者が手でプラテンガラスPG上に置いて複写を行う場合、読取り用の光学系Aが左右方向に移動して、プラテンガラスPG上の原稿が、露光されながら走査される。
画像処理部GSは、撮像素子CCDから入力されるRGBの電気信号を黒:K、イエロー:Y、マゼンタ:M、シアン:Cの画像情報に変換して一時的に記憶する。画像処理部GSは、一時的に記憶した画像情報を予め設定された時期に、潜像形成用の画像情報として書込回路DLに出力する。
なお、原稿画像が単色画像、いわゆる、モノクロの場合は、黒:Kのみの画像情報が書込回路DLに入力される。
各感光体ドラムPRy〜PRkの表面は、帯電ロールCRy〜CRkによりに帯電される。LEDヘッドLHy〜LHkは、書込領域Q1y〜Q1kにおいて、感光体ドラムPRy〜PRkの表面に静電潜像を形成する。現像装置Gy〜Gkは、現像領域Q2y〜Q2kにおいて、感光体ドラムPRy〜PRkの表面の静電潜像を、可視像の一例としてのトナー像に現像する。現像装置Gy〜Gkで現像剤が消費されると、消費量に応じて、各カートリッジKy〜Kkから各現像装置Gy〜Gkに現像剤が補給される。
前記レジロールRrは、中間転写ベルトBの表面のトナー像が2次転写領域Q4に移動する時期に合わせて、シートSを送り出す。
2次転写領域Q4を通過後の中間転写ベルトBの表面は、ベルトクリーナCLbにより残留トナーが除去されて清掃される。
2次転写領域Q4を通過したシートSは、定着領域Q5を通過する際に、定着装置Fによりトナー像が加熱および加圧されて定着される。
トナー像が定着された記録シートSは、排出ローラRhで排出トレイTRhに排出される。
図3は実施例1の現像装置の説明図である。
図4は図3のIV−IV線断面図である。
次に、前記本発明の実施例1の現像装置Gy,Gm,Gc,Gkの説明をするが、各色の現像装置Gy,Gm,Gc,Gkは同様に構成されているため、Y色の現像装置Gyについてのみ詳細な説明をし、その他の色の現像装置Gm,Gc,Gkについては、詳細な説明を省略する。
供給室6と撹拌室7との間は、仕切部材の一例としての仕切壁8で仕切られている。図4において、仕切壁8の前方には、第1の接続部の一例として、供給室6と撹拌室7とを接続する第1流入部8aが形成されている。なお、実施例1では、第1流入部8aは、現像ロール室4の前端よりも前方に配置されている。また、仕切壁8の後方には、第2の接続部の一例として、供給室6と撹拌室7とを接続する第2流入部8bが形成されている。
現像ロール室4の下方には、層厚の規制部材の一例としてのトリマー13が配置されている。実施例1のトリマー13は、前後方向に延びる円柱状に形成されている。トリマー13は、現像スリーブ12に対して、予め設定された隙間をあけて回転不能な状態で支持されている。
撹拌室7には、回転部材の一例であって、第2の搬送部材の一例としての撹拌オーガ17が配置されている。撹拌オーガ17は、供給オーガ16と同様に、軸部の一例としての回転軸17aと、搬送部の一例としての搬送羽根17bと、ギアG2とを有する。
また、図4において、撹拌室7の後部には、カートリッジKyからの現像剤が補給される補給口7aが形成されている。
前記構成を備えた現像装置Gy〜Gkでは、画像形成が開始されると、モータが駆動して、現像ロールR0y〜R0kが回転すると共に、各オーガ16,17が回転する。実施例1では、供給オーガ16が回転すると、供給オーガ16は、供給室6の現像剤を、矢印Yaで示すように、第1流入部8aから第2流入部8bに向けて撹拌しながら搬送する。第2流入部8bまで搬送された現像剤は、第2流入部8bを通じて撹拌室7に流入する。撹拌オーガ17が回転すると、撹拌オーガ17は、撹拌室7の現像剤を、矢印Ybで示すように、第2流入部8bから第1流入部8aに向けて撹拌しながら搬送する。第1流入部8aまで搬送された現像剤は、第1流入部8aを通じて供給室6に流入する。よって、供給室6と撹拌室7とによって、循環室6+7が構成されている。
図5は実施例1の現像装置の要部説明図であり、図5Aは端部の説明図、図5Bはシール部材の部分の要部拡大図である。
図5において、実施例1のオーガ16,17の端部は、軸受部材の一例としてのベアリング21により回転可能に支持されている。ベアリング21の内側には、抑制部材の一例としてのシール部材22が支持されている。シール部材22は、円筒状の基部22aを有する。基部22aは、現像容器Vの内面に固定支持されている。基部22aの内周には、本体部の一例として、内側に延びる略円錐状のシール本体22bが形成されている。シール本体22bは、オーガ16,17の回転軸16a,17aが貫通した状態で支持される。そして、シール本体22bは、貫通する回転軸16a,17aに押されて略円錐状に弾性変形して、回転軸16a,17aの表面に、弾性力で接触した状態で保持される。
前記構成を備えた実施例1の現像装置Gy〜Gkでは、回転軸16a,17aの端部に、シール部材22が配置されている。したがって、ベアリング21に現像剤が進入して、ベアリング21が齧って、オーガ16,17の回転時のトルクが上昇することが低減されている。
次に、実施例1の機能について、以下に説明する3つの評価結果を参照しつつ説明する。試験において、本実施形態の現像装置Gy〜Gk部品等を用いる場合、その部品等の符号及び名称等をそのまま用いて説明する。
回転軸16a,17aとシール部材22の先端部に生じる隙間を観察により測定した。
耐久試験では、以下に説明する評価毎の条件を設定した現像装置Gy〜Gkを複写機Uに取り付けて、500時間連続でA4サイズの普通紙に全印刷領域の5%印字を行った。実験は、富士ゼロックス株式会社製のColor 1000 Pressを改造して行った。
〈概要〉
第1評価では、撹拌オーガ17のシール部材22において、フリーレングス比xが異なる複数の現像装置Gy〜Gkを準備した。ここで、準備した複数のシール部材22のフリーレングス比xは、1.87,2.07,2.27,2.47,2.67の5水準とした。また、第1評価ではシール部材22のヤング率を0.24[GPa]、ポアソン比を0.49とした。また、第1評価では、キャリアの体積粒径分布の標準偏差をσに対して、3σ(全体の99.7%)の最小値yは10[μm]であった。なお、キャリアの体積粒径分布は、BECKMAN COULTER社製のCoulter Multisizerで測定した。また、第1評価では、接触シール厚さtを300[μm]とした。
図6は第1評価の評価結果の説明図であり、横軸にフリーレングス比を取り、縦軸に先端浮きを取ったグラフである。
図6に示されるように、フリーレングス比xが、2.07以下で先端浮きは0、すなわち回転軸17aに対しシール部材22の先端浮きあがりは未発生となった。また、耐久試験の結果、フリーレングス比xが2.07以下で漏れ未発生となった。
フリーレングス比xを小さくすることで、先端浮きが小さくなり、キャリアがシール先端部22cに入り込むことに起因するキャリアと回転軸17aとの摺擦が発生しにくくなった。よって、回転軸17aの局所的削れに伴う、シール機能の低下が発生しなかったと考える。
しかしながら、フリーレングス比xを短くしすぎると、これまで説明した回転軸16a,17aとキャリアの摺動を原因とする回転軸16a,17aの局所的な削れとは別の要因で、シール機能が保てなくなる。フリーレングス比xを短くすると、回転軸16a,17aに対してシール部材22が接触する幅(リップ幅)が小さくなり、やがて接触しなくなる。
図7にはフリーレングス比xと接触幅の関係を示す。図7は、補足試験として、現像装置Gy〜Gkを複写機Uに取り付けて、2時間連続でA4サイズの普通紙に全印刷領域の5%印字を行った結果である。
補足試験の結果、回転軸16a,17aの局所的な削れが発生していない条件で、漏れが発生しなかった最小のフリーレングス比x=1.6[mm]をフリーレングス比xの下限として設定した。
ところで、上記の先端浮きはシール部材22の材料特性として、ヤング率Y[GPa]と、ポアソン比pの影響を受ける事が考えられ、ヤング率Y、ポアソン比pともに大きくなるほど、先端浮きも増大する事が予想される。
よって、ポアソン比を固定してヤング率が異なる複数のシール部材22を使用して、フリーレングス比と先端浮きとの関係を構造解析シミュレーション(Abaqus使用)で推定した。解析条件は、ヤング率を0.01,0.50,3.50[GPa]の三水準とし、ポアソン比は0.49固定とした。実験結果を図8に示す。なお、シミュレーションと実験とは、図8記載のヤング率0.24[GPa]、ポアソン比0.42でのFL比2.27,2.47,2.67三水準で同等の結果を示すことを検証済みである。
図8に示す結果は、ゴム材等の代表値としてのヤング率0.01[GPa]から、ポリスチレン等の樹脂材料の代表値としてのヤング率3.50[GPa]の範囲で、先端浮きが変化しない事を示している。これはヤング率を変化させても、弾性変形域内であれば先端浮きが変化しない事を示している。
図9はフリーレングス比と先端浮きとの関係の説明図であり、横軸にフリーレングス比を取り、縦軸に先端浮きを取ったグラフである。
図9は、ゴム材等の代表値としてのポアソン比0.49から、ポリスチレン等の樹脂材料の代表値としてのポアソン比0.34の範囲でのフリーレングス比と先端浮きの関係を示しており、ポアソン比を大きくすることで、先端浮きはわずかに増大するものの、フリーレングス比による影響に比べ極めて小さい事が分かる。以上のことより、ヤング率、ポアソン比によらず、フリーレングス比短縮による先端浮きの抑制効果は十分に得られると考える。
次に、シール本体22bの厚さtに関して、構造解析シミュレーション(Abaqus使用)で推定した。解析条件は、フリーレングス比が1.87,2.27,2.47,2.67の四水準、シール本体22bの厚さtを150[μm]、300[μm]、450[μm]の三水準とした。結果を図10に示す。
シール部材22の厚さtに関しては、厚くしすぎると接触圧力が上昇し、トルク、温度上昇が課題として発生する。一方、薄くしすぎると接触圧力が低下し、シール機能が悪くなることが分かっている。詳細は割愛するが、温度上昇によるシール厚さtの上限値は450[μm]程度、シール機能低下によるシール厚さtの下限値は150[μm]程度となっている。図10に示す通り、フリーレングス比2.47以下では、シール厚さtの上下限範囲内において、本評価条件であるシール厚さt=300[μm]時よりも先端浮きが大きくなる事は無いため、想定される任意のシール厚さで使用可能である。一方、第2評価で記載するフリーレングス比xが2.47≦x≦2.67の範囲ではシール厚さtが大きくなると先端浮きが増大する傾向があり、本評価条件のシール厚さt=300[μm]より、150[μm]≦t≦300[μm]以下という制限が入る。
以上の検討により、実施例1の現像装置Gy〜Gkでは、オーガ16,17は、フリーレングス比xを1.6<x≦2.07とすることで、キャリアが回転軸16a,17aとシール部材22の間に入り込み回転軸16aの局所的削れを発生させることを抑制することができ、課題であるシール機能の低下を防ぐことができる。
〈概要〉
第2評価では、第1評価でも用いたフリーレングス比xが異なる複数の現像装置Gy〜Gkを準備した。ここで、準備した複数のシール部材22のフリーレングス比xは、第1評価にて漏れが発生した2.27,2.47,2.67の3水準とした。また、第2評価では、キャリアの体積粒径分布の3σの最小値yの異なる複数の現像剤を用意した。ここで、準備した複数のキャリアの前記最小値yは、14[μm]、20[μm]、30[μm]、40[μm]の4水準とした。また、第2評価ではシール部材22のヤング率を0.24[GPa]、ポアソン比を0.47とした。また、第2評価では、シール部材22の厚さtを300[μm]とした。
図11は第2評価の評価結果の説明図であり、フリーレングス比とキャリアの体積粒径分布の最小値との関係の説明図である。
図11に示されるように、キャリアの体積粒径の最小値yが14[μm]時にフリーレングス比xが2.27以下で、キャリアの体積粒径の最小値yが20[μm]時にフリーレングス比xが2.47以下で、キャリアの体積粒径の最小値yが30[μm]および40[μm]時にフリーレングス比xが2.67以下で、漏れ無しとなった。
前述のとおり、フリーレングス比xは小さいほど、またキャリアの体積粒径の最小値yが大きいほど漏れが発生し難い事が分かる。これは、第1評価でも言及したとおり、回転軸16a,17aに対するシール部材22の先端部22cの浮きが小さいほど、またキャリアの粒径が大きいほど、回転軸16a,17aとキャリアの摺擦が起こりやすく、回転軸16a,17aの局所的な削れが発生しやすい事に起因すると考えられる。
図12では、シール部材22のヤング率を0.24[GPa]、ポアソン比を0.49、キャリアの体積粒径の最小値yを14[μm]と20[μm]の2水準とした場合について、フリーレングス比と局所的な回転軸16a,17aの局所的な削れが発生するかを観察した。
図12の結果から、確かにフリーレングス比xが小さいほど、またキャリアの体積粒径の最小値yが大きいほど回転軸削れが抑制されている事が分かる。
以上の検討により、実施例1の現像装置Gy〜Gkのオーガ16,17は、キャリアの体積粒径の最小値yとフリーレングス比xにおいて、
(1)14≦y<20の時、1.6 ≦x≦ 2.27、
(2)20≦y< 30の時、1.6≦x≦ 2.47、
(3)30 ≦y≦40の時、1.6 ≦x≦ 2.67、且つ、2.47 ≦x≦ 2.67のときのシール厚さtの範囲は150[μm]≦t≦300[μm] 、
を満たすことで、キャリアが回転軸16a,17aとシール部材22の間に入り込み回転軸16a,17aの局所的削れを発生させることを抑制することができ、課題であるシール機能の低下を防ぐことができる。
〈概要〉
第3評価では、攪拌オーガ17のシール部材22において、先端部22cの曲率半径Rの異なる複数の水準を用意した。ここで、準備した複数のシール部材22の先端部22cは、R=10[μm]、15[μm]、20[μm]、35[μm]、50[μm]の5水準とした。また、第3評価ではキャリアの体積粒径の最小値yを25[μm]とした。また、第3評価ではシール部材22のフリーレングス比xを1.87とした。また、第3評価ではシール部材22のヤング率を0.24[GPa]、ポアソン比を0.49とした。また、第3評価でのシール部材22の厚さtは300[μm]とした。
図13は第3評価の評価結果の説明図であり、横軸に先端部の曲率半径を取り、縦軸に径方向反力比を取ったグラフである。
図13に示されるように、シール部材22の先端部22cの曲率半径Rが小さいほど径方向反力比は減少し、先端部22cの曲率半径Rをキャリア粒径分布の最小値yの半値、本評価においては12.5[μm]以下とすることで、回転軸17aに対する径方向反力は0となった。
第1評価で述べた先端浮きの発生しないフリーレングス比においては、シール部材22の先端部22cの曲率半径Rを、キャリアの径の半値以下とすることで、回転軸17aに対するキャリアの径方向反力を無くす事が出来、キャリアと回転軸17aの摺擦により発生する回転軸17aの局所的削れを更に抑制し、より低ストレスな接触シール機構を実現できる。
第4評価では、ヤング率の異なる3水準のシール部材22を用意した。ここで準備した複数のシール部材22の水準は、ヤング率0.01[GPa]、0.05[GPa]、3.5[GPa]の3水準とした。そして、シール部材22のヤング率を、株式会社島津製作所製のDUH−201で測定した。結果を図14に示す。
図14は第4評価の評価結果の説明図であり、横軸にヤング率を取り、縦軸にシール部材の応力を取ったグラフである。
図14において、接触シール128のヤング率とシール反力は比例する事が分かった。
また、シール反力は、シール部材22の漏れ防止の観点から下限値が1MPa、トルク上昇、発熱の観点から9MPaが上限値となっているため、ヤング率の範囲を0.045[GPa]〜0.41[GPa]とすることで、トルク上昇、および発熱二次障害なく、シール機能を保持出来る。
1.6≦x≦2.07 …式(1)
よって、式(1)を満足しない構成に比べて、実施例1では、シール部材22の先端部22cの浮き上がりが抑制される。したがって、シール部材22の先端部22cと回転軸16a,17aとの隙間にキャリアが進入することが抑制される。よって、回転軸16a,17aの局所的な削れによるシール機能の低下が抑制される。したがって、キャリア径に関わらず、少なくとも式(1)を満足すれば、シール部材22の先端部22cと回転軸16a,17aとの隙間にキャリアの進入が抑制される。
(1)14≦y≦20の場合は、1.6≦x≦2.27、
(2)20<y≦30の場合は、1.6≦x≦2.47、
(3)30<y≦40の場合は、1.6≦x≦2.67、且つ、2.47≦x≦2.67の場合は、150[μm]≦t≦300[μm]、
を満たすように設定することも可能である。
なお、式(1)を満足するように設定された実施例1の現像装置では、上記の関係も満足する。したがって、上記の範囲に基づいて、キャリア径に応じて、フリーレングス比を設定可能な範囲を拡張することが可能である。
1.6≦x≦0.02×y+1.87 …式(2)
よって、上記式(2)を満足するように設定することで、シール部材22の先端部22cと回転軸16a,17aとの隙間にキャリアの進入が抑制される。
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H04)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、画像形成装置の一例としての複写機を例示したが、これに限定されず、例えば、プリンタ、FAX、あるいはこれらの複数または全ての機能を有する複合機等により構成することも可能である。
(H02)前記実施例において、複写機Uは、4色の現像剤が使用される構成を例示したが、これに限定されず、例えば、単色の画像形成装置や、5色以上または3色以下の多色の画像形成装置にも適用可能である。
16a,17a…軸部、
21…軸受け部材、
22…抑制部材、
22c…自由端部、
22d…基端部、
d…軸部の表面から基端部までの軸部の径方向の長さ、
F…定着装置、
Gy,Gm,Gc,Gk…現像剤の収容体、現像装置、
L…基端部から自由端部までの抑制部材の長さ、
PRy,PRm,PRc,PRk…像保持体、
R…自由端部の先端の角の曲率半径、
S…媒体、
t…抑制部材の厚さ、
T1+T2+B…転写装置、
U…画像形成装置、
V…収容部、
y…キャリアの体積粒径分布における3σの範囲の最小値。
Claims (7)
- トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される収容部と、
前記収容部内に配置され、軸部を中心として回転する回転部材と、
前記軸部を回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材に対して前記収容部の内側に配置され、基端部と自由端部とを有し、前記自由端部が前記軸部に接触して、前記軸受部材側に現像剤が進入することを抑制する抑制部材と、
を備え、
前記基端部から前記自由端部までの前記抑制部材の長さをLとし、前記軸部の表面から前記基端部までの前記軸部の径方向の長さをdとし、前記現像剤に含まれるキャリアの体積粒径分布における標準偏差をσとし、3σの範囲の最小値をy[μm]とした場合に、14μm≦y≦20μm、且つ、1.6≦L/d≦2.27、
を満たすように各長さが設定されたことを特徴とする現像剤の収容体。 - トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される収容部と、
前記収容部内に配置され、軸部を中心として回転する回転部材と、
前記軸部を回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材に対して前記収容部の内側に配置され、基端部と自由端部とを有し、前記自由端部が前記軸部に接触して、前記軸受部材側に現像剤が進入することを抑制する抑制部材と、
を備え、
前記基端部から前記自由端部までの前記抑制部材の長さをLとし、前記軸部の表面から前記基端部までの前記軸部の径方向の長さをdとし、前記現像剤に含まれるキャリアの体積粒径分布における標準偏差をσとし、3σの範囲の最小値をy[μm]とした場合に、20μm<y≦30μm、且つ、1.6≦L/d≦2.47、
を満たすように各長さが設定されたことを特徴とする現像剤の収容体。 - トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される収容部と、
前記収容部内に配置され、軸部を中心として回転する回転部材と、
前記軸部を回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材に対して前記収容部の内側に配置され、基端部と自由端部とを有し、前記自由端部が前記軸部に接触して、前記軸受部材側に現像剤が進入することを抑制する抑制部材と、
を備え、
前記基端部から前記自由端部までの前記抑制部材の長さをLとし、前記軸部の表面から前記基端部までの前記軸部の径方向の長さをdとし、前記現像剤に含まれるキャリアの体積粒径分布における標準偏差をσとし、3σの範囲の最小値をy[μm]とし、前記軸部の径方向に対する前記抑制部材の厚さをt[μm]とした場合に、
30μm<y≦40μm、且つ、1.6≦L/d≦2.67、且つ、150μm≦t≦300μm、
を満たすように各長さが設定されたことを特徴とする現像剤の収容体。 - 前記自由端部の先端の角の曲率半径が、前記最小値yの半値以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の現像剤の収容体。
- 抑制部材のヤング率が0.045[GPa]以上、0.41[GPa]以下であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の現像剤の収容体。
- トナーとキャリアとを含む現像剤が収容される収容部と、
前記収容部内に配置され、軸部を中心として回転する回転部材と、
前記軸部を回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材に対して前記収容部の内側に配置され、基端部と自由端部とを有し、前記自由端部が前記軸部に接触して、前記軸受部材側に現像剤が進入することを抑制する抑制部材と、
を備え、
前記基端部から前記自由端部までの前記抑制部材の長さをLとし、前記軸部の表面から前記基端部までの前記軸部の径方向の長さをdとし、前記現像剤に含まれるキャリアの体積粒径分布における標準偏差をσとし、3σの範囲の最小値をy[μm]とした場合に、1.6≦L/d≦0.02×y+1.87、且つ、14μm≦y≦30μm、
または、
1.6≦L/d≦0.02×y+1.87、且つ、30μm<y≦40μm、且つ、150μm≦t≦300μm、
を満たすように各値が設定されたことを特徴とする現像剤の収容体。 - 像を表面に保持する像保持体と、
前記像保持体の表面に保持された潜像を可視像に現像する現像装置であって、請求項1ないし6のいずれかに記載の現像剤の収容体により構成された前記現像装置と、
可視像を媒体に転写する転写装置と、
媒体に転写された可視像を媒体に定着させる定着装置と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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