JP2008197289A - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】現像ローラが撹拌部材よりも鉛直方向上方に設けられる現像装置において、現像槽内の現像剤界面が低下しても、撹拌部材から現像ローラへの現像剤搬送量が低下せず、印刷速度の高速化および画像形成装置の小型化に対応する。
【解決手段】現像槽2と、現像ローラ3と、第1撹拌部材4と、第2撹拌部材5と、搬送部材6と、規制部材7と、流し板9とを含む現像装置1において、流し板9の鉛直方向下部の形状に対応する形状を有する磁性部材10を流し板9の鉛直方向下面に接触するように設け、現像ローラ3表面と磁性部材10の現像ローラ3に最も近接する側の端部との離隔距離を0.1mm〜10mmにする。
【選択図】図1In a developing device in which a developing roller is provided vertically above a stirring member, even if the developer interface in the developing tank decreases, the amount of developer transport from the stirring member to the developing roller does not decrease, and printing is performed. This corresponds to higher speed and downsizing of the image forming apparatus.
In a developing device including a developing tank, a developing roller, a first agitating member, a second agitating member, a conveying member, a regulating member, and a sink plate, a sink is provided. A magnetic member 10 having a shape corresponding to the shape of the lower portion of the plate 9 in the vertical direction is provided so as to contact the lower surface of the flow plate 9 in the vertical direction, and the surface of the developing roller 3 and the magnetic member 10 on the side closest to the developing roller 3 The separation distance from the end is set to 0.1 mm to 10 mm.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、現像装置および画像形成装置に関する。 The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus.
電子写真方式を利用して画像を形成する画像形成装置(以下単に「画像形成装置」とする)は、簡易な操作で高画質画像を形成でき、保守管理も容易であることから、複写機、プリンタ、ファクシミリなどに多用され、広く普及している。画像形成装置は、たとえば、感光体と、帯電手段と、露光手段と、現像手段と、転写手段と、定着手段とを含む。感光体はその表面に感光層を有するローラ状部材である。帯電手段は感光体表面を所定電位に帯電させる。露光手段は帯電状態にある感光体表面に静電潜像を形成する。現像手段は感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。転写手段は感光体表面のトナー像を記録媒体に転写する。定着手段はトナー像を記録媒体に熱定着させる。これによって、記録媒体上に画像が形成される。画像形成装置において、現像手段としては、一般に、現像槽、現像ローラ、撹拌部材、規制部材、流し板などを含む現像装置が用いられる。現像槽は、現像ローラおよび撹拌部材を回転自在に支持するとともに、その内部に現像剤を貯留する。現像ローラは表面に現像剤層を担持して回転し、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。撹拌部材は現像槽内の現像剤を均一に撹拌して現像ローラに向けて搬送する。規制部材は現像ローラ表面の現像剤層の層厚を規制する。現像剤としては、主に、トナーとキャリアとを含む2成分現像剤が用いられる。 An image forming apparatus (hereinafter simply referred to as an “image forming apparatus”) that forms an image using an electrophotographic method can form a high-quality image with a simple operation and is easy to maintain and manage. Widely used in printers, facsimiles, etc., and widely used. The image forming apparatus includes, for example, a photoconductor, a charging unit, an exposure unit, a developing unit, a transfer unit, and a fixing unit. The photoreceptor is a roller-shaped member having a photosensitive layer on its surface. The charging means charges the surface of the photoreceptor to a predetermined potential. The exposure means forms an electrostatic latent image on the charged photoreceptor surface. The developing means supplies toner to the electrostatic latent image on the surface of the photoreceptor to form a toner image. The transfer unit transfers the toner image on the surface of the photoreceptor to a recording medium. The fixing unit heat-fixes the toner image on the recording medium. As a result, an image is formed on the recording medium. In the image forming apparatus, as the developing unit, a developing device including a developing tank, a developing roller, a stirring member, a regulating member, a sink plate, and the like is generally used. The developing tank rotatably supports the developing roller and the stirring member, and stores the developer therein. The developing roller carries a developer layer on its surface and rotates, and supplies toner to the electrostatic latent image on the surface of the photoreceptor to form a toner image. The agitating member uniformly agitates the developer in the developing tank and conveys the developer toward the developing roller. The regulating member regulates the layer thickness of the developer layer on the surface of the developing roller. As the developer, a two-component developer containing toner and carrier is mainly used.
画像形成装置の広範な分野への急速な普及に伴い、画像形成装置には様々な高性能化が要求される。たとえば、印刷速度の高速化が進められる。数年前まではA4用紙で50〜70枚/分であった印刷速度が、最近では100〜120枚/分にも及ぶ。このような高速化は、軽印刷の分野への進出を視野に入れたものである。印刷速度の高速化に対応するためには、現像装置においては、現像ローラを大径化し、かつ現像槽を大容量化するのが最も容易である。しかしながら、画像形成装置には、印刷速度の高速化とともに装置の小型化が求められる。特に、車椅子などに座った状態でも簡単に操作できる、床からの高さ寸法の短い小型化された画像形成装置が望まれる。したがって、現像装置自体も小型化を強いられ、その状況下においても、感光体の潜像画像を適正に現像して、安定した印字品位を有する画像を提供することが求められる。 With the rapid spread of image forming apparatuses to a wide range of fields, various performance enhancements are required for image forming apparatuses. For example, the printing speed is increased. The printing speed, which was 50 to 70 sheets / minute with A4 paper until several years ago, has recently reached 100 to 120 sheets / minute. Such speeding up is intended to advance into the field of light printing. In order to cope with an increase in printing speed, it is easiest in the developing device to increase the diameter of the developing roller and increase the capacity of the developing tank. However, the image forming apparatus is required to increase the printing speed and downsize the apparatus. In particular, a downsized image forming apparatus with a short height from the floor that can be easily operated even when sitting in a wheelchair or the like is desired. Therefore, the developing device itself is also required to be miniaturized, and even under such circumstances, it is required to appropriately develop the latent image on the photoreceptor and provide an image having a stable print quality.
小型化された現像装置によって高速印刷を行うには、現像槽内に新たに補給されるトナーと現像槽内の現像剤とを速やかに混合し、トナーを短時間で設計帯電値に帯電させることが重要である。このため、現像槽の形状、現像槽に形成されるトナー補給口の位置、現像槽内における現像ローラ、撹拌部材、規制部材、流し板などの配置や形状、撹拌部材の個数、2成分現像剤の種類などについて、最適条件を求める検討がなされる。たとえば、小型化のために現像槽の高さ寸法を小さくすると、トナー補給口の位置が、現像槽内においてトナー補給口近傍に設けられる撹拌部材の軸心高さよりも低くなる場合がある。通常、トナーと現像剤とを均一に混合するためには、ある程度のトナー落下空間が必要であるが、前記のようなトナー補給口の位置ではトナー補給量を減じざるを得ない。その結果、現像槽内の現像剤量が減少する。また、現像槽内の現像剤量は、高速で大量に印刷を行った場合にも急激に減少する。一方、現像装置の基本構造として、現像ローラは、現像ローラ近傍に設けられる撹拌部材(パドルローラ)よりも鉛直方向上方に設けられるので、現像槽内の現像剤量が減少すると、現像ローラに充分量の現像剤を供給できないという不具合を生じる。 In order to perform high-speed printing with a miniaturized developing device, the newly replenished toner in the developing tank and the developer in the developing tank are quickly mixed, and the toner is charged to the designed charge value in a short time. is important. Therefore, the shape of the developing tank, the position of the toner replenishing port formed in the developing tank, the arrangement and shape of the developing roller, the stirring member, the regulating member, the sink plate, etc. in the developing tank, the number of the stirring members, and the two-component developer Consideration is made to find the optimum condition for the type of the item. For example, when the height of the developing tank is reduced for miniaturization, the position of the toner replenishing port may be lower than the axial center height of the stirring member provided near the toner replenishing port in the developing tank. Usually, in order to mix the toner and the developer uniformly, a certain amount of toner dropping space is required, but the amount of toner replenishment must be reduced at the position of the toner replenishing port as described above. As a result, the amount of developer in the developing tank is reduced. In addition, the amount of developer in the developing tank is drastically reduced even when a large amount of printing is performed at high speed. On the other hand, as the basic structure of the developing device, the developing roller is provided vertically above the stirring member (paddle roller) provided in the vicinity of the developing roller. Therefore, when the amount of developer in the developing tank decreases, This causes a problem that an amount of developer cannot be supplied.
図10は従来の現像装置100の構成を模式的に示す断面図である。現像装置100は、現像槽101と、マグネットローラ110を備える現像ローラ102と、撹拌部材であるパドルローラ103と、規制部材104と、流し板105と、図示しない位置決め手段とを含み、さらに2成分現像剤106を用いて図示しない感光体ドラム上の静電潜像を現像する。現像槽101は、現像ローラ102およびパドルローラ103を回転自在に支持し、その内部空間に2成分現像剤を収容する(たとえば、特許文献1参照)。現像ローラ102は、マグネットローラ110とスリーブ111とを含み、図示しない感光体ドラム上の静電潜像にトナーを供給して現像する。マグネットローラ110は、周方向に複数のN磁極およびS磁極が交互に配置された非回転のローラ状部材である。スリーブ111は、マグネットローラ110に外嵌され、表面に現像剤層を担持して回転する。この現像剤層は表面にトナーが付着したキャリア粒子がブラシ形状に結合した磁気ブラシの集合体である。パドルローラ103は現像槽101内の2成分現像剤を撹拌して現像ローラ102に向けて搬送する。規制部材104は、現像ローラ102上の現像剤層の層厚を規制することによって、現像ローラ102による現像剤106の搬送量を調整する。流し板105は、規制部材104によって現像ローラ102表面から取り除かれる現像剤106をハドルローラ103に向けて搬送する。位置決め手段は、マグネットローラ110の軸受部材と一体化されて、規制部材104および流し板105の配置を調整する。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional developing
現像装置100では現像槽101内に収容される現像剤106がパドルローラ103によって撹拌され、キャリア表面にトナーが付着した状態で現像ローラ102に搬送される。さらに、現像ローラ102のスリーブ111が感光体ドラムと反対方向へ回転することによって現像ローラ102と流し板105との間の現像剤106が規制部材104に向けて搬送され、現像剤106の搬送量が規制される。現像ローラ102と規制部材104との間隙を通過した現像剤106は静電潜像へ搬送され、規制部材103により現像ローラ102表面から取り除かれる余剰の現像剤106は規制部材104と流し板105とその上部の現像槽壁とによって形成される空間に滞留し、滞留量が増加するとともに、流し板105の上面を現像ローラ102から離反する方向に流動し、パドルローラ103の上側に還流される。現像装置100は、現像ローラ102がパドルローラ103よりも高い位置に配置される一般的な構造を有する。このような構造を有する現像装置100においては、現像剤106の帯電量の著しい上昇、現像剤106の偏在などの理由によって、図11に示すように、現像槽101内における現像剤界面106a(現像剤層の上面)の低下が起こり易い。図11は、図10に示す現像装置100における現像剤界面106a(現像剤層の上面)の低下を説明する断面図である。現像剤界面106aが低下すると、パドルローラ103から現像ローラ102表面への現像剤搬送量が少なくなり、現像ローラ102表面での磁気ブラシの密度が小さくなる。その結果、現像ローラ102によって運ばれる現像剤量が減り、画像濃度の低下、画像濃度むらなどの画像欠陥を発生させる。現像装置100では、位置決め手段により規制部材104と流し板105の位置を調整することによって、現像剤界面106aの低下を防止しようとするが、その効果は充分ではない。したがって、現像ローラがパドルローラよりも高い位置に配置される現像装置を用いて、画像形成装置の高速化および小型化に対応するのは非常に困難である。
In the developing
また、マグネットローラを備える現像ローラが撹拌部材よりも鉛直方向上部に配置され、マグネットローラにおける現像(静電潜像へのトナー供給)後の現像剤搬送磁極(N1極)に対向する位置に磁性部材を設けた2成分現像装置が提案される(たとえば、特許文献2参照)。特許文献2の技術は、現像後にスリーブ表面に残留する現像剤を効率良く回収し、スリーブ上に均一に帯電した現像剤を新たに供給して次の現像を行うことによって、画像濃度の低下を防止し、画質品位の向上を図ることを目的とする。しかしながら、特許文献2の現像装置においても、現像ローラが撹拌部材よりも上部に設けられるので、現像剤界面の低下による、撹拌部材から現像ローラへの現像剤搬送量の減少を避け得ない。
Further, a developing roller having a magnet roller is disposed vertically above the stirring member, and is magnetically positioned at a position facing the developer transport magnetic pole (N1 pole) after development (toner supply to the electrostatic latent image) on the magnet roller. A two-component developing device provided with a member is proposed (for example, see Patent Document 2). The technique of
本発明の目的は、現像ローラが撹拌部材よりも鉛直方向上方に設けられる現像装置において、現像槽内の現像剤界面が低下しても、撹拌部材から現像ローラへの現像剤搬送量が低下せず、印刷速度の高速化および画像形成装置の小型化に対応可能な現像装置を提供することである。 An object of the present invention is to reduce the amount of developer transport from the stirring member to the developing roller even in the developing device in which the developing roller is provided vertically above the stirring member even if the developer interface in the developing tank is lowered. It is another object of the present invention to provide a developing device that can cope with an increase in printing speed and downsizing of an image forming apparatus.
本発明は、
表面に静電潜像が形成される感光体ドラムを含む電子写真方式の画像形成装置に装着される現像装置において、
マグネットローラを含み、表面に現像剤を担持して回転し、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、
現像ローラに現像剤を供給する撹拌部材と、
現像ローラ表面の現像剤の担持量を規制する規制部材と、
現像ローラと撹拌部材との最近接位置よりも現像ローラ回転方向下流側から現像ローラと規制部材との最近接位置よりも現像ローラ回転方向上流側までの現像ローラ近傍において、現像ローラ表面と現像ローラに最も近接する側の端部との離隔距離が0.1mm〜10mm(0.1mm以上、10mm以下)になるように設けられて現像剤と接触する面を有する磁性部材とを含むことを特徴とする現像装置である。
The present invention
In a developing device mounted on an electrophotographic image forming apparatus including a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed,
A developing roller that includes a magnet roller, carries a developer on its surface, rotates, supplies toner to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum, and develops the toner;
A stirring member for supplying developer to the developing roller;
A regulating member that regulates the amount of developer carried on the surface of the developing roller;
The surface of the developing roller and the developing roller in the vicinity of the developing roller from the position closest to the developing roller and the stirring member in the developing roller rotation direction to the upstream position in the developing roller rotating direction from the closest position of the developing roller to the regulating member And a magnetic member having a surface that comes into contact with the developer, and is provided so that a separation distance from an end portion closest to the edge is 0.1 mm to 10 mm (0.1 mm or more and 10 mm or less). The developing device.
また本発明の現像装置は、
現像ローラの回転方向における規制部材よりも上流側において、短手方向の一端が現像ローラ表面に近接し、他端が現像ローラから離反する方向に延び、規制部材により現像ローラ表面から取り除かれる現像剤を現像ローラから離反する方向に搬送する流し板をさらに含むことを特徴とする。
The developing device of the present invention is
On the upstream side of the regulating member in the rotation direction of the developing roller, one end in the short side direction is close to the developing roller surface, the other end extends in a direction away from the developing roller, and is removed from the developing roller surface by the regulating member And a sink plate that conveys the toner in a direction away from the developing roller.
さらに本発明の現像装置は、流し板が、磁性部材よりも鉛直方向上方に設けられることを特徴とする。 Furthermore, the developing device of the present invention is characterized in that the sink plate is provided vertically above the magnetic member.
さらに本発明の現像装置は、
磁性部材の鉛直方向上面の少なくとも一部が流し板の鉛直方向下面に接触するように設けられることを特徴とする。
Furthermore, the developing device of the present invention provides:
It is characterized in that at least a part of the upper surface in the vertical direction of the magnetic member is provided so as to contact the lower surface in the vertical direction of the sink plate.
さらに本発明の現像装置は、磁性部材が流し板の鉛直方向下面の形状に対応する形状を有することを特徴とする。 Furthermore, the developing device of the present invention is characterized in that the magnetic member has a shape corresponding to the shape of the bottom surface of the sink plate in the vertical direction.
さらに本発明の現像装置は、磁性部材の現像剤と接触する面が平面または凸面であることを特徴とする。 Furthermore, the developing device of the present invention is characterized in that the surface of the magnetic member that contacts the developer is a flat surface or a convex surface.
さらに本発明の現像装置は、磁性部材が永久磁石であることを特徴とする。
さらに本発明の現像装置は、永久磁石の磁力が50mT〜500mT(50mT以上、500mT以下)であることを特徴とする。
Furthermore, the developing device of the present invention is characterized in that the magnetic member is a permanent magnet.
Furthermore, the developing device of the present invention is characterized in that the magnetic force of the permanent magnet is 50 mT to 500 mT (50 mT or more and 500 mT or less).
また本発明は、
表面に静電潜像が形成される感光体と、感光体表面を帯電させる帯電手段と、感光体表面に静電潜像を形成する露光手段と、感光体表面の静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像手段と、感光体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、感光体表面を清浄化するクリーニング手段と、トナー像を記録媒体に定着させる定着手段とを含み、電子写真方式を利用して画像を形成する画像形成装置において、
現像手段が、前述のいずれか1つの現像装置であることを特徴とする画像形成装置である。
The present invention also provides
A photosensitive member on which an electrostatic latent image is formed, a charging unit for charging the surface of the photosensitive member, an exposure unit for forming an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member, and a toner on the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member. Developing means for supplying and forming a toner image; transfer means for transferring the toner image on the surface of the photoreceptor to the recording medium; cleaning means for cleaning the surface of the photoreceptor; and fixing means for fixing the toner image to the recording medium; In an image forming apparatus for forming an image using an electrophotographic method,
The image forming apparatus is characterized in that the developing means is any one of the developing devices described above.
本発明によれば、マグネットローラを含む現像ローラと、撹拌部材と、規制部材と、磁性部材とを含み、電子写真方式の画像形成装置に装着され、印刷速度の高速化および画像形成装置の小型化に対応できる現像装置が提供される。本発明の現像装置は磁性部材を含むことを特徴とし、磁性部材を特定の位置に配置することを最大の特徴とする。本発明の現像装置において、磁性部材は、現像ローラと撹拌部材との最近接位置よりも現像ローラ回転方向下流側から現像ローラと規制部材との最近接位置よりも現像ローラ回転方向上流側までの現像ローラ近傍において、現像ローラ表面と現像ローラに最も近接する側の端部との離隔距離(以下特に断わらない限り単に「磁性部材と現像ローラとの離隔距離」とする)が0.1mm〜10mmになるように設けられるとともに、現像剤と接触する面を有する。磁性部材を前記のように配置することによって、現像槽内において現像剤界面が低下した場合でも、磁性部材がその磁力によって現像剤界面の持ち上げ効果(すなわち現像剤の汲み上げ効果)を発揮するので、現像ローラ表面の現像剤密度の低下を防ぎ、現像剤を現像ローラに緻密に付着させ得る。その結果、現像剤の界面が低下した場合においても、現像剤の現像ローラへの安定供給が可能になり、画像濃度の低下、画像濃度むらなどを防止できる。なお、この効果は単に磁性部材を配するだけでは得られず、磁性部材と現像ローラとの離隔距離を0.1mm〜10mmにすることが肝要である。0.1mm未満では現像ローラ表面に充分量の現像剤を担持させることが困難になり、10mmを超えると磁性部材による現像剤界面の持ち上げ効果が不充分になるおそれがある。このように、本発明の現像装置では、現像剤界面が低くても充分量の現像剤を現像ローラに供給できるので、印刷速度の高速化および現像槽の高さ寸法の短縮化ひいては小型化が可能になる。 The present invention includes a developing roller including a magnet roller, a stirring member, a regulating member, and a magnetic member, and is mounted on an electrophotographic image forming apparatus to increase the printing speed and reduce the size of the image forming apparatus. There is provided a developing device that can cope with the process. The developing device of the present invention is characterized by including a magnetic member, and the greatest feature is that the magnetic member is disposed at a specific position. In the developing device of the present invention, the magnetic member extends from the downstream side in the developing roller rotation direction from the closest position between the developing roller and the stirring member to the upstream side in the developing roller rotation direction from the closest position between the developing roller and the regulating member. In the vicinity of the developing roller, the separation distance between the surface of the developing roller and the end portion closest to the developing roller (hereinafter simply referred to as “the separation distance between the magnetic member and the developing roller” unless otherwise specified) is 0.1 mm to 10 mm. And has a surface in contact with the developer. By arranging the magnetic member as described above, even when the developer interface is lowered in the developer tank, the magnetic member exhibits the effect of lifting the developer interface by the magnetic force (that is, the effect of pumping up the developer) A decrease in developer density on the surface of the developing roller can be prevented, and the developer can be closely adhered to the developing roller. As a result, even when the interface of the developer is lowered, the developer can be stably supplied to the developing roller, and a decrease in image density and uneven image density can be prevented. Note that this effect cannot be obtained simply by providing a magnetic member, and it is important that the separation distance between the magnetic member and the developing roller be 0.1 mm to 10 mm. If it is less than 0.1 mm, it is difficult to carry a sufficient amount of developer on the surface of the developing roller, and if it exceeds 10 mm, the effect of lifting the developer interface by the magnetic member may be insufficient. As described above, in the developing device of the present invention, a sufficient amount of developer can be supplied to the developing roller even if the developer interface is low, so that the printing speed can be increased and the height of the developing tank can be shortened. It becomes possible.
また本発明によれば、さらに流し板を含む構成が好ましい。流し板は、現像ローラの回転方向における規制部材よりも上流側において、短手方向の一端が現像ローラ表面に近接し、他端が現像ローラから離反する方向に延び、規制部材により現像ローラ表面から取り除かれる現像剤を現像ローラから離反する方向に搬送する。流し板を設けると、規制部材により現像ローラ表面から取り除かれる余剰現像剤が、磁性部材の磁力によって、現像ローラによる現像剤の搬送方向(現像ローラの回転方向)と逆方向に移動するのが防止され、流し板に沿って規制部材および磁性部材から離反する方向に搬送される。したがって、現像槽内における現像剤の流れが安定し、現像ローラ表面に充分量の現像剤を担持させ得る。 Moreover, according to this invention, the structure which contains a sink further is preferable. The flow plate extends upstream from the restricting member in the rotation direction of the developing roller, with one end in the short direction being close to the developing roller surface and the other end being away from the developing roller. The developer to be removed is conveyed in a direction away from the developing roller. Providing a flow plate prevents surplus developer removed from the surface of the developing roller by the regulating member from moving in the direction opposite to the developer transport direction (developing roller rotation direction) by the developing roller due to the magnetic force of the magnetic member. Then, it is conveyed along the sink plate in a direction away from the regulating member and the magnetic member. Therefore, the flow of the developer in the developing tank is stabilized, and a sufficient amount of developer can be carried on the surface of the developing roller.
さらに本発明によれば、流し板を磁性部材よりも鉛直方向上方に設けることによって、前記した流し板の設置効果が一層確実に発揮される。 Furthermore, according to the present invention, by providing the sink plate vertically above the magnetic member, the above-described installation effect of the sink plate is more reliably exhibited.
さらに本発明によれば、磁性部材の鉛直方向上面の少なくとも一部が流し板の鉛直方向下面に接触するように磁性部材を設けることによって、流し板の設置効果を損なうことなく、現像ローラ、磁性部材、撹拌部材などによって囲まれる現像槽内の空間を拡げることができる。その結果、現像槽内における現像剤の流れが一層安定し、現像剤が効率良く撹拌混合され、キャリアおよびトナーの帯電量が一層均一になる。また、流し板と磁性部材との間の空間で現像剤が滞留するのを防止できる。 Further, according to the present invention, by providing the magnetic member so that at least a part of the vertical upper surface of the magnetic member is in contact with the vertical lower surface of the sink plate, the developing roller, magnetic The space in the developing tank surrounded by the member, the stirring member, etc. can be expanded. As a result, the flow of the developer in the developing tank is further stabilized, the developer is efficiently stirred and mixed, and the charge amount of the carrier and the toner becomes more uniform. Further, the developer can be prevented from staying in the space between the sink plate and the magnetic member.
さらに本発明によれば、磁性部材が流し板の鉛直方向下面の形状に対応する形状を有すると、磁性部材の設置によって現像槽内における現像剤の流れが乱されることなく、磁性部材による現像剤界面の持ち上げ効果が充分に発揮される。 Further, according to the present invention, when the magnetic member has a shape corresponding to the shape of the bottom surface in the vertical direction of the sink plate, the development by the magnetic member is not performed without disturbing the flow of the developer in the developing tank due to the installation of the magnetic member. The effect of lifting the agent interface is fully exhibited.
さらに本発明によれば、磁性部材の現像剤と接触する面が平面または凸面であると、該面に現像剤が滞留することに起因する現像剤の不均一な流れ(乱流)、現像剤の不均一な帯電などの発生を防止できる。該面が凹角または凹面を含むと、その部分に現像剤が滞留し、前記のような不都合が発生する。 Furthermore, according to the present invention, when the surface of the magnetic member that contacts the developer is a flat surface or a convex surface, the developer flows unevenly (turbulent flow) due to the developer remaining on the surface, the developer It is possible to prevent the occurrence of non-uniform charging. When the surface includes a concave angle or a concave surface, the developer stays in that portion, and the above-described disadvantage occurs.
さらに本発明によれば、磁性部材として強磁性またはフェリ磁性を有する磁性体である永久磁石を用いると、磁性部材の表面に常に現像剤の磁気ブラシが形成されるので、磁性部材による現像剤界面の持ち上げ効果が一層向上する。したがって、高速での大量印刷によって現像槽内の現像剤量が急激に減少しても、現像ローラへの現像剤の供給量をほぼ一定に保つことができる。 Furthermore, according to the present invention, when a permanent magnet, which is a magnetic material having ferromagnetism or ferrimagnetism, is used as the magnetic member, a developer magnetic brush is always formed on the surface of the magnetic member. The lifting effect is further improved. Therefore, even if the amount of developer in the developing tank rapidly decreases due to mass printing at high speed, the amount of developer supplied to the developing roller can be kept substantially constant.
さらに本発明によれば、磁力が50mT〜500mTである永久磁石を用いると、現像剤界面が極端に低下した場合でも、現像ローラに対して充分量の現像剤を安定的に供給できる。一方、現像剤界面の低下が少なく、磁性部材がなくても現像ローラに対して充分量の現像剤を供給できる場合では、現像剤は磁性部材の磁力によって鉛直方向上方に引っ張られた状態にあるが、現像剤同士は強い力で結合するのではなく、現像剤が磁力によって個々に浮遊する状態にある。したがって、撹拌部材の回転により発生する剪断力によって容易に流動状態に戻る。また、剪断力が付加される際に、軽く浮遊した状態にあるので、現像剤に掛る剪断応力が低減化され、現像剤に対するストレスの緩和効果(バッファー効果)が得られる。これによって、現像剤の耐用寿命の延長を図り得る。また、この程度の磁力を有すれば、現像槽内で現像剤と接触し、高温に晒されても磁力の低下が少なく、画像形成装置に設定される耐用期間(ライフ)の全般にわたって、充分な現像剤界面の持ち上げ効果が得られる。 Furthermore, according to the present invention, when a permanent magnet having a magnetic force of 50 mT to 500 mT is used, a sufficient amount of developer can be stably supplied to the developing roller even when the developer interface is extremely lowered. On the other hand, when the developer interface is less lowered and a sufficient amount of developer can be supplied to the developing roller without a magnetic member, the developer is pulled upward in the vertical direction by the magnetic force of the magnetic member. However, the developers are not bonded with a strong force, but the developers are individually floated by a magnetic force. Therefore, it returns to a fluid state easily by the shearing force generated by the rotation of the stirring member. Further, since the light is floated when the shearing force is applied, the shear stress applied to the developer is reduced, and a stress relaxation effect (buffer effect) on the developer is obtained. As a result, the service life of the developer can be extended. In addition, if it has this degree of magnetic force, it will be in contact with the developer in the developer tank, and there will be little decrease in magnetic force even if it is exposed to high temperatures, and it will be sufficient over the entire service life (life) set in the image forming apparatus. The effect of lifting the developer interface can be obtained.
さらに本発明によれば、感光体と、帯電手段と、露光手段と、本発明の現像装置と、転写手段と、クリーニング手段と、定着手段とを含む電子写真方式の画像形成装置が提供される。本発明の画像形成装置は、本発明の現像装置を含むことによって、印刷速度の高速化および小型化に同時に対応することが可能である。特に、現像装置における現像槽の高さ寸法の短縮化によって、画像形成装置の設置面からの高さを低くできるので、たとえば、車椅子などに座った状態でも印刷を簡単に行うことができる。また、画像濃度の低下、画像濃度むらなどの画像欠陥がない高品位画像を長期的にかつ安定的に形成できる。 Further, according to the present invention, there is provided an electrophotographic image forming apparatus including a photoreceptor, a charging unit, an exposure unit, a developing device of the present invention, a transfer unit, a cleaning unit, and a fixing unit. . By including the developing device of the present invention, the image forming apparatus of the present invention can simultaneously cope with an increase in printing speed and a reduction in size. In particular, since the height from the installation surface of the image forming apparatus can be reduced by shortening the height dimension of the developing tank in the developing device, printing can be easily performed even when sitting in a wheelchair, for example. In addition, a high-quality image free from image defects such as a decrease in image density and uneven image density can be formed stably over a long period of time.
図1は、本発明の実施の第1形態である現像装置1の構成を模式的に示す断面図である。図2は図1に示す現像装置1と感光体ドラム20との位置関係を示す断面図である。図3および図4は図1に示す現像装置1における現像剤界面の状態を示す断面図である。図5は、図1に示す現像装置1の構成部材の1つである現像ローラ3に含まれるマグネットローラ13における各磁極の磁力分布を示す図面である。現像装置1は、現像槽2と、現像ローラ3と、第1撹拌部材4と、第2撹拌部材5と、搬送部材6と、規制部材7と、規制部材支持体8と、流し板9と、磁性部材10と、磁性部材支持体11と、トナー濃度検知センサ12とを含む。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a developing
現像槽2は内部空間を有するほぼ角柱状の容器部材であり、現像ローラ3、第1撹拌部材4、第2撹拌部材5および搬送部材6を回転自在に支持し、規制部材7、流し板9などを直接的または間接的に支持し、現像剤を収容する。現像剤はトナーと磁性体粉であるキャリアとを含む2成分現像剤である。また、現像槽2には、現像装置1を図示しない電子写真方式の画像形成装置に装着する場合に、該画像形成装置が備える感光体ドラム20を臨む側面に開口2aが形成される。また、現像槽2の鉛直方向上面には、トナー補給口2bが形成される。
The developing
現像槽2の鉛直方向上方には図示しないトナーカートリッジおよびトナーホッパが設けられる。より詳しくは、鉛直方向上方から下方に向けて、トナーカートリッジ、トナーホッパおよび現像槽5の順番で設けられる。トナーカートリッジは円筒状容器部材であり、その内部空間にトナーを収容する。トナーカートリッジは現像装置1が装着される図示しない画像形成装置本体に対して着脱可能に設けられる。また、トナーカートリッジは、画像形成装置に設けられる図示しない駆動手段によって、軸線回りに回転駆動する。トナーカートリッジの長手方向側面には長手方向に延びる細長い開口が形成され、トナーカートリッジの回転に伴って前記細長い開口からトナーが落下してトナーホッパに供給される。トナーホッパは、たとえば、その鉛直方向底面に形成される開口であるトナー供給口が、現像槽2の鉛直方向上面に形成される開口であるトナー補給口2bと鉛直方向に連通するように設けられる。トナーホッパ内において、トナー供給口の鉛直方向上方には、トナー補給ローラ19が設けられる。トナー補給ローラ19はトナーホッパによって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転駆動する。トナー補給ローラ19の回転駆動は、トナー濃度検知センサ12による現像槽2内のトナー濃度の検知結果に応じて、画像形成装置に設けられる図示しない制御手段により制御される。トナー補給ローラ19の回転駆動によって、トナー供給口およびトナー補給口2bを介して、現像槽2内にトナーが補給される。
A toner cartridge and a toner hopper (not shown) are provided above the developing
現像ローラ3は少なくとも一部が現像槽2に回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動するローラ状部材である。また、現像ローラ3は、現像槽2の開口2aを介して感光体ドラム20に対向する。現像ローラ3は、感光体ドラム20に対して間隙を有して離隔するように設けられ、最近接部分が現像ニップ部である。現像ニップ部において、現像ローラ3表面の図示しない現像剤層から感光体ドラム20表面の静電潜像にトナーが供給される。現像ニップ部では、現像ローラ3に接続される図示しない電源から現像ローラ3に対して現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ3表面の現像剤層から感光体ドラム20表面の静電潜像へのトナーの移行が円滑に進行する。
The developing
現像ローラ3は、マグネットローラ13とスリーブ14とを含む。マグネットローラ13は、その長手方向の両端部が現像槽2の現像槽壁によって支持され、現像ローラ3の周方向位置に断面形状が長方形の複数の棒磁石である磁極N1,N2,N3および磁極S1,S2,S3,S4が互いに離隔して現像ローラ3の半径方向に放射状に配置される多極着磁型マグネットローラである。各磁極は、現像ローラ3(スリーブ14)の回転方向とは逆方向において、磁極N1、磁極S1、磁極N2、磁極S2、磁極N3、磁極N4および磁極S3の順番に設けられる。
The developing
マグネットローラ13において、磁極N3は、磁極S2から現像ローラ3の回転方向上流側(以下特に断わらない限り単に「上流側」とする)において、特定の角度範囲に設けるのが好ましい。ここで、角度範囲の角度とは、磁極S2が配置される現像ローラ3の断面における半径(以下「半径S2」とする)と、磁極N3が配置される現像ローラ3の断面における半径(以下「半径N3」とする)とが成す角の角度である。角度範囲は、33°以上であり、かつ半径S2と、現像ローラ3の軸心と第1撹拌部材4の軸心とを結ぶ直線とが成す角の角度(以下「第1撹拌部材4の設置角度」とする)以下にするのが好ましい。33°未満では画像濃度むらなどの画像不良が発生し易くなる。また、第1撹拌部材4の設置角度を超えると、半径N3の延長線が第1撹拌部材4の軸心よりも鉛直方向下方を延びることになる。その結果、第1撹拌部材4の現像ローラ3への現像剤汲み上げ能力が低下し、画像濃度の低下、画像濃度むらなどの画像不良が発生し易くなる。
In the
また、マグネットローラにおける各磁極の配置は、本実施の形態では次の通りである。磁極N1(ピーク値105.8mT)は感光体ドラム20に対向する位置において、現像ローラ3の軸心と感光体ドラム20の軸心とを結ぶ直線上に設けられる。磁極S1(ピーク値=−87.0mT)は磁極N1から上流側50.55°の位置に設けられる。この角度は、磁極S1が配置される現像ローラ3の断面における半径S1と磁極N1が配置される現像ローラ3の断面における半径N1とが成す角の角度である。以下同様とする。磁極N2(ピーク値=39.3mT)は磁極N1から上流側111.33°の位置に設けられる。磁極S2(ピーク値=−46.9mT)は磁極N1から上流側153.73°の位置に設けられる。磁極N3(ピーク値=52.8mT)は磁極N1から上流側199.40°の位置、また磁極S2から上流側45.67°に設けられる。磁極N4(ピーク値=46.8mT)は磁極N1から上流側272.40°の位置に設けられる。磁極S3(ピーク値=−83.2mT)は磁極N1から上流側314.80°の位置に設けられる。それぞれ配置されている。図5はマグネットローラ13における各磁極の磁力分布を示す。
The arrangement of the magnetic poles in the magnet roller is as follows in this embodiment. The magnetic pole N1 (peak value 105.8 mT) is provided on a straight line connecting the axis of the developing
スリーブ14は、マグネットローラ13に外嵌され、現像槽2および図示しない支持部材によって回転自在に支持され、図示しない駆動手段によって回転可能に設けられる円筒状部材である。スリーブ14は、非磁性材料を用いて形成される。本実施の形態では、スリーブ14は反時計回りに回転し、感光体ドラム20は時計回りに回転する。したがって、現像ニップ部においてスリーブ14と感光体ドラム20とは逆方向に回転する。
The
第1撹拌部材4および第2撹拌部材5は、いずれも、現像槽2によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって軸心回りに回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。本実施の形態では、第1撹拌部材4は反時計回りに回転し、第2撹拌部材4は時計回りに回転する。第1撹拌部材4は、現像ローラ3を介して感光体ドラム20に対向しかつ現像ローラ3よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。本実施の形態では、半径S2と、現像ローラ3の軸心と第1撹拌部材4の軸心とを結ぶ直線とが成す角の角度である第1撹拌部材4の設置角度は54°である。第2撹拌部材5は、第1撹拌部材4を介して現像ローラ3に対向しかつ現像ローラ3よりも鉛直方向下方になる位置に設けられる。第1撹拌部材4および第2撹拌部材5は、現像槽2内に貯留される現像剤を撹拌してトナーに均一な電荷を付与するとともに、帯電状態にある現像剤を汲み上げて現像ローラ3の周囲に送給する。
Each of the first stirring
搬送部材6は、現像槽2によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転駆動可能に設けられるローラ状部材である。搬送部材6は、第2撹拌部材5を介して第1撹拌部材4に対向し、かつトナー補給口2bの鉛直方向下方に設けられる。搬送部材6は、トナー補給口2bを介して現像槽2内に補給されるトナーを、第2撹拌部材5の周囲に搬送する。
The
規制部材7は現像ローラ3の軸線方向に平行に延びる板状部材であり、現像ローラ3の鉛直方向上方において、その短手方向の一端が現像槽2と規制部材支持体8とによって支持され、かつ他端が現像ローラ3表面に対して間隙を有して離隔するように設けられる。本実施の形態では、規制部材7は現像ローラ3の半径方向(現像ローラ3の半径の延長線)上に設けられ、該延長線と、磁極N1が配置される現像ローラ3の断面における半径N1とが成す角の角度が90°になるように設けられる。規制部材7は、たとえば、ステンレス鋼、アルミニウムなどの弾性を有する非磁性金属、合成樹脂などによって形成される。本実施の形態では、規制部材7には薄板状のステンレス鋼を使用する。規制部材支持体8は、現像槽2とともに規制部材7を支持する。具体的には、規制部材7の短手方向の一端およびその近傍部分を、規制部材支持体8と現像槽2とによって挟持するようにして支持する。規制部材支持体8は、たとえば、合成樹脂、金属などの材料によって形成される。本実施の形態では、合成樹脂から形成される。規制部材7は、現像ローラ3表面に担持される現像剤層から余分な現像剤を取り除き、現像剤層の層厚を一定に規制することによって、現像剤の搬送量を調整する。また、規制部材7は、短手方向の他端と現像剤層との摺擦によって、現像剤層に含まれる帯電が不充分な現像剤に電荷を付与し、現像剤層に含まれる現像剤を充分に帯電させる。
The regulating
流し板9は、現像槽2内において、現像ローラ3の回転方向における規制部材7よりも上流側であって、第1撹拌部材4および第2撹拌部材5の鉛直方向上方に設けられる板状部材である。流し板9は、短手方向の一端が現像ローラ3表面に対向し、間隙を有して離隔し、他端が現像ローラ3から離反する方向に延びる。本実施の形態では、流し板9の鉛直方向上面は、流し板9の短手方向における現像ローラ3側の端部およびその近傍部分では水平方向に対して平行になり、それ以外の部分では現像ローラ3から離反するにつれて鉛直方向下方に下降するように設けられる。流し板9は、その鉛直方向下部において流し板9の長手方向に貫通するように形成され貫通口に挿通される支持部材9aによって支持される。流し板9を設けることによって、現像槽2内における現像剤の円滑な流れが発生し、トナーの不均一な帯電、トナーのブロッキングなどの発生が防止される。詳しくは、規制部材7によって現像ローラ3表面から取り除かれる現像剤は一時的に現像ローラ3上方の空間に滞留するが、量が多くなると流し板9の鉛直方向上面を現像ローラ3から離反する方向に流過し始める。現像剤は流し板9の上面に沿って流過し、流し板9の短手方向における現像ローラ3側とは反対側の端部から第2撹拌部材5に向けて落下する。落下した現像剤は第1撹拌部材4および第2撹拌部材5によって他の現像剤および新しく供給されるトナーと均一に混合され、現像ローラ3に向けて搬送される。
The
磁性部材10は、現像ローラ3の回転方向において、現像ローラ3と第1撹拌部材4との最近接位置よりも下流側かつ現像ローラ3と規制部材7との最近接位置よりも上流側に設けられる。磁性部材10の設置位置は、好ましくは鉛直方向において流し板9と第1撹拌部材4との間の空間であり、さらに好ましくは流し板9の鉛直方向下面近傍であり、特に好ましくは流し板9の鉛直方向下面に接する位置である。本実施の形態では、磁性部材10は現像ローラ3の軸線方向(長手方向)に延び、流し板9の鉛直方向下面に接するように設けられ、流し板9の下部形状に対応する形状を有する板状部材である。磁性部材10は、その長手方向に垂直な方向の断面がL字状である形状を有する。磁性部材10において、L字の長辺に相当する部分(以下「L字長辺部分」とする)の一端が現像ローラ3を臨み、かつ他端が現像ローラ3からほぼ水平方向に離反して延びるように設けられる。L字長辺部分の一端と現像ローラ3表面との最近接部分における両者の離隔距離は、0.1mm〜10mmである。離隔距離が0.1mm未満では、現像ローラ3表面に充分量の現像剤を担持させることが困難になる。一方、離隔距離が10mmを超えると、磁性部材10による現像剤界面の持ち上げ効果が不充分になるおそれがある。本実施の形態では、前記離隔距離は2.0mmである。また、L字の短辺に相当する部分(以下「L字短辺部分」とする)は、L字長辺部分の他端からほぼ鉛直方向に延びるように設けられる。本実施の形態では、L字長辺部分は、磁極N1が配置される現像ローラ3の断面における半径N1と磁性部材配置直線とが成す角の角度が178°、また半径S2と磁性部材配置直線とが成す角の角度が25°になるように設けられる。ここで、磁性部材配置直線とは、L字長辺部分の図1に示す断面において、現像ローラ3側の端部における鉛直方向の中心点と現像ローラ3の軸心とを結ぶ直線を意味する。また、磁性部材10は、その鉛直方向下面において現像剤と接触する。
The
磁性部材10としては、磁性材料を含むものであれば特に制限されないが、SUS430、SUS410などの磁性を有するステンレス鋼を含むものが好ましい。これらの磁性材料を含む磁性部材10を用いることによって、磁性部材10周辺の磁力(磁束密度)が大きくなり、現像槽2内における現像剤の界面を引き上げる効果が得られる。また、磁性部材10には、永久磁石を使用できる。永久磁石は、強磁性またはフェリ磁性を有する磁性体である。永久磁石を用いることによって、マグネットローラ13の磁力に関係なく強力な磁力(磁束密度)を発生させ得るので、現像剤の界面引き上げ効果をさらに向上させ得る。永久磁石の磁力は特に制限されないが、好ましくは50mT〜500mTである。磁力が50mT〜500mTである永久磁石を磁性部材10として用いると、現像槽2内における現像剤界面の位置に関係なく、現像ローラ3に対して充分量の現像剤を常時安定的に供給できる。磁力が50mT未満では、現像剤界面の持ち上げ効果が不充分になるおそれがある。磁力が500mTを超えると、現像槽2内における現像剤の流動性が著しく低下するおそれがある。
Although it will not restrict | limit especially if the
磁性部材10は、現像剤を持ち上げる効果を示す。図3に示すように、現像槽2内では、帯電量の著しい上昇、現像剤の偏在、大量印刷による現像剤の急激な消費などの理由によって、現像槽2内部で現像剤界面L1が局所的または全体的に下がることがある。そのような場合でも、第2撹拌部材5による時計回りの回転と第1撹拌部材4による反時計回りの回転とによって、現像剤は第1撹拌部材4の鉛直方向上方に到達する。第1撹拌部材4の鉛直方向上方は磁性部材10の磁力が及ぶ範囲であることから、磁性部材10による現像剤の界面を持ち上げる効果(現像剤汲み上げ効果)が充分に発揮される。したがって、現像剤界面L1が下がっても、少なくとも現像ローラ3近傍では現像剤界面L1が上昇し、現像剤密度の低下が防止され、現像剤の現像ローラ3への緻密な圧接を維持させ得る。その結果、現像ローラ3による現像剤の搬送量を安定化させ得る。
The
また、図4に示すように、現像槽2内における現像剤界面L2が高く、現像ローラ3に対して充分量の現像剤を供給できる場合には、第1撹拌部材4の鉛直方向上方にある現像剤は磁性部材10の持ち上げ作用によって鉛直方向上方に引っ張られる状態にある。しかしながら、磁性部材10の磁力は、現像剤の現像ローラ3への付着を妨げるほど強くはなく、第1撹拌部材4の回転によって付加される剪断力によって容易に流動状態に戻るので、現像剤の現像ローラ3への供給は円滑に行われる。却って、現像剤が鉛直方向上方に引っ張られることによって、現像剤に掛る剪断力が緩和され、現像剤特にキャリアに掛るストレスが減り、キャリアの耐用寿命の延長を図り得る。
As shown in FIG. 4, when the developer interface L2 in the developing
磁性部材支持体11は、磁性部材10を流し板9に固定することによって、磁性部材10を支持する。磁性部材10には、その厚み方向に貫通する図示しない貫通孔が長手方向において複数形成される。また、流し板9の磁性部材10と接する面には、磁性部材10に形成される貫通孔と対応する位置に磁性部材支持体11を固定するための凹所である孔が形成される。磁性部材10は、磁性部材支持体11をその貫通孔および流し板9に形成される固定用の孔に挿通させて固定することによって、流し板9に対して固定される。
The
なお、第1撹拌部材4、第2撹拌部材5、搬送部材6、規制部材7、流し板9および磁性部材10の寸法は、現像ローラ3の寸法に応じて、適切な範囲から適宜決定される。
The dimensions of the first agitating
トナー濃度検知センサ12は、たとえば、第2撹拌部材5の鉛直方向下方の現像槽2底面に装着され、センサ面が現像槽2の内部に露出するように設けられる。トナー濃度検知手段は図示しない制御手段に電気的に接続される。制御手段は、トナー濃度検知手段による検知結果に応じて、トナーカートリッジを回転駆動させ、トナーホッパを介して現像槽2内部にトナーを補給するように制御する。すなわち、トナー濃度検知手段による検知結果がトナー濃度設定値よりも低いと判定すると、トナーカートリッジを回転駆動させる駆動手段に制御信号を送り、トナーカートリッジを回転駆動させる。トナー濃度検知手段には一般的なトナー濃度検知センサを使用でき、たとえば、透過光検知センサ、反射光検知センサ、透磁率検知センサなどが挙げられる。これらの中でも、透磁率検知センサが好ましい。透磁率検知センサには図示しない電源が接続される。電源は、透磁率検知センサを駆動させるための駆動電圧およびトナー濃度の検知結果を制御手段に出力するための制御電圧を透磁率検知センサに印加する。電源による透磁率検知センサへの電圧の印加は、制御手段によって制御される。透磁率検知センサは、制御電圧の印加を受けてトナー濃度の検知結果を出力電圧値として出力する型式のセンサであり、基本的に出力電圧の中央値近傍の感度がよいため、その付近の出力電圧が得られるような制御電圧を印加して用いられる。このような型式の透磁率検知センサは市販されており、たとえば、TS−L、TS−A、TS−K(いずれも商品名、TDK(株)製)などが挙げられる。
For example, the toner
制御手段は、現像装置1専用のものを設けてもよく、また現像装置1が装着される画像形成装置に設けられる制御手段を兼用してもよい。制御手段は、たとえば、記憶部と演算部と制御部とを含む。記憶部には、各種センサによる検知結果、設定値、画像情報、テーブルデータ、プログラムなどが書き込まれる。記憶部には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、ハードディスクドライブ(HDD)などが挙げられる。演算部は、記憶部に入力される各種データ(印刷指令、検知結果、画像情報など)および各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知および/または判定を行う。制御部は、演算部における判定結果に応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。制御部および演算部は、たとえば、中央処理装置(CPU、Central Processing Unit)を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。制御手段は、記憶部、演算部および制御部とともに主電源を含む。
The control unit may be provided exclusively for the developing
現像装置1によれば、現像槽2に貯留される現像剤が、第1撹拌部材4および第2撹拌部材5の回転によって第1撹拌部材4の鉛直方向上方に搬送され、そこで磁性部材10によって持ち上げられ、現像ローラ3表面に供給される。現像ローラ3は、その表面に現像剤層を担持して回転し、規制部材7による現像剤層の層厚規制および現像剤の帯電を受けた後、現像ニップ部で感光体ドラム20上の静電潜像にトナーを供給して現像する。現像終了後、現像ローラ3はさらに回転して再度現像剤の供給を受ける。一方、規制部材7によって現像ローラ3表面から取り除かれる現像剤は、流し板9の鉛直方向上面を現像ローラ3から離反する方向に流過し、第2撹拌部材5と搬送部材6との間に戻され、そこで他の現像剤と再度混合され、現像ローラ3に向けて搬送される。現像槽2内では、前記のような現像剤の循環が起こる。また、搬送部材6は、トナー濃度検知センサ12による検知結果に応じて現像槽2内に補給されるトナーを第2撹拌部材5の周囲に搬送する。
According to the developing
図6は、本発明の実施の第2形態である現像装置15の構成を模式的に示す断面図である。現像装置15は現像装置1に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。現像装置15は磁性部材10に代えて磁性部材10aを有する以外は、現像装置1と同様の構成を有する。磁性部材10aは、流し板9の下部形状に対応する形状を有し、流し板9の鉛直方向下面に接するように設けられ、現像ローラ3の軸線方向に延びる板状部材である。また、磁性部材10aの現像ローラ3の軸線方向に垂直な方向の断面は、磁性部材10と同様にL字状である。磁性部材10との相違点は、L字長辺部分の現像ローラ3を臨む端部、L字長辺部分とL字短辺部分の接続部分における鉛直方向下方側の面、およびL字短辺部分の鉛直方向下方側の端部が、曲率半径を有する面で構成されることである。すなわち、これらの部分は、磁性部材10における対応部分に比べて角がなくなり、曲面で構成されることになる。これによって、磁性部材10近傍での現像剤の流動が一層円滑になり、現像ローラ3への現像剤の安定供給を一層確実に行い得る。また、磁性部材10に現像剤が付着して現像剤滞留の原因になることも防止される。特に磁性部材10aが永久磁石である場合は、角があるとその部分に現像剤が付着し易いので、磁性部材10aのような形状を有するものを用いるのが好ましい。磁性部材10aとしては、磁性部材10と同じ磁性材料または永久磁石からなるものを使用できる。磁性部材10aは、磁性部材10と同様にして、磁性部材支持体11によって流し板9に固定される。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the developing
図7は、本発明の実施の第3形態である現像装置16の構成を模式的に示す断面図である。現像装置16は現像装置1に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。現像装置16は磁性部材10に代えて磁性部材10bを有する以外は、現像装置1と同様の構成を有する。磁性部材10bは、流し板9の下部形状に対応する形状を有し、流し板9の鉛直方向下面に接するように設けられ、現像ローラ3の軸線方向に延びる板状部材である。また、磁性部材10bの現像ローラ3の軸線方向に垂直な方向の断面はほぼ台形状である。磁性部材10bは、その鉛直方向下面10xが現像ローラ3に近接する従って鉛直方向に高くなる斜面となるように形成され、該斜面自体は平面になる。磁性部材10bでは下面10xが現像剤に接触するので、下面10xを平面且つ現像ローラ3に近接するほど鉛直方向に高くなる斜面とすることによって、下面10xに現像剤が付着するのを防止できる。下面10xに現像剤が付着すると、付着量が徐々に多くなって現像剤が滞留し、現像剤の流動性の低下、現像剤の不均一な流れ(乱流)などが発生し易くなる。これを防止するには、前記のように、現像剤に接触する下面10xを平面形状にするのが好ましい。このような構成は、磁性部材10bが永久磁石である場合に特に有効である。磁性部材10bも、磁性部材10と同様にして、磁性部材支持体11によって流し板9に固定される。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the developing
図8は、本発明の実施の第4形態である現像装置17の構成を模式的に示す断面図である。現像装置17は現像装置1に類似し、対応する部分については同一の参照符号を付して説明を省略する。現像装置17は磁性部材10に代えて磁性部材10cを有する以外は、現像装置1と同様の構成を有する。磁性部材10cは、流し板9の下部形状に対応する形状を有し、流し板9の鉛直方向下面に接するように設けられ、現像ローラ3の軸線方向に延びる板状部材である。また、磁性部材10cは、その鉛直方向下面10yが曲率半径を有する面であって、鉛直下方に向けて突出する凸面として構成される。下面10yを構成することによって、下面10yへの現像剤の付着、ひいては現像剤の流動性の低下、現像剤の不均一な流れ(乱流)などを防止できる。このような構成は、磁性部材10cが永久磁石である場合に特に有効である。磁性部材10cも、磁性部材10と同様にして、磁性部材支持体11によって流し板9に固定される。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the developing
図9は、本発明の実施の別形態である画像形成装置100の構成を模式的に示す断面図である。画像形成装置100は複写モードと印刷モードとを有し、複写モードでは後記するスキャナ部29において読み取られる原稿の画像情報に応じて原稿の複写物を印刷し、印刷モードでは画像形成装置100にネットワークを介して接続される外部機器からの画像情報に応じてそれに対応する画像を印刷するデジタル複写機である。画像形成装置100は、感光体ドラム20と、帯電手段21と、露光手段22と、現像装置1と、転写手段23と、定着手段25と、クリーニング手段24と、給紙トレイ28と、スキャナ部29と、排紙トレイ30とを含む。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of an
感光体ドラム20は、図示しない駆動手段によって軸線回りに回転駆動可能に支持され、その表面に静電潜像ひいてはトナー像が形成される感光膜を有するローラ状部材である。感光体ドラム11には、たとえば、図示しない導電性基体と、導電性基体表面に形成される図示しない感光膜とを含むローラ状部材を使用できる。導電性基体には、円筒状、円柱状、シート状などの導電性基体を使用でき、その中でも円筒状導電性基体が好ましい。感光膜としては、有機感光膜、無機感光膜などが挙げられる。有機感光膜としては、電荷発生物質を含む樹脂層である電荷発生層と、電荷輸送物質を含む樹脂層である電荷輸送層との積層体、1つの樹脂層中に電荷発生物質と電荷輸送物質とを含む樹脂層などが挙げられる。無機感光膜としては、酸化亜鉛、セレン、アモルファスシリコンなどから選ばれる1種または2種以上を含む膜が挙げられる。導電性基体と感光膜との間には、下地膜を介在させてもよく、感光膜の表面には主に感光膜を保護するための表面膜(保護膜)を設けてもよい。
The
帯電手段21は、感光体ドラム20に圧接するように設けられるローラ状部材である。帯電手段21には図示しない電源が接続され、帯電手段21に電圧を印加する。帯電手段21は電源から電圧の印加を受けて、感光体ドラム20表面を所定の極性および電位に帯電させる。本実施の形態では、ローラ状帯電手段を用いるが、これに限定されず、帯電ブラシ型帯電器、チャージャー型帯電器、鋸歯型帯電器、イオン発生装置、磁気ブラシなどの接触方式の帯電器などを使用できる。
The charging
露光手段22は、スキャナ部29において読み取られる原稿の画像情報または外部機器からの画像情報が入力され、画像情報に応じた信号光を、帯電状態にある感光体ドラム20表面に照射する。これによって、感光体ドラム20表面に、画像情報に応じた静電潜像が形成される。露光手段22には光源を含むレーザスキャニングユニットが用いられる。レーザスキャニングユニットは、たとえば、光源、ポリゴンミラー、fθレンズ、反射ミラーなどを組合せたユニットである。光源としては、たとえば、半導体レーザ、LEDアレイ、エレクトロルミネッセンス(EL)素子などを使用できる。
The
現像装置1は、図1に示す本発明の現像装置1である。
転写手段23は、図示しない支持手段によって回転自在に支持されかつ図示しない駆動手段によって回転可能に設けられ、かつ感光体ドラム20に圧接するように設けられるローラ状部材である。転写手段14には、たとえば、直径8〜10mmの金属製芯金と、金属製芯金の表面に形成される導電性弾性層とを含むローラ状部材が用いられる。金属製芯金を形成する金属としては、ステンレス鋼、アルミニウムなどを使用できる。導電性弾性層としては、エチレン−プロピレンゴム(EPDM)、発泡EPDM、発泡ウレタンなどのゴム材料にカーボンブラックなどの導電材を配合したゴム材料を使用できる。感光体ドラム20と転写手段23との圧接部(転写ニップ部)に、感光体ドラム20の回転によってトナー像が搬送されるのに同期して、給紙トレイ28から図示しないピックアップローラおよびレジストローラを介して記録媒体が1枚ずつ供給される。記録媒体が転写ニップ部を通過することによって、感光体ドラム20表面のトナー像が記録媒体に転写される。転写手段23には図示しない電源が接続され、トナー像を記録媒体に転写する際に、トナー像を構成するトナーの帯電極性とは逆極性の電圧を転写手段23に印加する。これによって、トナー像が記録媒体に円滑に転写される。転写手段23によれば、感光体ドラム20表面のトナー像を記録媒体に転写する。
The developing
The
クリーニング手段24は、図示しないクリーニングブレードと、図示しないトナー貯留槽とを含む。クリーニングブレードは、感光体ドラム20の長手方向に平行に延び設けられかつその短手方向の一端が感光体ドラム20表面に当接するように設けられる板状部材である。クリーニングブレードは、記録媒体にトナー像を転写した後に感光体ドラム20表面に残留するトナー、紙粉などを感光体ドラム20表面から取り除く。トナー貯留槽は内部空間を有する容器状部材であり、クリーニングブレードによって除去されるトナーを一時的に貯留する。クリーニング手段24によって、トナー像を転写した後の感光体ドラム20表面が清浄化される。
The
定着手段25は、定着ローラ26と、加圧ローラ27とを含む。定着ローラ26は、図示しない支持手段によって回転自在に支持され、かつ図示しない駆動手段によって軸線回りに回転可能に設けられるローラ状部材である。定着ローラ26は、その内部に図示しない加熱手段を有し、転写ニップ部から搬送される記録媒体に担持される未定着トナー像を構成するトナーを加熱し、溶融させて記録媒体に定着させる。定着ローラ26としては、たとえば、芯金と、弾性層とを含むローラ状部材を使用する。芯金は、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの金属によって形成される。弾性層は、たとえば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性材料で形成される。加熱手段は図示しない電源から電圧印加を受けて発熱する。加熱手段にはハロゲンランプ、赤外線ランプなどを使用できる。
The fixing
加圧ローラ27は回転自在に支持されかつ図示しない加圧手段によって定着ローラ26に対して圧接するように設けられるローラ状部材である。加圧ローラ27は定着ローラ26の回転に従動回転する。定着ローラ26と加圧ローラ27との圧接部が定着ニップ部である。加圧ローラ27は、定着ローラ26によるトナー像の記録媒体への加熱定着に際し、溶融状態にあるトナーを記録媒体に対して押圧することによって、トナー像の記録媒体への定着を促進する。加圧ローラ27には、定着ローラ26と同じ構成のローラ状部材を使用できる。加圧ローラ27の内部にも加熱手段を設けてもよい。加熱手段には定着ローラ26内部の加熱手段と同様のものを使用できる。
The
定着手段25によれば、トナー像が転写された記録媒体を定着ニップ部に通過させ、トナー像を構成するトナーを溶融させるとともに記録媒体に押圧することによって、トナー像を記録媒体に定着させ、画像を印刷する。画像が印刷された記録媒体は、図示しない搬送手段によって、画像形成装置100の鉛直方向側面に設けられる排紙トレイ30に排出され、積載される。
According to the fixing
給紙トレイ28は、普通紙、コート紙、カラーコピー用紙、OHPフィルムなどの記録媒体を収容するトレイである。給紙トレイ28は複数設けられ、それぞれの給紙トレイ28にサイズの異なる記録媒体が収容される。記録媒体のサイズには、A3、A4、B5、B4などがある。また、複数の給紙トレイ28に同じサイズの記録媒体を収容してもよい。図示しないピックアップローラと、搬送ローラと、レジストローラとによって、感光体ドラム20表面のトナー像が転写ニップ部に搬送されるのに同期して、記録媒体が1枚ずつ送給される。
The
スキャナ部29には図示しない原稿セットトレイ、自動原稿搬送装置(RADF、
Reversing Automatic Document Feeder)などが設けられるとともに、図示しない原稿読み取り手段が設けられる。自動原稿搬送装置は、原稿セットトレイに載置される原稿を、原稿読み取り手段の原稿載置台に搬送する。原稿読み取り手段は、原稿載置台と、原稿走査ユニットと、反射手段と、光電変換素子(Charge Coupled Device、以下「CCD」という)ライセンサなどを含み、原稿載置台に載置される原稿の画像情報を複数ライン毎、たとえば10ライン毎に読み取る。原稿載置台は、画像情報を読み取る原稿を載置するためのガラス製板状部材である。原稿走査ユニットは図示しない光源と第1の反射ミラーとを含み、原稿載置台の鉛直方向下面に沿って平行に一定速度Vで往復移動し、原稿載置台に載置される原稿の画像形成面に光を照射する。光の照射によって反射光像が得られる。光源は原稿載置台に載置される原稿に照射する光の光源である。第1の反射ミラーは反射光像を反射手段に向けて反射する。反射手段は、図示しない第2の反射ミラーと第3の反射ミラーと光学レンズとを含み、原稿走査ユニットで得られる反射光像を光電変換素子ライセンサ上で結像させる。反射手段は原稿走査ユニットの往復移動に追随してV/2の速度で往復移動する。第2,第3の反射ミラーは反射光像が光学レンズに向うように反射光像を反射させる。光学レンズは反射光像を光電変換素子ライセンサ上に結像させる。CCDライセンサは、光学レンズによって結像される反射光像を電気信号に光電変換する図示しないCCD回路を含み、画像情報である電気信号を制御手段の中の画像処理部に出力する。画像処理部は、原稿読み取り手段またはパーソナルコンピュータなどの外部装置から入力される画像情報を電気信号に変換し、露光手段22に出力する。
The
Reversing Automatic Document Feeder) and the like, and document reading means (not shown) are also provided. The automatic document feeder conveys a document placed on a document set tray to a document placing table of a document reading unit. The document reading means includes a document placement table, a document scanning unit, reflection means, a photoelectric conversion device (Charge Coupled Device, hereinafter referred to as “CCD”) licensor, and the like, and image information of a document placed on the document placement table. Are read every plural lines, for example every 10 lines. The document placing table is a glass plate-like member for placing a document for reading image information. The document scanning unit includes a light source (not shown) and a first reflecting mirror, and reciprocates at a constant speed V in parallel along the lower surface in the vertical direction of the document mounting table, so that the image forming surface of the document placed on the document mounting table Irradiate light. A reflected light image is obtained by light irradiation. The light source is a light source for irradiating a document placed on the document table. The first reflecting mirror reflects the reflected light image toward the reflecting means. The reflection means includes a second reflection mirror, a third reflection mirror, and an optical lens (not shown), and forms a reflected light image obtained by the document scanning unit on the photoelectric conversion element licensor. The reflecting means reciprocates at a speed of V / 2 following the reciprocating movement of the document scanning unit. The second and third reflecting mirrors reflect the reflected light image so that the reflected light image faces the optical lens. The optical lens forms a reflected light image on the photoelectric conversion element licensor. The CCD licensor includes a CCD circuit (not shown) that photoelectrically converts a reflected light image formed by the optical lens into an electric signal, and outputs an electric signal as image information to an image processing unit in the control means. The image processing unit converts image information input from an external device such as a document reading unit or a personal computer into an electrical signal and outputs the electrical signal to the
画像形成装置100によれば、鉛直方向の高さ寸法を小さくできかつ現像剤の常時の安定供給が可能な現像装置1が用いられるので、印刷速度の高速化および装置本体の小型化への対応が容易である。
According to the
1,15,16,17 現像装置
2 現像槽
3 現像ローラ
4 第1撹拌部材
5 第2撹拌部材
6 搬送部材
7 規制部材
8 規制部材支持体
9 流し板
10,10a,10b,10c 磁性部材
11 磁性部材支持体
12 トナー濃度検知センサ
13 マグネットローラ
14 スリーブ
19 トナー補給ローラ
20 感光体ドラム
21 帯電手段
22 露光手段
23 転写手段
24 クリーニング手段
25 定着手段
28 給紙トレイ
29 スキャナ部
30 排紙トレイ
100 画像形成装置
1, 15, 16, 17 Developing
Claims (9)
マグネットローラを含み、表面に現像剤を担持して回転し、感光体ドラム表面の静電潜像にトナーを供給して現像する現像ローラと、
現像ローラに現像剤を供給する撹拌部材と、
現像ローラ表面の現像剤の担持量を規制する規制部材と、
現像ローラと撹拌部材との最近接位置よりも現像ローラ回転方向下流側から現像ローラと規制部材との最近接位置よりも現像ローラ回転方向上流側までの現像ローラ近傍において、現像ローラ表面と現像ローラに最も近接する側の端部との離隔距離が0.1mm〜10mmになるように設けられて現像剤と接触する面を有する磁性部材とを含むことを特徴とする現像装置。 In a developing device mounted on an electrophotographic image forming apparatus including a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed,
A developing roller that includes a magnet roller, carries a developer on its surface, rotates, supplies toner to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum, and develops the toner;
A stirring member for supplying developer to the developing roller;
A regulating member that regulates the amount of developer carried on the surface of the developing roller;
The surface of the developing roller and the developing roller in the vicinity of the developing roller from the position closest to the developing roller and the stirring member in the developing roller rotation direction to the upstream position in the developing roller rotating direction from the closest position of the developing roller to the regulating member And a magnetic member having a surface that comes into contact with the developer and is provided so that a separation distance from an end portion closest to the surface is 0.1 mm to 10 mm.
磁性部材よりも鉛直方向上方に設けられることを特徴とする請求項2記載の現像装置。 The sink is
The developing device according to claim 2, wherein the developing device is provided vertically above the magnetic member.
その鉛直方向上面の少なくとも一部が流し板の鉛直方向下面に接触するように設けられることを特徴とする請求項3記載の現像装置。 Magnetic member
4. The developing device according to claim 3, wherein at least part of the upper surface in the vertical direction is provided so as to contact the lower surface in the vertical direction of the sink plate.
流し板の鉛直方向下面の形状に対応する形状を有することを特徴とする請求項4記載の現像装置。 Magnetic member
The developing device according to claim 4, wherein the developing device has a shape corresponding to a shape of a lower surface of the sink plate in a vertical direction.
現像剤と接触する面が平面または凸面であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の現像装置。 Magnetic member
The developing device according to claim 1, wherein the surface in contact with the developer is a flat surface or a convex surface.
現像手段は、請求項1〜8のいずれか1つの現像装置であることを特徴とする画像形成装置。 A photosensitive member on which an electrostatic latent image is formed, a charging unit for charging the surface of the photosensitive member, an exposure unit for forming an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member, and a toner on the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive member. Developing means for supplying and forming a toner image; transfer means for transferring the toner image on the surface of the photoreceptor to the recording medium; cleaning means for cleaning the surface of the photoreceptor; and fixing means for fixing the toner image to the recording medium; In an image forming apparatus for forming an image using an electrophotographic method,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the developing unit is any one of the developing devices according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2007031303A JP2008197289A (en) | 2007-02-09 | 2007-02-09 | Developing device and image forming apparatus |
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