JP5683527B2 - Developing device, process cartridge, and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を用いて記録材上に画像を形成する画像形成装置に関し、特に画像形成装置に適用される現像装置及びプロセスカートリッジに関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image on a recording material using an electrophotographic method, and more particularly to a developing device and a process cartridge that are applied to the image forming apparatus.
電子写真画像形成方式(電子写真プロセス)を用いたプリンタ等の画像形成装置では、像担持体としての電子写真感光体(以下、「感光体」という。)を一様に帯電させ、帯電した感光体を選択的に露光することによって、感光体上に静電像を形成する。感光体上に形成された静電像は、現像剤としてのトナーでトナー像として顕像化される。そして、感光体上に形成されたトナー像を、記録用紙、プラスチックシート等の記録材に転写し、更に記録材上に転写されたトナー像に熱や圧力を加えることでトナー像を記録材に定着させることで画像記録を行う。 In an image forming apparatus such as a printer using an electrophotographic image forming method (electrophotographic process), an electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as “photosensitive member”) as an image bearing member is uniformly charged, and the charged photosensitive member. An electrostatic image is formed on the photoreceptor by selectively exposing the body. The electrostatic image formed on the photoreceptor is visualized as a toner image with toner as a developer. The toner image formed on the photoconductor is transferred to a recording material such as recording paper or a plastic sheet, and the toner image is applied to the recording material by applying heat or pressure to the toner image transferred onto the recording material. Image recording is performed by fixing.
このような画像形成装置は、一般に、現像剤の補給や各種のプロセス手段のメンテナンスを必要とする。この現像剤の補給作業や各種のプロセス手段のメンテナンスを容易にするために、感光体、帯電手段、現像手段、クリーニング手段等を枠体内にまとめてカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジとすることが実用化されている。プロセスカートリッジ方式によれば、ユーザビリティーに優れた画像形成装置を提供することができる。 Such an image forming apparatus generally requires replenishment of developer and maintenance of various process means. In order to facilitate the replenishment of the developer and maintenance of various process means, the photosensitive member, the charging means, the developing means, the cleaning means, etc. are collectively assembled into a cartridge, and a process that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. A cartridge has been put into practical use. According to the process cartridge system, an image forming apparatus with excellent usability can be provided.
又、近年、複数色の現像剤を用いてカラー画像を形成するカラー画像形成装置が普及してきている。カラー画像形成装置としては、複数色の現像剤を用いた画像形成動作のそれぞれに対応する感光体を、トナー像が転写される被転写体の表面移動方向に沿って一列に配置した、所謂、インライン方式の画像形成装置が知られている。インライン方式のカラー画像形成装置には、複数の感光体が鉛直方向(重力方向)と交差する方向(例えば水平方向)に一列に配置されたものがある。インライン方式は、画像形成速度の高速化やマルチファンクションプリンタへの展開などの要望に対応し易いなどの点で好ましい画像形成方式である。 In recent years, color image forming apparatuses that form color images using a plurality of color developers have become widespread. As a color image forming apparatus, a photoconductor corresponding to each of image forming operations using a plurality of color developers is arranged in a line along the surface movement direction of a transfer target body onto which a toner image is transferred, so-called An in-line image forming apparatus is known. Some in-line color image forming apparatuses have a plurality of photoconductors arranged in a line in a direction (for example, a horizontal direction) intersecting a vertical direction (gravity direction). The in-line method is a preferable image forming method in that it is easy to meet demands such as an increase in image forming speed and development to a multifunction printer.
又、画像形成装置として、感光体を、被転写体としての中間転写体、又は、被転写体としての記録材を搬送する記録材担持体の下方に配置したものがある(特許文献3参照)。 Further, as an image forming apparatus, there is an image forming apparatus in which a photosensitive member is disposed below an intermediate transfer member as a transfer member or a recording material carrier that transports a recording material as a transfer member (see Patent Document 3). .
感光体を中間転写体や記録材担持体の下方に配置する場合、画像形成装置本体内において中間転写体や記録材担持体を間に挟む態様で、例えば定着装置と現像装置(或いは、露光装置)とを離れた位置に配置することができる。そのため、現像装置(或いは、露光装置)が定着装置の熱の影響を受け難いなどの利点がある。 When the photosensitive member is disposed below the intermediate transfer member or the recording material carrier, the fixing device and the developing device (or the exposure device, for example) are arranged in such a manner that the intermediate transfer member or the recording material carrier is sandwiched in the image forming apparatus main body. ) Can be arranged at remote locations. Therefore, there is an advantage that the developing device (or the exposure device) is hardly affected by the heat of the fixing device.
一方、上述のように感光体を中間転写体又は記録材担持体の下方に配置するような場合には、現像装置において、現像剤収容部から重力に反して現像ローラ(現像剤担持体)や供給ローラ(供給部材)へ現像剤を供給する必要が生じることがある。 On the other hand, when the photosensitive member is disposed below the intermediate transfer member or the recording material carrier as described above, in the developing device, the developer roller (developer carrier) It may be necessary to supply the developer to the supply roller (supply member).
そこで、特許文献1において、供給部材へ現像剤を供給する手段として供給部材の下側に受けシートを接触させる方法が開示されている。この方法によると、この受けシートによって、供給部材に付着した現像剤が重力によって落下するのを防ぎ、現像剤担持体に供給できる現像剤が減少しないようにして、ベタ画像の濃度低下を防止している。 Therefore, Patent Document 1 discloses a method of bringing a receiving sheet into contact with the lower side of the supply member as means for supplying the developer to the supply member. According to this method, the receiving sheet prevents the developer adhering to the supply member from dropping due to gravity, and prevents the developer that can be supplied to the developer carrier from decreasing, thereby preventing a decrease in the density of the solid image. ing.
また、特許文献2では、現像剤収容部の上方に位置する現像室内において、供給部材の下方に搬送部材を設け、搬送部材によって現像剤を供給部材の下面へ搬送するとともに現像室でのトナー凝集を抑制する方法が開示されている。 In Patent Document 2, a conveyance member is provided below the supply member in the development chamber located above the developer container, and the developer is conveyed to the lower surface of the supply member by the conveyance member, and toner aggregation in the development chamber is performed. A method of suppressing this is disclosed.
しかしながら、特許文献1のような現像剤の供給方法では、印字率の低い画像を連続して出力した場合、供給部材と受けシートの間で現像剤が滞留して凝集し、濃度ムラ等の画質低下が発生する場合がある。 However, in the developer supply method as in Patent Document 1, when images with a low printing rate are continuously output, the developer stays and aggregates between the supply member and the receiving sheet, resulting in image quality such as density unevenness. A decrease may occur.
特許文献2のような構成においては、現像室内において供給部材の他に搬送部材が追加部材として必要であり、装置構成が複雑化していた。また、現像室内での搬送部材との摩擦が現像剤を劣化させる要因となっていた。 In the configuration as in Patent Document 2, a transport member is required as an additional member in addition to the supply member in the developing chamber, and the apparatus configuration is complicated. In addition, friction with the conveying member in the developing chamber has been a factor of deteriorating the developer.
本発明は、斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、現像室よりも下方に配置された収容室から現像室に現像剤を搬送するよう構成された現像装置を用いた場合に、簡易な構成で収容室と現像室との間で現像剤を循環させることを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, in the case of using a developing device configured to carry the current image to the developing chamber from the storage chamber disposed below the developing chamber, An object is to circulate the developer between the storage chamber and the developing chamber with a simple configuration .
上記目的を達成するために本出願に掛かる発明は、
画像形成装置に用いられる現像装置であって、
潜像を現像剤によって現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と当接して形成されるニップ部において、その表面が前記現像剤担持体の表面と同じ向きかつ、上方から下方に向けて移動するように回転して前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、
前記現像剤担持体が潜像を現像する際に担持する現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体と前記供給部材を備える現像室と、
前記現像室よりも下方に配置されて、現像剤を収容する収容室と、
前記収容室に収容された現像剤を前記現像室へ搬送する搬送部材と、
前記現像室の内部で前記ニップ部の上方に設けられた第1の空間と、
現像室の内部において第1の空間よりも下方に設けられた第2の空間と、
を有し、
前記搬送部材は、前記収容室から前記第1の空間に向けて現像剤を搬送し、
前記供給部材は、前記供給部材の周速が前記現像剤担持体の周速よりも早くなるように回転することで、前記現像剤担持体に担持されずに前記第2の空間にある現像剤を前記収容室へ移動させることを特徴とする。
The invention applied to the present application to achieve the above object is as follows:
A developing device used in an image forming apparatus,
A developer carrying member for developing the latent image with the developer;
In the nip portion formed in contact with the developer carrier, the surface rotates in the same direction as the surface of the developer carrier and moves from above to below to the developer carrier. A supply member for supplying a developer;
A regulating member for regulating the amount of developer carried when the developer carrying member develops a latent image, a developing chamber comprising the developer carrying member and the supply member;
A storage chamber disposed below the development chamber and storing a developer;
A transport member for transporting the developer stored in the storage chamber to the development chamber;
A first space provided above the nip portion inside the developing chamber;
A second space provided below the first space inside the developing chamber ;
I have a,
The transport member transports the developer from the storage chamber toward the first space,
The supply member rotates so that the peripheral speed of the supply member is faster than the peripheral speed of the developer carrier, so that the developer is not carried on the developer carrier and is in the second space. Is moved to the storage chamber .
以上説明したように、本発明によれば、現像室よりも下方に配置された収容室から現像室に現像剤を搬送するよう構成された現像装置を用いた場合に、簡易な構成で収容室と現像室との間で現像剤の循環を行い、現像剤が現像室に滞留するのを抑制することができる。 As described above, according to the present invention, when a developing device configured to convey the current image to the developing chamber from the storage chamber disposed below the developing chamber, accommodating a simple structure perform circulation of the developer between the chamber and the developing chamber, a developer can restrain the staying in the developing chamber.
以下、本発明に係る現像装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。 Hereinafter, a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[画像形成装置の全体構成]
先ず、本発明に係る電子写真画像形成装置(画像形成装置)の全体構成について説明する。
図1は、本実施例の画像形成装置100の概略断面図である。本実施例の画像形成装置100は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置100は、画像情報に従って、記録材(例えば、記録用紙、プラスチックシート、布など)にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体100Aに接続された画像読み取り装置、或いは、画像形成装置本体100Aに通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体100Aに入力される。
[Entire configuration of image forming apparatus]
First, the overall configuration of an electrophotographic image forming apparatus (image forming apparatus) according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus 100 of the present embodiment. The image forming apparatus 100 of this embodiment is a full-color laser printer that employs an inline method and an intermediate transfer method. The image forming apparatus 100 can form a full-color image on a recording material (for example, recording paper, plastic sheet, cloth, etc.) according to the image information. The image information is input to the image forming apparatus main body 100A from an image reading apparatus connected to the image forming apparatus main body 100A or a host device such as a personal computer connected to the image forming apparatus main body 100A so as to be communicable.
画像形成装置100は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色の画像を形成するための第1、第2、第3、第4の画像形成部SY、SM、SC、SKを有する。本実施例では、第1〜第4の画像形成部SY、SM、SC、SKは、鉛直方向と交差する方向に一列に配置されている。 The image forming apparatus 100 includes, as a plurality of image forming units, first, second, and third images for forming yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) images, respectively. And fourth image forming units SY, SM, SC, and SK. In the present embodiment, the first to fourth image forming units SY, SM, SC, and SK are arranged in a line in a direction that intersects the vertical direction.
尚、本実施例では、第1〜第4の画像形成部SY、SM、SC、SKの構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字Y、M、C、Kは省略して、総括的に説明する。 In the present embodiment, the configurations and operations of the first to fourth image forming units SY, SM, SC, and SK are substantially the same except that the colors of images to be formed are different. Therefore, in the following, unless there is a particular distinction, the subscripts Y, M, C, and K given to the reference numerals to indicate that they are elements provided for any color are omitted, and generally explain.
本実施例では、画像形成装置100は、複数の像担持体として、鉛直方向と交差する方向に並設された4個のドラム型の電子写真感光体、即ち、感光体ドラム1を有する。感光体ドラム1は、図示矢印A方向(時計方向)に図示しない駆動手段(駆動源)により回転駆動される。感光体ドラム1の周囲には、感光体ドラム1の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ2、画像情報に基づきレーザーを照射して感光体ドラム1上に静電像(静電潜像)を形成する露光手段としてのスキャナユニット(露光装置)3が配置されている。又、感光体ドラム1の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット(現像装置)4、転写後の感光体ドラム1の表面に残ったトナー(転写残トナー)を除去するクリーニング手段としてのクリーニング部材6が配置されている。更に、4個の感光体ドラム1に対向して、感光体ドラム1上のトナー像を記録材12に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト5が配置されている。 In this embodiment, the image forming apparatus 100 includes four drum-type electrophotographic photoreceptors, that is, the photoreceptor drums 1 arranged in parallel in a direction intersecting the vertical direction as a plurality of image carriers. The photosensitive drum 1 is rotationally driven by a driving means (drive source) (not shown) in the direction indicated by an arrow A (clockwise). Around the photosensitive drum 1, a charging roller 2 as a charging means for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 1, a laser is irradiated based on image information, and an electrostatic image (electrostatic) is formed on the photosensitive drum 1. A scanner unit (exposure device) 3 is disposed as exposure means for forming a (latent image). Further, around the photosensitive drum 1, a developing unit (developing device) 4 as developing means for developing an electrostatic image as a toner image, toner remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after transfer (transfer residual toner) A cleaning member 6 is disposed as a cleaning means for removing water. Further, an intermediate transfer belt 5 as an intermediate transfer body for transferring the toner image on the photosensitive drum 1 to the recording material 12 is disposed opposite to the four photosensitive drums 1.
尚、本実施例では、現像ユニット4は、現像剤として非磁性一成分現像剤のトナーを用いる。又、本実施例では、現像ユニット4は、現像剤担持体としての現像ローラ(後述)を感光体ドラム1に対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、本実施例では、現像ユニット4は、感光体ドラム1の帯電極性と同極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーを、感光体ドラム1上の露光により電荷が減衰した部分(画像部、露光部)に付着させることで静電像を現像する。 In this embodiment, the developing unit 4 uses a non-magnetic one-component developer toner as the developer. In this embodiment, the developing unit 4 performs reverse development by bringing a developing roller (described later) as a developer carrying member into contact with the photosensitive drum 1. In other words, in this embodiment, the developing unit 4 is a portion where the charge is attenuated due to the exposure of the toner charged to the same polarity as the charging polarity of the photosensitive drum 1 (negative polarity in this embodiment) on the photosensitive drum 1 ( The electrostatic image is developed by being attached to the image portion and the exposure portion).
本実施例では、感光体ドラム1と、感光体ドラム1に作用するプロセス手段としての帯電ローラ2、現像ユニット4及びクリーニング部材6とは、一体化され、即ち、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ7を形成している。プロセスカートリッジ7は、画像形成装置本体100Aに設けられた装着ガイド、位置決め部材などの装着手段を介して、画像形成装置100に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ7は、全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ7内には、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブランク(K)の各色のトナーが収容されている。 In this embodiment, the photosensitive drum 1 and the charging roller 2, the developing unit 4 and the cleaning member 6 as process means acting on the photosensitive drum 1 are integrated, that is, integrated into a cartridge, A process cartridge 7 is formed. The process cartridge 7 can be attached to and detached from the image forming apparatus 100 via mounting means such as a mounting guide and a positioning member provided in the image forming apparatus main body 100A. In this embodiment, the process cartridges 7 for the respective colors all have the same shape, and each of the process cartridges 7 for each color has yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and blank ( K) toner of each color is accommodated.
中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト5は、全ての感光体ドラム1に当接し、図示矢印B方向(反時計方向)に循環移動(回転)する。中間転写ベルト5は、複数の支持部材として、駆動ローラ51、二次転写対向ローラ52、従動ローラ53に掛け渡されている。 The intermediate transfer belt 5 formed of an endless belt as an intermediate transfer member abuts on all the photosensitive drums 1 and circulates (rotates) in the direction of arrow B (counterclockwise) in the figure. The intermediate transfer belt 5 is wound around a driving roller 51, a secondary transfer counter roller 52, and a driven roller 53 as a plurality of support members.
中間転写ベルト5の内周面側には、各感光体ドラム1に対向するように、一次転写手段としての、4個の一次転写ローラ8が並設されている。一次転写ローラ8は、中間転写ベルト5を感光体ドラム1に向けて押圧し、中間転写ベルト5と感光体ドラム1とが当接する一次転写部N1を形成する。そして、一次転写ローラ8に、図示しない一次転写バイアス印加手段としての一次転写バイアス電源(高圧電源)から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光体ドラム1上のトナー像が中間転写ベルト5上に転写(一次転写)される。 On the inner peripheral surface side of the intermediate transfer belt 5, four primary transfer rollers 8 as primary transfer means are arranged in parallel so as to face the respective photosensitive drums 1. The primary transfer roller 8 presses the intermediate transfer belt 5 toward the photosensitive drum 1 to form a primary transfer portion N1 where the intermediate transfer belt 5 and the photosensitive drum 1 abut. A bias having a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner is applied to the primary transfer roller 8 from a primary transfer bias power source (high voltage power source) as a primary transfer bias applying unit (not shown). As a result, the toner image on the photosensitive drum 1 is transferred (primary transfer) onto the intermediate transfer belt 5.
又、中間転写ベルト5の外周面側において二次転写対向ローラ52に対向する位置には、二次転写手段としての二次転写ローラ9が配置されている。二次転写ローラ9は、中間転写ベルト5を介して二次転写対向ローラ52に圧接し、中間転写ベルト5と二次転写ローラ9とが当接する二次転写部N2を形成する。そして、二次転写ローラ9に、図示しない二次転写バイアス印加手段としての二次転写バイアス電源(高圧電源)から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト5上のトナー像が記録材12に転写(二次転写)される。 A secondary transfer roller 9 as a secondary transfer unit is disposed at a position facing the secondary transfer counter roller 52 on the outer peripheral surface side of the intermediate transfer belt 5. The secondary transfer roller 9 is pressed against the secondary transfer counter roller 52 via the intermediate transfer belt 5 to form a secondary transfer portion N2 where the intermediate transfer belt 5 and the secondary transfer roller 9 come into contact. A bias having a polarity opposite to the normal charging polarity of the toner is applied to the secondary transfer roller 9 from a secondary transfer bias power source (high voltage power source) as a secondary transfer bias applying unit (not shown). As a result, the toner image on the intermediate transfer belt 5 is transferred (secondary transfer) to the recording material 12.
更に説明すれば、画像形成時には、先ず、感光体ドラム1の表面が帯電ローラ2によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット3から発された画像情報に応じたレーザー光によって、帯電した感光体ドラム1の表面が走査露光され、感光体ドラム1上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで、感光体ドラム1上に形成された静電像は、現像ユニット4によってトナー像として現像される。感光体ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写ローラ8の作用によって中間転写ベルト5上に転写(一次転写)される。 More specifically, at the time of image formation, first, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by the charging roller 2. Next, the surface of the charged photosensitive drum 1 is scanned and exposed by laser light corresponding to the image information emitted from the scanner unit 3, and an electrostatic image according to the image information is formed on the photosensitive drum 1. Next, the electrostatic image formed on the photosensitive drum 1 is developed as a toner image by the developing unit 4. The toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred (primary transfer) onto the intermediate transfer belt 5 by the action of the primary transfer roller 8.
例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第1〜第4の画像形成部SY、SM、SC、SKにおいて順次に行われ、中間転写ベルト5上に各色のトナー像が次に重ね合わせて一次転写される。 For example, when forming a full-color image, the above-described process is sequentially performed in the first to fourth image forming units SY, SM, SC, and SK, and the toner images of the respective colors are next superimposed on the intermediate transfer belt 5. The primary transfer.
その後、中間転写ベルト5の移動と同期が取られて記録材12が二次転写部N2へと搬送される。中間転写ベルト5上の4色トナー像は、記録材12を介して中間転写ベルト5に当接している二次転写ローラ9の作用によって、一括して記録材12上に二次転写される。 Thereafter, the recording material 12 is conveyed to the secondary transfer portion N2 in synchronization with the movement of the intermediate transfer belt 5. The four color toner images on the intermediate transfer belt 5 are secondarily transferred onto the recording material 12 collectively by the action of the secondary transfer roller 9 that is in contact with the intermediate transfer belt 5 via the recording material 12.
トナー像が転写された記録材12は、定着手段としての定着装置10に搬送される。定着装置10において記録材12に熱及び圧力を加えられることで、記録材12にトナー像が定着される。 The recording material 12 onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device 10 as a fixing unit. The toner image is fixed on the recording material 12 by applying heat and pressure to the recording material 12 in the fixing device 10.
又、一次転写工程後に感光体ドラム1上に残留した一次転写残トナーは、クリーニング部材6によって除去、回収される。又、二次転写工程後に中間転写ベルト5上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置11によって清掃される。 Further, the primary transfer residual toner remaining on the photosensitive drum 1 after the primary transfer process is removed and collected by the cleaning member 6. The secondary transfer residual toner remaining on the intermediate transfer belt 5 after the secondary transfer process is cleaned by the intermediate transfer belt cleaning device 11.
尚、画像形成装置100は、所望の一つの画像形成部のみを用いて、又は、幾つか(全てではない)の画像形成部のみを用いて、単色又はマルチカラーの画像を形成することもできるようになっている。 Note that the image forming apparatus 100 can form a single-color or multi-color image using only one desired image forming unit or using only some (not all) image forming units. It is like that.
[プロセスカートリッジの構成]
次に、本実施例の画像形成装置100に装着されるプロセスカートリッジ7の全体構成について説明する。本実施例では、収容しているトナーの種類(色)を除いて、各色用のプロセスカートリッジ7の構成及び動作は実質的に同一である。
[Process cartridge configuration]
Next, the overall configuration of the process cartridge 7 mounted on the image forming apparatus 100 of the present embodiment will be described. In the present embodiment, the configuration and operation of the process cartridge 7 for each color are substantially the same except for the type (color) of the contained toner.
図2は、感光体ドラム1の長手方向(回転軸線方向)に沿って見た本実施例のプロセスカートリッジ7の概略断面(主断面)図である。図2のプロセスカートリッジ7の姿勢は、画像形成装置本体に装着された状態での姿勢であり、以下でプロセスカートリッジの各部材の位置関係や方向等について記載する場合はこの姿勢における位置関係や方向等を示している。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view (main cross-sectional view) of the process cartridge 7 of this embodiment viewed along the longitudinal direction (rotational axis direction) of the photosensitive drum 1. The posture of the process cartridge 7 in FIG. 2 is a posture in a state where the process cartridge 7 is mounted on the image forming apparatus main body. When the positional relationship and direction of each member of the process cartridge are described below, the positional relationship and direction in this posture are described below. Etc.
プロセスカートリッジ7は、感光体ドラム1等を備えた感光体ユニット13と、現像ローラ17等を備えた現像ユニット4とを一体化して構成される。 The process cartridge 7 is configured by integrating a photosensitive unit 13 including the photosensitive drum 1 and the developing unit 4 including a developing roller 17 and the like.
感光体ユニット13は、感光体ユニット13内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体14を有する。クリーニング枠体14には、感光体ドラム1が図示しない軸受を介して回転可能に取り付けられている。感光体ドラム1は、図示しない駆動手段(駆動源)としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット13に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印A方向(時計方向)に回転駆動される。本実施例にて、画像形成プロセスの中心となる感光体ドラム1は、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体ドラム1を用いている。 The photoconductor unit 13 has a cleaning frame 14 as a frame that supports various elements in the photoconductor unit 13. The photosensitive drum 1 is rotatably attached to the cleaning frame 14 via a bearing (not shown). The photosensitive drum 1 is rotationally driven in the direction of the arrow A (clockwise) in accordance with the image forming operation by transmitting the driving force of a driving motor (not shown) as a driving means (driving source) to the photosensitive unit 13. Is done. In this embodiment, the photosensitive drum 1 which is the center of the image forming process is an organic photosensitive drum in which an outer surface of an aluminum cylinder is coated with a functional undercoat layer, a carrier generation layer, and a carrier transfer layer in this order. 1 is used.
又、感光体ユニット13には、感光体ドラム1の周面上に接触するように、クリーニング部材6、帯電ローラ2が配置されている。クリーニング部材6によって感光体ドラム1の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体14内に落下、収容される。 Further, the cleaning unit 6 and the charging roller 2 are disposed in the photosensitive unit 13 so as to come into contact with the peripheral surface of the photosensitive drum 1. The transfer residual toner removed from the surface of the photosensitive drum 1 by the cleaning member 6 falls and is stored in the cleaning frame 14.
帯電手段である帯電ローラ2は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム1に加圧接触することで従動回転する。 The charging roller 2 as charging means is driven to rotate by bringing the roller portion of conductive rubber into pressure contact with the photosensitive drum 1.
ここで、帯電ローラ2の芯金には、帯電工程として、感光ドラム1に対して所定の直流電圧が印加されており、これにより感光ドラム1の表面には、一様な暗部電位(Vd)が形成される。前述のスキャナユニット3からのレーザー光によって画像データに対応して発光されるレーザー光のスポットパターンは、感光ドラム1を露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位(Vl)、未露光部位は所定の暗部電位(Vd)の静電潜像が、感光ドラム1上に形成される。本実施例では、Vd=−500V、Vl=−100Vとした。 Here, as a charging process, a predetermined DC voltage is applied to the core of the charging roller 2 with respect to the photosensitive drum 1, whereby a uniform dark portion potential (Vd) is applied to the surface of the photosensitive drum 1. Is formed. The spot pattern of the laser beam emitted in accordance with the image data by the laser beam from the scanner unit 3 described above exposes the photosensitive drum 1, and the exposed portion is charged on the surface by the carrier from the carrier generation layer. Disappears and the potential drops. As a result, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 1 with a predetermined light portion potential (Vl) at an exposed portion and a predetermined dark portion potential (Vd) at an unexposed portion. In this embodiment, Vd = −500V and Vl = −100V.
一方、現像ユニット4は、トナー80を担持するための現像剤担持体としての現像ローラ17と、現像ローラ17にトナーを供給する供給部材としてのトナー供給ローラ20が配置された現像室、を有している。更に、現像ユニット4は、トナーを収容するトナー収容部(現像剤収容部)18aをトナー供給ローラ20よりも重力方向下方に有するトナー収容室18を備えている。なお、本実施例では初期状態で凝集度が5〜40%のトナーを用いている。耐久を通してトナーの流動性を確保するために、このような凝集度を持つトナーを用いることが望ましい。また、トナーの凝集度については、以下のようにして測定を行った。 On the other hand, the developing unit 4 has a developing roller 17 as a developer carrying member for carrying toner 80 and a developing chamber in which a toner supply roller 20 as a supply member for supplying toner to the developing roller 17 is disposed. doing. Further, the developing unit 4 includes a toner storage chamber 18 having a toner storage portion (developer storage portion) 18 a for storing toner below the toner supply roller 20 in the gravity direction. In this embodiment, toner having an aggregation degree of 5 to 40% in the initial state is used. In order to ensure the fluidity of the toner through durability, it is desirable to use a toner having such a degree of aggregation. Further, the degree of aggregation of the toner was measured as follows.
測定装置としては、デジタル振動計(DEGITAL VIBLATIONMETERMODEL 1332 SHOWA SOKKI CORPORATION製)を有するパウダーテスター(細川ミクロン社製)を用いた。 As a measuring apparatus, a powder tester (manufactured by Hosokawa Micron Corporation) having a digital vibrometer (manufactured by DEGITAL VIBRATION METERMODEL 1332 SHOWA SOKKI CORPORATION) was used.
測定法としては、振動台に390メッシュ、200メッシュ、100メッシュのふるいを目開の狭い順に、すなわち100メッシュふるいが最上位にくるように390メッシュ、200メッシュ、100メッシュのふるい順に重ねてセットした。 As a measurement method, set 390 mesh, 200 mesh, and 100 mesh sieves on a shaking table in the order of narrow opening, that is, 390 mesh, 200 mesh, and 100 mesh sieves so that 100 mesh sieve is at the top. did.
このセットした100メッシュふるい上に正確に秤量した試料(トナー)5gを加え、デジタル振動計の変位の値を0.60mm(peak−to−peak)になるように調整し、15秒間振動を加えた。その後、各ふるい上に残った試料の質量を測定して下式にもとづき凝集度を得た。 Add 5 g of accurately weighed sample (toner) to the set 100 mesh sieve, adjust the displacement value of the digital vibrometer to 0.60 mm (peak-to-peak), and apply vibration for 15 seconds. It was. Thereafter, the mass of the sample remaining on each sieve was measured to obtain the degree of aggregation based on the following formula.
その際の測定サンプルは、それぞれ事前に23℃、60%RH環境下において24時間放置したものであり、測定は23℃、60%RH環境下で行った。 The measurement samples at that time were each left for 24 hours in an environment of 23 ° C. and 60% RH in advance, and the measurement was performed in an environment of 23 ° C. and 60% RH.
凝集度(%)=(100メッシュふるい上の残試料質量/5g)×100+(200メッシュふるい上の残試料質量/5g)×60+(390メッシュふるい上の残試料質量/5g)×20
また、トナー供給ローラ20は、現像ローラ17との間にトナーのニップ部N(現像ローラ17とトナー供給ローラ20とでトナーを挟む部分)を形成し、回転している。
Aggregation degree (%) = (residual sample mass on 100 mesh sieve / 5 g) × 100 + (residual sample mass on 200 mesh sieve / 5 g) × 60 + (residual sample mass on 390 mesh sieve / 5 g) × 20
Further, the toner supply roller 20 is rotated by forming a toner nip N (a portion where the toner is sandwiched between the development roller 17 and the toner supply roller 20) between the toner supply roller 20 and the development roller 17.
トナー収容室18内には、攪拌搬送部材22が設けられている。攪拌搬送部材22は、トナー収容室18内に収容されたトナーを攪拌すると共に、トナー供給ローラ20の上部に向けて図中矢印G方向にトナーを搬送するためのものでもある。本実施例において撹拌搬送部材は30rpm(revolutions per minute:一分(単位時間)あたりの回転数を表す)で駆動回転している。 A stirring and conveying member 22 is provided in the toner storage chamber 18. The agitating / conveying member 22 agitates the toner accommodated in the toner accommodating chamber 18 and also conveys the toner in the direction of arrow G in the figure toward the top of the toner supply roller 20. In this embodiment, the agitating and conveying member is driven to rotate at 30 rpm (revolutions per minute: represents the number of revolutions per minute (unit time)) .
現像ブレード21は現像ローラ17の下方に配置され、現像ローラに対してカウンターで当接しており、トナー供給ローラ20によって供給されたトナーのコート量規制及び電荷付与を行っている。本実施例では、現像ブレード21として、厚さ0.1mmの板バネ状のSUS製の薄板を用い、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナー及び現像ローラ17に当接される。ここで、現像ブレードとしてはこの限りではなく、リン青銅やアルミニウム等の金属薄板でも良い。また、現像ブレード21の表面にポリアミドエラストマーやウレタンゴムやウレタン樹脂等の薄膜を被覆したものを用いても良い。 The developing blade 21 is disposed below the developing roller 17 and is in contact with the developing roller at a counter, and regulates the coating amount of toner supplied by the toner supply roller 20 and applies a charge. In this embodiment, a SUS thin plate having a thickness of 0.1 mm is used as the developing blade 21, a contact pressure is formed by utilizing the spring elasticity of the thin plate, and the surface thereof is toner and the developing roller 17. Abut. Here, the developing blade is not limited to this, and may be a thin metal plate such as phosphor bronze or aluminum. Alternatively, the surface of the developing blade 21 may be coated with a thin film such as polyamide elastomer, urethane rubber, or urethane resin.
トナーは、現像ブレード21と現像ローラ17との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード21に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。本実施例においては、ブレードバイアスとしてV=−500Vを印加した。 The toner is triboelectrically charged by rubbing between the developing blade 21 and the developing roller 17 to be charged, and at the same time the layer thickness is regulated. In this embodiment, a predetermined voltage is applied to the developing blade 21 from a blade bias power source (not shown) to stabilize the toner coat. In this example, V = −500 V was applied as the blade bias.
現像ローラ17と感光体ドラム1とは、対向部において各々の表面が同方向(本実施例では下から上に向かう方向)に移動するようにそれぞれ回転する。 The developing roller 17 and the photosensitive drum 1 rotate so that the surfaces of the developing roller 17 and the photosensitive drum 1 move in the same direction (in this embodiment, from the bottom to the top).
尚、本実施例では、現像ローラ17は、感光体ドラム1に接触して配置されているが、現像ローラ17は、感光体ドラム1に対して所定間隔を開けて近接配置される構成であってもよい。 In the present embodiment, the developing roller 17 is disposed in contact with the photosensitive drum 1, but the developing roller 17 is disposed close to the photosensitive drum 1 at a predetermined interval. May be.
本実施例においては、現像ローラ17に印加された所定のDCバイアスに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光体ドラム1に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電潜像を顕像化する。本実施例においては、現像ローラに対してV=−300Vを印加することにより、明部電位部との電位差ΔV=200Vを形成し、トナー像を形成した。 In this embodiment, a toner charged negatively by frictional charging with respect to a predetermined DC bias applied to the developing roller 17 has a bright portion potential portion in a developing portion where the toner contacts the photosensitive drum 1 from the potential difference. The electrostatic latent image is visualized by transferring only to. In this embodiment, by applying V = −300 V to the developing roller, a potential difference ΔV = 200 V from the bright portion is formed, and a toner image is formed.
トナー供給ローラ20と現像ローラとは、各々の表面がニップ部Nの上端から下端に移動する方向に回転している。すなわち、トナー供給ローラ20は図示矢印E方向(時計方向)に、現像ローラ17は矢印D方向に回転している。トナー供給ローラ20は、導電性芯金の外周に発泡体層を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ20と現像ローラ17は所定の侵入量、即ち、図3にて、トナー供給ローラ20が現像ローラ17により凹状とされるその凹み量△Eを持って接触している。トナー供給ローラ20と現像ローラ17とは、ニップ部Nにおいて互いに同方向に周速差を持って回転しており、この動作により、トナー供給ローラ20による現像ローラ17へのトナー供給を行っている。その際、トナー供給ローラと現像ローラとの電位差を調整することにより、現像ローラへのトナー供給量を調整することが出来る。本実施例では、トナー供給ローラが200rpm、現像ローラが100rpmで駆動回転し、トナー供給ローラに対して現像ローラと同電位となるよう、DCバイアスを印加した。 The toner supply roller 20 and the developing roller rotate in the direction in which the respective surfaces move from the upper end to the lower end of the nip portion N. That is, the toner supply roller 20 rotates in the direction of the arrow E (clockwise) and the developing roller 17 rotates in the direction of arrow D. The toner supply roller 20 is an elastic sponge roller in which a foam layer is formed on the outer periphery of a conductive metal core. The toner supply roller 20 and the developing roller 17 are in contact with each other with a predetermined intrusion amount, that is, in FIG. The toner supply roller 20 and the developing roller 17 rotate with a peripheral speed difference in the same direction at the nip portion N. With this operation, the toner is supplied to the developing roller 17 by the toner supply roller 20. . At this time, the toner supply amount to the developing roller can be adjusted by adjusting the potential difference between the toner supply roller and the developing roller. In this embodiment, the toner supply roller is driven to rotate at 200 rpm and the developing roller is driven to rotate at 100 rpm, and a DC bias is applied to the toner supplying roller so as to have the same potential as the developing roller.
尚、本実施例においては、現像ローラ17、トナー供給ローラ20は、共に外径15mmであり、トナー供給ローラ20の現像ローラ17への侵入量、即ち、トナー供給ローラ20が現像ローラ17により凹状とされるその凹み量△Eを1.0mmに設定した。また、トナー供給ローラと現像ローラは中心高さが同じになるように配置した。 In the present embodiment, both the developing roller 17 and the toner supply roller 20 have an outer diameter of 15 mm, and the amount of penetration of the toner supply roller 20 into the developing roller 17, that is, the toner supply roller 20 is recessed by the developing roller 17. The dent amount ΔE is set to 1.0 mm. Further, the toner supply roller and the developing roller are arranged so that the center height is the same.
以下、本実施例において用いられるトナー供給ローラの詳細について説明する。
本実施例におけるトナー供給ローラ20は、導電性支持体と、導電性支持体に支持される発泡層(発泡体)と、を備える。具体的には、導電性支持体たる外径φ5(mm)の芯金電極20aと、その周囲に気泡同士がつながっている連続気泡体(連泡)から構成される発泡層としての発泡ウレタン層20bが設けられており、図中Eの方向に回転する。
Details of the toner supply roller used in this embodiment will be described below.
The toner supply roller 20 in the present embodiment includes a conductive support and a foam layer (foam) supported by the conductive support. Specifically, a foamed urethane layer as a foamed layer composed of a cored bar electrode 20a having an outer diameter of φ5 (mm), which is a conductive support, and an open cell body (open cells) in which bubbles are connected to the periphery thereof. 20b is provided and rotates in the direction E in the figure.
表層のウレタンを連続気泡体とすることで、トナー供給ローラ20内部にトナーが多量に進入可能となる。また、本実施例におけるトナー供給ローラ20の抵抗は1×109(Ω)である。 A large amount of toner can enter the inside of the toner supply roller 20 by using urethane on the surface layer as an open cell body. Further, the resistance of the toner supply roller 20 in this embodiment is 1 × 10 9 (Ω).
ここで、トナー供給ローラ20の抵抗の測定方法を説明する。トナー供給ローラ20を、直径30mmのアルミスリーブに対し、後述する侵入量が1.5mmとなるように、当接させる。このアルミスリーブを回転させることにより、供給ローラ2を30rpmでアルミスリーブに対して従動回転させる。 Here, a method of measuring the resistance of the toner supply roller 20 will be described. The toner supply roller 20 is brought into contact with an aluminum sleeve having a diameter of 30 mm so that an intrusion amount described later becomes 1.5 mm. By rotating the aluminum sleeve, the supply roller 2 is driven to rotate relative to the aluminum sleeve at 30 rpm.
次に、現像ローラ17に、−50Vの直流電圧を印加する。その際、アース側に10kΩの抵抗を設け、その両端の電圧を測定することで電流を算出し、トナー供給ローラ20の抵抗を算出する。本実施の形態では、トナー供給ローラ20の表面セル径を50μm〜1000μmとした。 Next, a DC voltage of −50 V is applied to the developing roller 17. At that time, a resistance of 10 kΩ is provided on the ground side, the current is calculated by measuring the voltage at both ends, and the resistance of the toner supply roller 20 is calculated. In this embodiment, the surface cell diameter of the toner supply roller 20 is set to 50 μm to 1000 μm.
ここで、セル径とは、任意断面の発泡セルの平均径をいい、まず任意断面の拡大画像から最大である発泡セルの面積を測定し、この面積から真円相当径を換算し最大セル径を得る。そしてこの最大セル径の1/2以下である発泡セルをノイズとして削除した後、残りの個々のセル面積から同様に換算した個々のセル径の平均値のことを指す。 Here, the cell diameter means the average diameter of the foamed cells having an arbitrary cross section. First, the area of the foamed cell that is the maximum is measured from the enlarged image of the arbitrary cross section, and the maximum cell diameter is converted from this area by converting the equivalent circle diameter. Get. And after deleting the foam cell which is 1/2 or less of this maximum cell diameter as noise, it points out the average value of each cell diameter converted similarly from the remaining individual cell area.
次に、現像室内のトナーの流れについて図2、図3を参照して説明する。
本実施例にて、図3は、現像室内の拡大概略断面図であり、攪拌搬送部材22よりトナー供給ローラ20に搬送されたトナーの動きを示している。
Next, the flow of toner in the developing chamber will be described with reference to FIGS.
In this embodiment, FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of the developing chamber, and shows the movement of the toner conveyed from the stirring and conveying member 22 to the toner supply roller 20.
攪拌搬送部材22による現像室へのトナーの供給は、主にトナー供給ローラ20の上部に向けて行われ(図3の矢印G)、供給されたトナーは、トナー供給ローラの内部とその表面に保持される。トナー供給ローラ20は矢印E方向に回転している為、トナー供給ローラに保持されたトナーは現像ローラとのニップ部Nへ向けて搬送される(図3の矢印F1)。ここで、トナー供給ローラにより搬送されたトナーのうち一部は、ニップ部Nへの入り口でトナー供給ローラの変形により吐き出され、ニップ部Nの上方(第1の空間)に堆積して貯蔵される(図3の矢印F2)。このようにトナーをニップ部Nの上方(第1の空間)に貯蔵することで、撹拌搬送部材22が現像室へトナーを搬送してから次に搬送するまでの間において供給ローラ内のトナー量が減少しないように、貯蔵したトナーを安定してトナー供給ローラおよび現像ローラへ供給することができる。 The toner is supplied to the developing chamber by the agitating and conveying member 22 mainly toward the upper portion of the toner supply roller 20 (arrow G in FIG. 3), and the supplied toner is supplied to the inside of the toner supply roller and the surface thereof. Retained. Since the toner supply roller 20 rotates in the direction of arrow E, the toner held on the toner supply roller is conveyed toward the nip portion N with the developing roller (arrow F1 in FIG. 3). Here, a part of the toner conveyed by the toner supply roller is discharged by deformation of the toner supply roller at the entrance to the nip portion N, and is accumulated and stored above the nip portion N (first space). (Arrow F2 in FIG. 3). By storing the toner above the nip portion N (first space) in this way, the amount of toner in the supply roller between the time when the agitating and conveying member 22 conveys the toner to the developing chamber and the next time it is conveyed. The stored toner can be stably supplied to the toner supply roller and the developing roller so that the toner does not decrease.
次にニップ部Nに搬送されたトナーは、トナー供給ローラと現像ローラが周速差を持って回転している為、ニップ内で摺擦されて帯電し、所定の電荷を帯びる。その後、帯電されたトナーの一部は現像ローラへと転移する。また、本実施例においてはトナー供給ローラの周速が現像ローラの周速よりも速い為、単位時間当たりに現像ローラ上を通過するトナー量が多くなり、より多くのトナーが現像ローラへ転移することとなる。現像ローラへ転移したトナーは、現像ローラと現像ブレードとの間の規制部で現像ブレ−ドにより規制および帯電され、規制部を通過したトナーにより現像ローラ上に均一なトナーコートが形成される。 Next, the toner transported to the nip portion N is charged by being rubbed and charged in the nip because the toner supply roller and the developing roller are rotated with a difference in peripheral speed. Thereafter, a part of the charged toner is transferred to the developing roller. In this embodiment, since the peripheral speed of the toner supply roller is faster than the peripheral speed of the developing roller, the amount of toner passing over the developing roller per unit time increases, and more toner is transferred to the developing roller. It will be. The toner transferred to the developing roller is regulated and charged by the developing blade at a regulating portion between the developing roller and the developing blade, and a uniform toner coat is formed on the developing roller by the toner passing through the regulating portion.
一方、現像ブレードにより規制されたトナー(現像ローラに担持されなくなったトナー)は、トナー供給ローラの回転によって現像室に設けられた現像開口(開口部)の方向へと搬送され、現像開口を通ってトナー収容室へと戻される。ここで本実施例において現像室とトナー収容室とを隔てている現像開口下方の壁(現像室の内面)30bの上端(すなわち現像開口の下端)がトナー供給ローラの中心より1mm下方に、現像室の底(現像室の内面)を形成している枠体とトナー供給ローラの下面(下端)との隙間(距離)が1.5mmになるように配置した。 On the other hand, toner regulated by the developing blade ( toner that is no longer carried by the developing roller) is conveyed toward the developing opening (opening) provided in the developing chamber by the rotation of the toner supply roller, and passes through the developing opening. And returned to the toner storage chamber. Here, in this embodiment, the lower wall of the developing opening (the inner surface of the developing chamber) that separates the developing chamber and the toner storage chamber 30b (ie, the lower end of the developing opening) is 1 mm below the center of the toner supply roller. The gap (distance) between the frame forming the bottom of the chamber (inner surface of the developing chamber ) and the lower surface (lower end) of the toner supply roller was 1.5 mm.
前述したようにトナー供給ローラへのトナー供給は、撹拌搬送部材により現像開口を通してトナー供給ローラの上部にトナーを送り込むことで行われる。また、トナー供給ローラの回転によって現像室からトナー収容室へ戻されるトナーも現像開口を通ることとなる。よって、現像開口の構成が現像室とトナー収容室との間のトナーの流れに対して影響を与え、特に現像開口下方の壁30bの上端の位置(現像開口の下端の位置)が影響を与える。すなわち、図4のように供給ローラの上端より現像開口の壁30bの上端の位置(現像開口の下端の位置)を高くする場合と比較すると、図2のように現像開口の壁30bの上端の位置(現像開口の下端の位置)をトナー供給ローラの上端より低くすることで、トナー供給ローラにより現像開口方向へと搬送されたトナーが壁を超えやすくなり、現像室内のトナーがトナー収容室へ戻りやすくなる。現像室とトナー収容室との間でトナーが良好に循環することで、トナーの劣化が抑制され、印字率の低い画像を連続して出力した場合においてもトナー凝集の発生が抑制され、高品位な画像を安定して出力することができる。さらに本実施例においては、撹拌搬送部材によるトナー供給ローラ上(供給部材上)へのトナー供給をより良好に行うために、壁30bの高さをトナー供給ローラの回転中心より低く設定した。 As described above, the toner is supplied to the toner supply roller by feeding the toner to the upper portion of the toner supply roller through the developing opening by the agitating and conveying member. Further, the toner returned from the developing chamber to the toner storage chamber by the rotation of the toner supply roller also passes through the developing opening. Therefore, the configuration of the developing opening affects the flow of toner between the developing chamber and the toner storage chamber, and particularly the position of the upper end of the wall 30b below the developing opening (the position of the lower end of the developing opening). . That is, as compared with the case where the position of the upper end of the developing opening wall 30b (the position of the lower end of the developing opening) is made higher than the upper end of the supply roller as shown in FIG. 4, the upper end of the developing opening wall 30b as shown in FIG. By making the position (the position of the lower end of the development opening) lower than the upper end of the toner supply roller, the toner transported in the direction of the development opening by the toner supply roller is likely to exceed the wall, and the toner in the development chamber enters the toner storage chamber. Easy to return. The toner circulates well between the developing chamber and the toner storage chamber, so that the deterioration of the toner is suppressed, and even when images with a low printing rate are output continuously, the occurrence of toner aggregation is suppressed, resulting in high quality. Stable images can be output stably. Further, in the present embodiment, the height of the wall 30b is set lower than the rotation center of the toner supply roller in order to better supply the toner onto the toner supply roller (on the supply member) by the stirring and conveying member.
また、本実施例の構成において、現像室の底(現像室の内面)を形成している枠体とトナー供給ローラの下面との隙間(距離)を1.5mmに設定した。この隙間(距離)は、トナー供給ローラの下方のトナーをトナー供給ローラの回転により十分に搬送するためには、5.0mm以下にすることが望ましい。 In the configuration of this embodiment, the gap (distance) between the frame forming the bottom of the developing chamber (the inner surface of the developing chamber) and the lower surface of the toner supply roller is set to 1.5 mm. This gap (distance) is desirably 5.0 mm or less in order to sufficiently convey the toner below the toner supply roller by the rotation of the toner supply roller.
また、本実施例においては現像ユニットへの駆動入力は1つであり、現像ローラとトナー供給ローラ、トナー搬送部材はギア(不図示)で連結され、画像形成時に同時に駆動される。これにより、トナー供給ローラの回転駆動中にトナー搬送部材がトナーを供給し、現像室とトナー収容室とのトナー循環を促進することができる。 In this embodiment, there is only one drive input to the developing unit, and the developing roller, the toner supply roller, and the toner conveying member are connected by a gear (not shown) and are simultaneously driven during image formation. As a result, the toner conveying member supplies the toner while the toner supply roller is driven to rotate, and the toner circulation between the developing chamber and the toner storage chamber can be promoted.
このように本実施例の構成においては、安定して現像ローラに対してトナーを供給できるだけでなく、トナー収容室から現像室へ、現像室からトナー収容室へと滞りないトナー循環を実現することができる。 As described above, in the configuration of this embodiment, not only can the toner be stably supplied to the developing roller, but also the toner circulation that does not stagnate from the toner storage chamber to the development chamber and from the development chamber to the toner storage chamber can be realized. Can do.
以上述べたように、本実施例においては、トナー搬送部材から搬送されたトナーを、トナー供給ローラの駆動回転により、効率よくトナー供給ローラと現像ローラのニップ部に供給することができる。また、現像室内における、現像ローラと供給ローラの下方の領域(第2の空間)にあるトナー(主に、現像ブレードにより規制されて現像ローラから落下したトナー)もトナー供給ローラの回転駆動により、現像開口を通じてトナー収容室へ戻される。そのため、トナーの劣化を抑制しつつ、ベタ画像の濃度安定化し、高品位な画像を供給することが可能な現像装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することができる。 As described above, in this embodiment, the toner conveyed from the toner conveying member can be efficiently supplied to the nip portion between the toner supply roller and the developing roller by the driving rotation of the toner supply roller. In addition, toner (mainly toner that has been regulated by the developing blade and dropped from the developing roller) in the region below the developing roller and the supply roller ( second space) in the developing chamber is driven by the rotation of the toner supply roller. The toner is returned to the toner storage chamber through the developing opening. Therefore, it is possible to provide a developing device, a process cartridge, and an image forming apparatus capable of stabilizing the density of a solid image and supplying a high-quality image while suppressing toner deterioration.
<比較例1>
比較例1では図5(a)に示す構成を有するプロセスカートリッジを用いる。図5(a)に示す、トナー供給ローラの回転方向が実施例1とは反対方向になっている。また、トナー供給ローラは100rpmで回転駆動されている。それ以外のプロセスカートリッジの構成および画像形成装置の全体構成は、実施例1と同様である。
<Comparative Example 1>
In Comparative Example 1, a process cartridge having the configuration shown in FIG. The rotation direction of the toner supply roller shown in FIG. 5A is opposite to that in the first embodiment. The toner supply roller is driven to rotate at 100 rpm. Other configurations of the process cartridge and the entire configuration of the image forming apparatus are the same as those in the first embodiment.
<比較例2>
比較例2では図5(b)に示す構成を有するプロセスカートリッジを用いる。比較例2では、前述の背景技術(特許文献1)のように、トナー供給ローラ20の回転方向が実施例1とは反対方向になっている。そして、トナー供給ローラ20の下方にトナー受け部材30を設け、トナー受け部材30に受けシート32の一端を取り付けるとともに、この受けシート32を供給部材の下方に適当な線圧で接触させている。
<Comparative example 2>
In Comparative Example 2, a process cartridge having the configuration shown in FIG. In Comparative Example 2, as in the background art (Patent Document 1) described above, the rotation direction of the toner supply roller 20 is opposite to that in Example 1. A toner receiving member 30 is provided below the toner supply roller 20, and one end of a receiving sheet 32 is attached to the toner receiving member 30, and the receiving sheet 32 is brought into contact with the lower side of the supplying member with an appropriate linear pressure.
<比較例3>
比較例3は前述の背景技術(特許文献2)のように、比較例1の構成の供給部材の下方にトナー搬送部材16を配置した(図5(c)参照)。トナー搬送部材16は200rpmの回転速度で回転することでトナー供給ローラ20にトナーを供給する。それ以外のプロセスカートリッジの構成および画像形成装置の全体構成は比較例1と同様である。
<Comparative Example 3>
In Comparative Example 3, as in the above-described background art (Patent Document 2), the toner conveying member 16 is disposed below the supply member having the configuration of Comparative Example 1 (see FIG. 5C). The toner conveying member 16 supplies toner to the toner supply roller 20 by rotating at a rotation speed of 200 rpm. Other configurations of the process cartridge and the entire configuration of the image forming apparatus are the same as those in the first comparative example.
<実験>
上記の実施例および比較例の構成について、以下の2つ実験を行った。
<Experiment>
The following two experiments were conducted for the configurations of the above-described Examples and Comparative Examples.
(1)ベタ画像の濃度安定性評価
ベタ画像の濃度安定性評価として、高印字プリントを連続した際の画像濃度低下量の測定を実施した。
評価は、画像形成装置を評価環境25.0℃、50%Rhにて1日放置して当該環境になじませた後、100枚印字後に行った。100枚の印字テストは、画像比率5%の横線の記録画像を連続的に通紙することで行った。その後、ベタ画像を連続で3枚出力し、3枚目のベタ画像の出力先端と後端の濃度差から下記に示す評価を、X−Rite製spectordensitometer 500を用いて行った。印字テスト及び評価画像は単色(黒)で出力した。
(1) Evaluation of density stability of solid image As an evaluation of density stability of a solid image, a measurement of an image density reduction amount when continuous high-printing printing was performed.
The evaluation was performed after printing the 100 sheets after allowing the image forming apparatus to stand in the evaluation environment at 25.0 ° C. and 50% Rh for one day to adjust to the environment. The printing test for 100 sheets was performed by continuously passing a horizontal line recorded image having an image ratio of 5%. Thereafter, three solid images were continuously output, and evaluation shown below was performed using a spectrodensitometer 500 manufactured by X-Rite based on the density difference between the output leading edge and the trailing edge of the third solid image. The print test and evaluation image were output in a single color (black).
A:ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が0.2未満
B:ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が0.2〜0.3未満
C:ベタ画像において、紙先端と紙後端での濃度差が0.3以上
(2)トナー凝集の有無
トナーの評価は、耐久テストの終了した画像形成装置を分解し、現像室内にトナー凝集があるか否かを調査し、評価した。
A:トナー凝集なし
B:トナー凝集が発生
耐久テストの条件としては、32.5℃、80%Rh環境において、画像比率1%の横線を間欠的に10000枚通紙(印字)した。間欠的な通紙とは、印字後に待機状態を経て、次の印刷を行うという意味である。
A: In a solid image, the density difference between the leading edge and the trailing edge of the paper is less than 0.2.
B: In a solid image, the density difference between the leading edge and the trailing edge of the paper is less than 0.2 to less than 0.3. C: In a solid image, the density difference between the leading edge and the trailing edge of the paper is 0.3 or more. (2) Toner Presence or absence of aggregation The toner was evaluated by disassembling the image forming apparatus for which the endurance test was completed and investigating whether there was toner aggregation in the developing chamber.
A: No toner aggregation B: Toner aggregation occurred As a condition for the endurance test, 10,000 horizontal sheets having an image ratio of 1% were intermittently passed (printed) in an environment of 32.5 ° C. and 80% Rh. Intermittent paper passing means that the next printing is performed after waiting after printing.
なお、ここでの「トナー凝集が発生」とは、現像ローラや供給ローラの下方でトナーが押し詰められて凝集した状態を示している。トナー凝集が発生した状態で画像形成を行うと、濃度ムラ等、画像品質の低下が生じる。 Here, “toner aggregation occurs” indicates a state where toner is pressed and aggregated below the developing roller and the supply roller. When image formation is performed in a state where toner aggregation occurs, image quality such as density unevenness is deteriorated.
(3)現像ローラへのトナー融着の有無
現像ローラへのトナー融着の評価は、耐久の終了した画像形成装置の現像ローラを観察し、トナー融着が発生しているかを調査し、評価した。
(3) Presence / absence of toner fusion to the developing roller Evaluation of toner fusion to the developing roller is made by observing the developing roller of the image forming apparatus that has finished its durability and investigating whether or not toner fusion has occurred. did.
A:トナー融着なし
B:トナー融着が若干あり(現像ローラがやや白く変色)
C:トナー融着あり(現像ローラに色汚れあり)
耐久の条件は、(2)トナー凝集の評価と同条件で行った。
A: No toner fusing B: Some toner fusing (developing roller turns slightly white)
C: Toner fused (colored stain on developing roller)
The durability was the same as in the evaluation of (2) toner aggregation.
<実験結果>
以下、各実施例の設定及びその評価結果を表1に示す。
<Experimental result>
Table 1 shows the settings of the examples and the evaluation results thereof.
まず、比較例1の結果について述べる。比較例1は、トナー供給ローラが反時計まわり方向に回転している。比較例1の構成においてトナー供給ローラ上に供給されたトナーの多くは現像ローラ近くに供給されることなく、トナー供給ローラの回転により現像開口からトナー収容室へ戻ってしまう。よって、ベタ画像の濃度安定性を確保することが難しい。 First, the results of Comparative Example 1 will be described. In Comparative Example 1, the toner supply roller rotates in the counterclockwise direction. In the configuration of Comparative Example 1, much of the toner supplied on the toner supply roller is not supplied near the developing roller, but returns to the toner storage chamber from the developing opening by the rotation of the toner supplying roller. Therefore, it is difficult to ensure the density stability of the solid image.
また、低印字率の画像を出力し続けた結果、現像室内におけるトナー供給ローラと現像ローラの下方の領域において、トナーが押し詰められて凝集してしまった。また、現像室内でのトナーがトナー収容室へ戻る動きをしない為、現像ブレード近傍のトナーが局所的に劣化し、現像ローラに対するトナー融着が発生してしまう。 Further, as a result of continuing to output an image with a low printing rate, the toner is crushed and aggregated in a region below the toner supply roller and the developing roller in the developing chamber. Further, since the toner in the developing chamber does not return to the toner storage chamber, the toner in the vicinity of the developing blade is locally deteriorated, and toner fusion to the developing roller occurs.
次に、比較例2の結果について述べる。比較例2の構成においては、トナー供給ローラの下方にトナー受け部材を設けている為、トナー供給ローラにより搬送されるトナーはトナー収容室へ落下することなく、安定供給され、現像ブレードに規制されたトナーのみトナー収容室へ落下する。よって、ベタ画像の濃度安定性を確保できるとともに、現像ブレード近傍で現像ローラに対するトナー融着が凝集することはない。しかし、トナー供給ローラにトナー受けシートが接触している為、トナー供給部材とトナー受けシートの間でトナーが凝集してしまい、トナー凝集に起因する画像濃度ムラが発生した。
次に、比較例3の結果について述べる。比較例3においては、比較例1の構成に対して、現像室内においてトナー供給ローラの下方にトナー搬送部材を配置している。トナー搬送部材を配置することにより、現像室内におけるトナー供給ローラと現像ローラの下方の領域にあるトナーの凝集が抑制されると同時に、トナー搬送部材の下方のトナーがトナー収容室へ戻される。よって、トナー凝集に起因する濃度ムラ等の課題が発生することはない。しかし、トナーとトナー搬送部材との摩擦により収容、トナー劣化が進むため、低印字率の画像が続いた場合において、現像ローラへのトナー融着が見られた。また、現像室内において、供給ローラの他にトナー搬送部材を追加部材として設ける必要があるため、装置構成が複雑である。
Next, the result of Comparative Example 2 will be described. In the configuration of Comparative Example 2, since the toner receiving member is provided below the toner supply roller, the toner conveyed by the toner supply roller is stably supplied without falling into the toner storage chamber and is regulated by the developing blade. Only the remaining toner falls into the toner storage chamber. Therefore, the density stability of the solid image can be ensured, and the toner fusion to the developing roller does not aggregate near the developing blade. However, since the toner receiving sheet is in contact with the toner supply roller, the toner aggregates between the toner supplying member and the toner receiving sheet, and image density unevenness due to toner aggregation occurs.
Next, the result of Comparative Example 3 will be described. In Comparative Example 3, compared with the configuration of Comparative Example 1, a toner conveying member is disposed below the toner supply roller in the developing chamber. By disposing the toner conveying member, aggregation of the toner in the region below the toner supply roller and the developing roller in the developing chamber is suppressed, and at the same time, the toner below the toner conveying member is returned to the toner containing chamber. Therefore, problems such as density unevenness due to toner aggregation do not occur. However, since toner is contained and deteriorated due to friction between the toner and the toner conveying member, toner fusion to the developing roller was observed when an image with a low printing rate continued. Further, since it is necessary to provide a toner conveying member as an additional member in addition to the supply roller in the developing chamber, the apparatus configuration is complicated.
次に、本実施例の結果について述べる。本実施例においては、図2においてトナー供給ローラが時計回り方向に回転しているため、トナー供給ローラ上に供給されたトナーは、トナー供給ローラと現像ローラのニップ部上部(第1の空間)に堆積してトナー溜りを形成する。これにより、現像ローラに安定してトナーを供給することが可能になり、ベタ画像の濃度安定性を確保できる。また、現像室内におけるトナー供給ローラと現像ローラの下方の領域(第2の空間)にあるトナーは、トナー供給ローラの回転によりトナー収容室へ戻される為、トナーの凝集や局所的な劣化は発生しない。また、トナー供給部材にトナーを搬送する搬送部材を現像室内に設ける必要がなく、上記の評価結果を簡易な装置構成で達成することができる。すなわち、簡易な構成で現像剤の良好な循環が形成され、高品位な画像を安定して形成することが可能となる。 Next, the results of this example will be described. In this embodiment, since the toner supply roller rotates in the clockwise direction in FIG. 2, the toner supplied onto the toner supply roller is above the nip portion (first space) between the toner supply roller and the developing roller. To form a toner reservoir. As a result, the toner can be stably supplied to the developing roller, and the density stability of the solid image can be ensured. In addition, the toner in the developing chamber and the toner in the region below the developing roller (second space) are returned to the toner storage chamber by the rotation of the toner supplying roller, so that toner aggregation and local deterioration occur. do not do. Further, it is not necessary to provide a toner supply member with a conveying member for conveying toner in the developing chamber, and the above evaluation result can be achieved with a simple apparatus configuration. That is, a good circulation of the developer is formed with a simple configuration, and a high-quality image can be stably formed.
なお、本実施例ではカラー画像形成が可能な画像形成装置を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像形成が可能な画像形成装置であっても同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, an image forming apparatus capable of forming a color image is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even in an image forming apparatus capable of forming a monochrome image. Can be obtained.
また、前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置や、記録剤担持体を使用し、前記記録剤担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ね合わせて転写する画像形成装置であっても同様の効果を得ることができる。 In the above-described embodiment, the printer is exemplified as the image forming apparatus. However, the present invention is not limited to this, and other image forming apparatuses such as a copying machine and a facsimile apparatus, or their functions are provided. Another image forming apparatus such as a combined machine, or an image forming apparatus that uses a recording material carrier and sequentially superimposes and transfers toner images of each color onto a recording material carried on the recording material carrier. The same effect can be obtained.
1 感光体ドラム
4 現像ユニット
7 プロセスカートリッジ
13 感光体ユニット
15 現像室
17 現像ローラ
18 トナー収容室
20 トナー供給ローラ
22 撹拌搬送部材
30 現像開口
80 トナー
100 画像形成装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 4 Developing unit 7 Process cartridge 13 Photosensitive unit 15 Developing chamber 17 Developing roller 18 Toner storage chamber 20 Toner supply roller 22 Stirring conveyance member 30 Developing opening 80 Toner 100 Image forming apparatus
Claims (14)
潜像を現像剤によって現像する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体と当接して形成されるニップ部において、その表面が前記現像剤担持体の表面と同じ向きかつ、上方から下方に向けて移動するように回転して前記現像剤担持体に現像剤を供給する供給部材と、
前記現像剤担持体が潜像を現像する際に担持する現像剤の量を規制する規制部材と、前記現像剤担持体と前記供給部材を備える現像室と、
前記現像室よりも下方に配置されて、現像剤を収容する収容室と、
前記収容室に収容された現像剤を前記現像室へ搬送する搬送部材と、
前記現像室の内部で前記ニップ部の上方に設けられた第1の空間と、
現像室の内部において第1の空間よりも下方に設けられた第2の空間と、
を有し、
前記搬送部材は、前記収容室から前記第1の空間に向けて現像剤を搬送し、
前記供給部材は、前記供給部材の周速が前記現像剤担持体の周速よりも早くなるように回転することで、前記現像剤担持体に担持されずに前記第2の空間にある現像剤を前記収容室へ移動させることを特徴とする現像装置。 A developing device used in an image forming apparatus,
A developer carrying member for developing the latent image with the developer;
In the nip portion formed in contact with the developer carrier, the surface rotates in the same direction as the surface of the developer carrier and moves from above to below to the developer carrier. A supply member for supplying a developer;
A regulating member for regulating the amount of developer carried when the developer carrying member develops a latent image, a developing chamber comprising the developer carrying member and the supply member;
A storage chamber disposed below the development chamber and storing a developer;
A transport member for transporting the developer stored in the storage chamber to the development chamber;
A first space provided above the nip portion inside the developing chamber;
A second space provided below the first space inside the developing chamber ;
I have a,
The transport member transports the developer from the storage chamber toward the first space,
The supply member rotates so that the peripheral speed of the supply member is faster than the peripheral speed of the developer carrier, so that the developer is not carried on the developer carrier and is in the second space. Is moved to the storage chamber .
前記現像室と前記収容室を連通し、前記搬送部材によって搬送される現像剤が通過する開口部を有し、
前記供給部材は、前記第2の空間に面した領域において、その表面を前記開口部に向けて移動させることで前記第2の空間にある現像剤を前記開口部に向けて搬送することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の現像装置。 The developing device includes:
An opening through which the developer conveyed by the conveying member passes through the developing chamber and the storage chamber;
The supply member, characterized in that in the facing second spatial region, to convey the developer in the second space by moving the surface toward the opening toward the opening The developing device according to any one of claims 1 to 6 .
前記搬送部材の回転中心は、前記第2の空間に面する前記現像室の内面の上端より低い位置にあることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の現像装置。 The conveying member conveys the developer toward the developing chamber by rotating,
The center of rotation of the conveying member, a developing device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that in a position lower than the upper end of the developing chamber of the inner surface facing the second space.
前記現像剤担持体の単位時間当たりの回転数は、前記搬送部材の単位時間当たりの回転数よりも高く、前記供給部材の単位時間当たりの回転数は、前記現像剤担持体の単位時間当たりの回転数よりも高いことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の現像装置。The number of rotations per unit time of the developer carrier is higher than the number of rotations per unit time of the conveying member, and the number of rotations of the supply member per unit time is per unit time of the developer carrier. The developing device according to claim 1, wherein the developing device has a higher rotational speed.
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の現像装置と、
を有し、
画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジ。 An image carrier on which a latent image is formed;
A developing device according to any one of claims 1 to 10 ,
Have
A process cartridge that can be attached to and detached from the main body of the image forming apparatus.
請求項1乃至10のいずれか1項に記載の現像装置と、
を有し、
記録材に画像を形成する画像形成装置。 An image carrier on which a latent image is formed;
A developing device according to any one of claims 1 to 10 ,
Have
An image forming apparatus for forming an image on a recording material.
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