JP4187617B2 - Development device, image forming device - Google Patents
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Description
本発明は,現像容器に収容された現像剤により回転する感光体上に現像を行う現像装置及びそれを具備する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device that performs development on a photoreceptor rotated by a developer contained in a developing container, and an image forming apparatus including the developing device.
電子写真方式の画像形成装置は,現像容器に収容された現像剤を現像ローラによって供給することにより,静電潜像が形成されて回転する感光体上に現像を行う現像装置を備えている。
この現像装置は,現像容器が回転する感光体にその開口部を対向させて近接配置され,感光体と現像容器との隙間から前記開口部を通じて外気が現像容器内に流入するよう現像容器内を負圧にするために空気を吸引する吸引ファン等の吸引手段が設けられる場合が多い。これは,現像容器内の現像剤が,現像容器と感光体との隙間から流出して飛散することを防止するためである。
例えば,特許文献1には,現像ロ−ラを有する2成分現像装置において,現像ロ−ラに近接して軸方向に中空軸を配設し,その中空軸両端部に形成した開口に対応して吸引装置を設けた現像装置が示されている。
また,特許文献2には,現像容器内に設けられたマグネットローラの両端部に吸引口を近接させ,マグネットローラから飛散する現像剤をその吸引口から吸引ファンで吸引する現像装置が示されている。
さらに,特許文献3には,現像剤を収容するハウジング(前記現像容器に相当)内に現像剤の感光ドラムへの供給及び残留現像剤の回収を行う磁気ロールを備え,その磁気ロールの軸方向に沿って対向してスリットを設けて飛散現像剤をスリットを介して吸引ダクトにより吸引する現像装置が示されている。
The developing device is disposed in close proximity to the photosensitive member on which the developing container rotates so that the opening faces the developing container, and outside air flows into the developing container through the opening from the gap between the photosensitive member and the developing container. In many cases, suction means such as a suction fan for sucking air is provided in order to obtain a negative pressure. This is to prevent the developer in the developing container from flowing out of the gap between the developing container and the photoreceptor and scattering.
For example, in
Further,
しかしながら,感光体が回転することにより,感光体表面付近において,感光体の回転方向下流側へ向かう空気の流れが生じるため,空気吸引により現像容器内を負圧にしていても,現像容器の開口部の感光体の回転方向下流側における縁部と感光体との隙間から,感光体の回転による空気の流れに連れられて現像剤が流出,飛散するという問題点があった。
これに対し,前述した各特許文献には,感光体の回転による空気の流れに抗して現像剤を流出(飛散)させないようにするための具体的な構成については示されていない。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,感光体の回転による空気の流れに抗して現像容器からの現像座の流出(飛散)を防止できる具体的な構成を有する現像装置及びそれを具備する画像形成装置を提供することにある。
However, since the rotation of the photoconductor causes an air flow toward the downstream side in the rotation direction of the photoconductor in the vicinity of the surface of the photoconductor, the opening of the development container can be maintained even if the pressure inside the developer container is negative due to air suction. There is a problem in that the developer flows out and scatters due to the air flow caused by the rotation of the photoconductor from the gap between the edge and the photoconductor on the downstream side in the rotation direction of the photoconductor.
On the other hand, the above-mentioned patent documents do not show a specific configuration for preventing the developer from flowing out (scattering) against the air flow caused by the rotation of the photosensitive member.
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent the development seat from flowing out (scattering) from the developing container against the air flow caused by the rotation of the photosensitive member. It is an object of the present invention to provide a developing device having a typical configuration and an image forming apparatus including the developing device.
上記目的を達成するために本発明は,回転する感光体に開口部を対向させて近接配置され現像剤が収容される現像容器と,前記感光体と前記現像容器との隙間から前記開口部を通じて外気が前記現像容器内に流入するよう空気を吸引する吸引手段とを具備する現像装置において,前記現像容器内における前記開口部から前記吸引手段に至る空気の流路として,前記開口部における前記感光体の回転方向下流側の縁部から,前記現像容器における前記感光体回転軸方向の両端部付近及び中央部付近それぞれに形成されて前記吸引手段側へ通じる中央部吸気口及び両端部吸気口のそれぞれへ流れる流路を有し,前記縁部から前記中央部吸気口及び前記両端部吸気口へ至る流路に,前記現像容器と該現像容器内に配置されたマグネットローラとが最も近接する部分である最小断面積の流路が存在し,前記縁部から前記中央部吸気口までの流路長の方が,前記縁部から前記両端部吸気口までの流路長よりも短く形成されてなることを特徴とする現像装置として構成されるものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a developing container in which an opening is opposed to a rotating photosensitive member and accommodates a developer, and a gap between the photosensitive member and the developing container through the opening. And a suction unit that sucks air so that outside air flows into the developer container. The photosensitive device in the opening serves as a flow path of air from the opening to the suction unit in the developer container. A central air inlet and both air inlets that are formed in the developing container in the vicinity of both ends and near the center of the developing container in the direction of rotation of the photoconductor, and communicate with the suction means. The developing container and the magnet roller disposed in the developing container are disposed at the most in the flow path from the edge to the central inlet and the inlets at both ends. There is a flow path with a minimum cross-sectional area that is an adjacent part, and the flow path length from the edge to the central inlet is shorter than the flow path from the edge to the inlets at both ends. The developing device is characterized by being formed .
一般に,前記感光体の回転動作により,前記感光体の回転軸方向において,中央部付近の圧力が高くなるとともに,該中央部付近から両端部付近への空気の流れが発生し,これが原因となって前記両端部付近での現像剤の飛散が顕著となる。
これに対し,前記構成によれば,前記中央部付近での空気の流路(流れ)によって前記中央部付近の圧力が高くなることを極力防止でき,さらに,前記両端部付近で前記吸引手段へ向かう空気の流路(流れ)が形成されるので,前記両端部付近から外部へ現像剤が飛散することを防止できる。
In general, the rotation of the photosensitive member, wherein the rotation axis direction of the photosensitive member, with the pressure near the center is high, the flow of air to the vicinity of both end portions generated from the vicinity of the central portion, which causes Thus, the scattering of the developer near the both end portions becomes remarkable.
On the other hand, according to the above configuration, it is possible to prevent the pressure in the vicinity of the center from increasing due to the air flow path (flow) in the vicinity of the center as much as possible, and to the suction means near the both ends. Since a flow path (flow) of air is formed, it is possible to prevent the developer from scattering from the vicinity of both ends.
また,本発明は,前記現像装置を具備する画像形成装置として捉えたものであってもよい。 Also, the present invention may be one that captures an image forming apparatus having a pre Kigen image device.
本発明によれば,前記中央部付近での空気の流路(流れ)によって前記中央部付近の圧力が高くなることを極力防止でき,さらに,前記両端部付近で前記吸引手段へ向かう空気の流路(流れ)が形成されるので,前記両端部付近から外部へ現像剤が飛散することを防止できる。 According to the present invention, before Symbol flow path of air in the vicinity of the center by (stream) can be prevented as much as possible that the higher the pressure in the vicinity of the central portion, further, the air toward the suction means in the vicinity of the end portions Since the flow path (flow) is formed, it is possible to prevent the developer from scattering from the vicinity of both end portions to the outside .
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係る現像装置Xを備えた画像形成装置Zの全体構成を表す断面図,図2は現像装置Xの概略構成を表す断面図,図3は現像装置Xが備える現像容器の感光体ドラムに近接する側の部分の平断面図,図4は現像容器と感光体ドラムとの隙間を平行平板の間の隙間であると近似した場合のその隙間における流速分布を表すグラフ,図5は感光体ドラムと現像容器との下流側隙間の間隔hと現像容器外部への飛散流量Qoとの関係を表すグラフ,図6は装置停止中における現像容器へ流入する空気の感光体ドラム軸方向の単位長さ当たりの流量をQfと現像容器外部への飛散流量Qoとの関係を表すグラフ,図7はアルミ部材における周囲の風速と熱抵抗との関係を表すグラフ,図8はトナー粒径とトナーの空気抵抗/トナー質量の相対値との関係を表すグラフである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an overall configuration of an image forming apparatus Z provided with a developing device X according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the developing device X, and FIG. FIG. 4 is a plan sectional view of a portion of the developing container on the side close to the photosensitive drum, and FIG. 4 shows a gap between the developing container and the photosensitive drum when the gap between the parallel plates is approximated. FIG. 5 is a graph showing the flow velocity distribution. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the distance h between the downstream gaps between the photosensitive drum and the developing container and the scattering flow rate Qo to the outside of the developing container. FIG. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the flow rate per unit length of the air in the axial direction of the photosensitive drum Qf and the scattering flow rate Qo to the outside of the developing container, and FIG. 7 shows the relationship between the ambient wind speed and the thermal resistance in the aluminum member Graph, Fig. 8 shows toner particle size and toner empty Is a graph showing the relationship between the relative values of the resistor / toner mass.
まず,図1を用いて,本発明の実施の形態に係る現像装置Xを備えた画像形成装置Zの全体構成について説明する。
本画像形成装置Zは,印刷モードとしてコピアモード(複写モード),プリンタモード,FAXモードを有しており,不図示の操作部からの操作入力や,パーソナルコンピュータ等の外部ホスト装置からの印刷ジョブの受信に応じた印刷モードが,後述する制御部によって選択される。
図1に示すように,本画像形成装置Zは,原稿読み取り部10,給紙部20,印刷部30,排紙部40に大別され,原稿読み取り部10が給紙部20の上方に配設され,排紙部40が原稿読み取り部10と給紙部20の中間部位に配設されている。
以下に,上記各処理モードの中からコピアモードについて説明する。
ユーザが,原稿読み取り部10(スキャナ部)のプラテンガラス11上に原稿を載置した後,給紙部20の給紙カセット21或いは装置側面に設けられた手差しトレイ23に用紙(記録紙)を装着し,さらに装置の外装前面部に配置される操作パネル(不図示)上の条件入力キー(印刷枚数/印刷倍率等々)を入力した後に,操作パネルのスタートキーを操作するとコピー動作が開始される。
スタートキーが操作されると,メイン駆動モータ(不図示)が始動し,各駆動ギヤが回転する。その後,給紙ローラ22又は22aが回転して用紙が装置内へ送出(給紙)され,給紙された用紙はレジストローラ31(ローラ対)に到達して捕捉される。このレジストローラ31により,用紙は,感光体ドラム32上に形成される画像の先端部(画像形成開始部)と同期をとるために一時停止され,用紙の先端部が均一にレジストローラ31に押しつけられて用紙の先端位置の補正が行なわれる。
First, the overall configuration of an image forming apparatus Z provided with a developing device X according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The image forming apparatus Z has a copier mode (copy mode), a printer mode, and a FAX mode as print modes. An operation input from an operation unit (not shown) or a print job from an external host device such as a personal computer. The print mode corresponding to the reception is selected by the control unit described later.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus Z is roughly divided into a
Hereinafter, the copier mode will be described from the above processing modes.
After the user places a document on the
When the start key is operated, a main drive motor (not shown) starts and each drive gear rotates. Thereafter, the
一方,原稿読み取り部10においては,コピーランプ12a(光源)が点灯し,コピーランプユニット12が矢印方向へ移動することで露光が開始される。コピーランプ12aにより原稿に照射された照射光は,原稿の画像情報を含む反射光(原稿からの反射光)となり,該反射光は,コピーランプユニット12に設けられた第1ミラー12bから第2ミラー13,第3ミラー14,光学レンズ15から,CCD16へ入力されることによって読み取られる。
このようにして読み取られた画像情報は,不図示のCCD回路で,光の画像情報が電気的信号に変換され,その画像情報信号は,設定された条件で画像処理が行われ,レーザスキャナユニット33へプリントデータとして送信される。
On the other hand, in the
The image information read in this way is converted into an electrical signal by a CCD circuit (not shown), and the image information signal is subjected to image processing under a set condition, and the laser scanner unit. 33 as print data.
他方,帯電ユニット34(帯電手段)により,感光体ドラム32の周面の一部が軸方向全体に渡って所定帯電電位に帯電され,感光体ドラム32が回転することによってその周面全体が所定帯電電位に帯電される。帯電した感光体32表面は,感光体ドラム32の回転により次工程へ移動する。
次に,レーザスキャナユニット33(露光手段)では,回転方向に複数の反射面を有したポリゴンミラー(回転多面鏡)及び各種光学系により,半導体レーザから出射されたレーザ光が偏向されながら感光体ドラム32へ照射される。これにより,レーザ光が前記帯電ユニット34により帯電した感光体ドラム32上を走査されて,感光体ドラム32上に静電潜像が形成される。
その後,現像装置Xが備える現像槽61内のマグネットローラ62(現像手段)により,現像槽61内のトナー(現像剤の一例)が回転する感光体ドラム32表面上に供給され,静電潜像はこのトナーによって感光体ドラム32上の電位ギャップに応じて顕像化(現像)される。
また,作像される用紙(記録紙)は,タイミングを合わせてレジストローラ31により,感光体ドラム32方向へ搬送され,転写ユニット36(コロナチャージャ(転写手段))により感光体ドラム32上のトナーが用紙に転写される。感光体ドラム32上の残留したトナーはドラムユニットのクリーニングブレード37aによってかきとられ,クリーナーユニット37により回収される。
前記クリーニングブレード37aによりトナーがかきとられた感光体ドラム32の表面は,前記帯電ユニット34へ移動する途中で除電装置39(除電手段)により必要に応じて除電される。
On the other hand, a part of the peripheral surface of the
Next, in the laser scanner unit 33 (exposure means), the laser beam emitted from the semiconductor laser is deflected by the polygon mirror (rotating polygon mirror) having a plurality of reflecting surfaces in the rotation direction and various optical systems, while being deflected. The
Thereafter, toner (an example of a developer) in the developing
In addition, paper (recording paper) to be imaged is conveyed in the direction of the
The surface of the
他方,トナーの転写が終了した用紙は,定着装置38(定着工程)の加熱ローラ38aと加圧ローラ38bとの間を通過して,熱と圧力が加えられ,用紙上の未定着トナーが用紙に溶融・固着され,排紙ローラ41により排紙トレイ42に排出される。前記加熱ローラ38aは,その内部に設けられた加熱ヒータ38cによって加熱される。
また,原稿読み取り部10が備える原稿トレイ19に原稿が載置されていることが,所定のセンサにより検出されている場合には,所定のスタートキー操作がなされたときに給紙ローラ51が回転し,原稿トレイ19上に載置された原稿が原稿読み取り部10内へ送出されて所定の搬送経路Rt1中を搬送される。この搬送経路Rt1には,レジストローラ53が設けられており,このレジストローラ53によって原稿が捕捉され,原稿先端の位置決めが行われた後,所定のタイミングで原稿読み取り位置へ搬送される。そして,前記コピーランプユニット12が所定の停止位置(原稿読み取り位置)で停止したまま搬送中の原稿を露光する。この露光により得られた原稿からの反射光により原稿画像を読み取る処理は前述した通りである。
このようにして画像が読み取られた原稿は,原稿排出部18へ排出される。
On the other hand, the sheet on which the toner has been transferred passes between the
In addition, when it is detected by a predetermined sensor that a document is placed on the
The document whose image has been read in this way is discharged to the
図2は,本発明の実施の形態に係る現像装置Xの概略構成を表す断面図である。
現像装置Xは,回転する感光体ドラム32(前記感光体の一例)に開口部61aを対向させて近接配置されトナーが収容される現像容器61と,感光体ドラム32表面にトナーを供給するマグネットローラ62と,前記現像容器61内のトナーを攪拌搬送して前記マグネットローラ62に供給するパドル63と,前記感光体ドラム32と前記現像容器61との隙間から前記開口部61aを通じて外気が前記現像容器61内に流入するよう,前記現像容器61内を負圧に維持すべく容器内の空気を吸引して前記現像容器61外へ排出する排気ファン64aとを具備している。
前記現像容器61の下側には,前記感光体ドラム32の軸方向(前記マグネットローラ62の軸方向でもある)の略全体に渡る排気ダクト64bが設けられており,前記感光体ドラム32と前記現像容器61との隙間から前記開口部61aを通じて前記現像容器61内に流入した空気は,前記マグネットローラ62の周囲を通り,さらに前記現像容器61の下側に設けられた吸気口61c,61dを通って前記排気ダクト64bに入った後,前記排気ファン64aによって当該現像装置X外へ排出される。このように排出される空気は,前記現像容器61内の流路中において,所定のフィルタ(不図示)により除塵された後に排出される。前記排気ファン64a及び前記排気ダクト64bが,前記吸引手段の一例を構成するものであり,以下,吸引手段64という。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the developing device X according to the embodiment of the present invention.
The developing device X includes a developing
Under the developing
本現像装置Xは,前記現像容器61の開口部61aの前記感光体ドラム32の回転方向下流側における縁部61eと前記感光体ドラム32との間隔(前記隙間61eの高さ)が2mm以下に構成されている。以下,その理由について述べる。
前述したように,前記感光体ドラム32が回転することにより,前記感光体ドラム32表面付近において,前記感光体ドラム32の回転方向下流側(以下,現像下流側という)へ向かう空気の流れが生じる。現像装置Xでは,回転する前記感光体ドラム32に前記現像容器61の開口部61aを対向させて近接配置しているため,前記現像下流側における前記現像容器61の開口部61aの縁部61eと現像時に周速度U(m/s)で回転する前記感光体ドラム32との隙間61eの部分の空気の流れは,平行配置された2つの平板の一方が固定,他方が速度U(m/s)で平行移動する場合の両平板間の空気の流れに近似できる。即ち,固定側の平板が前記縁部61eに対応し,移動側の平板が前記感光体ドラム32に対応する。
ここで,前記感光体ドラム32の現像時の周速度をU(m/s),前記隙間61bにおける前記間隔h方向における位置(固定平板からの距離に対応)をy,前記現像容器61内外の差圧(平行平板における移動平板の移動方向上流側と下流側との差圧(圧力損失)に対応)をΔP,前記感光体ドラム32の周速度方向における前記縁部61eと前記感光体ドラム32とが対向する部分(前記隙間61b部分)の長さ(平行平板における移動平板の移動方向の長さに対応)をL(m)とすると,前記隙間61b(平行平板の間に対応)における空気の流速分布u(y)(m/s),及び前記吸引手段64の空気吸引により前記間隔hの隙間61bから前記現像容器61内へ流入する空気流量Q(m3/s)は,それぞれ次の(1)式及び(2)式により近似できる。なお,yは,前記縁部61e表面(固定平板側)の位置を0(ゼロ)とし前記感光体ドラム32表面(移動平板側)の位置をhとしており,空気の流速u(y)の方向は前記感光体ドラム32の移動方向が負方向であり,μは空気の粘性係数である。
u(y)=〔△P/(2μL)〕(h−y)・y−U・y/h …(1)
Q=〔△P/(12μL)〕h3−U・h/2 …(2)
この(2)式における第2項「U・h/2」で表される流量が,前記現像容器61の外部へ流出する空気流量である。従って,前記隙間61bの前記間隔hを小さくすることにより,前記現像容器61外へ流出する空気流量,即ち,トナーの飛散量を小さくできる。
図4は,(1)式の流速分布を表すグラフ,即ち,前記現像容器61と前記感光体ドラム32との隙間61bを平行平板の間の隙間であると近似した場合の前記隙間61bにおける流速分布を表すグラフであり,縦軸がy,横軸が前記流速u(y)である。
空気の流速が負の流速となる部分(斜線部分)が,前記現像容器61の外部へ流出する空気の流れであることを示す。
In the developing device X, the distance (the height of the
As described above, the rotation of the
Here, the circumferential speed during development of the
u (y) = [ΔP / (2 μL)] (h−y) · y−U · y / h (1)
Q = [ΔP / (12 μL)] h 3 −U · h / 2 (2)
The flow rate represented by the second term “U · h / 2” in the equation (2) is the air flow rate flowing out of the developing
FIG. 4 is a graph showing the flow velocity distribution of the equation (1), that is, the flow velocity in the
A portion where the air flow rate is a negative flow rate (shaded portion) indicates that the air flows out of the developing
一方,外気吸入口である前記隙間61bの流路抵抗は,流路全体の流路抵抗に対して小さいので全体の流量低下への影響は小さい。
ここで,A=△P/(2μL)とし,(2)式においてu(y)=0となるときのyをyoとすると,
yo=A・h/〔A+U/h〕 …(3)
となる。さらに,y=yo〜hの領域における空気流量,即ち,前記現像容器61外への流出空気流量(以下,飛散風量という)をQoとすると,Qoは,次の(4)式で表される。
Qo=A・〔(h/2)(h2−yo2)−(1/3)(h3−yo3)〕
−{U/(2h)}(h2−yo2) …(4)
ここで,前記排気ファン64aの空気吸引流量(以下,ファン風量という)QF(m3/s)を2.0×10-3,4.0×10-3,6.0×10-3及び8.0×10-3(m3/s)に変化させた場合において,hを横軸に,前記飛散風量Qoを縦軸にしてグラフ化したものが図5(a)である。ここで,図5では,便宜上,QFを(L/s)の単位で表している。なお,(2)式で求めた空気流量Qに現像幅を乗じた値が前記ファン風量QFとなる。
図5(a)からわかるように,QFの変化に対応して前記飛散風量Qoも変化する。
そこで,図5(a)のグラフに対し,前記ファン風量QFの変化の影響を除去する処理を行ったものが図5(b)のグラフである。
図5(b)のグラフは,図5(a)のグラフについて,縦軸の前記飛散風量Qoを,(前記ファン風量QFの1/2乗)倍した値(QF・QF)1/2に変換したグラフである。この変換後の関係によれば,前記ファン風量QFの変化に関わらず,前記隙間61bの間隔hごとにほぼ同一点にデータがプロットされる。そして,これを折れ線近似すると(図5(b)中の波線),その変曲点はh=2mmの点となる。これは,h≦2mmでは前記ファン風量QFに対する相対的な前記飛散風量Qoの増加割合はごく小さく,h>2mmでは,前記ファン風量QFに対する相対的な前記飛散風量Qoの増加割合が大きくなるということである。
以上より,hを2mm以下とすれば,他の条件にかかわらず,前記飛散流量Qoの増加が抑えられ,その結果,トナーの飛散を抑えることができ,ひいては飛散したトナーの付着がない画質の良好な画像形成を行うことができる。
On the other hand, the flow path resistance of the
Here, if A = ΔP / (2 μL) and y in the equation (2) where u (y) = 0, then y is
yo = A · h / [A + U / h] (3)
It becomes. Further, Qo is expressed by the following equation (4), where Qo is the air flow rate in the region y = yo to h, that is, the outflow air flow rate to the outside of the developing container 61 (hereinafter referred to as the amount of scattered air). .
Qo = A · [(h / 2) (h 2 −yo 2 ) − (1/3) (h 3 −yo 3 )]
- {U / (2h)} (h 2 -yo 2) ... (4)
Here, the air suction flow rate (hereinafter referred to as fan air volume) QF (m 3 / s) of the
As can be seen from FIG. 5A, the amount of scattered air Qo also changes in accordance with the change in QF.
Therefore, the graph of FIG. 5B is obtained by performing the process of removing the influence of the change in the fan airflow rate QF on the graph of FIG.
The graph of FIG. 5 (b) is a value (QF · QF) 1/2 that is obtained by multiplying the scattered air volume Qo on the vertical axis by (the 1/2 of the fan air volume QF) with respect to the graph of FIG. 5 (a). It is the converted graph. According to the relationship after the conversion, data is plotted at substantially the same point for each interval h of the
From the above, if h is 2 mm or less, the increase in the scattering flow rate Qo can be suppressed regardless of other conditions. As a result, the scattering of toner can be suppressed, and as a result, there is no image adhesion with scattered toner. Good image formation can be performed.
また,別の観点からトナーの飛散防止の条件を捉えることもできる。
即ち,前記現像容器61の開口部61aの前記感光体ドラム32の回転方向下流側における縁部61eと前記感光体ドラム32との間隔(隙間61bの高さ)をh,前記感光体ドラム32及び当該現像装置Xが備える前記マグネットローラ62(現像ローラ)を停止させた状態で前記吸引手段64の空気吸引により前記間隔hの隙間61bから前記現像容器61内へ流入する空気の前記感光体ドラム32回転軸方向(図2の奥行き方向)の単位長さ当たりの流量をQf(m3/s/m),現像時の前記感光体ドラム32の周速度をU(m/s)としたときに,(Qf/U/h)≧2.0を満たすように構成してもよい。
そのように構成する理由を以下に説明する。
It is also possible to grasp the conditions for preventing toner scattering from another viewpoint.
That is, an interval (height of the
The reason for the configuration will be described below.
前述したのと同様に,前記隙間61bにおける空気の流れを前記平行平板の間の空気の流れに近似して考える。
(2)式の第1項をA=△P/(2μL)として変換すると次の(5)式となる。
〔△P/(12μL)〕=Qf/h3=A/6 …(5)
さらに,(4)式を,前記感光体ドラム32の周速度Uについて正規化するために(4)式の両辺をUで割り,単位長さ当たりの流量Qfを用いて(4)式を変換すると次の(6)式となる。
Qo/U=〔Qf/h3/U〕・
〔(h/2)(h2−yo2)−(1/3)(h3−yo3)〕
−{1/(2h)}(h2−yo2) …(6)
ここで,前記隙間61bの間隔hを0.5,1,2,4及び8(mm)に変化させた場合において,(6)式を,横軸をQf/U,縦軸をQo/Uとしてグラフ化したものが図6(a)である。
図6(a)からわかるように,hの変化に対応してQo/Uも変化する。
そこで,図6(a)のグラフに対し,前記隙間61bの間隔hの変化の影響を除去する処理を行ったものが図6(b)のグラフである。
図6(b)のグラフは,図6(a)のグラフについて,縦軸のQo/U及び横軸のQf/Uのそれぞれを,hで割った値(Qo/U/h),(Qf/U/h)に変換したグラフである。
図6(b)のグラフの式は次の(7)式で表される。
〔Qo/U/h〕=0.053・〔Qf/U/h〕-0.75 …(7)
この変換後の関係によれば,前記間隔hの変化に関わらず,(Qf/U/h)の値ごとにほぼ同一点にデータがプロットされる。そして,これを折れ線近似すると(図6(b)中の波線),その変曲点は(Qf/U/h)≒2の点となる。これは,(Qf/U/h)≧2では,Qf,U,hの条件設定に対する前記飛散風量Qoの増加割合はごく小さく,(Qf/U/h)<2では,Qf,U,hの条件設定に対する前記飛散風量Qoの増加割合が大きくなるということである。
以上より,(Qf/U/h)≧2.0を満たすように構成すれば,他の条件にかかわらず,前記飛散流量Qoの増加が抑えられ,その結果,トナーの飛散を抑えることができ,ひいては飛散したトナーの付着がない画質の良好な画像形成を行うことができる。
In the same manner as described above, the air flow in the
When the first term of the equation (2) is converted as A = ΔP / (2 μL), the following equation (5) is obtained.
[ΔP / (12 μL)] = Qf / h3 = A / 6 (5)
Further, in order to normalize the equation (4) with respect to the peripheral speed U of the
Qo / U = [Qf / h3 / U] ・
[(H / 2) (h 2 -yo 2) - (1/3) (h 3 -yo 3) ]
- {1 / (2h)} (h 2 -yo 2) ... (6)
Here, when the interval h of the
As can be seen from FIG. 6A, Qo / U also changes in response to changes in h.
Therefore, the graph of FIG. 6B is obtained by performing processing for removing the influence of the change in the interval h of the
The graph of FIG. 6B is the same as the graph of FIG. 6A, with Qo / U on the vertical axis and Qf / U on the horizontal axis divided by h (Qo / U / h), (Qf / U / h).
The expression of the graph of FIG. 6B is expressed by the following expression (7).
[Qo / U / h] = 0.053 · [Qf / U / h] −0.75 (7)
According to the relationship after conversion, data is plotted at substantially the same point for each value of (Qf / U / h) regardless of the change in the interval h. When this is approximated by a broken line (the wavy line in FIG. 6B), the inflection point becomes a point of (Qf / U / h) ≈2. This is because, when (Qf / U / h) ≧ 2, the increase rate of the scattered air volume Qo with respect to the condition setting of Qf, U, h is very small, and when (Qf / U / h) <2, Qf, U, h That is, the increasing rate of the scattered air volume Qo with respect to the condition setting is increased.
From the above, if it is configured to satisfy (Qf / U / h) ≧ 2.0, the increase in the scattering flow rate Qo can be suppressed regardless of other conditions, and as a result, toner scattering can be suppressed. Therefore, it is possible to form an image with good image quality without adhesion of scattered toner.
また,本現像装置Xでは,前記ファン風量をQF(m3/s),前記現像容器61内における前記開口部61aから前記吸引手段64に至る(即ち,前記吸気口61c,61dに至る)空気の流路の平均断面積をS(m2)としたときに,(QF/S)≧0.75を満たして構成されている。
例えば,前記現像容器61内における前記開口部61aから前記吸気口61c,61dに至る空気の流路のうち最も断面積の小さな流路65(図2参照)の断面積をSmin(m2)としたときに,(QF/Smin)≧0.75を満たすよう構成すれば,(QF/S)≧0.75を満たす。
図2に示す現像装置Xでは,前記マグネットローラ62と前記現像容器61とが最も近接する部分が最小断面積の流路65である。このように構成している理由は以下の通りである。
Further, in the developing device X, the fan air volume is QF (m 3 / s), and the air from the
For example, the cross-sectional area of the channel 65 (see FIG. 2) having the smallest cross-sectional area among the air channels from the
In the developing device X shown in FIG. 2, part fraction and the
前記マグネットローラ62を回転させて連続して現像を行うと,前記マグネットローラ62とトナーとの摩擦熱により,前記現像容器61内の温度が上昇し,前記マグネットローラ62の回転トルクの上昇や,トナーの凝集,固化,融着等のトラブルを引き起こす場合がある。
本現像装置Xでは,前記吸引手段64で空気の流れを発生させることにより,前記現像容器61内が強制空冷されることになるが,強制空冷では,冷却空気の風速が上昇するに従って,放熱面から周辺空気への熱抵抗が減少し,より効率的な冷却が行われる。
図7は,前記マグネットローラ62の材料として用いられることが多いアルミにおける,周囲の風速(横軸)と熱抵抗との関係を表すグラフである。
図7に示すように,風速と熱抵抗との関係を折れ線近似した場合,風速が約0.75(m/s)の点が変曲点となる。この変曲点は,放熱面(ここでは,前記マグネットローラ62の表面)の材質にり若干の差はあるが,金属材料では概ね0.75(m/s)が変曲点となる。
従って,(QF/S)≧0.75を満たすように構成すれば,トナーの飛散を防止しつつ,前記現像容器61内を効果的に冷却することができる。
When the development is performed continuously by rotating the
In the developing device X, the air flow is generated by the suction means 64, whereby the inside of the developing
FIG. 7 is a graph showing the relationship between ambient wind speed (horizontal axis) and thermal resistance in aluminum, which is often used as a material for the
As shown in FIG. 7, when the relationship between the wind speed and the thermal resistance is approximated by a broken line, a point at which the wind speed is about 0.75 (m / s) is an inflection point. This inflection point is slightly different depending on the material of the heat radiating surface (here, the surface of the magnet roller 62), but the inflection point is approximately 0.75 (m / s) in the case of a metal material.
Therefore, if the configuration is such that (QF / S) ≧ 0.75, the inside of the developing
図3は,前記現像容器61の前記感光体ドラム32に近接する側の部分の平断面図を表す。
図3に示すように,前記現像容器61の底面の前記感光体ドラム32の回転軸方向(前記マグネットローラ62の回転軸方向でもある,以下,幅方向という)における両端部付近に前記吸気口61dが設けられ,前記現像容器61の底面から側面にかけて形成された傾斜面の前記幅方向の中央部付近に前記吸気口61cが設けられている。
これにより,前記現像容器61内における前記開口部61aから前記吸引手段64(即ち,前記排気ダクト64b)に至る空気の流路として,前記感光体ドラム32の回転軸方向における両端部付近及び中央部付近それぞれから前記吸引手段64側へ流れる流路が形成されている。
一般に,前記隙間61b部分では,前記感光体ドラム32の回転動作により,前記幅方向において,前記中央部の圧力が高くなるとともに,前記中央部から前記両端部への空気の流れが発生し,これが原因となって前記両端部でのトナーの飛散が顕著となる。
これに対し,図3に示したような構成によれば,前記中央部付近で前記吸気口61cに向かう空気の流路(流れ)によって前記中央部付近の圧力が高くなることを極力防止でき,さらに,前記両端部付近へ流れる空気も前記両端部付近の前記吸気口61dに向かう空気の流路(流れ)によって前記両端部付近から外部へトナーが飛散することを防止できる。
ここで,前記中央部付近の前記吸気口61cを前記両端部付近の前記吸気口61dよりもやや上部に設けることにより,前記両端部付近の前記吸気口61dに至る流路長よりも,前記中央部付近の前記吸気口61cに至る流路長の方が短く構成されているのは,前記中央部付近での流路における空気の流れをやや強く(速く)して,前記隙間61bと前記吸気口61cとの間の区間,及び前記隙間61bと前記吸気口61dとの間の区間が高圧となることを防止するためである。
FIG. 3 is a plan sectional view of a portion of the developing
As shown in FIG. 3, the
As a result, an air flow path from the
In general, in the
On the other hand, according to the configuration shown in FIG. 3, it is possible to prevent the pressure in the vicinity of the central portion from being increased as much as possible due to the air flow path (flow) toward the
Here, by providing the
ところで,トナーが空気の流れにより受ける効力(空気抵抗)Rは,トナー粒径Dの2乗に比例する(R∝D2)。この効力Rが大きいほど,トナーは飛散しやすい。これに対し,トナー1粒の質量mが大きいほどトナーは飛散しにくい。そこで,R/mをトナーの飛散のしやすさを表す指標とした場合,R/mが小さいほど,トナーは飛散しにくいといえる。
図8は,トナー粒径D(μm)とR/mの相対値との関係を表すグラフ(実線)であり,その折れ線近似を波線で表したものである。
図8に示すように,R/mは,トナー粒径Dが8μmの点で変曲点となる。従って,トナー粒径(現像剤の粒径)D≦8μmとすれば,トナーの飛散が抑えられるので好適であることがわかる。
Incidentally, the effectiveness (air resistance) R that the toner receives due to the flow of air is proportional to the square of the toner particle diameter D (R∝D 2 ). The greater the effectiveness R, the easier the toner will scatter. In contrast, as the mass m of one toner particle is larger, the toner is less likely to be scattered. Therefore, when R / m is used as an index representing the ease of toner scattering, it can be said that the smaller the R / m is, the less toner is scattered.
FIG. 8 is a graph (solid line) representing the relationship between the toner particle size D (μm) and the relative value of R / m, and the broken line approximation is represented by a wavy line.
As shown in FIG. 8, R / m becomes an inflection point when the toner particle diameter D is 8 μm. Therefore, it can be seen that the toner particle size (developer particle size) D ≦ 8 μm is preferable because the scattering of the toner can be suppressed.
本発明は,感光体上に現像を行う現像装置に利用可能である。 The present invention is applicable to a developing device that performs development on a photoreceptor.
X…現像装置
Z…画像形成装置
10…画像読み取り部
18…原稿排出部
20…給紙部
30…印刷部
31,53…レジストローラ
32…感光体ドラム(感光体)
33…レーザスキャンユニット
34…帯電ユニット
36…転写ユニット
38…定着装置
39…除電装置
40…排紙部
61…現像容器
61a…開口部
61b…開口部の下流側縁部と感光体ドラムとの隙間
61c,61d…吸気口
61e…開口部の下流側縁部
62…マグネットローラ(現像ローラ)
63…パドル
64…吸引手段
64a…排気ファン
64b…排気ダクト
65…最も断面積の小さな空気の流路
X ... developing device Z ...
33 ...
63 ...
Claims (2)
前記現像容器内における前記開口部から前記吸引手段に至る空気の流路として,前記開口部における前記感光体の回転方向下流側の縁部から,前記現像容器における前記感光体回転軸方向の両端部付近及び中央部付近それぞれに形成されて前記吸引手段側へ通じる中央部吸気口及び両端部吸気口のそれぞれへ流れる流路を有し,前記縁部から前記中央部吸気口及び前記両端部吸気口へ至る流路に,前記現像容器と該現像容器内に配置されたマグネットローラとが最も近接する部分である最小断面積の流路が存在し,前記縁部から前記中央部吸気口までの流路長の方が,前記縁部から前記両端部吸気口までの流路長よりも短く形成されてなることを特徴とする現像装置。 A developing container in which the opening is opposed to the rotating photosensitive member and the developer is accommodated, and air so that outside air flows into the developing container through the opening from the gap between the photosensitive member and the developing container. A developing device comprising suction means for sucking
As an air flow path from the opening to the suction means in the developing container , both ends of the developing container in the direction of the photosensitive member rotation axis from the edge on the downstream side of the rotating direction of the photosensitive member in the opening A flow passage formed in the vicinity of the central portion and the central portion and connected to the suction means side to flow to the central portion inlet port and the both end portion intake ports. There is a flow path with a minimum cross-sectional area, which is a portion where the developing container and the magnet roller disposed in the developing container are closest to each other, and the flow from the edge portion to the central intake port. 2. A developing device according to claim 1, wherein a path length is shorter than a flow path length from the edge to the air inlets at both ends .
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