JP4453943B2

JP4453943B2 - Development device

Info

Publication number: JP4453943B2
Application number: JP2000075077A
Authority: JP
Inventors: 健一田中
Original assignee: Katsuragawa Electric Co Ltd
Current assignee: Katsuragawa Electric Co Ltd
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP2001265114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光ドラム上に形成された静電潜像を非磁性一成分現像剤によって現像して可視化する現像装置に関し、特には、現像ローラを所定のニップ幅となるように規制することが可能な現像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非磁性一成分現像剤を用いた現像装置の一例として、感光ドラムに現像剤を供給するための現像剤担持体として導電性のまたは適度な電気抵抗を有する弾性現像ローラを用い、該ローラの表面に現像剤の薄層を形成した後、該ローラを感光ドラム面に適宜な圧力で接触させて現像を行う接触型現像装置が提案されている。かかる非磁性一成分現像装置は、白黒２値で画像が構成されるようなデジタルプリンタなど、エッジ強調効果を必要とせず且つ線画像および面画像の現像特性が同一であることが要求されるような現像に好ましく使用できることが知られている。
【０００３】
非磁性一成分現像装置の一例として、感光ドラムに対する現像ローラの圧接力が比較的大きく且つ感光ドラムの周速度に対して現像ローラの周速度に差があるとその摺擦力により現像ローラ表面のトナーが粉砕され、トナー劣化が早まり、また、現像ローラ上に形成する現像剤層の厚さを規制する現像剤層規制部材の表面に、例えば数千ｍの現像で、トナーの固着（または融着）が生じ、この固着が現像剤薄層の均一な形成を妨げて画像に白筋を発生させる。また、周速を異にする現像ローラによる感光ドラムへの圧接力の作用により、感光ドラムが回転ムラを生じ易いという欠点を有し、更には、大サイズの現像を行うための大型の電子写真装置においては、前記摺擦を生じさせるために現像ローラの駆動トルクがかなり大きくなり不経済となる。
【０００４】
このため本出願人は、上記問題点を解決するために、非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該ローラをドラム状感光ドラム表面に当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に弾性現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置において、感光ドラムの周速度と弾性現像ローラの周速度とがほぼ同速度となるように感光ドラムおよび弾性現像ローラを順方向に回転させ且つ弾性現像ローラの感光ドラム表面への食い込み量が現像ローラの半径の1/40以上となるように設定し、感光ドラムへの弾性現像ローラの接触開始地点から接触離脱地点までの現像ニップ区間において弾性現像ローラの感光ドラム表面に接触する局部分の移動速度がローラ自体の弾性により接触開始地点から徐々に遅くなり、その後徐々に元の速度に回復しながら感光ドラムとの接触から離脱するようにした非磁性一成分現像装置を提案した。
【０００５】
このような構成により、現像ローラの径のばらつきや偏心、環境変化により径の変化、感光ドラムの偏心等があっても充分な食い込みに設定される。感光ドラム周速と現像ローラの周速がほぼ同じ値で現像が行われるために感光ドラムの回転ムラが発生しない。感光ドラムに当接する現像ローラの食い込み量が大きく配置されるためにその変化が無視され、さらに現像ローラは半径の約1/40以上、好ましく1/20以上の食い込み量で設定する事により現像ローラ上のトナー層は感光ドラム表面周速に対し接触開始からそのほぼ接触中心点まで徐々に遅くなり、その後接触中心点から接触離点まで感光ドラム周速に戻る作用を行わせるために、現像作用とクリーニング作用とが同時に行われ非常にジッターのない鮮明な画像を形成することができる。特に、大サイズ現像においても白筋の発生や、カブリや濃度不足のない鮮明な画像を得ることができる。現像ローラの駆動トルクが少なくなり、現像ローラを感光ドラムに押圧する寸法精度が向上するという効果を有するものである。
【０００６】
一方、現像ローラを感光ドラムに所定のニップ幅で押圧させるには、例えば特開昭５９−２２３４６９号が知られる。この発明は、現像ローラの同軸上に現像ローラの直径よりわずかに小さい直径を有するトラッキングローラ（当接コロ）を設け、このトラッキングローラの外周面を感光ドラムに接触して押圧部材の押圧力を規制するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した現像装置は感光ドラムと現像ローラとをほぼ同速度で回転させるようにしている。このため、感光ドラムと現像ローラとの駆動を別々に行った場合、双方の駆動の負荷変動により感光ドラムと現像ローラとの間で周速度のずれが生じジッターが発生するという問題を有する。また、同期信号により同時に駆動を行ってもそれぞれの駆動源の立ち上がり速度の差によりトルクが発生して異音や振動が発生するという問題を有する。
【０００８】
また、現像装置をユニット化して装置本体に対して例えば上方向から着脱自在に設けた場合、装置本体からの駆動を受ける現像装置側に設けたギアが外部に露出してしまい、周辺機器などの衝突によりギアが破損してしまう可能性を有する。
【０００９】
更に、上述したトラッキングローラを感光ドラムに接触させた場合、わずかながら漏洩するトナーが感光ドラム表面を伝わってトラッキングローラ表面に付着し、トラッキングローラの径や摩擦力が変わってしまい、所定のニップ幅となるように規制することができなくなるという問題を有する。
【００１０】
本発明は上記点に鑑みてなされたもので、上記した非磁性一成分現像装置の構成に加え、簡単な構成で常時安定した現像ローラのニップ幅を維持することができる現像装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、非非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該現像ローラを感光ドラム表面に所定のニップ幅となるように押圧部材によって当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置において、感光ドラムの一方の側に装置本体側からの駆動を受ける第１のギアと、現像ローラの軸に設けられ感光ドラムの駆動を現像ローラに伝達する第２のギアと、感光ドラムの周方向に設けた溝部と、現像ローラの軸の両端に設けられ第２のギアの外径より大きい径の当接コロとを有し、溝部は当接コロが当接する第１の溝と、この第１の溝を挟んで少なくとも軸方向内側に設けた第２の溝とを有し、現像ローラを押圧部材によって感光ドラムに押圧したときに当接コロが第1の溝部に当接してニップ幅を規制するとともに、第２の溝により漏洩したトナーを捕集することを特徴とする。
また、第２の溝は第１の溝より深く設けられていることを特徴とする。
【００１３】
更に、前記感光ドラムの両端側に感光ドラムを支持するフランジを設け、該フランジに前記溝部および前記第１のギアが設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また更に、非磁性一成分トナーからなるトナー薄層を弾性現像ローラ上に形成し、該現像ローラを感光ドラム表面に所定のニップ幅となるように押圧部材によって当接させることにより感光ドラム表面に形成された静電潜像に現像ローラ上の現像剤を供給して現像を行う現像装置であって、且つ感光ドラムの周速度と現像ローラの周速度とがほぼ同速度となるように感光ドラムおよび現像ローラを順方向に回転させるように設定した現像装置において、前記感光ドラムの一方の側に装置本体側からの駆動を受ける第１のギアと、前記現像ローラの軸に設けられ前記感光ドラムの駆動を現像ローラに伝達する第２のギアと、前記感光ドラムの周方向に設けた溝部と、前記現像ローラの軸の両端に設けられ前記第２のギアの外径より大きい径の当接コロとを有し、前記溝部は前記当接コロが当接する第１の溝と、この第１の溝の軸方向内側に隣接して設けた前記第１の溝より深い第２の溝とを有し、前記現像ローラを押圧部材によって前記感光ドラムに押圧したときに前記当接コロが前記溝部に当接して前記ニップ幅を規制することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照として説明する。
図１は、本発明が適用された現像装置の概略側面図であり、図２に概略平面図を示す。
図中、符号１は矢印Ａで示す方向、即ち時計方向に回転する感光ドラムであり、例えば、アルミニウム等のドラム状基体の表面に電子写真感光体を備えた構成よりなる。感光体としては、ＯＰＣ感光体やアモルファスシリコン感光体等の周知の感光体が使用し得る。
【００１６】
図示していないが、感光ドラム１の周囲には、回転方向Ａに沿って感光ドラムの残留電荷を消去するためのイレーサランプ、感光ドラムを特定極性に一様に帯電する帯電器、帯電された感光ドラム表面にデジタル光情報を入射して感光ドラム上に静電潜像を形成させるＬＥＤヘッド等の露光装置、感光ドラムにトナーを供給して前記静電潜像を反転現像をして、即ち露光部分にトナーを付着させてトナー像を形成する現像装置２（図１）、感光ドラム上のトナー像を紙等の転写材上に転写させる転写装置が配置されている。これら感光ドラム周りの構成は現像装置２を除き周知のものを採択できる。
【００１７】
かかる配置において現像装置２は、例えば絶縁性非磁性一成分トナーからなる現像剤が収容された現像容器３と、弾性体からなる現像ローラ４と、現像ローラ４と適宜な圧力で接触して配置され現像ローラ４上に形成するトナー層厚を規制する層厚規制部材５と、現像ローラ４と接触して設けられ現像ローラ４にトナーを供給する供給ローラ６と、供給ローラ６の後方に配置された撹拌部材７などを備え、現像ローラ４、供給ローラ６、層厚規制部材５は、後述するように、適当なバイアス電源に接続されてそれぞれに所定のバイアス電圧が印加されている。なお、トナーは例えば反転現像のために、感光ドラムの帯電極性と同じ極性のトナーが使用される。
現像装置は、ユニット化されており、実施例いおいては装置上方向から現像装置を装着し、後述するカム２０の押圧により感光ドラム１に設けたギア１５ａと現像ローラを駆動するためのギア１５ｂとが噛み合って駆動を現像装置に伝達している。
【００１８】
これら構成について詳述する。現像容器３内には所定量の非磁性一成分現像剤（以下、トナーという）が収容されており、感光ドラム１と対向する位置には、感光ドラム１の長さとほぼ等しい長さを有し、感光ドラム１の軸線と平行する方向に延びている現像ローラ４が、現像容器３に形成された開口８からその周面の一部を感光ドラム側に露出するようにして配置されている。現像容器３内のトナーの収容量は、図示していないが、供給ローラ６の頭が露出する程度の量とされ、常時に現像容器の後壁に設けたセンサーにより監視され、所定量以下となった時にはトナーカートリッジ９からトナーを補給すべく指示信号が発せられる。
【００１９】
現像ローラ４はステンレス等の導電性の剛体からなる中心軸１１の周りに弾性中間層１２を形成し、更に中間層１２の外周に弾性表面層１３を形成した構成よりなり、表面層１３、中間層１２が弾性変形をして４mm以上、好ましくは５〜１０mmのニップ幅で感光ドラム１の表面に圧接するように配置され、感光ドラム１の回転と順方向に、即ち反時計方向Ｂに回転するようになっている。
【００２０】
先に述べたように、現像ローラ４の中心軸１１はスイッチ２１を介してバイアス電源１４ａに接続されている。バイアス電源１４ａは、静電潜像を現像し画像背景部（バックグランド）へのトナーのかぶりを防止するためのバイアス電圧を印加する。かかるバイアス電圧は、感光ドラム１の表面帯電位よりも絶対値で１００〜５００Ｖ、好ましくは３００〜４００Ｖ低い値に設定されている。かかる電位差が３００Ｖ以下の場合には現像濃度が濃くなり、４００Ｖ以上になると現像濃度が低下するという傾向がある。なお、図示例ではバイアス電源１４ａとは正負逆極性の第２のバイアス電源１４ｂを備えており、前記したスイッチ３１の切り換えにより、いずれかのバイアス電源への接続が行われる。この切り換えは、現像ローラ４が主として現像に寄与する画像形成時と、例えば画像形成前、または画像形成と画像形成との間のアイドリング中など主としてクリーニングに寄与する時とに依り所定のタイミングで切り換えられ、即ち、現像時には感光ドラム１の表面の帯電電位と同極性に、非帯電時には感光ドラム１の表面の帯電電位と逆極性になるように行われる。
【００２１】
再び現像ローラ４の構成に戻ると、中心軸１１の外側に形成されている中間層１２とその外周に形成されている表面層１３とは、例えば中間層１２が比較的高抵抗であり、表面層１３が相対的に低抵抗であるような体積抵抗値を持つ異なる性質を持つシリコンゴムからなる２層の弾性体により形成される。例えば、中間層１２を構成するシリコンゴムは１０^４〜１０^９Ω・cmの体積抵抗、表面層１３を構成するシリコンゴムは１０^５〜１０^６Ω・cmの体積抵抗値を有するものが好ましい。現像ローラ４としては、かかる二層構造に限定されることなく、単層の構造であっても良く、逆に三層以上の構造であっても良い。また材料としては、シリコンゴムの他、中間層１２としてＮＢＲゴム（アクリロニトリルブタジエン共重合ゴム）やウレタンゴム等の弾性を有する多孔質発泡体からなるものを使用し、表面層１３もウレタンゴム等の弾性体で形成したものを使用しても良い。
また、ＮＢＲゴム、ウレタンゴム、シリコンゴムなどの単層タイプであっても良い。
【００２２】
これら単層の現像ローラの弾性層または多層の現像ローラの中間層および表面層からなる弾性層の比抵抗は１０^５〜１０^８Ω・cmの範囲内が好ましく、またゴム硬度は２０〜３０度程度の範囲のものが好ましく、特には表面層１３はトナー搬送力を得るめに微小な凹凸を表面に有し且つトナーとの離型性が良く、トナーに対して摩擦帯電系列が離れた材料によって形成されることが望ましい。
【００２３】
現像ローラ４の表面はトナーの粒径により異なるが、トナー平均粒径が８〜１０μｍ程度の場合は、約１０μｍの凹凸を有することが好ましく、中間層に約１０〜２０度程度の低い硬度のものを用い、表面層に２０〜３０度程度の硬度の弾性体を用い、かかる現像ローラを、感光ドラム１に対して食い込み量が現像ローラ４の半径の1/40倍（2.5％）、好ましくは1/20倍（５％）以上となるように配置し、感光ドラム１の周速度とほぼ同じ周速度で回転して現像を行う。ここで重要なことは表面層１３の凹凸の粗さと現像ローラ４の表面みかけ硬度であり、現像ローラの表面みかけ硬度が低硬度である方が回転トルクが小さく好ましい。
【００２４】
現像ローラ４の後方に位置する供給ローラ６は、現像ローラ４の軸線と平行に延びて配置され、現像ローラ４とほぼ全長にわたって接触している。供給ローラ６は、例えばカーボン微粉末が混入されたウレタンゴムの発泡体からなり、現像ローラ４に対して所定の圧力で接触しながら現像ローラ４の回転方向とは対向する方向、即ち反時計方向に回転し、現像容器３内のトナーを現像ローラ４に供給すると共に、摩擦帯電により現像ローラ４上のトナーを荷電する。現像ローラ４や供給ローラ６との摩擦によるトナーの帯電は現像品質に大きく影響し、帯電が不足した場合には、カブリや濃度ムラが発生する。
【００２５】
供給ローラ６の中心軸１６はツェナーダイオード（図示なし）を介してバイアス電源１４ｃに接続されており所定のバイアス電圧が印加されている。かかる供給ローラ６へ印加されるバイアス電位は、現像ローラ４のバイアス電位よりも絶対値で１００〜５００Ｖ高い電位に設定されており、この電位差によりトナーを供給ローラ６から現像ローラ４へと移転させる。
【００２６】
供給ローラ６の後方に設けられた撹拌部材７は、現像ローラ４の軸線と同方向に延びる中心軸１８と、該軸に軸線方向の複数箇所において設けられた複数の撹拌翼１９を有し、その回転により現像容器３内のトナーを撹拌すると共にトナーを供給ローラ６へと搬送し供給する。この例では撹拌翼１９は時計方向に回転している。
【００２７】
供給ローラ６により現像ローラ４上に層状に供給されたトナーは層厚規制部材５によりその層厚が規制される。層厚規制部材５は、現像ローラ４の回転方向で見て、現像ローラ４と感光ドラム１との接触部、即ち現像ニップ区間の上流位置に配置された導電性または半導電性のローラ体からなり、現像ローラ４とほぼ同じ長さを有し、現像ローラ４の全長にわたって、その周面の一部が現像ローラ４の表面層に対し所定の圧力で接触しながら回転するように設けられている。図示例では層厚規制部材５は現像ローラ４の直上位置に配置されている。層厚規制部材５には前出の供給ローラ６と同極性のバイアスが印加されている。
【００２８】
層厚規制部材５は現像ローラ４の回転方向Ｂと対向する方向、即ち反時計方向に回転し、現像ローラ４上に付着したトナーの一部を現像ローラ４に薄層（トナーの１〜３層）分だけを残すように、その他のトナーをその周面に転写吸着して除去するように働く。こうして層厚規制部材５により剥ぎ取られ転写された余剰のトナーは、層厚規制部材５の周面と先端が当接するようにして配置された弾性除去ブレード２１により層厚規制部材５から除去される。
【００２９】
更に、図２に示す現像装置の平面図のように上述した現像装置の構成に加え、感光ドラム１を回転中心に支持するフランジ１０ａ、１０ｂと、フランジ１０ａに設けられた第１のギア１５ａと、現像ローラ４の回転軸の一端側に支持された第２のギア１５ｂと、現像ローラ４の中心軸１１に支持された当接コロ１７ａ、１７ｂとを有する。
【００３０】
合成樹脂あるいはアルミ製などにより形成されたフランジ１０ａ、１０ｂは筒状の感光ドラム１を軸中心に回転駆動するように設けられ、装置本体に設けた不図示の駆動源からフランジ１０ａに設けた第１のギア１５ａに連結されている。実施例において第１のギア１５ａは、フランジ１０ａに一体形成されている。フランジ１０ａは更に第１のギア１５ａに隣接して設けた溝部２２ａを有する。また、フランジ１０ｂには溝部２２ｂが設けられている。溝部２２ａ、２２ｂは、当接コロ１７ａ、１７ｂの幅よりわずかに広い幅で且つ当接コロ１７ａ、１７ｂの外周面が接触する第１の溝２３と、トナーなどの異物が当接コロの外周面に付着しないように防止する第２の溝２４とを有する。
【００３１】
わずかではあるが現像装置の側壁２５に設けたシールから漏洩したトナーは感光ドラム１表面を伝わって軸方向外側に向かって移動する。第２の溝２４を設けなくて第１の溝２３のみであっても溝の段差でトナーの侵入をある程度抑えることができる。しかしながら第１の溝２３にトナーが入り込んでしまった場合に、当接コロ１７ａ、１７ｂに付着させないように第１の溝２３の軸方向内側に第２の溝２４を設けることによりトナーを第２の溝に捕集させそれ以上の移動を防止する。こうして長期間に亘って現像ローラと感光ドラムとの間に形成されるニップ幅を一定のものとし、安定した画像形成を行うことができる。第２の溝２４は第１の溝２３を挟むように設けた場合であっても良い。
【００３２】
当接コロ１７ａ、１７ｂは、現像ローラ４に設けた第２のギア１５ｂおよび現像ローラの駆動を供給ローラ６に伝達するために設けたギアの外径より大きい径を有し、樹脂製あるいは金属製の円盤形状をしている。実施例においては第２のギア１５ｂより大きい径の当接コロ１７ａ、１７ｂを有する。
【００３３】
特に実施例では、感光ドラム１と現像ローラ４とをほぼ同速度で回転させるため、現像ローラ４に設けた第２のギア１５ｂの径は現像ローラ４の直径とほぼ同一である。このような構成の現像装置を装置本体から取り出した場合、第２のギア１５ｂが外部に露出してしまい、衝突などにより破損してしまうおそれが生じる。しかしながら、当接コロ１７ａ、１７ｂがギアより大きい径としたため、衝突による破損を防止することができる。
【００３４】
図３に別の実施例を示す。
図２においては、第１の溝２３の近傍に第２の溝２４を設けた構成であったが、図３は第１の溝２３に隣接して第２の溝２４を設けたものである。溝の深さは、第１の溝２３より第２の溝２４のほうが深くなるように設けられている。
これにより第２の溝にトナーが漏洩した場合であっても捕集することができ第１の溝２３にトナーが付着することがなくなる。
【００３５】
符号２０は、現像装置を感光ドラムに対して接離するカムを示しており、電源投入によりカムが回転して現像装置を当接コロが第１の溝に当接するまで移動させて所定のニップ幅を形成する。
尚、実施例においてはフランジに溝部を設けた構成であったが、感光ドラムに溝部を設けた構成であっても良い。また、第１の溝の軸線方向内側に第２の溝を設けたが、第１の溝を挟んで両側に溝を設けた構成であっても良い。
【００３６】
次に、動作について説明する。
現像装置を装置本体に装着し、電源を投入したときにカムが回転して現像装置を感光ドラムに向かって移動する。このとき、現像ローラに設けた当接コロが第１の溝に突き当たり、現像ローラが感光ドラムに押圧され所定のニップ幅に規制され、周知の画像形成が行われる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、当接コロを現像ローラに設けたギアの径より大きい径にしたことによりギアを衝突による破損などを保護することができ、第１の溝に当接して所定のニップ幅となるように規制することができる。また、第２の溝を第１の溝に隣接して設けたことによりトナーを第２の溝に捕集して当接コロにトナーが付着することがなく長時間にわたって安定した画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による現像装置の好適な一例を示す概略側面図。
【図２】本発明による現像装置の概略平面図。
【図３】別の実施例を示す現像装置の概略平面図。
【符号の説明】
１感光ドラム
２現像装置
３現像容器
４現像ローラ
５層厚規制部材
６供給ローラ
７撹拌部材
８開口
９トナーカートリッジ
１０フランジ
１１中心軸
１２中間層
１３表面層
１４ａ、ｂバイアス電源
１５ａ第１のギア
１５ｂ第２のギア
１６中心軸
１７当接コロ
１８中心軸
１９撹拌翼
２０カム
２１スイッチ
２２溝部
２３第１の溝
２４第２の溝
２５側壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a developing device that develops and visualizes an electrostatic latent image formed on a photosensitive drum with a non-magnetic one-component developer, and in particular, can regulate a developing roller to have a predetermined nip width. It relates to a possible developing device.
[0002]
[Prior art]
As an example of a developing device using a non-magnetic one-component developer, an elastic developing roller having a conductive or moderate electric resistance is used as a developer carrying member for supplying the developer to the photosensitive drum, and the surface of the roller is used. There has been proposed a contact type developing device in which development is performed by forming a thin layer of developer on the surface of the photosensitive drum and then bringing the roller into contact with the surface of the photosensitive drum at an appropriate pressure. Such a non-magnetic one-component developing device does not require an edge enhancement effect such as a digital printer in which an image is composed of black and white binary values, and the development characteristics of the line image and the surface image are required to be the same. It is known that it can be preferably used for such development.
[0003]
As an example of a non-magnetic one-component developing device, when the pressing force of the developing roller against the photosensitive drum is relatively large and there is a difference in the peripheral speed of the developing roller with respect to the peripheral speed of the photosensitive drum, The toner is pulverized, toner deterioration is accelerated, and the surface of the developer layer regulating member that regulates the thickness of the developer layer formed on the developing roller is fixed (or melted) on the surface of the developer layer regulating member by developing, for example, several thousand meters. This sticking prevents the uniform formation of the developer thin layer and causes white streaks in the image. In addition, there is a drawback that the photosensitive drum is likely to cause rotation unevenness due to the action of the pressure contact force to the photosensitive drum by the developing roller having different peripheral speeds. Furthermore, the large-sized electrophotography for carrying out a large size development. In the apparatus, since the rubbing is generated, the driving torque of the developing roller is considerably increased, which is uneconomical.
[0004]
Therefore, in order to solve the above problems, the present applicant forms a thin toner layer made of non-magnetic one-component toner on an elastic developing roller, and makes the roller contact with the surface of the drum-shaped photosensitive drum. In a developing device that performs development by supplying developer on the elastic developing roller to the electrostatic latent image formed on the drum surface, the peripheral speed of the photosensitive drum and the peripheral speed of the elastic developing roller are substantially the same. Rotate the photosensitive drum and elastic developing roller in the forward direction and set the elastic developing roller so that the amount of biting into the photosensitive drum surface is 1/40 or more of the radius of the developing roller, and contact the elastic developing roller with the photosensitive drum. In the development nip section from the start point to the contact release point, the moving speed of the local portion that contacts the photosensitive drum surface of the elastic developing roller gradually slows from the contact start point due to the elasticity of the roller itself. After that, a non-magnetic one-component developing device was proposed in which it was released from contact with the photosensitive drum while gradually returning to its original speed.
[0005]
With such a configuration, even if there is a variation or eccentricity of the diameter of the developing roller, a change in diameter due to environmental changes, an eccentricity of the photosensitive drum, or the like, sufficient biting is set. Since development is performed with the peripheral speed of the photosensitive drum and the peripheral speed of the developing roller being substantially the same value, uneven rotation of the photosensitive drum does not occur. Since the amount of biting of the developing roller in contact with the photosensitive drum is large, the change is ignored, and the developing roller is set by setting the biting amount of about 1/40 or more, preferably 1/20 or more of the radius. The upper toner layer gradually slows from the contact start to the contact center point with respect to the photosensitive drum surface peripheral speed, and then develops to return to the photosensitive drum peripheral speed from the contact center point to the contact separation point. And the cleaning operation are performed at the same time, and a clear image without jitter can be formed. In particular, it is possible to obtain a clear image free from white streaks, fogging, and insufficient density even in large-size development. The driving torque of the developing roller is reduced, and the dimensional accuracy for pressing the developing roller against the photosensitive drum is improved.
[0006]
On the other hand, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-223469 is known for pressing the developing roller against the photosensitive drum with a predetermined nip width. According to the present invention, a tracking roller (contact roller) having a diameter slightly smaller than the diameter of the developing roller is provided on the same axis as the developing roller, and the outer peripheral surface of the tracking roller is brought into contact with the photosensitive drum so as to reduce the pressing force of the pressing member. It is something to regulate.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The developing device described above rotates the photosensitive drum and the developing roller at substantially the same speed. For this reason, when the photosensitive drum and the developing roller are separately driven, there is a problem that a deviation in peripheral speed occurs between the photosensitive drum and the developing roller due to a load fluctuation of both driving, and jitter occurs. Further, even if driving is performed simultaneously by the synchronization signal, there is a problem that torque is generated due to a difference in rising speeds of the respective driving sources, and abnormal noise and vibration are generated.
[0008]
Further, when the developing device is unitized and is detachably provided on the apparatus main body, for example, from above, the gear provided on the developing apparatus side that receives driving from the apparatus main body is exposed to the outside, and peripheral devices, etc. There is a possibility that the gear is damaged by the collision.
[0009]
Further, when the above-described tracking roller is brought into contact with the photosensitive drum, a slight amount of leaking toner travels along the surface of the photosensitive drum and adheres to the surface of the tracking roller, and the diameter and frictional force of the tracking roller change, resulting in a predetermined nip width. There is a problem that it becomes impossible to regulate to become.
[0010]
The present invention has been made in view of the above points. In addition to the above-described configuration of the non-magnetic one-component developing device, the present invention provides a developing device capable of constantly maintaining a stable developing roller nip width with a simple configuration. Is an issue.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, a thin toner layer made of non-magnetic one-component toner is formed on the elastic developing roller, and the developing roller is brought into contact with the surface of the photosensitive drum by a pressing member so as to have a predetermined nip width. In the developing device that performs development by supplying the developer on the developing roller to the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum by the first gear, a first gear that receives driving from the apparatus main body side on one side of the photosensitive drum; A second gear provided on the shaft of the developing roller to transmit the driving of the photosensitive drum to the developing roller, a groove provided in the circumferential direction of the photosensitive drum, and an outer side of the second gear provided at both ends of the shaft of the developing roller. A contact roller having a diameter larger than the diameter, and the groove portion includes a first groove with which the contact roller contacts, and a second groove provided at least on the inner side in the axial direction across the first groove. , photosensitive de developing roller by a pressing member With the contact roller when pressed against the arm to regulate the contact with the nip width in the first groove, characterized in that collecting the toner leaked through the second groove.
Further, the second groove is provided deeper than the first groove.
[0013]
Further, a flange for supporting the photosensitive drum is provided on both ends of the photosensitive drum, and the groove and the first gear are provided on the flange.
[0014]
Further, a thin toner layer composed of non-magnetic one-component toner is formed on the elastic developing roller, and the developing roller is brought into contact with the surface of the photosensitive drum by a pressing member so as to have a predetermined nip width. A developing device that supplies a developer on a developing roller to a formed electrostatic latent image and performs development, and the photosensitive drum has a peripheral speed substantially equal to a peripheral speed of the developing roller. And a developing device set to rotate the developing roller in the forward direction, a first gear that receives driving from the apparatus main body side on one side of the photosensitive drum, and the photosensitive drum provided on the shaft of the developing roller A second gear that transmits the drive to the developing roller, a groove provided in the circumferential direction of the photosensitive drum, and a contact having a diameter larger than the outer diameter of the second gear provided at both ends of the shaft of the developing roller. A first groove on which the contact roller contacts, and a second groove deeper than the first groove provided adjacent to the inner side in the axial direction of the first groove. And when the developing roller is pressed against the photosensitive drum by a pressing member, the contact roller contacts the groove and restricts the nip width.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic side view of a developing device to which the present invention is applied, and FIG. 2 shows a schematic plan view.
In the figure, reference numeral 1 denotes a photosensitive drum that rotates in a direction indicated by an arrow A, that is, a clockwise direction. As the photoreceptor, a known photoreceptor such as an OPC photoreceptor or an amorphous silicon photoreceptor can be used.
[0016]
Although not shown, an eraser lamp for erasing residual charges on the photosensitive drum along the rotation direction A, a charger for uniformly charging the photosensitive drum to a specific polarity, and the like are charged around the photosensitive drum 1. An exposure device such as an LED head that enters digital light information on the surface of the photosensitive drum to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum, and supplies the toner to the photosensitive drum to reversely develop the electrostatic latent image. A developing device 2 (FIG. 1) that forms a toner image by attaching toner to an exposed portion, and a transfer device that transfers the toner image on the photosensitive drum onto a transfer material such as paper are disposed. As the configuration around these photosensitive drums, a known configuration can be adopted except for the developing device 2.
[0017]
In such an arrangement, the developing device 2 is arranged in contact with the developing container 3 containing a developer made of, for example, insulating non-magnetic one-component toner, the developing roller 4 made of an elastic body, and the developing roller 4 with an appropriate pressure. A layer thickness regulating member 5 that regulates the thickness of the toner layer formed on the developing roller 4, a supply roller 6 that is provided in contact with the developing roller 4 and supplies toner to the developing roller 4, and disposed behind the supply roller 6. The developing roller 4, the supply roller 6, and the layer thickness regulating member 5 are connected to an appropriate bias power source and a predetermined bias voltage is applied to each, as will be described later. For example, toner having the same polarity as the charging polarity of the photosensitive drum is used for reversal development.
The developing device is unitized. In the embodiment, the developing device is mounted from above, and a gear 15a provided on the photosensitive drum 1 and a gear for driving the developing roller by pressing of a cam 20 described later. 15b meshes with it to transmit the drive to the developing device.
[0018]
These configurations will be described in detail. A predetermined amount of non-magnetic one-component developer (hereinafter referred to as toner) is accommodated in the developing container 3 and has a length substantially equal to the length of the photosensitive drum 1 at a position facing the photosensitive drum 1. The developing roller 4 extending in a direction parallel to the axis of the photosensitive drum 1 is disposed so that a part of the peripheral surface is exposed to the photosensitive drum side from the opening 8 formed in the developing container 3. The amount of toner contained in the developing container 3 is not shown, but is such an amount that the head of the supply roller 6 is exposed, and is constantly monitored by a sensor provided on the rear wall of the developing container, and is below a predetermined amount. When this happens, an instruction signal is issued from the toner cartridge 9 to replenish the toner.
[0019]
The developing roller 4 has a configuration in which an elastic intermediate layer 12 is formed around a central axis 11 made of a conductive rigid body such as stainless steel, and an elastic surface layer 13 is formed on the outer periphery of the intermediate layer 12. The layer 12 is elastically deformed and is arranged so as to be pressed against the surface of the photosensitive drum 1 with a nip width of 4 mm or more, preferably 5 to 10 mm, and rotates in the forward direction, that is, in the counterclockwise direction B. It is supposed to be.
[0020]
As described above, the central shaft 11 of the developing roller 4 is connected to the bias power source 14a via the switch 21. The bias power source 14a applies a bias voltage for developing the electrostatic latent image and preventing the toner from being fogged to the image background (background). The bias voltage is set to a value that is 100 to 500 V, preferably 300 to 400 V lower in absolute value than the surface charging position of the photosensitive drum 1. When the potential difference is 300 V or less, the development density tends to be high, and when the potential difference is 400 V or more, the development density tends to decrease. In the illustrated example, the bias power source 14a includes a second bias power source 14b having a polarity opposite to that of the bias power source 14a, and connection to any bias power source is performed by switching the switch 31 described above. This switching is performed at a predetermined timing depending on whether the developing roller 4 mainly contributes to development and when it contributes mainly to cleaning, for example, before image formation or during idling between image formation and image formation. That is, the polarity is the same as the charged potential of the surface of the photosensitive drum 1 during development, and the opposite polarity to the charged potential of the surface of the photosensitive drum 1 when not charged.
[0021]
When returning to the configuration of the developing roller 4 again, the intermediate layer 12 formed on the outer side of the central shaft 11 and the surface layer 13 formed on the outer periphery thereof are, for example, the intermediate layer 12 having a relatively high resistance. The layer 13 is formed by a two-layered elastic body made of silicon rubber having different properties having a volume resistance value that is relatively low resistance. For example, the silicon rubber constituting the intermediate layer 12 preferably has a volume resistance of 10 ⁴ to 10 ⁹ Ω · cm, and the silicon rubber constituting the surface layer 13 preferably has a volume resistance of 10 ⁵ to 10 ⁶ Ω · cm. The developing roller 4 is not limited to such a two-layer structure, and may be a single-layer structure, or conversely, may have a structure of three or more layers. In addition to silicon rubber, the intermediate layer 12 is made of an elastic porous foam such as NBR rubber (acrylonitrile butadiene copolymer rubber) or urethane rubber, and the surface layer 13 is also made of urethane rubber or the like. You may use what was formed with the elastic body.
Further, it may be a single layer type such as NBR rubber, urethane rubber, or silicon rubber.
[0022]
The specific resistance of the elastic layer of the single layer developing roller or the elastic layer composed of the intermediate layer and the surface layer of the multilayer developing roller is preferably in the range of 10 ⁵ to 10 ⁸ Ω · cm, and the rubber hardness is 20 to 30 degrees. In particular, the surface layer 13 is a material having fine irregularities on the surface for obtaining a toner conveyance force, good releasability from the toner, and a triboelectric charge series away from the toner. It is desirable to be formed by.
[0023]
The surface of the developing roller 4 varies depending on the particle size of the toner, but when the average particle size of the toner is about 8 to 10 μm, it is preferable to have irregularities of about 10 μm, and the intermediate layer has a low hardness of about 10 to 20 degrees. The surface layer is made of an elastic material having a hardness of about 20 to 30 degrees, and the amount of biting into the developing drum is 1/40 times (2.5%) of the radius of the developing roller 4 with respect to the photosensitive drum 1, preferably Is arranged to be 1/20 times (5%) or more, and development is performed by rotating at a peripheral speed substantially the same as the peripheral speed of the photosensitive drum 1. What is important here is the roughness of the unevenness of the surface layer 13 and the surface apparent hardness of the developing roller 4, and the lower the surface apparent hardness of the developing roller, the smaller the rotational torque.
[0024]
The supply roller 6 located behind the developing roller 4 is disposed so as to extend in parallel with the axis of the developing roller 4 and is in contact with the developing roller 4 over almost the entire length. The supply roller 6 is made of, for example, urethane rubber foam mixed with fine carbon powder, and is in a direction opposite to the rotation direction of the developing roller 4 while contacting the developing roller 4 with a predetermined pressure, that is, counterclockwise. The toner in the developing container 3 is supplied to the developing roller 4, and the toner on the developing roller 4 is charged by frictional charging. The charging of the toner due to friction with the developing roller 4 and the supply roller 6 greatly affects the development quality. If the charging is insufficient, fogging and density unevenness occur.
[0025]
The central axis 16 of the supply roller 6 is connected to a bias power source 14c via a Zener diode (not shown), and a predetermined bias voltage is applied. The bias potential applied to the supply roller 6 is set to an absolute value 100 to 500 V higher than the bias potential of the developing roller 4, and toner is transferred from the supply roller 6 to the developing roller 4 by this potential difference. .
[0026]
The stirring member 7 provided behind the supply roller 6 has a central shaft 18 extending in the same direction as the axis of the developing roller 4, and a plurality of stirring blades 19 provided on the shaft at a plurality of locations in the axial direction. The rotation stirs the toner in the developing container 3 and conveys and supplies the toner to the supply roller 6. In this example, the stirring blade 19 rotates in the clockwise direction.
[0027]
The layer thickness of the toner supplied in layers on the developing roller 4 by the supply roller 6 is regulated by the layer thickness regulating member 5. The layer thickness regulating member 5 is formed from a conductive or semi-conductive roller body disposed at a contact portion between the developing roller 4 and the photosensitive drum 1, that is, at an upstream position in the developing nip section when viewed in the rotation direction of the developing roller 4. The developing roller 4 has substantially the same length, and a part of the peripheral surface of the developing roller 4 is provided so as to rotate while contacting the surface layer of the developing roller 4 with a predetermined pressure. Yes. In the illustrated example, the layer thickness regulating member 5 is arranged at a position immediately above the developing roller 4. A bias having the same polarity as that of the supply roller 6 is applied to the layer thickness regulating member 5.
[0028]
The layer thickness regulating member 5 rotates in a direction opposite to the rotation direction B of the developing roller 4, that is, in a counterclockwise direction, and a part of the toner adhering to the developing roller 4 is thinly layered on the developing roller 4. The remaining toner is transferred and adsorbed to the peripheral surface so as to leave only the layer). Excess toner thus peeled off and transferred by the layer thickness regulating member 5 is removed from the layer thickness regulating member 5 by the elastic removing blade 21 arranged so that the peripheral surface and the tip of the layer thickness regulating member 5 are in contact with each other. The
[0029]
Further, as shown in the plan view of the developing device shown in FIG. 2, in addition to the configuration of the developing device described above, flanges 10a and 10b for supporting the photosensitive drum 1 at the center of rotation, and a first gear 15a provided on the flange 10a, The second gear 15 b is supported on one end of the rotation shaft of the developing roller 4, and the contact rollers 17 a and 17 b are supported on the central shaft 11 of the developing roller 4.
[0030]
Flanges 10a and 10b formed of synthetic resin or aluminum are provided so as to rotate around the cylindrical photosensitive drum 1, and are provided on the flange 10a from a driving source (not shown) provided in the apparatus main body. 1 gear 15a. In the embodiment, the first gear 15a is integrally formed with the flange 10a. The flange 10a further has a groove 22a provided adjacent to the first gear 15a. Further, a groove 22b is provided in the flange 10b. The groove portions 22a and 22b are slightly wider than the width of the contact rollers 17a and 17b and the outer periphery of the contact rollers 17a and 17b and the outer periphery of the contact roller And a second groove 24 for preventing it from adhering to the surface.
[0031]
A slight amount of toner leaked from the seal provided on the side wall 25 of the developing device travels along the surface of the photosensitive drum 1 and moves outward in the axial direction. Even if only the first groove 23 is provided without providing the second groove 24, the intrusion of toner can be suppressed to some extent by the step of the groove. However, if the toner enters the first groove 23, the second groove 24 is provided on the inner side in the axial direction of the first groove 23 so that the toner does not adhere to the contact rollers 17a and 17b. To prevent further movement. In this way, the nip width formed between the developing roller and the photosensitive drum can be made constant over a long period of time, and stable image formation can be performed. The second groove 24 may be provided so as to sandwich the first groove 23.
[0032]
The contact rollers 17a and 17b have a diameter larger than the outer diameter of the second gear 15b provided on the developing roller 4 and the gear provided to transmit the drive of the developing roller to the supply roller 6, and are made of resin or metal It has a disk shape. In the embodiment, the contact rollers 17a and 17b have a diameter larger than that of the second gear 15b.
[0033]
In particular, in the embodiment, since the photosensitive drum 1 and the developing roller 4 are rotated at substantially the same speed, the diameter of the second gear 15 b provided on the developing roller 4 is substantially the same as the diameter of the developing roller 4. When the developing device having such a configuration is taken out from the apparatus main body, the second gear 15b is exposed to the outside and may be damaged due to a collision or the like. However, since the contact rollers 17a and 17b have a diameter larger than that of the gear, breakage due to collision can be prevented.
[0034]
FIG. 3 shows another embodiment.
In FIG. 2, the second groove 24 is provided in the vicinity of the first groove 23, but in FIG. 3, the second groove 24 is provided adjacent to the first groove 23. . The depth of the groove is such that the second groove 24 is deeper than the first groove 23.
Thus, even when the toner leaks into the second groove, it can be collected and the toner does not adhere to the first groove 23.
[0035]
Reference numeral 20 denotes a cam that contacts and separates the developing device from the photosensitive drum. When the power is turned on, the cam rotates to move the developing device until the contact roller contacts the first groove. Form the width.
In the embodiment, the flange is provided with the groove, but the photosensitive drum may be provided with the groove. Moreover, although the 2nd groove | channel was provided in the axial direction inner side of the 1st groove | channel, the structure which provided the groove | channel on both sides on both sides of the 1st groove | channel may be sufficient.
[0036]
Next, the operation will be described.
When the developing device is mounted on the apparatus main body and the power is turned on, the cam rotates to move the developing device toward the photosensitive drum. At this time, the contact roller provided on the developing roller comes into contact with the first groove, the developing roller is pressed against the photosensitive drum and regulated to a predetermined nip width, and known image formation is performed.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the contact roller is made larger than the diameter of the gear provided on the developing roller, so that the gear can be protected from damage due to collision, and the predetermined contact is made with the first groove. The nip width can be regulated. Further, since the second groove is provided adjacent to the first groove, the toner is collected in the second groove, so that the toner does not adhere to the contact roller and stable image formation is performed for a long time. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing a preferred example of a developing device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of a developing device according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic plan view of a developing device showing another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Developing apparatus 3 Developing container 4 Developing roller 5 Layer thickness regulating member 6 Supply roller 7 Stirring member 8 Opening 9 Toner cartridge 10 Flange 11 Center shaft 12 Intermediate layer 13 Surface layer 14a, b Bias power supply 15a First gear 15b Second gear 16 Central shaft 17 Contact roller 18 Central shaft 19 Stirring blade 20 Cam 21 Switch 22 Groove portion 23 First groove 24 Second groove 25 Side wall

Claims

A thin toner layer composed of non-magnetic one-component toner is formed on the elastic developing roller, and the developing roller is formed on the surface of the photosensitive drum by contacting the developing roller with the pressing drum so as to have a predetermined nip width. In a developing device that performs development by supplying a developer on a developing roller to an electrostatic latent image,
A first gear that receives driving from the apparatus main body side on one side of the photosensitive drum; a second gear that is provided on a shaft of the developing roller and transmits the driving of the photosensitive drum to the developing roller; and the photosensitive drum Groove portions provided in the circumferential direction of the roller, and contact rollers provided at both ends of the shaft of the developing roller and having a diameter larger than the outer diameter of the second gear,
The groove portion includes a first groove with which the contact roller contacts, and a second groove provided at least on the inner side in the axial direction across the first groove,
When the developing roller is pressed against the photosensitive drum by a pressing member, the contact roller contacts the first groove to regulate the nip width, and collects the toner leaked by the second groove. A developing device.

The developing device according to claim 1, wherein the second groove is provided deeper than the first groove.

4. The developing device according to claim 1, wherein flanges for supporting the photosensitive drum are provided on both ends of the photosensitive drum, and the groove and the first gear are provided on the flange.

A thin toner layer composed of non-magnetic one-component toner is formed on the elastic developing roller, and the developing roller is formed on the surface of the photosensitive drum by contacting the developing roller with the pressing drum so as to have a predetermined nip width. A developing device that performs development by supplying a developer on a developing roller to an electrostatic latent image, and the photosensitive drum and the developing roller so that the peripheral speed of the photosensitive drum and the peripheral speed of the developing roller are substantially the same. In the developing device set to rotate in the forward direction, a first gear that receives driving from the apparatus main body side on one side of the photosensitive drum and a shaft of the developing roller that drives the photosensitive drum. A second gear that is transmitted to the developing roller, a groove provided in the circumferential direction of the photosensitive drum, and a contact roller that is provided at both ends of the shaft of the developing roller and has a diameter larger than the outer diameter of the second gear. The groove portion includes a first groove with which the contact roller contacts, and a second groove deeper than the first groove provided adjacent to the inner side in the axial direction of the first groove, When the developing roller is pressed against the photosensitive drum by a pressing member, the contact roller contacts the groove to regulate the nip width and collects the toner leaked by the second groove. Developing device.