JP5210792B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、現像装置及び複写機、プリンタ、またはファクシミリ装置等の画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a developing device and an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine.
複写機等の画像形成装置に設けられる現像装置は、静電潜像が形成された像担持体に対して現像剤を供給することにより、像担持体上に静電潜像に基づく画像を現像する。現像された画像は、転写装置により像担持体から用紙等に転写された後、定着装置により加熱加圧され、用紙上に定着される。 A developing device provided in an image forming apparatus such as a copying machine develops an image based on the electrostatic latent image on the image carrier by supplying a developer to the image carrier on which the electrostatic latent image is formed. To do. The developed image is transferred from an image carrier to a sheet or the like by a transfer device, and then heated and pressed by a fixing device to be fixed on the sheet.
従来から、上記現像装置において、現像剤の飛散が課題となっている。飛散した現像剤は、画像形成装置内に配置された像担持体をはじめ光学系や帯電器等を汚染して、各種の画像形成不良や動作不良等を引き起こす。
このような課題を解決する手段として、例えば特許文献1には、飛散した現像剤を回収する回収ローラを設けて、飛散した現像剤による画像形成装置内汚染を抑制するものが開示されている。この特許文献1によれば、回収ローラに対してバイアスを印加して電気的な吸着力を作用させることによって飛散した現像剤を吸着・回収する。さらに、印加するバイアスを変える制御手段により、形成される画像比率等に応じたバイアスを回収ローラに印加する構成となっている。
As means for solving such a problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a device that includes a collection roller that collects the scattered developer and suppresses contamination in the image forming apparatus due to the scattered developer. According to Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561, the scattered developer is adsorbed and collected by applying a bias to the collecting roller and applying an electric adsorption force. Further, a bias corresponding to the formed image ratio or the like is applied to the collection roller by a control means for changing the bias to be applied.
ところで、回収ローラに吸着・回収した現像剤は、通常、ブレードやブラシ等を備える掻き落し手段によって回収ローラ上から掻き落とされた後、現像装置内に戻されて再利用される。
しかしながら、上記掻き落しの際に現像剤がブレードや回収ローラの周面と擦れて、摩擦帯電し、現像剤の帯電量が増加(チャージアップ)してしまうことがある。摩擦帯電して帯電量が増加した現像剤は、回収ローラの周面上により強く電気的に付着(吸着)してしまい、ブレードによっても掻き落とされずに回収ローラの周面上に残留してしまう。回収ローラの周面に残留した現像剤は、回収ローラの吸着力を低下させ、飛散した現像剤の回収能力に影響を及ぼす。また、摩擦帯電して帯電量が増加した現像剤がブレードによって掻き落とされて現像装置内に戻されると、内部の現像剤の帯電に影響を及ぼし、例えば色ムラ等の画像形成不良を引き起こす虞がある。
By the way, the developer adsorbed and collected on the collection roller is usually scraped off from the collection roller by scraping means having a blade, a brush, etc., and then returned to the developing device and reused.
However, the developer may rub against the peripheral surface of the blade or the collection roller during the scraping, and may be triboelectrically charged, increasing the charge amount of the developer (charging up). The developer whose charge amount has increased due to frictional charging adheres (adsorbs) more strongly on the peripheral surface of the recovery roller, and remains on the peripheral surface of the recovery roller without being scraped off by the blade. . The developer remaining on the peripheral surface of the collecting roller reduces the attracting force of the collecting roller and affects the collecting ability of the scattered developer. In addition, if the developer whose charge amount has increased due to frictional charging is scraped off by the blade and returned to the developing device, it may affect the charging of the internal developer and cause image formation defects such as color unevenness, for example. There is.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、長期に亘って飛散した現像剤の回収能力を維持し、画像形成不良を抑制することができる現像装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a developing device and an image forming apparatus capable of maintaining the ability to collect a developer scattered over a long period of time and suppressing image formation defects. With the goal.
上記の課題を解決するために、本発明は、像担持体に対して現像剤を供給する現像剤供給部と、バイアスが印加されると共に上記供給の際に飛散した現像剤の少なくとも一部を電気的に吸着して回収する回収ローラとを備える現像装置であって、上記回収ローラの周面に、ニッケル層、銅層、銀層、クロム層のうちいずれか一つが設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、吸着した現像剤の摩擦による帯電量の増加を抑制することができる。
In order to solve the above problems, the present invention provides a developer supply unit that supplies a developer to an image carrier, and at least a part of the developer that is applied with a bias and scattered during the supply. A developing device including a collecting roller that is electrically adsorbed and collected, wherein one of a nickel layer, a copper layer, a silver layer, and a chromium layer is provided on a peripheral surface of the collecting roller Is adopted.
By adopting such a configuration, in the present invention, an increase in charge amount due to friction of the adsorbed developer can be suppressed.
また、本発明においては、上記ニッケル層、銅層、銀層、クロム層の各層は、メッキからなるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、メッキ処理により回収ローラ周面に各層が形成される。
Further, in the present invention, the nickel layer, the copper layer, the silver layer, and the chromium layer are configured by plating.
By adopting such a configuration, in the present invention, each layer is formed on the circumferential surface of the collection roller by plating.
また、本発明においては、上記ニッケル層は、無電解ニッケル処理により形成された無電解ニッケルメッキからなるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、吸着した現像剤の摩擦による帯電量の増加を抑制する特性に加えて、耐食性及び耐摩擦性を備え、回収ローラが長期に亘って安定した回収能力を維持することが可能となる。
Moreover, in this invention, the said nickel layer employ | adopts the structure that it consists of electroless nickel plating formed by the electroless nickel process.
By adopting such a configuration, in the present invention, in addition to the property of suppressing the increase in the charge amount due to the friction of the adsorbed developer, it has corrosion resistance and friction resistance, and the collection roller is stable over a long period of time. The recovery capability can be maintained.
また、本発明においては、上記現像剤は、トナーと磁性キャリアとからなり、上記現像剤供給部は、回転駆動すると共に上記現像剤からなる磁気ブラシを周面に形成する磁気ローラを備え、上記回収ローラは、上記周面と上記磁気ブラシとが当接する位置に配置されるという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、回収した現像剤を回収ローラの周面から磁気ブラシを介して磁気ローラ側に受け渡して現像に寄与させることができる。
In the present invention, the developer includes toner and a magnetic carrier, and the developer supply unit includes a magnetic roller that rotates and forms a magnetic brush made of the developer on the peripheral surface. The collection roller is configured to be disposed at a position where the circumferential surface and the magnetic brush come into contact with each other.
By adopting such a configuration, in the present invention, the collected developer can be transferred from the peripheral surface of the collection roller to the magnetic roller side via the magnetic brush and contribute to development.
また、本発明においては、上記回収ローラは、上記磁気ブラシと当接することによって回転するという構成を採用する。
このような構成を採用することによって、本発明では、回収ローラを回転駆動させる駆動源を設ける必要がなくなり、部品点数の削減及びコスト安に寄与することができる。
Further, in the present invention, a configuration is adopted in which the collection roller rotates by contacting with the magnetic brush.
By adopting such a configuration, in the present invention, there is no need to provide a drive source for rotationally driving the collection roller, which can contribute to a reduction in the number of parts and a reduction in cost.
また、本発明においては、上記の現像装置が設けられている画像形成装置が得られる。 In the present invention, an image forming apparatus provided with the above developing device is obtained.
本発明によれば、像担持体に対して現像剤を供給する現像剤供給部と、バイアスが印加されると共に上記供給の際に飛散した現像剤の少なくとも一部を電気的に吸着して回収する回収ローラとを備える現像装置であって、上記回収ローラの周面に、ニッケル層、銅層、銀層、クロム層のうちいずれか一つが設けられているという構成を採用することによって、吸着した現像剤の摩擦による帯電量の増加を抑制することができる。このことから、吸着した現像剤を回収ローラから容易に掻き落とすことができ、残留した現像剤が回収能力に影響を及ぼすことが防止される。また、吸着した現像剤が再利用されても画像形成不良が引き起こされることが防止される。
したがって、本発明では、長期に亘って飛散した現像剤の回収能力を維持し、画像形成不良を抑制することができる現像装置を提供することができる効果がある。
According to the present invention, a developer supply unit that supplies a developer to the image carrier, and at least a part of the developer that is applied with a bias and scattered during the supply is electrically adsorbed and collected. A collecting roller, and a suction roller by adopting a configuration in which any one of a nickel layer, a copper layer, a silver layer, and a chromium layer is provided on the peripheral surface of the collecting roller. The increase in the charge amount due to the friction of the developed developer can be suppressed. Thus, the adsorbed developer can be easily scraped off from the collecting roller, and the remaining developer is prevented from affecting the collecting ability. Further, even if the adsorbed developer is reused, it is possible to prevent image formation failure.
Therefore, in the present invention, there is an effect that it is possible to provide a developing device capable of maintaining the ability to collect the developer scattered over a long period of time and suppressing image formation defects.
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明においては、本発明の現像装置を画像形成装置に適応した場合の例について説明する。また、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example in which the developing device of the present invention is applied to an image forming apparatus will be described. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
先ず、図1を参照して、本実施形態における画像形成装置1の構成について説明する。
図1は、本発明の実施形態における画像形成装置1の構成を示す概略図である。
画像形成装置1は、画像を形成する画像形成部2と、用紙を収容する給紙カセット3と、画像形成部2にて形成された画像を用紙に転写する二次転写部4と、転写された画像を用紙上に定着させる定着部5と、用紙を給紙カセット3から搬出すると共に二次転写部4、定着部5の順に用紙を搬送する搬送路6とを有する。
First, the configuration of the
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an
The
画像形成部2は、中間転写ベルト21と、感光体(像担持体)22と、帯電器23と、露光装置24と、現像装置100(後述)と、一次転写ローラ25と、クリーニング装置26とを有する。
中間転写ベルト21は、駆動ローラ27、従動ローラ28に張架されて、図1において反時計回りに無端回走する構成となっている。駆動ローラ27は、モータ等の駆動源に接続され、中間転写ベルト21に対しグリップ力を付与しつつ回走させるものである。従動ローラ28は、駆動ローラ27の回転駆動に従動して回転駆動するものである。
The image forming unit 2 includes an
The
感光体22は、円柱状に形状設定され、その周面に静電潜像及び該静電潜像に基づくトナー像が形成されるものである。帯電器23は、感光体22に対して対向配置され、感光体22の周面を帯電状態とするものである。露光装置24は、印刷形式の画像データに基づいて射出されるレーザ光を帯電状態の感光体22の周面において走査するものである。現像装置100は、感光体22の周面に対して現像剤を供給することによって感光体22の周面上に静電潜像に基づく画像を現像するものである。一次転写ローラ25は、中間転写ベルト21を挟んで感光体22と対向配置され、感光体22に現像された画像を中間転写ベルト21に一次転写するものである。クリーニング装置26は、感光体22に残留したトナー等を除去するものである。
一例として、静電潜像は、感光体22の表面を帯電器23により200〜800Vに帯電したところに、露光装置24により半導体レーザ光やLEDレーザ光を照射することにより形成される。露光後電位は、感光体22が有機感光体(OPC感光体)であれば70〜220Vが得られ、感光体22がアモルファスシリコン感光体であれば10〜50Vが得られる。
本実施形態における感光体22は、アモルファスシリコン感光体とし、外径が40mm、周速度が450mm/secで図1において時計回りに回転する。また、感光体22は、感光体表面電位が310V、露光後電位が20Vとなるものを採用する。
The
As an example, the electrostatic latent image is formed by irradiating the surface of the
The
給紙カセット3は、装置本体に対して引き出し自在であり、用紙を収容するものである。二次転写部4は、中間転写ベルト21上に形成された画像を用紙に二次転写するものであって、中間転写ベルト21を駆動させる駆動ローラ27と、中間転写ベルト21を挟んで該駆動ローラ27と対向配置される二次転写ローラ41とを備える。定着部5は、用紙上に二次転写された画像を加圧・加熱することにより定着させる加熱ローラを備える。搬送路6は、給紙カセット3から用紙を搬出するピックアップローラをはじめ、用紙を搬送する複数のローラ(不図示)を備える。
The paper feed cassette 3 is freely drawable with respect to the apparatus main body and accommodates paper. The secondary transfer unit 4 performs secondary transfer of an image formed on the
続いて、本発明に係る現像装置100の構成について図1及び図2を参照して詳しく説明する。
図2は、本発明の実施形態における現像装置100の要部拡大図である。
本実施形態の現像装置100は、所謂タッチダウン現像方式(一成分現像方式とニ成分現像方式とを組み合わせたハイブリッド現像方式)の現像装置である。この現像装置100は、トナーと磁性キャリアとの二成分の現像剤を収容する現像容器110と、現像容器110に収容された現像剤を攪拌・混合する第1スクリュー121及び第2スクリュー122と、磁気ローラ131及び現像ローラ132とを備えて感光体22に現像剤を供給する現像剤供給部130と、飛散した現像剤を回収する回収ローラ140とを備える。
Next, the configuration of the developing
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the developing
The developing
現像容器110は、第1スクリュー121が配設される第1搬送路111Aと、第2スクリュー122が配設される第2搬送路111Bとを備える。第1搬送路111Aと第2搬送路111Bとは、仕切壁112を介して並設されて、両端部(紙面垂直方向の両端部)において互いに連通する構成となっている。
第1スクリュー121及び第2スクリュー122は、モータ等の駆動源により回転駆動することによって、現像剤を第1搬送路111Aと第2搬送路111Bとの間で循環させる構成となっている。また、第1スクリュー121及び第2スクリュー122は、現像剤を循環させると共に攪拌して、トナーを摩擦帯電させる構成となっている。
The developing
The
トナーは、体積平均粒子径が4.0〜9.5μmであることが望ましい。体積平均粒子径が4.0μm未満であると非静電的な付着力の影響が大きくなり、現像性や回収性が低下する。また、体積平均粒子径が9.5μmより大きいと、高画質な画像が得られ難い。本実施形態では、トナーの体積平均粒子径を6.8μmとする。
また、トナーの帯電量は6〜30μC/gであることが望ましい。帯電量が6μC/g未満であると磁気ローラ131からトナーが飛散して周囲を汚染する。また、帯電量が30μC/gより大きいと現像ローラ132上の薄層形成が弱くなる。本実施形態では、トナーの帯電量を20μC/gとする。
The toner preferably has a volume average particle size of 4.0 to 9.5 μm. When the volume average particle diameter is less than 4.0 μm, the influence of non-electrostatic adhesion is increased, and developability and recoverability are deteriorated. On the other hand, when the volume average particle diameter is larger than 9.5 μm, it is difficult to obtain a high-quality image. In this embodiment, the volume average particle diameter of the toner is 6.8 μm.
The toner charge amount is preferably 6 to 30 μC / g. When the charge amount is less than 6 μC / g, the toner is scattered from the
磁性キャリアは、フェライトのコアの表面に樹脂コーティングを施したもの等の公知のものを用いることができる。樹脂コーティングは、シリコーン、フッ素シリコーン、ポリアミド、ポリアミドイミド等の公知のものを用いることができる。磁性キャリアは、重量平均粒子径が25〜50μmであることが望ましい。重量平均粒子径が25μm未満であると磁力による保持力(磁気ブラシを形成する力)が弱まるため、磁気ローラ131から現像ローラ132や回収ローラ140等へ磁性キャリアが移行してしまう所謂キャリア飛びが発生する虞がある。また、重量平均粒子径が50μmより大きいと磁気ブラシの密さが適切でなくなる虞があり、例えば現像ローラ132のトナーの薄層の形成に影響を与える、また、磁気ブラシの比表面積が小さくなるためにトナーの回収性も低下する。本実施形態では、磁性キャリアの重量平均粒子径を35μmとする。
なお、磁性キャリアは、飽和磁化が35〜90emu/gであることが望ましい。飽和磁化が35emu/g未満であると顕著にキャリア飛びが発生し、飽和磁化が90emu/gより大きいと磁気ブラシが疎になり均一な現像ローラ132の薄層形成が難しくなる。
As the magnetic carrier, a known carrier such as a resin core coated on the surface of a ferrite core can be used. As the resin coating, known materials such as silicone, fluorosilicone, polyamide, and polyamideimide can be used. The magnetic carrier preferably has a weight average particle diameter of 25 to 50 μm. When the weight average particle diameter is less than 25 μm, the holding force by the magnetic force (force for forming a magnetic brush) is weakened, so that the so-called carrier jump that the magnetic carrier moves from the
The magnetic carrier desirably has a saturation magnetization of 35 to 90 emu / g. When the saturation magnetization is less than 35 emu / g, the carrier jump occurs remarkably, and when the saturation magnetization is more than 90 emu / g, the magnetic brush becomes sparse and it is difficult to form a uniform thin layer of the developing
磁気ローラ131は、第1搬送路111A側に設けられ第1スクリュー121と対向し、磁気的作用により第1搬送路111Aの現像剤を現像ローラ132に搬送するものである。磁気ローラ131は、内部に固定して配置された複数の磁性部材と、該磁性部材の外周部を回転する円筒状のスリーブとを有し、スリーブの周面にトナーと磁性キャリアとからなる磁気ブラシを形成すると共に、スリーブを回転して現像剤を搬送する構成となっている。なお、磁気ローラ131の周面にブラスト処理や溝加工を施すことによって、磁気ブラシの搬送をより効率よく行うことができる。
また、磁気ローラ131は、交流(AC)バイアス電源及び直流(DC:Vdc1)バイアス電源(いずれも不図示)から、直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアス電圧が印加される構成となっている。なお、磁気ブラシは、ハウジング100Aに設けられた規制ブレード100A1によりその高さを一定に規制される。本実施形態における磁気ローラ131は、スリーブがアルミニウムで形成され、外径が25mm、周速度が675mm/secで図2において反時計回りに回転する。
The
The
現像ローラ132は、磁気ローラ131に形成された磁気ブラシからトナーを受け取り、感光体22に受け取ったトナーを供給するものであり、磁気ローラ131と感光体22との間に設けられる。現像ローラ132は、磁気ローラ131の磁性部材と異なる磁極を有する磁気部材を内部に備え、該磁性部材の外周部を回転する円筒状のスリーブを有し、スリーブの周面にトナーを吸着させて薄層を形成すると共に、スリーブを回転して現像剤を搬送する構成となっている。
また、現像ローラ132は、交流(AC)バイアス電源及び直流(DC:Vdc2)バイアス電源(いずれも不図示)から、直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアス電圧が印加される構成となっている。本実施形態における磁気ローラ131は、スリーブがアルミニウムで形成され、外径が20mm、周速度が700mm/secで図2において反時計回りに回転する。
The developing
The developing
現像時のバイアス条件は、磁気ローラ131には300〜500Vの直流電圧を、現像ローラ132には100Vの直流電圧を印加するのが望ましい。現像ローラ132上に薄層を形成するための上記両者間の電位差としては、150〜400Vが適切である。また、交流条件は、現像ローラ132がVp−p(ピーク交流バイアス)=1.0〜2.0kV、周波数2〜6kHz、DUTY比=20〜40%とし、対して、磁気ローラ131が現像ローラ132と同周波数、Vp−p=0.1〜2.0kV、周波数2〜6kHz、DUTY比=60〜80%とするのが望ましい。本実施形態では、現像ローラ132の印加電圧をVdc2=100V、Vp−p=1.6kV、周波数f=2.7kHz、DUTY比=45%とし、磁気ローラ131の印加電圧をVdc1=300V、現像ローラ132と同周期でVp−p=1.3kV、周波数f=4.5kHz、DUTY比=70%とする。
As for the bias conditions during development, it is desirable to apply a DC voltage of 300 to 500 V to the
磁気ローラ131と現像ローラ132との間のギャップは200〜600μmであるのが望ましい。より好ましくは200〜400μmであるのが望ましい。ギャップが200μm未満であると現像ローラ132の薄層を磁気ブラシが乱してしまう。また、ギャップが600μmより大きいと磁気ローラ131から現像ローラ132へトナーを搬送する効率が低下して薄層形成不良を引き起こし、所謂現像ゴースト等の画像形成不良の問題が生じる虞がある。本実施形態では、磁気ローラ131と現像ローラ132との間のギャップを350μmとする。
The gap between the
回収ローラ140は、飛散したトナーを回収し、回収したトナーを現像容器110に戻すものであり、磁気ローラ131の下方であって、磁気ローラ131とハウジング100Aとの隙間を塞ぐようにして配設される。また、回収ローラ140は、磁気ローラ131の回転方向において現像ローラ132よりも下流側、且つ、磁気ローラ131に対向するように配設される。このように配設することによって、現像ローラ132及び磁気ローラ131の近傍に飛散して浮遊しているトナーと、第1搬送路111Aから磁気ローラ131とハウジング100Aとの隙間を介して画像形成装置1内に飛散するトナーとを回収ローラ140の周面に吸着させることができる。
The
回収ローラ140は、ステンレススチールやアルミニウム等のスリーブ(母材)を有し、該スリーブの周面にニッケル層141が設けられている。本実施形態では、スリーブはアルミニウムから形成され、ニッケル層141は、スリーブの表面に無電解ニッケル処理で形成され、該スリーブの周面を被覆する無電解ニッケルメッキからなる。このニッケル層141は、導電性を備えると共に耐食性及び耐摩擦性を備える。回収ローラ140の周面には、ハウジング100Aに設けられた掻き落しブレード100A2の先端部が配置される。掻き落しブレード100A2は、回収ローラ140の周面と接触、あるいは、微小距離を空けて非接触で配置される。接触させる場合は、掻き落しブレード100A2の先端部と回収ローラ140の周面とを圧接させることにより、吸着したトナーをより確実に掻き落とす。また、非接触の場合は、回収ローラ140の周面上に形成されるトナーの厚さを一定以下に規制することで、トナー回収能力を一定に維持する。
The
回収ローラ140の周面と磁気ローラ131の周面とは、互いの対向位置において同一方向に回転する。すなわち、磁気ローラ131の回転方向は図2において反時計回りであり、対して、回収ローラ140の回転方向は、図2において時計回りとなる。なお、本実施形態の回収ローラ140の外径は10mmとする。
回収ローラ140の周速度は、10〜100mm/secであるのが望ましい。より好ましくは20〜70mm/secであるのが望ましい。回収ローラ140の周速度が10mm/sec未満であると、回転数が少なく、飛散したトナーを回収することができない。また、回収ローラ140の周速度が100mm/secより大きいと、回転数が多くなり、逆に飛散したトナーの回収能力が低下すると共に磁気ブラシによる回収したトナーの剥離の際に再びトナーが飛散してしまう虞がある。本実施形態では、回収ローラ140の周速度を30mm/secとする。
The circumferential surface of the
The circumferential speed of the
回収ローラ140は、交流(AC)バイアス電源及び直流(DC:Vdc3)バイアス電源(いずれも不図示)から、直流電圧に交流電圧を重畳させたバイアス電圧が印加される構成となっている。この交流バイアス電源及び直流バイアス電源は、不図示の制御装置によって回収ローラ140に印加するバイアスを調節される構成となっている。制御装置は、CPU、メモリ等を有するコンピュータシステムを有し、本実施形態においては用紙に印字する印字率に応じてバイアスを調節する構成となっている。
本実施形態では、印字率が5%未満の場合、回収ローラ140の印加電圧をVdc3=−100V、磁気ローラ131と同周期で逆位相のVp−p=0.3kV、周波数f=4.5kHz、DUTY比=30%とする。また、印字率が5〜15%の場合、回収ローラ140の印加電圧をVdc3=0V、磁気ローラ131と同周期で逆位相のVp−p=0.3kV、周波数f=2.7kHz、DUTY比=30%とする。また、印字率が15%より大きい場合、回収ローラ140の印加電圧をVdc3=300V、磁気ローラ131と同周期で逆位相のVp−p=0.3kV、周波数f=4.5kHz、DUTY比=30%とする。
The
In the present embodiment, when the printing rate is less than 5%, the applied voltage of the
磁気ローラ131と回収ローラ140との間のギャップは、磁気ローラ131の磁気ブラシが回収ローラ140の周面に当接(接触)する程度の間隔であり、磁気ローラ131と現像ローラ132との間のギャップよりも小さくするのが望ましい。磁気ローラ131と回収ローラ140との間のギャップを磁気ローラ131と現像ローラ132との間のギャップよりも小さくすることで、磁気ローラ131から飛散したトナーを現像ローラ132側でなく回収ローラ140側に吸着させることができる。
磁気ローラ131と回収ローラ140との間のギャップは、150〜500μmであるのが望ましい。より好ましくは200〜300μmであるのが望ましい。ギャップが150μm未満であるとリークが発生してしまう虞がある。また、ギャップが500μmより大きいと、飛散したトナーを回収できずに現像ローラ132側にトナーが飛散してしまう虞がある。本実施形態では、磁気ローラ131と回収ローラ140との間のギャップを250μmとする。また、現像ローラ132と回収ローラ140との間のギャップを1000μmとする。
The gap between the
The gap between the
続いて、上記構成の現像装置100の動作について説明する。
現像装置100は、第1スクリュー121及び第2スクリュー122を回転駆動させ、現像容器110内でトナー及び磁性キャリアを循環させると共に摩擦帯電させる。
磁気ローラ131の周面には、磁気ローラ131の内部の磁性部材と現像ローラ132の内部の磁性部材とによる磁界によって、磁気ブラシが形成される。磁気ブラシは、磁気的に磁気ローラ131の周面に拘束されて複数の穂形状を形成する磁性キャリアと、この磁性キャリア表面に帯電保持されるトナーとからなる。この磁気ブラシは、磁気ローラ131の反時計回りの回転と規制ブレード100A1とによって、その高さが一定に規制され、現像ローラ132に向けて搬送される。
Next, the operation of the developing
The developing
A magnetic brush is formed on the circumferential surface of the
磁気ローラ131には直流電圧(DC:Vdc1)に交流電圧(AC)を重畳させた現像バイアス電圧が印加され、現像ローラ132には直流電圧(DC:Vdc2)に交流電圧(AC)を重畳させた現像バイアス電圧が印加される。磁気ブラシは、規制ブレード100A1により高さを一定に規制された後、現像ローラ132に向かって搬送され、上記磁気ローラ131と現像ローラ132との間の電位差によって、磁気ブラシの帯電しているトナーのみが、磁気ローラ131から現像ローラ132へ移動し、現像ローラ132の周面にトナーの薄層を形成する。そして、現像ローラ132上のトナーは、感光体22の静電潜像を現像することとなる。また、磁気ブラシは、電気的にトナーを現像ローラ132側へ受け渡すと同時に、現像に寄与しなかった現像ローラ132上の残留トナーを機械的作用により掻き取る。
A developing bias voltage obtained by superimposing an alternating voltage (AC) on a direct current voltage (DC: Vdc1) is applied to the
回収ローラ140は、上記動作によって飛散したトナーを吸着して回収する。具体的には、回収ローラ140には、直流電圧(DC:Vdc3)に交流電圧(AC)を重畳させた回収バイアス電圧が印加されており、帯電している飛散トナーを電気的に吸着して回収する。回収ローラ140は、現像ローラ132及び磁気ローラ131の近傍に飛散して浮遊しているトナーと、第1搬送路111Aから磁気ローラ131とハウジング100Aとの隙間を介して画像形成装置1内に飛散するトナーとを回収ローラ140の周面に吸着する。
The
また、回収ローラ140の周面は磁気ブラシと当接する位置に配置されるため、吸着したトナーが磁気ブラシによりに掻き取られ、磁気ローラ131側に戻ることになる。磁気ブラシによってもなお回収ローラ140の周面に残留しているトナーは、掻き落しブレード100A2によって掻き落とされ、現像容器110内に戻ることになる。
上記掻き取りや掻き落しの際にトナーが回収ローラ140の周面や掻き落しブレード100A2と擦れて摩擦帯電し、トナーの帯電量が増加してしまうことがあるが、本実施形態の回収ローラ140の周面にはニッケル層141が形成されて耐食性及び耐摩擦性を備えるため摩擦に強く、また、導電性を備えるためトナーの電荷の所定量を逃がすことができるため、吸着したトナーの摩擦による帯電量の増加を抑制することができる。したがって、回収ローラ140の周面にトナーが残留することなく、掻き落されたトナーが現像容器110内に戻されても、内部の現像剤の帯電に影響を及ぼすことが防止されることとなる。
Further, since the circumferential surface of the
During the above scraping or scraping, the toner may be frictionally charged by rubbing against the peripheral surface of the
さらに、以下に示す2つの実験結果に基づいて本実施形態における回収ローラ140の効果について説明する。以下の実験は、従来の回収ローラ(ステンレス製スチールのみ)と、本実施形態の回収ローラ140(アルミニウム+無電解ニッケル)とで比較した実験例である。
[実験1]印字枚数が1000枚、10000枚、20000枚のときに、現像装置100の外部にトナーの飛散が発生しているか否かを確認した。
[実験2]印字枚数が1000枚、5000枚、10000枚のときに、回収ローラ上のトナーの帯電量を測定した。なお、トナーの帯電量は、QMメータ(TREK社製、MODEL210HS)で測定した。
Furthermore, the effect of the
[Experiment 1] It was confirmed whether or not toner scattering occurred outside the developing
[Experiment 2] When the number of printed sheets was 1000, 5000, and 10,000, the charge amount of the toner on the collecting roller was measured. The charge amount of the toner was measured with a QM meter (manufactured by TREK, MODEL210HS).
実験1において、印字枚数が1000枚のときは、従来及び本実施形態の両者とも現像装置100の外部へのトナーの飛散が確認されなかった。しかし、10000枚、20000枚のときは、ステンレス製スチールの回収ローラを搭載した現像装置100においては、顎部100Bにおいて飛散したトナーが付着していることが確認された。対して、アルミニウムに無電解ニッケルメッキを施した本実施形態の回収ローラ140を搭載した現像装置100においては、外部へのトナーの飛散が確認されなかった。
In
次に、実験2の実験結果を以下の表1に示す。 Next, the experimental results of Experiment 2 are shown in Table 1 below.
上記表1に示すように、ステンレス製スチールの回収ローラ上のトナーの帯電量は、印字枚数が増加するに比例して増加していることが確認された。対して、アルミニウムに無電解ニッケルメッキを施した本実施形態の回収ローラ140上のトナーの帯電量は、多少の増減はあるものの帯電量の増加が発生していないことが確認された。
As shown in Table 1, it was confirmed that the charge amount of the toner on the stainless steel collecting roller increased in proportion to the increase in the number of printed sheets. On the other hand, it was confirmed that the charge amount of the toner on the
したがって、本実施形態によれば、感光体22に対して現像剤を供給する現像剤供給部130と、バイアスが印加されると共に上記供給の際に飛散した現像剤の少なくとも一部を電気的に吸着して回収する回収ローラ140とを備える現像装置100であって、回収ローラ140の周面に、ニッケル層141が設けられているという構成を採用することによって、吸着したトナーの摩擦による帯電量の増加を抑制することができる。このことから、吸着したトナーを回収ローラ140から容易に掻き落とすことができ、残留したトナーが回収ローラ140の回収能力に影響を及ぼすことが防止される。また、吸着したトナーが現像容器110に戻されて再利用されても画像形成不良が引き起こされることが防止される。
したがって、本実施形態では、長期に亘って飛散した現像剤の回収能力を維持し、画像形成不良を抑制することができる現像装置100を提供することができる効果がある。
Therefore, according to the present embodiment, the
Therefore, in the present embodiment, there is an effect that it is possible to provide the developing
また、本実施形態においては、ニッケル層141は、無電解ニッケル処理により形成された無電解ニッケルメッキからなるという構成を採用することによって、吸着したトナーの摩擦による帯電量の増加を抑制する特性に加えて、耐食性及び耐摩擦性を備え、回収ローラ140が長期に亘って安定した回収能力を維持することが可能となる。
In this embodiment, the
また、本実施形態においては、現像剤は、トナーと磁性キャリアとからなり、現像剤供給部130は、回転駆動すると共に上記現像剤からなる磁気ブラシを周面に形成する磁気ローラ131を備え、回収ローラ140は、上記周面と上記磁気ブラシとが当接する位置に配置されるという構成を採用することによって、吸着したトナーを回収ローラ140の周面から磁気ブラシを介して磁気ローラ側に受け渡して現像に寄与させることができる。
In this embodiment, the developer is composed of toner and a magnetic carrier, and the
また、本実施形態においては、上記の現像装置100が設けられている画像形成装置1が得られ、飛散トナーが効率よく回収されると共に、回収ローラ140の周面のトナーの付着が少なくなり、常に安定したトナー回収と良好な画像形成とを行うことができる。
Further, in the present embodiment, the
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring drawings, this invention is not limited to the said embodiment. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described embodiments are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
例えば、本実施形態においては、ニッケル層141は、無電解ニッケル処理により形成された無電解ニッケルメッキからなると説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。例えば無電解ではない通常のメッキ処理、蒸着、スパッタリング等を用いてニッケル層141を形成する構成であってもよい、しかし、無電解ニッケル処理を用いる構成であれば、上述した作用効果に加えてニッケル層の形成が容易で且つコスト安となる。
For example, in the present embodiment, it has been described that the
また、例えば、本発明においては、回収ローラ140は、磁気ローラ131の磁気ブラシと当接することによって回転するという構成を採用してもよい。
このような構成を採用することによって、回収ローラ140を回転駆動させる駆動源を設ける必要がなくなり、部品点数の削減及びコスト安に寄与することができる。
In addition, for example, in the present invention, the
By adopting such a configuration, it is not necessary to provide a drive source for rotationally driving the
また、例えば、本実施形態では、回収ローラ140の周面に、現像剤(トナー)の摩擦帯電を抑制するためにニッケル層141を設けたが、代わりに、銅層、銀層、クロム層のいずれかを用いる構成であっても、上述した本実施形態と略同様の作用・効果が得られる。これら各層の形成方法は、様々な方法があるが、メッキ処理により形成するのがコスト面からも望ましい。
一例として、印字枚数が1000枚のとき、周面に銅メッキを形成した回収ローラであればトナーの帯電量が9.17μC/gとなる。また、周面に銀メッキを形成した回収ローラであればトナーの帯電量が6.4μC/gとなる。また、周面にクロムメッキを形成した回収ローラであれば、帯電量が7.1μC/gとなることが実験により確認された。すなわち、各回収ローラ上のトナーの帯電量は従来のステンレス製スチールの回収ローラ上のトナーの帯電量よりいずれも小さく、上記各回収ローラはそれぞれトナーの摩擦による帯電量の増加を抑制する作用・効果を奏することが確認できる。
Further, for example, in the present embodiment, the
As an example, when the number of printed sheets is 1000, the charge amount of the toner is 9.17 μC / g if the recovery roller has copper plating on the peripheral surface. Further, in the case of a collecting roller having a silver plating formed on the peripheral surface, the toner charge amount is 6.4 μC / g. Further, it was confirmed by experiments that the charge amount is 7.1 μC / g in the case of a collecting roller having a chrome plating on the peripheral surface. That is, the charge amount of the toner on each collection roller is smaller than the charge amount of the toner on the conventional stainless steel collection roller, and each of the collection rollers acts to suppress an increase in the charge amount due to the friction of the toner. It can be confirmed that there is an effect.
また、例えば、本実施形態では、現像装置が所謂タッチダウン現像方式であると説明したが、本発明は、他の現像方式(例えば一成分現像方式、二成分現像方式等)の現像装置であっても適用することができる。 For example, in the present embodiment, the developing device is described as a so-called touch-down developing method, but the present invention is a developing device of another developing method (for example, a one-component developing method, a two-component developing method, etc.). Even can be applied.
1…画像形成装置、22…感光体(像担持体)、100…現像装置、130…現像剤供給部、131…磁気ローラ、140…回収ローラ、141…ニッケル層
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記現像剤は、トナーと磁性キャリアとからなり、
前記現像剤供給部は、回転駆動すると共に前記現像剤からなる磁気ブラシを周面に形成する磁気ローラを備え、
前記回収ローラは、ニッケル層、銅層、銀層、クロム層のうちいずれか一つが設けられている周面を有して、該周面と前記磁気ブラシとが当接する位置に配置されることを特徴とする現像装置。 A developer supply unit configured to supply a developer to the image carrier; and a collection roller that applies a bias and electrically attracts and collects at least a part of the developer scattered during the supply. A developing device,
The developer comprises a toner and a magnetic carrier,
The developer supply unit includes a magnetic roller that is rotationally driven and forms a magnetic brush made of the developer on a peripheral surface,
The collection roller has a peripheral surface on which any one of a nickel layer, a copper layer, a silver layer, and a chromium layer is provided, and is disposed at a position where the peripheral surface and the magnetic brush come into contact with each other. A developing device.
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