JP7540294B2 - Developing unit and image forming apparatus - Google Patents
Developing unit and image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP7540294B2 JP7540294B2 JP2020179712A JP2020179712A JP7540294B2 JP 7540294 B2 JP7540294 B2 JP 7540294B2 JP 2020179712 A JP2020179712 A JP 2020179712A JP 2020179712 A JP2020179712 A JP 2020179712A JP 7540294 B2 JP7540294 B2 JP 7540294B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- developer
- toner
- roller
- supply roller
- supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 66
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 65
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims description 10
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 7
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 84
- 230000008859 change Effects 0.000 description 38
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 37
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 35
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 35
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 35
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 34
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 28
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 23
- 238000011161 development Methods 0.000 description 23
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 18
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 17
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 17
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 15
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 15
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 13
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 12
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 10
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 9
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 8
- 229920006311 Urethane elastomer Polymers 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- -1 zinc oxide Chemical compound 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N AIBN Substances N#CC(C)(C)\N=N\C(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-VAWYXSNFSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L barium sulfate Chemical compound [Ba+2].[O-]S([O-])(=O)=O TZCXTZWJZNENPQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 2
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000006235 reinforcing carbon black Substances 0.000 description 2
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000951498 Brachypteraciidae Species 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N dipotassium dioxido(oxo)titanium Chemical compound [K+].[K+].[O-][Ti]([O-])=O NJLLQSBAHIKGKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920005558 epichlorohydrin rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 210000000497 foam cell Anatomy 0.000 description 1
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007429 general method Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 150000002429 hydrazines Chemical class 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000002335 surface treatment layer Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Dry Development In Electrophotography (AREA)
Description
本発明の実施形態は、電子写真方式のプリンタや複写装置などに用いられる現像ユニット、及び現像ユニットを備えた画像形成装置に関するものである。 Embodiments of the present invention relate to a developing unit used in electrophotographic printers and copiers, and an image forming apparatus equipped with a developing unit.
電子写真方式による画像形成装置は、像担持体の表面に形成された潜像を現像する現像剤担持体と、現像剤担持体に現像剤を供給する現像剤供給部材とを有する現像ユニットを備える(例えば、特許文献1参照)。 An electrophotographic image forming apparatus includes a development unit having a developer carrier that develops a latent image formed on the surface of an image carrier, and a developer supply member that supplies developer to the developer carrier (see, for example, Patent Document 1).
現像剤供給部材は、現像剤担持体に現像剤を供給するだけでなく、現像剤担持体の表面に残った現像剤をかき取る機能を有するが、使用時間の経過とともに、これらの機能が低下し、画像品位の低下を招いていた。 The developer supply member not only supplies developer to the developer carrier, but also has the function of scraping off any developer remaining on the surface of the developer carrier. However, these functions deteriorate over time, resulting in a decrease in image quality.
本発明における実施形態の現像ユニットは、静電潜像担持体に現像剤を供給し、前記静電潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接してニップ領域を形成するように配置され、表面に導電性発泡スポンジからなる弾性層を有し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するφ13mmの外周をもつ現像剤供給部材とを備え、
断面外径16[mm]、長さ50[mm]のステンレス製の圧子を、前記弾性層の、前記ニップ領域の延在方向端部及び中央部の表面に0.73[mm]押し込んだときの前記中央部の応力に対する前記端部の応力の比率が、0.97以上1.23以下であり、
一辺が50[mm]の正方形の表面を有し厚さが10[mm]のステンレス製の圧子の前記表面に粒度30[μm]の研磨フィルムを固定したものを用い、前記研磨フィルムを、前記弾性層に0.73[mm]押し込み、前記現像剤供給部材を136.1[mm/秒]の周速で回転させた場合に、
前記圧子の押し込み前の前記現像剤供給部材の外径に対して、前記圧子の押し込み量が0.73[mm]に達してから250秒後に前記圧子を離間させたときの前記現像剤供給部材の外径の減少量が、0.03[mm]以下であることを特徴とする。
A developing unit according to an embodiment of the present invention includes a developer carrier that supplies a developer to an electrostatic latent image carrier and develops a latent image on the electrostatic latent image carrier, and a developer supplying member having an outer circumference of φ13 mm that is disposed so as to contact the developer carrier to form a nip region, has an elastic layer made of a conductive foam sponge on its surface, and supplies the developer to the developer carrier;
a stainless steel indenter having a cross-sectional outer diameter of 16 mm and a length of 50 mm is pressed 0.73 mm into the surface of the end portion and the central portion of the elastic layer in the extending direction of the nip region, the ratio of the stress at the end portion to the stress at the central portion is 0.97 or more and 1.23 or less,
When a polishing film with a grain size of 30 μm was fixed to the surface of a stainless steel indenter having a square surface with sides of 50 mm and a thickness of 10 mm, the polishing film was pressed 0.73 mm into the elastic layer, and the developer supply member was rotated at a peripheral speed of 136.1 mm/sec,
The developer supply member is characterized in that the amount of reduction in the outer diameter of the developer supply member when the indenter is separated 250 seconds after the indenter has reached a pressing amount of 0.73 mm is 0.03 mm or less, relative to the outer diameter of the developer supply member before the indenter is pressed in.
本発明における実施形態の別の現像ユニットは、静電潜像担持体に現像剤を供給し、前記静電潜像担持体上の潜像を現像する現像剤担持体と、前記現像剤担持体に当接してニップ領域を形成するように配置され、表面に導電性発泡スポンジからなる弾性層を有し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するφ13mmの外周をもつ現像剤供給部材とを備え、
断面外径16[mm]、長さ50[mm]のステンレス製の圧子を、前記弾性層の、前記ニップ領域の延在方向端部及び中央部の表面に0.73[mm]押し込んだときの前記中央部の応力に対する前記端部の応力の比率が、0.97以上1.23以下であり、
前記弾性層の加硫後、発泡処理前の材料で形成したダンベル1号形状の試験片を用い、JIS-K6251の引張試験を行った場合に、前記試験片が破断したときの伸び率([%])をそのときの応力([N/mm2])で除した値が、72.6[%/N/mm2]以上、81.6[%/N/mm2]以下であることを特徴とする。
Another developing unit according to an embodiment of the present invention includes a developer carrier that supplies a developer to an electrostatic latent image carrier and develops a latent image on the electrostatic latent image carrier, and a developer supplying member having an outer circumference of φ13 mm that is disposed so as to contact the developer carrier to form a nip region, the developer supplying member having an elastic layer made of a conductive foam sponge on a surface thereof, and supplies the developer to the developer carrier,
a stainless steel indenter having a cross-sectional outer diameter of 16 mm and a length of 50 mm is pressed 0.73 mm into the surface of the end portion and the central portion of the elastic layer in the extending direction of the nip region, the ratio of the stress at the end portion to the stress at the central portion is 0.97 or more and 1.23 or less,
After vulcanization of the elastic layer, when a tensile test of JIS-K6251 is performed using a dumbbell-shaped test piece formed from the material before the foaming treatment, the value obtained by dividing the elongation percentage ([%]) at the time when the test piece breaks by the stress ([N/mm2]) at that time is 72.6 [%/N/mm2] or more and 81.6 [%/N/mm2] or less.
本発明における実施形態によれば、現像剤供給部材による、現像剤の供給ムラや、現像剤のかき取り性の低下による汚れやカスレ発生による、画像品位の低下を抑制できる。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to suppress degradation of image quality caused by uneven supply of developer by the developer supply member, and by the occurrence of stains and smudges due to reduced developer scraping ability.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施形態による現像ユニットを備えたプリンタの要部構成を概略的に示す要部構成図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the main configuration of a printer equipped with a development unit according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、画像形成装置としてのプリンタ1は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の各色の現像ユニット2K,2C,2M,2Y(特に区別する必要がない場合には単に現像ユニット2と称す場合がある)、各色のトナーカートリッジ3K,3C,3M,3Y(特に区別する必要がない場合には単にトナーカートリッジ3と称す場合がある)、転写ユニット14、露光ユニット5K,5C,5M,5Y(特に区別する必要がない場合には単に露光ユニット5と称す場合がある)、記録媒体としての記録用紙10を収納・供給する給紙カセット6、記録用紙10にトナー像を定着させる定着ユニット7等を備える。
As shown in FIG. 1, the
現像ユニット2は、転写ユニット14による記録用紙10の搬送路(図中に一点鎖線で示す用紙搬送経路8の水平部分)に沿って、供給側(用紙搬送方向の上流側)から排出側(用紙搬送方向の下流側)に向かって、現像ユニット2K、現像ユニット2C、現像ユニット2M、現像ユニット2Yの順に配列され、各々がプリンタ1本体に対して着脱自在に構成されている。尚、プリンタ1の現像ユニット2のように、着脱可能な或いは可動な構成要素の個々に対して、その構成要素を除いた部分をプリンタ1本体と称す場合がある。
The developing
トナーカートリッジ3K,3C,3M,3Yは、未使用の現像剤としてのトナー40K,40C,40M,40Y(特に区別する必要がない場合には単にトナー40と称す場合がある)を収容するトナー貯蔵部31K,31C,31M,31Y(特に区別する必要がない場合には単にトナー貯蔵部31と称す場合がある)を備えている。そして、対応する各現像ユニット2K,2C,2M,2Yの上部において各々が着脱自在に構成され、装着された状態で、未使用のトナー40を対応する現像ユニット2に供給する。
The
現像ユニット2K,2C,2M,2Yは、いずれも同じ構造であり、各々が対応する、静電潜像担持体としての感光ドラム21K,21C,21M,21Y(特に区別する必要がない場合には単に感光ドラム21と称す場合がある)、帯電ローラ22K,22C,22M,22Y(特に区別する必要がない場合には単に帯電ローラ22と称す場合がある)、現像剤担持体としての現像ローラ23K,23C,23M,23Y(特に区別する必要がない場合には単に現像ローラ23と称す場合がある)、現像ブレード24K,24C,24M,24Y(特に区別する必要がない場合には単に現像ブレード24と称す場合がある)、現像剤供給部材としての供給ローラ25K,25C,25M,25Y(特に区別する必要がない場合には単に供給ローラ25と称す場合がある)、クリーニングブレード27K,27C,27M,27Y(特に区別する必要がない場合には単にクリーニングブレード27と称す場合がある)、及び第1搬送部28K,28C,28M,28Y(特に区別する必要がない場合には単に第1搬送部28と称す場合がある)等を備える。
The developing
各第1搬送部28は、後述するように、対応するクリーニングブレード27によって除去された廃棄トナーを感光ドラム21の軸方向である図1の紙面上方(後述するY軸のプラス方向)に向けて搬送する。第2搬送部29は、各第1搬送部28より送られてきた廃棄トナーを、一括して現像ユニット2Kより用紙搬送方向の上流側に配置された廃棄トナー収容器32まで搬送する。廃棄トナー収容器32は、第2搬送部29により搬送された廃棄トナーを収容し、プリンタ1本体に対して着脱自在に設けられている。
As described below, each
尚、図1中のX、Y、Zの各軸は、記録用紙10が4つの現像ユニット2を通過する際の搬送方向にX軸をとり、各感光ドラム21の回転軸方向にY軸をとり、これら両軸と直交する方向にZ軸をとっている。また、後述する他の図においてX、Y、Zの各軸が示される場合、これらの軸方向は、共通する方向を示すものとする。即ち、各図のXYZ軸は、各図の描写部分が、図1に示すプリンタ1を構成する際の配置方向を示している。またここでは、Z軸が略鉛直方向となるように配置されるものとする。
The X, Y, and Z axes in FIG. 1 are set so that the X axis is the transport direction as the
図2は、現像ユニット2の内部構成を、現像ユニット2に装着されたトナーカートリッジ3と共に模式的に示す概略構成図である。同図を参照しながら現像ユニット2の構成について更に説明する。
Figure 2 is a schematic diagram showing the internal configuration of the
現像ユニット2は、感光ドラム21、感光ドラム21の表面を均一に帯電させる帯電ローラ22、露光ユニット5(図1)によって感光ドラム21の表面に形成された静電潜像にトナー40(図1)を付着させて現像する現像ローラ23、現像ローラ23に供給されたトナー40の層厚を規制する現像ブレード24、現像ローラ23にトナー40を供給する供給ローラ25、記録用紙10(図1)に転写されずに感光ドラム21上に残留するトナー40を除去するクリーニングブレード27、クリーニングブレード27により除去されたトナー40を廃棄トナーとして搬送する第1搬送部28とを備える。
The developing
感光ドラム21は、導電性支持体と光導電層とによって構成され、導電性支持体としてのアルミニウム等の金属パイプに、ブロッキング層、光導電層としての電荷発生層及び電荷輸送層を順次積層した構成の有機系感光体であり、記録用紙10をX軸のプラス方向に搬送する方向(同図の矢印方向)に回転する。
The
帯電ローラ22は、トナー40と同極性のバイアス電圧を印加する帯電ローラ用電源121(図3)が接続されており、金属シャフトとエピクロルヒドリンゴム等の半導電性ゴム層によって構成されて感光ドラム21に所定の圧接量で当接する位置に配置され、感光ドラム21の回転により同図の矢印方向に従動回転して、印加されたバイアス電圧により感光ドラム21の表面を一様均一に帯電する。
The
現像ローラ23は、トナー40と同極性、又は逆極性の何れかのバイアス電圧を印加する現像ローラ用電源122(図3)が接続されており、金属シャフトと半導電性ウレタンゴム層、及び表面処理層とによって構成されて感光ドラム21に所定の圧接量で当接する位置に配置され、感光ドラム21の回転に対して逆方向(同図の矢印方向)に所定の周速比を持って回転し、印加されたバイアス電圧によって、帯電したトナー40を感光ドラム21上の静電潜像部に付着させて現像する。
The developing
現像ブレード24は、トナー40と同極性、又は逆極性の何れかのバイアス電圧を印加する現像ローラ用電源122、或いは供給ローラ用電源123(図3)が接続されており、現像ローラ23の長手方向の幅と略同じ幅を有する例えば厚さ0.08[mm]の金属薄板部材である。更に、一端側が固定され、他端側における、その先端部から僅かに内側の面が現像ローラ23の周面と当接するように配置され、印加されたバイアス電圧及び当接圧によって現像ローラ23の周面に形成されるトナー40を帯電し、層厚を規制する。
The developing
供給ローラ25は、トナー40と同極性、又は逆極性の何れかのバイアス電圧を印加する供給ローラ用電源123(図3)が接続されており、金属製シャフトである芯金51(図4)と導電性発泡シリコーンスポンジの弾性層としての発泡層52(図4)とによって構成される。軸が現像ローラ23の軸と平行に、現像ローラ23とニップ領域を形成するように所定の圧接量で当接する位置に配置され、同図に矢印で示すように、現像ローラ23の回転に対して同方向(現像ローラ23との接面に対して逆向き)に所定の周速比を持って回転して、印加されたバイアス電圧によってトナーカートリッジ3が備えるトナー貯蔵部31から補充されたトナー40を現像ローラ23に供給する。従って、上記ニップ領域は、供給ローラ25の軸方向に延在する。
The
また供給ローラ25は、現像ローラ23との当接摩擦力によりトナー40を帯電し、且つ現像ローラ23上の未現像トナーを掻きとる。尚、供給ローラ25については、後に詳しく説明する。
The
クリーニングブレード27は、その一端が感光ドラム21に所定の圧接量で当接する位置に配置されたウレタンゴム部材である。第1搬送部28は、クリーニングブレード27により除去されたトナー40及び付着物を廃棄トナーとして、感光ドラム21の軸方向である図2の紙面上方(Y軸のプラス方向)に向けて搬送する。
The
トナー収容部38には、現像ユニット2に装着されるトナーカートリッジ3から、トナー供給口35を介して供給されるトナー40を、攪拌する攪拌部材37及びY軸方向に均一に均すための搬送スクリュー36が配置されている。
The
具体的には、トナー収容部38は、その長手方向の長さが150.03[mm]、短手方向の長さが64.0[mm]であり、トナー供給口35の、長手方向の長さは15.0[mm]であり短手方向の長さは9.7[mm]である。ここで、トナー収容部38の長手方向の長さに対するトナー供給口35の長手方向の長さの比は、15.0[mm]/150.03[mm]=0.099となる。本実施の形態では、トナー供給口35は、トナー収容部38の長手方向において、トナー収容部38のほぼ中央部に配置されている。従って、トナー収容部38の長手方向において、トナー収容部38に対してトナー供給口35が短く、トナー収容部38の両端部にはトナーが直接供給されない。更に、攪拌部材37及び搬送スクリュー36により、トナー供給口35から供給されたトナーをY軸方向に均一に均しているため、トナー収容部38の両端部から中央部ヘトナーを搬送する構成が無い。そのため、新品トナーと比較して特性が変化したトナー、いわゆる劣化したトナーが、外添剤が剥離することで、トナー収容部38の両端部に溜まりやすい。
Specifically, the
現像ユニット2、トナーカートリッジ3、及び廃棄トナー収容器32等は何れも交換ユニットであり、トナーが消費されたり構成部品が劣化したりして寿命がきたときに交換することができる。
The developing
図1において、露光ユニット5K、5C、5M、5Yは、例えばLED(Light Emitting Diode)等の発光素子とレンズアレイとを備えたLEDヘッドであり、プリンタ1が入力する印刷データに基づいて対応する感光ドラム21K、21C、21M、21Yの表面にそれぞれ光を照射し、露光部分の電位を光減衰させて静電潜像を形成する。
In FIG. 1, the
給紙カセット6は、内部に記録用紙10を積層した状態で収容し、プリンタ1の下部に着脱自在に装着されている。給紙カセット6の用紙繰り出し側の上部には記録用紙10を1枚ずつ捌いて用紙搬送経路8(図中に一点鎖線で示す)に繰り出すホッピングローラ等を備えた図示せぬ用紙給紙部が配設されている。用紙搬送経路8の要所には図示しない搬送ローラが配置され、記録用紙10を順次下流側に搬送する。
The
転写ユニット14は、記録用紙10を静電吸着して下流側に搬送する転写ベルト9、図示せぬ駆動部により矢印方向に回転されて転写ベルト9を駆動するドライブローラ11、ドライブローラ11と対を成して転写ベルト9を張架するテンションローラ12、及び感光ドラム21K、21C、21M、21Yにそれぞれ転写ベルト9を介して対向圧接するように配置され矢印方向に回転し、トナー像を記録用紙10に転写する転写ローラ4K、4C、4M、4Y(特に区別する必要がない場合には単に転写ローラ4と称す場合がある)を備える。
The
各転写ローラ4には、トナー40と逆極性のバイアス電圧を印加する転写ローラ用電源124(図3)が接続されており、印加されたバイアス電圧により、それぞれ対応する感光ドラム21に形成されたトナー像を順次重ねて記録用紙10に転写する。
Each
定着ユニット7は、用紙搬送経路8において現像ユニット2の下流側に配設され、加熱ローラ7a、加圧ローラ7b、図示せぬサーミスタ及び加熱ヒータを備える。加熱ローラ7aは、例えばアルミニウム等からなる中空円筒状の芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にPFA(テトラフルオロエチレン‐パーフルオロルアルキルビニルエーテル共重合体)チューブを被覆する事によって形成されている。そして、その芯金内には例えば、ハロゲンランプ等の加熱ヒータが設けられている。
The fixing
加圧ローラ7bは、例えばアルミニウム等からなる芯金にシリコーンゴムの耐熱弾性層を被覆し、その上にPFAチューブを被覆した構成であり、加熱ローラ7aとの間に圧接部が形成されるように配設されている。サーミスタは、加熱ローラ7aの表面温度検出手段であり、加熱ローラ7aの近傍に非接触で配設される。
The
加熱ローラ7aは、サーミスタが検出したその表面温度に基づいて、定着制御部127(図3)によって温度制御される加熱ヒータによってその表面温度が所定の温度となるように維持される。トナー像が転写された記録用紙10が、温度管理された加熱ローラ7aと加圧ローラ7bとによって形成される圧接部を通過すると、通過時に加えられる熱及び圧力によって、記録用紙10上のトナー像が定着する。
The surface temperature of the
図3は、プリンタ1の制御系のうち、本発明とかかわる部分の要部構成を示すブロック図である。以下、図1、図2を参照しながらこの制御系について説明する。
Figure 3 is a block diagram showing the main configuration of the control system of
同図において、制御部101は、ROM、RAM、入出力ポート、タイマ等によって構成され、図示されない上位装置からI/F(Interface)制御部111を介して印刷データ及び制御コマンドを受信してプリンタ1全体のシーケンスを制御し印刷動作を行う。受信メモリ112は、上位装置からI/F制御部111を介して入力された印刷データを一時的に記録し、画像データ編集メモリ113は、受信メモリ112に記録された印刷データを受け取ると共に、その印刷データを編集処理するとこによって形成された画像データ、即ちイメージデータを記録する。
In the figure, the
操作部114は、プリンタ1の状態を表示するためのLED及びプリンタに操作者からの指示を与えるためのスイッチや表示部を備え、センサ群115は、プリンタ1の動作状態を監視するための各種のセンサ、例えば用紙位置検出センサ、温湿度センサ、濃度センサ等からなる。
The
帯電ローラ用電源121は、制御部101の指示によって帯電ローラ22に電圧を印加し、感光ドラム21の表面を帯電させ、現像ローラ用電源122は、静電潜像にトナー40を付着させるために現像ローラ23に所定の電圧を印加し、供給ローラ用電源123は、現像ローラ23にトナー40を供給するために供給ローラ25に所定の電圧を印加し、転写ローラ用電源124は、感光ドラム21に形成されたトナー像を記録用紙10に転写するために転写ローラ4に所定の電圧を印加するである。尚、帯電ローラ用電源121、現像ローラ用電源122、及び供給ローラ用電源123は、制御部101の指示によって電圧を変更することができるようになっている。
The charging
ヒューズ用電源125は、現像ユニット2が未使用品か否かを判別する速断ヒューズ130に電流を流すヒューズ用電源であり、ヘッド駆動制御部126は、画像データ編集メモリ113に記録されたイメージデータを露光ユニット5に送り、そのLEDの発光を駆動する。定着制御部127は、転写されたトナー像を記録用紙10に定着するために、定着ユニット7の加熱ヒータを加熱駆動して加熱ローラ7aの表面温度を制御し、加圧ローラ7bの回転を制御する。
The
搬送モータ制御部128は、記録用紙10を搬送するための用紙搬送モータ131を回転制御し、その搬送モータ制御部128は、制御部101の指示によって所定のタイミングで記録用紙10を搬送したり停止させたりする。駆動制御部129は、感光ドラム21を回転動作させるための駆動モータ132を駆動する。その駆動制御部129によって駆動モータ132が回転駆動されると、図2に示されるように感光ドラム21が矢印方向に回転すると共に、帯電ローラ22、現像ローラ23、供給ローラ25がそれぞれ所定の回転速度で矢印方向に回転する。
The transport
ドットカウンタ101aは,画像データ編集メモリ113から印刷に必要なドット数をカウントし、ドラムカウンタ101bは、印刷動作中に回転した感光ドラム21の回転数をカウントする。算出部101cは、センサ群115から読み取った温度や、ドラムカウンタ101bの回転数を基に演算を行い、回転フラグ発生の有無を決定する。
The
図4は、実施の形態1の供給ローラ25の要部構成を示す外観図である。同図を参照しながら、供給ローラ25の構成について更に説明する。
Figure 4 is an external view showing the main configuration of the
供給ローラ25は、導電性支持体としてφ6[mm]の芯金51を支軸とし、その外側に、φ13[mm]で、長手方向の長さが221.4[mm]の発泡層52を形成している。発泡層52の、発泡体外層52aとその内側の内部層52bとには、無数のセルが存在する。発泡層52のゴム材料としては、ウレタン系ゴム、シリコーン系ゴム、EPDMゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、等が用いられている。特に近年の傾向では、ウレタン系、シリコーン系が主流となっている。
The
芯金51は、所定の剛性を有すると共に十分な導電性を有する金属であればよく、例えば、鉄、銅、真鍮、ステンレス、アルミニウム、ニッケル等が用いられる。また、金属以外の材料でも導電性と適度な剛性を有する材料であれば用いる事ができ、例えば導電性粒子を分散した樹脂成型品や、セラミックス等を使用する事も可能である。更にロール形状のほか、空中のパイプ形状としても良い。また、芯金51両端にはギア装着段差が施されていたり、ピン穴が存在する形状もあり、この場合その両端部が発泡層52を有する部分より径が細くなっている事もある。
The
発泡層52の外径は、軸方向に一定であってもよいし、供給ローラ25の軸方向端部に近づくにつれて外径が減少するクラウン形状、供給ローラ25の軸方向端部に近づくにつれて外径が増加する逆クラウン形状、或いはテーパ形状であってもよく、両端部で径の異なる形状であってもよいが、後述する理由により、本実施の形態では逆クラウン形状が好ましい。
The outer diameter of the
次に、供給ローラ25の一般的な製造方法について説明する。図5は、供給ローラ25の製造方法を示すフローチャートである。先ず、上記したゴム材料に、フィラー、発泡剤及び架橋剤を添加する(ステップS101)。
Next, a general method for manufacturing the
フィラーには、補強性充填剤と導電性充填剤とがある。補強性充填剤としては、例えば、シリカ(煙霧質シリカ又は沈降性シリカ)、補強性カーボンブラック等を用いることができる。導電性充填剤としては、例えば、導電性カーボンブラック、ニッケル、アルミニウム、銅等の金属粉末、酸化亜鉛等の金属酸化物、もしくは、硫酸バリウム、酸化チタン、チタン酸カリウム等に酸化錫をコーティングしたもの等を用いることができる。ここでは、フィラーとして、チタン、補強性カーボンブラック、及び導電性カーボンブラックを用いる。 Fillers include reinforcing fillers and conductive fillers. Reinforcing fillers include, for example, silica (fumed silica or precipitated silica), reinforcing carbon black, etc. Conductive fillers include, for example, conductive carbon black, metal powders such as nickel, aluminum, and copper, metal oxides such as zinc oxide, or barium sulfate, titanium oxide, potassium titanate, etc. coated with tin oxide. Here, titanium, reinforcing carbon black, and conductive carbon black are used as fillers.
発泡剤としては、アゾ化合物系発泡剤(ここでは、アゾビスイソブチルニトリル:AIBN)を用いる。但し、アゾ化合物系発泡剤の代わりに、重炭酸塩系、イソシアネート系、亜硝酸塩、ヒドラジナ誘導体、またはアジド化合物系発泡剤等を用いてもよい。 As the foaming agent, an azo compound foaming agent (here, azobisisobutylnitrile: AIBN) is used. However, instead of the azo compound foaming agent, a bicarbonate, isocyanate, nitrite, hydrazine derivative, or azide compound foaming agent may be used.
架橋剤(加硫剤)としては、パーオキサイドおよび硫黄系加硫剤を用いる。但し、これらの代わりに、白金触媒存在下のハイドロジェンシロキサン、またはイソシアネート剤等を用いてもよい。 As a crosslinking agent (vulcanizing agent), peroxide and sulfur-based vulcanizing agents are used. However, instead of these, hydrogen siloxane in the presence of a platinum catalyst, or an isocyanate agent, etc. may be used.
このようにゴム材料に、フィラー、発泡剤および架橋剤を添加したものを、加圧ニーダまたはミキシングロール等を用いて、混合し、混錬する(ステップS102)。 The rubber material to which the filler, foaming agent, and cross-linking agent have been added is mixed and kneaded using a pressure kneader or mixing roll (step S102).
混錬したゴム組成物を押出成型機に充填して、芯金51の周囲に押し出し成形する(ステップS103)。これにより、芯金51の表面に円筒状のゴム組成物が成形される。以下では、芯金51の表面にゴム組成物(ゴムコンパウンド)が成形されたものを、ローラ体と称する。
The kneaded rubber composition is filled into an extrusion molding machine and extruded around the core metal 51 (step S103). This forms a cylindrical rubber composition on the surface of the
次に、このようにして形成したローラ体を加熱炉内にセットし、ゴムの加硫に必要な温度に加熱する(ステップS104)。この工程(1次加硫工程)では、ゴムの加硫が進行するが、発泡は生じない。 Next, the roller body thus formed is placed in a heating furnace and heated to the temperature required for vulcanizing the rubber (step S104). In this process (primary vulcanization process), the rubber is vulcanized, but no foaming occurs.
1次加硫工程の後、発泡のためのプレ加硫工程(ステップS105)を行う。プレ加硫工程では、上述した1次加硫工程よりも高い温度でローラ体を加熱する。これにより、発泡が生じて気泡(セル)が形成され、ゴムの加硫も進行する。ステップS105と後述するステップS1207を、発泡処理と称する。 After the primary vulcanization process, a pre-vulcanization process (step S105) is performed to foam the rubber. In the pre-vulcanization process, the roller body is heated to a temperature higher than that in the primary vulcanization process described above. This causes foaming to occur, forming air bubbles (cells), and the vulcanization of the rubber also progresses. Step S105 and step S1207, which will be described later, are referred to as the foaming process.
プレ加硫工程の後、加熱炉からローラ体を取り出し、ローラ体の発泡層の外周を粗研磨する(ステップS106)。ここでは、発泡層の外周(表面)の厚さ数[mm]の範囲を、粗研磨で取り除く。上述した1次加硫工程およびプレ加硫工程では、発泡層の外周に、気泡の小さいスキン層が形成されるが、このスキン層は粗研磨によって取り除かれる。 After the pre-vulcanization process, the roller body is removed from the heating furnace, and the outer periphery of the foam layer of the roller body is roughly polished (step S106). Here, a range of several mm in thickness on the outer periphery (surface) of the foam layer is removed by rough polishing. In the above-mentioned primary vulcanization process and pre-vulcanization process, a skin layer with small air bubbles is formed on the outer periphery of the foam layer, but this skin layer is removed by rough polishing.
その後、粗研磨したローラ体を加熱炉内にセットし、2次加硫工程(ステップS107)を行う。2次加硫工程では、1次加硫工程における加熱温度よりも高い温度までローラ体を加熱する。これにより、さらに発泡が生じ、ゴムの加硫も進行する。 The roughly ground roller body is then placed in a heating furnace and the secondary vulcanization process (step S107) is carried out. In the secondary vulcanization process, the roller body is heated to a temperature higher than the heating temperature in the primary vulcanization process. This causes further foaming and the vulcanization of the rubber also progresses.
2次加硫工程では、予めスキン層が取り除かれているため、ゴムの架橋状態の偏り(歪み)を抑制し、気泡を均一に(即ち、発泡層の表面全体に亘って均一な大きさに)形成することができる。また、2次加硫工程では、シリコーンに由来する低分子シロキサンが揮発により除去されるが、上記のように発泡層の表面からスキン層が取り除かれているため、低分子シロキサンを効果的に除去することができる。 In the secondary vulcanization process, the skin layer is removed in advance, which suppresses unevenness (distortion) in the crosslinked state of the rubber and allows bubbles to be formed uniformly (i.e., of uniform size across the entire surface of the foam layer). In addition, in the secondary vulcanization process, low molecular weight siloxane derived from silicone is removed by volatilization, but since the skin layer is removed from the surface of the foam layer as described above, the low molecular weight siloxane can be effectively removed.
2次加硫工程の後、ローラ体の発泡層の表面を研磨により仕上げ加工して、所定の外径を得る(ステップS108)。これにより、芯金51の表面に導電性の発泡層52が形成された供給ローラ25が形成される(ステップS109)。
After the secondary vulcanization process, the surface of the foam layer of the roller body is polished to obtain a predetermined outer diameter (step S108). This results in the formation of a
また、予めゴムパウンドをチューブ状に押し出すとともに加熱して加硫発泡させ、スポンジゴムチューブを成形し、これを芯金51に被せて供給ローラ25を形成する事も可能である。この時、必要に応じて芯金51と導電性の発泡層52との間を接着剤で固定しても良い。本実施の形態では、導電性の発泡層52のゴム材料としてシリコーンゴムを用いる。シリコーンゴムを採用した供給ローラ25の発泡層52は、独立セル状態の複数のセルを有している。シリコーンゴムは独立気泡を有するため、シリコーンゴムを主成分とすることが最も好ましい。
It is also possible to extrude rubber pound into a tube shape and heat it to vulcanize and foam it, form a sponge rubber tube, and then cover the
連続気泡を有する導電性発泡層の場合、トナーが気泡の内部に奥深くまで侵入可能であるため、気泡内でトナーが詰まる可能性がある。そのため、画像形成装置による印刷枚数の増加と共に、気泡内に詰まるトナーが増加し、その結果、導電性発泡層の硬度及び電気抵抗が上昇し、ソナーの供給不足に起因する画像むら(カスレ)が発生する可能性がある。これに対し、独立気泡を有する導電性発泡層の場合、トナーが気泡の内部に奥深くまで侵入することがなく、気泡内のトナーの詰まりが生じにくい。そのため、画像形成装置による印刷枚数が増加しても、導電性発泡層の硬度及び電気抵抗の上昇が少なく、画像むら(カスレ)の発生も抑制される。 In the case of a conductive foam layer with open bubbles, the toner can penetrate deep inside the bubbles, so there is a possibility that the toner may become clogged inside the bubbles. Therefore, as the number of sheets printed by the image forming device increases, the amount of toner that becomes clogged inside the bubbles increases, and as a result, the hardness and electrical resistance of the conductive foam layer increase, and image unevenness (blurring) may occur due to insufficient sonar supply. In contrast, in the case of a conductive foam layer with closed bubbles, the toner does not penetrate deep inside the bubbles, so the toner is less likely to become clogged inside the bubbles. Therefore, even if the number of sheets printed by the image forming device increases, there is only a small increase in the hardness and electrical resistance of the conductive foam layer, and the occurrence of image unevenness (blurring) is also suppressed.
ここで、供給ローラ25の材料となるシリコーン比率及びウレタン比率の算出方法について説明する。
Here, we will explain how to calculate the silicone ratio and urethane ratio of the material for the
供給ローラ25の導電性の発泡層52から1辺が1[cm]の正方形の試料を切り出し、FT-IR(フーリエ変換赤外分光法)分析を行った。分析範囲は、波数400~4000[cm-1]とした。
A square sample measuring 1 cm on a side was cut out from the
図6は、シリコーンゴム製の導電性の発泡層52のFT-IR(フーリエ変換赤外分光法)分析により得られるスペクトル強度分布を示す図である。図6では、波数778[cm-1]にSiO2のピークが見られ、波数995[cm-1]にSi-O-Siのピークが見られ、波数1254[cm-1]にSiCのピークが見られる。 Fig. 6 is a diagram showing a spectral intensity distribution obtained by FT-IR (Fourier transform infrared spectroscopy) analysis of the conductive foam layer 52 made of silicone rubber. In Fig. 6, a SiO2 peak is seen at a wave number of 778 [cm -1 ], a Si-O-Si peak is seen at a wave number of 995 [cm -1 ], and a SiC peak is seen at a wave number of 1254 [cm -1 ].
図7は、ウレタンゴム製の導電性の発泡層52のFT-IR分析により得られるスペクトル強度分布を示す図である。図7では、波数1721[cm-1]にCOのピークが見られ、波数2937[cm-1]にNHのピークが見られる。
7 is a diagram showing the spectral intensity distribution obtained by FT-IR analysis of the conductive foamed
供給ローラ25の導電性の発泡層52が、シリコーンゴムと他の物質(例えばウレタンゴム)を含むものであっても、シリコーンゴムの主成分が50重量%以上であればよい。またシリコーンゴムは、変性シリコーンゴムであってもよい。
Even if the
尚、本実施の形態の供給ローラ25は、発泡層52の諸元の特定の要素を、後述するように範囲限定したものであるが、ここでは、これらが限定されない種々の供給ローラを供給ローラ25´として区別し、各要素について以下に説明する。
In this embodiment, the
(製品硬度について)
供給ローラ25´の導電性の発泡層52は、アスカーF硬度40以上46以下の低硬度で使用することが望まれる。これは供給ローラ25´の硬度が上記の範囲より高い場合、トナーダメージの負荷が増大することによるグレイニネス(ドット形成)の悪化や、接触部での圧がよりかかるためトナーや部材の摩耗が増大し、高耐久化に向かない欠点がある。逆に上記の範囲より低い場合、硬度調整に使用される発泡剤の量が過多になり製造上難しく、製造されたものでもローラ内の発泡状態のムラが大きく品質上安定しないため、供給ローラとして使用することは難しい。
(Product hardness)
The
供給ローラ25´の硬度調整には、AIBN(Azobis isobutyronitrile)などの発泡剤が用いられ、発泡剤の量により硬度を調整する。発泡剤の使用により、スポンジの発泡倍率は上昇し、発泡セルの大きさ、セル壁の厚さを変化させることが可能である。 To adjust the hardness of the supply roller 25', a foaming agent such as AIBN (Azobis isobutylonitrile) is used, and the hardness is adjusted by the amount of foaming agent. By using a foaming agent, the foaming ratio of the sponge increases, and it is possible to change the size of the foam cells and the thickness of the cell walls.
(伸張度について)
供給ローラ25´のソリッド時の状態での伸張度は、後述する試験結果により、72.6[%/N/mm2]以上81.6[%/N/mm2]以下の範囲内であることが望ましい。ここでいう伸張度は、引張試験でのソリッドが伸張させていった場合の破断時のゴム試験片の伸び率[%]を、ソリッドを引っ張って破断させるのに要した最大応力(破断強度)で割った値を指す。この値が高いほど圧縮回転させたとき、回転方向に伸びやすく、逆に低いほど、回転方向に伸びにくく、逆に破断(摩耗)しやすいことが考えられる。尚、伸張度の測定方法については、後で詳しく説明する。
(Regarding stretchability)
The degree of elongation of the supply roller 25' in a solid state is preferably within a range of 72.6 [%/N/ mm2 ] to 81.6 [%/N/ mm2 ] based on the test results described later. The degree of elongation referred to here refers to the value obtained by dividing the elongation percentage [%] of a rubber test piece at the time of breakage when the solid is stretched in a tensile test by the maximum stress (breaking strength) required to pull the solid to break it. It is considered that the higher this value is, the more easily the rubber will elongate in the direction of rotation when compressed and rotated, and conversely, the lower this value is, the less easily the rubber will elongate in the direction of rotation and the more easily it will break (wear). The method of measuring the degree of elongation will be described in detail later.
図8は、伸長度が72.6%未満の場合、或いは81.6%を超える場合の、初期或いは連続印刷中の供給ローラ25´のセル壁の様子を模式的に示す説明図である。 Figure 8 is an explanatory diagram that shows the state of the cell walls of the supply roller 25' during initial or continuous printing when the elongation is less than 72.6% or more than 81.6%.
同図に示すように、伸張度が72.6[%/N/mm2]未満である場合、現像ローラ(現像剤担持体)23とニップさせた状態で回転させたとき、供給ローラ25´のセル壁は伸び難く、回転方向での圧力でセル壁が千切れやすく、つまり摩耗しやすい。これによりこの供給ローラ25´を使用していくと連続印字中で摩耗が加速し、現像ローラ23とのニップ幅が小さくなり、現像ローラ23上の未現像トナーがかき取れないため、汚れが発生する。
As shown in the figure, if the degree of elongation is less than 72.6 [%/N/ mm2 ], the cell walls of the supply roller 25' are difficult to elongate when rotated in a state nipped with the developing roller (developer carrier) 23, and the cell walls are easily torn off by pressure in the rotation direction, i.e., easily worn out. As a result, as the supply roller 25' is used, wear accelerates during continuous printing, the nip width with the developing
逆に伸張度が81.6[%/N/mm2]を超えた場合、現像ローラ(現像剤担持体)23とニップさせた状態で回転させたとき、図8に示すように、供給ローラ25´自体は回転方向で伸びやすく、連続印字中で回転方向にセル壁が寝るためにヘタリ易くなる。これにより垂直方向の応力低下が発生し、結果現像ローラ23への応力が低下する。この原因から現像ローラ23上の未現像トナーがかき取れないため、汚れが発生する。以上のことから供給ローラ25´のソリッドの状態での伸張度は、72.6[%/N/mm2]以上81.6[%/N/mm2]以下の範囲内であることが望ましいといえる。
Conversely, if the degree of elongation exceeds 81.6 [%/N/ mm2 ], when the supply roller 25' is rotated while being nipped with the developing roller (developer carrier) 23, as shown in FIG. 8, the supply roller 25' itself is likely to elongate in the direction of rotation, and the cell walls lie flat in the direction of rotation during continuous printing, making it prone to sagging. This causes a decrease in stress in the vertical direction, and as a result, stress on the developing
尚、ここでいう「汚れ」とは、正常に帯電したトナーに対して帯電量が高いトナー、いわゆる過剰帯電トナーにより、画像の背景部、即ち印刷物の非画像部にトナーが付着することをという。本実施の形態では、マイナス帯電するトナーを用いているため、過剰にマイナス帯電したトナーにより「汚れ」が発生する。 The term "stain" here refers to the adhesion of toner to the background of an image, i.e., non-image areas of a printed matter, caused by toner that is highly charged compared to normally charged toner, i.e., so-called overcharged toner. In this embodiment, negatively charged toner is used, so "stain" occurs due to excessively negatively charged toner.
(回転応力減衰率について)
供給ローラ25´の導電性の発泡層52の回転応力減衰率は、後述する試験結果により、27%以上31%以下の範囲内であることが望ましい。ここでいう回転応力減衰率は、供給ローラ25´の発泡層52に金属製圧子を0.73mm押しこみ、6時間圧縮回転させた回転応力試験後の初期応力に対する減衰率を指す。尚、回転応力減衰率の測定方法については、後で詳しく説明する。
(Rotational stress damping rate)
The rotational stress attenuation rate of the
図9は、回転応力減衰率が27.0%未満の場合、或いは31.0%を超える場合の、初期或いは回転応力試験後の供給ローラ25´のセル壁の様子を模式的に示す説明図である。 Figure 9 is an explanatory diagram that shows a schematic diagram of the state of the cell walls of the supply roller 25' initially or after a rotational stress test when the rotational stress attenuation rate is less than 27.0% or exceeds 31.0%.
同図に示すように、回転応力減衰率が27%未満である場合、供給ローラ25´は、硬度が高い或いは変形しにくい状態であるため、現像ローラ(現像剤担持体)23との接触回転時でも供給ローラの25´導電性の発泡層52は変形前の形を維持しようとする。このため、現像ローラ23などの接触部材に対して強く圧がかかることになり、感光ドラム21の負荷トルクが上昇する問題が発生する。また、それにより現像ローラ23の表層に対して損傷を引き起こす可能性があり、現像ローラ23のフィルミングなどが発生し、それに起因する印字不良が発生する恐れがある。
As shown in the figure, when the rotational stress attenuation rate is less than 27%, the supply roller 25' is in a state where it is hard or difficult to deform, so that the
逆に回転応力減衰率が31%を超えた場合、供給ローラ25´の歪み性が悪い状態、つまり発泡層52の押し込み部の弾力性の回復が鈍いためヘタリ易く、図9に示すように、6時間後の状態では現像ローラ(現像剤担持体)23との回転時の接触圧が弱く、現像ローラ23の未現像後のトナーが十分にかき取れず、汚れが発生する。以上のことから供給ローラ25´の回転応力減衰率は27%以上31%以下が望ましいといえる。
Conversely, if the rotational stress attenuation rate exceeds 31%, the supply roller 25' will have poor distortion, meaning that the elasticity of the pressed-in portion of the
ここで、上記で説明した「摩耗(量)」と「ヘタリ」を詳しく規定するために採用した簡易摩耗試験による測定結果について説明する。 Here, we will explain the measurement results of a simple wear test that was used to precisely define the "wear (amount)" and "settling" described above.
(簡易摩耗試験について)
簡易摩耗試験は、粒度30[μm](#600)のラッピングフィルムを貼り付けてある金属圧子に、回転している供給ローラ25´の中央付近を250秒間押し当てた前後の供給ローラ25´の重量と押し当て部の外径を測定するものである。簡易摩耗試験後の供給ローラ25´の重量変化を重量変化量[g]、摩耗試験後の圧子ニップ部の外径変化量を外径変化量[mm]と示す。尚、簡易摩擦試験の測定方法については、後で詳しく説明する。
(Simple abrasion test)
The simple abrasion test measures the weight of the supply roller 25' and the outer diameter of the abutted part before and after pressing the center of the rotating supply roller 25' against a metal indenter with a wrapping film of grain size 30 [μm] (#600) for 250 seconds. The change in weight of the supply roller 25' after the simple abrasion test is indicated as weight change [g], and the change in the outer diameter of the indenter nip part after the abrasion test is indicated as outer diameter change [mm]. The measurement method of the simple friction test will be explained in detail later.
重量変化量[g]は、供給ローラ25´の導電性の発泡層52の摩耗量を表すことが可能である。この重量変化量はラッピングフィルムで接触回転した際に発泡層52のセル壁が削れる(摩耗する)ことにより発生しているものである。
The weight change amount [g] can represent the amount of wear of the
外径変化量[mm]は、供給ローラ25´の導電性の発泡層52の摩耗による状態とヘタリによる状態を表すことが可能である。外径変化量が大きい場合、摩耗によって削れている状態と、セル壁が寝てヘタっている状態がある。発泡層52の重量変化量が大きく、外径変化量が大きい場合、摩耗による影響が強いといえる。また同発泡層52の重量変化量は小さいが、外径変化量が大きい場合、摩耗はしてないが、セル壁が寝てヘタっているため、外径が小さくなったといえる。
The amount of change in outer diameter [mm] can represent the state of the
後述する試験結果により、簡易摩耗試験前後のニップ部での供給ローラ25´の、外径変化量が0.03mm以下で且つ重量変化量が0.07g以下であることが望ましい。上記以外の規定であると、摩耗、或いはヘタリによる状態が発生しており、上記で説明した通り、現像後の現像ローラ(現像剤担持体)23の残トナーを十分に掻きとれず汚れが発生してしまう。故に、簡易摩耗試験前後のニップ部での供給ローラ25´の外径変化量が、0.03mm以下で且つ供給ローラ25´の重量変化量が0.07g以下であることが望ましい。 Based on the test results described below, it is desirable that the change in outer diameter of the supply roller 25' at the nip portion before and after the simple abrasion test be 0.03 mm or less and the change in weight be 0.07 g or less. Any other specification would result in wear or settling, and as explained above, the remaining toner on the development roller (developer carrier) 23 after development would not be scraped off sufficiently, resulting in stains. Therefore, it is desirable that the change in outer diameter of the supply roller 25' at the nip portion before and after the simple abrasion test be 0.03 mm or less and the change in weight of the supply roller 25' be 0.07 g or less.
(回転応力比率について)
供給ローラ25´の回転時の、中央部応力A[N]と端部の応力B[N]の比率B/A(回転応力比率)は、後述する試験結果により、0.97以上1.23以下が望ましい。ここでいう回転応力は、φ13.0(mm)の金属ローラの最表面に接触する位置を基準高さとし、そこから供給ローラ25´の導電性の発泡層52に金属製圧子を0.73mm押しこんだ際のローラ回転時の最大応力[N]を指す。回転応力比率は中央部回転応力A[N]と端部の回転応力B[N]の比(B/A)を指す。尚、回転応力比率の測定方法については、後で詳しく説明する。
(Regarding rotational stress ratio)
The ratio B/A (rotational stress ratio) of the central stress A [N] to the end stress B [N] during rotation of the supply roller 25' is preferably 0.97 or more and 1.23 or less, based on the test results described later. The rotational stress here refers to the maximum stress [N] during roller rotation when a metal indenter is pressed 0.73 mm into the
回転応力比率が1.23を超える場合、供給ローラ25´端部側の圧がより強くなることで、感光ドラム21のトルク負荷増大及び端部側のトナーダメージが増大することによりグレイニネス(ドットの再現性)の悪化が発生する。
When the rotational stress ratio exceeds 1.23, the pressure on the end side of the supply roller 25' becomes stronger, which increases the torque load on the
回転応力比率が0.97以下の場合、現像ローラ23とのニップ幅が小さくなり、現像ローラ23へのトナー供給、現像後の現像ローラ23の残トナーのかき取り効率が悪くなる。また連続印字を行っていくと供給ローラ25´側の摩耗により、端部側での現像ローラ23とのニップ幅が減少し、より供給性、かき取り性が低下するため、現像ユニット2の耐久性が悪くなる。特にドラムカウント30k以上印字した状態においては供給ローラ25´の端部側のトナー供給にムラが発生し、ベタ端部で部分カスレが発生する。またこのカスレの発生は、両端部に古いトナーが押しこまれたことで両端部に劣化したトナーが溜まりやすい故に、現像ローラ23へのトナー供給が低下することにもよる。特に本実施の形態のような、トナー収容部38に対してトナー供給口35が中央付近に設けられている場合はその傾向が顕著である。また、本実施の形態では、トナー収容部38の長手方向の長さに対するトナー供給口35の長手方向の比は0.099で実施したが、比率がより大きくなればトナー供給口からのトナー供給性が良化するため、よりカスレを抑制できる。
When the rotational stress ratio is 0.97 or less, the nip width with the developing
以上のように、供給ローラ25´の回転時の、中央部応力A[N]と端部の応力B[N]の比率B/A(回転応力比率)は0.97以上1.23以下が望ましい。 As described above, it is desirable that the ratio B/A (rotational stress ratio) of the central stress A [N] to the end stress B [N] when the supply roller 25' rotates be 0.97 or more and 1.23 or less.
例えば、供給ローラ25´中央部よりも端部側の外径が太い逆クラウン形状にして、端部側の応力を中央部よりも高くすることで、連続印字経時での供給ローラ25´側の摩耗による、端部側での現像ローラ23とのニップ幅減少を抑制できるため、トナー供給性が維持されて現像ユニット2の長寿命が可能になる。また規定範囲内でこの回転応力比率が大きいほど(1.23に近いほど)トナーの攪拌性が高くなるため、古いトナーが滞在しやすい端部側もフレッシュなトナーが多いセンター側と混ざりやすくなるため、長寿命でかつ高品質な画像を得ることが可能になる。
For example, by making the outer diameter of the supply roller 25' thicker at the ends than at the center, and making the stress at the ends higher than at the center, it is possible to suppress the decrease in the nip width with the
次に、伸張度、回転応力減衰率、簡易摩耗試験、回転応力比率の各測定方法について説明する。 Next, we will explain how to measure elongation, rotational stress decay rate, simple abrasion test, and rotational stress ratio.
(伸張度の測定方法)
伸張度の測定では、供給ローラ25´の導電性の発泡層52を構成するゴム材料の、加硫後、発泡処理前の材料(ソリッドのゴム材料)を用いて、図10に示すようにJIS-K6251に規定するダンベル1号形状の試験片209を形成した。試験片209は、一方向に長い板状片であり、長手方向中央の平行部209aと、長手方向両端部のつかみ部209bとを有する。尚、加硫後、発泡処理前の材料とは、図5を参照して説明した製造工程において、ステップS104の加硫工程後、ステップS105のプレ加硫工程を行う前の材料である。
(Method of measuring stretchability)
In measuring the degree of elongation, a
図10において、符号209、209a、209b以外の数字は寸法を表しており、単位は[mm]である。試験片209の全長は120[mm]であり、標線間距離は80[mm]である。試験片209の平行部209aの幅は10[mm]であり、各つかみ部209bの最大幅は25[mm]である。
In FIG. 10, the numbers other than the
試験片209を引張試験機に取り付け、JIS-K6251に基づく引張試験を行った。試験片209の両端のつかみ部209bを、引張試験機の上下一対のチャック(把持部)で把持し、長手方向に引張力を加えた。試験片209のチャック間距離は、80[mm]とした。引張試験機による引張速度は、500[mm/分]とした。
The
このように試験片209に引張力を加え、試験片209が破断したときの試験片209の伸び率を、伸び率E[%]とする。より具体的には、伸び率E[%]は、試験片209の引張前の長さ120[mm]に対する、試験片209の破断時の長さの比率である。
When a tensile force is applied to the
また、引張試験機のロードセルで測定した試験片209の破断時の応力を、応力S[N/mm2]とする。
The stress at the time of breakage of the
ここでは、試験片209の破断時の伸び率E[%]を、破断時の応力S[N/mm2]で除算した値を、伸張度[%/(N/mm2)]と定義する。伸張度が高いほど、圧縮回転させたとき、導電性の発泡層52が回転方向に伸びて変形しやすく、伸張度が低いほど、導電性の発泡層52が回転方向に伸びにくく、変形する際に破断(磨耗)しやすいことが考えられる。
Here, the elongation degree [%/(N/ mm2 )] is defined as the value obtained by dividing the elongation percentage E [%] at break of the
(回転応力減衰率の測定方法)
供給ローラ25´の回転応力減衰率の測定方法について、図11を参照しながら説明する。図11は、供給ローラ25´の回転応力減衰率の測定方法の説明に供する概略構成図である。
(Method of measuring rotational stress damping rate)
A method for measuring the rotational stress damping rate of the supply roller 25' will be described with reference to Fig. 11. Fig. 11 is a schematic diagram for explaining the method for measuring the rotational stress damping rate of the supply roller 25'.
ここでの供給ローラ25´の回転応力減衰率の測定は、インストロン社製圧縮試験機(型名:INSTRON 5543A)を用いて実施した。図11に示すように、回転支持材201に、供給ローラ25´の芯金51の両端部を回転可能に載置する。この状態で供給ローラ25´を回転速度200[rpm](周速度136.1[mm/秒])で回転させ、回転状態の発泡層52に、断面外径16[mm]、長さ50[mm]のSUS製の円柱である圧子205を、圧縮速度10[mm/分]で、0.73[mm]まで押し込んで連れ回り状態とし、その状態を6時間維持させる。
The measurement of the rotational stress decay rate of the supply roller 25' was carried out using an Instron compression tester (model: INSTRON 5543A). As shown in FIG. 11, both ends of the
回転応力減衰率は、6時間後の供給ローラ25´の応力が初期時の応力に対してどれくらい減衰しているかを示したものである。つまり回転応力減衰率は下式にて表すことができる。
回転応力減衰率[%]=(1-(6H後の供給ローラ25の応力[N]
/初期時押し込み時の応力[N]))×100
The rotational stress attenuation rate indicates how much the stress of the supply roller 25' after six hours has attenuated from the initial stress. That is, the rotational stress attenuation rate can be expressed by the following formula.
Rotational stress attenuation rate [%] = (1 - (stress of
/ Initial indentation stress [N]) × 100
(簡易摩擦試験の方法)
供給ローラ25´の外径変化量及び重量変化量を測定する簡易摩耗試験の測定方法について、図12を参照しながら説明する。図12(a)は、供給ローラ25´の簡易摩耗試験の測定方法の説明に供する概略構成図であり、図12(b)は、圧子206の構成を示す外観斜視図である。
(Simple friction test method)
A simple abrasion test method for measuring the amount of change in outer diameter and the amount of change in weight of the supply roller 25' will be described with reference to Fig. 12. Fig. 12(a) is a schematic diagram for explaining the simple abrasion test method of the supply roller 25', and Fig. 12(b) is an external perspective view showing the configuration of an
ここでの供給ローラ25´の簡易摩耗試験の測定は、インストロン社製圧縮試験機(型名:INSTRON 5543A)を用いて実施した。図12(a)に示すように、回転支持材201に、供給ローラ25´の芯金51の両端部を回転可能に載置する。この状態で供給ローラ25´を回転速度200[rpm]で回転させ、回転状態の発泡層52に、圧子206を当接させる。
The simple wear test of the supply roller 25' here was carried out using an Instron compression tester (model: INSTRON 5543A). As shown in FIG. 12(a), both ends of the
圧子206は、図12(b)に示すように、一辺が50[mm]の正方形の表面を有し、厚さが10[mm]のSUS製の金属板206aの一方の面に、粒度30[μm](#600)のラッピング(研磨)フィルム(20mm×50mm)206bを中央振り分けで貼り付けてある。この圧子206を、回転速度200[rpm](周速度136.1[mm/秒])で回転している供給ローラ25´の発泡層52に、圧縮速度10[mm/分]で、0.73[mm]まで押し込んでその状態を250秒間維持させる。
As shown in Fig. 12(b), the
図13は、供給ローラ25´の外径変化量及び重量変化量の測定手順を示すフローチャートである。まず、簡易摩耗試験の開始前に、供給ローラ25´の重量(重量w1とする)を測定する(ステップS201)。 Figure 13 is a flowchart showing the procedure for measuring the change in outer diameter and weight of the supply roller 25'. First, before starting the simple wear test, the weight of the supply roller 25' (weight w1) is measured (step S201).
次に、供給ローラ25´の外径(外径d1とする)を測定する(ステップS202)。また、供給ローラ25´における圧子206との接触領域C(図12(a))において、軸方向に等間隔に9か所で外径を測定し、平均値を求めた。供給ローラ25´の外径測定には、アポロ精工株式会社製のローラ径自動測定装置「RM202」を用いた。
Next, the outer diameter of the supply roller 25' (outer diameter d1) was measured (step S202). In addition, the outer diameter was measured at nine points equally spaced in the axial direction in the contact area C (FIG. 12(a)) of the supply roller 25' with the
その後、上述したように供給ローラ25´を回転速度200[rpm](周速136.1[mm/秒])で回転させ、圧子206を押し込み速度10[mm/分]で導電性の発泡層52に押し込み、押し込み量が0.73[mm]に達すると、その状態を維持したまま供給ローラ25´を250秒間回転させ、圧子206を導電性の発泡層52から離間させる(ステップS203)。
Then, as described above, the supply roller 25' is rotated at a rotational speed of 200 [rpm] (circumferential speed 136.1 [mm/sec]), and the
この状態で、供給ローラ25´の外径(外径d2とする)を測定し(ステップS204)、更に供給ローラ25´の重量(重量w2とする)を測定する(ステップS205)。
供給ローラ25´の重量及び外径の測定方法は、ステップS201,S202で説明した通りである。
In this state, the outer diameter (outer diameter d2) of the supply roller 25' is measured (step S204), and further the weight (weight w2) of the supply roller 25' is measured (step S205).
The method of measuring the weight and the outer diameter of the supply roller 25' is as described in steps S201 and S202.
ステップS201,S205で求めた供給ローラ25の重量w1,w2から、供給ローラ25´の重量変化量(w1-w2)を求めた。供給ローラ25の重量減少量は、供給ローラ25´の摩耗量を反映している。
The weight change amount (w1-w2) of the supply roller 25' was calculated from the weights w1 and w2 of the
また、ステップS202,S204で求めた供給ローラ25´の外径d1,d2から、供給ローラ25´の外径変化量(d1-d2)を求めた。供給ローラ25´の外径減少量は、供給ローラ25の摩耗量とセル壁の倒れ具合(ヘタリ具合)を反映している。
The amount of change in the outer diameter of the supply roller 25' (d1-d2) was calculated from the outer diameters d1 and d2 of the supply roller 25' calculated in steps S202 and S204. The amount of decrease in the outer diameter of the supply roller 25' reflects the amount of wear of the
(回転応力比率の測定方法)
次に、供給ローラ25´の回転応力比率の測定方法について、図14を参照しながら説明する。図14は、供給ローラ25´の回転応力比率の測定方法の説明に供する概略構成図であり、同図(a)は端部を試験するときの図であり、同図(b)は中央部を試験するときの図である。
(Method of measuring rotational stress ratio)
Next, a method for measuring the rotational stress ratio of the supply roller 25' will be described with reference to Fig. 14. Fig. 14 is a schematic diagram for explaining the method for measuring the rotational stress ratio of the supply roller 25', in which Fig. 14(a) is a diagram for testing an end portion, and Fig. 14(b) is a diagram for testing a central portion.
ここでの供給ローラ25´の回転応力比率の測定は、インストロン社製圧縮試験機(型名:INSTRON 5543A)を用いて実施した。図14に示すように、回転支持材201に、供給ローラ25´の芯金51の両端部を回転可能に載置する。この状態で供給ローラ25´を回転速度200[rpm]で回転させ、回転状態の発泡層52に、断面外径16[mm]、長さ50[mm]のSUS製の円柱である圧子205を、圧縮速度10[mm/分]で、0.73[mm]まで押し込む。
The measurement of the rotational stress ratio of the supply roller 25' here was carried out using an Instron compression tester (model: INSTRON 5543A). As shown in FIG. 14, both ends of the
押し込む際、事前にφ13.0[mm]の金属ローラの最表面に接触する位置を基準高さとして見積もり、その基準高さから供給ローラ25´の導電性の発泡層52に金属製の圧子205を0.73[mm]押し込んで測定を行った。図14(a),(b)に示すように、上記測定を中央部と端部側で行い、回転している供給ローラ25´からの最大応力(回転応力)を測定した。このとき中央部の回転応力A[N]で端部の回転応力B[N]を割った値を回転応力比率(B/A)として算出した。
When pressing, the position where it contacts the outermost surface of a φ13.0 [mm] metal roller was estimated in advance as the reference height, and the
尚、本実施の形態では、発泡層52の長手方向の長さが221.4mmであり、圧子205の長手方向の長さが50[mm]である。よってここでいう中央部での測定とは、発泡層52の長手方向において、その中央部(端部から110.7[mm]±20[mm]の位置)に、センター振り分けで配置される圧子205の中央部(端部から25[mm]の位置)を重ねるようにして配置して測定することに相当する。
In this embodiment, the length of the
次に、供給ローラ25´の、伸張度を72.6[%/N/mm2]以上81.6[%/N/mm2]以下に、回転応力減衰率を27%以上31%以下に、回転応力比率を0.97以上1.23以下とする根拠となった印刷試験及びその試験結果について説明する。 Next, we will explain the printing test and the test results that served as the basis for setting the elongation of the supply roller 25' to 72.6 [%/N/ mm2 ] or more and 81.6 [%/N/ mm2 ] or less, the rotational stress damping rate to 27% or more and 31% or less, and the rotational stress ratio to 0.97 or more and 1.23 or less.
表1は、試験試料として用意した諸元の異なる、実施例1~6及び比較例1~7の13種類の供給ローラ25´と、これ等を用いて行った印刷試験による評価結果とを列記したものである。 Table 1 lists 13 types of supply rollers 25' with different specifications prepared as test samples, Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7, and the evaluation results of printing tests conducted using these rollers.
同表に示すように、実施例1~6及び比較例1~7の13種類の試験試料としての供給ローラ25´は、伸張度、回転応力減衰率、回転応力比率がそれぞれ異なっている。ここで、試験試料としての13種類の供給ローラ25´について説明する。 As shown in the table, the 13 types of supply rollers 25' as test samples in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 7 have different elongation, rotational stress attenuation rates, and rotational stress ratios. Here, we will explain the 13 types of supply rollers 25' as test samples.
実施例1の供給ローラ25´は、伸張度が81.6[%/N/mm2]、回転応力減衰率が28[%]、回転応力比率が1.23である。中央部よりも端部側の方が発泡層52の厚みがあり、ゴム部の摩耗量が少なく、ヘタっていないサンプルであり、且つトナーの攪拌も良いサンプルである。
実施例2の供給ローラ25´は、伸張度が72.6[%/N/mm2]、回転応力減衰率が29[%]、回転応力比率が1.23である。中央部よりも端部側の方が発泡層52の厚みがあり、ゴム部の摩耗量が少なく、ヘタっていないサンプルであり、且つトナーの攪拌も良いサンプルである。
実施例3の供給ローラ25´は、伸張度が81.6[%/N/mm2]、回転応力減衰率が28[%]、回転応力比率が0.97である。発泡層52の厚みは中央部と端部が同等のものであり、ゴム部の摩耗量が少なく、ヘタっていないサンプルである。
The supply roller 25' of Example 1 has an elongation of 81.6 [%/N/ mm2 ], a rotational stress attenuation rate of 28 [%], and a rotational stress ratio of 1.23. The
The supply roller 25' of Example 2 has an elongation of 72.6 [%/N/ mm2 ], a rotational stress attenuation rate of 29 [%], and a rotational stress ratio of 1.23. The
The supply roller 25' of Example 3 has an elongation of 81.6 [%/N/ mm2 ], a rotational stress attenuation rate of 28 [%], and a rotational stress ratio of 0.97. The
実施例4の供給ローラ25´は、伸張度が72.6[%/N/mm2]、回転応力減衰率が27[%]、回転応力比率が1.09である。中央部よりも端部側の方が発泡層52の厚みがあり、ゴム部の摩耗量が少なく、ヘタっていないサンプルであり、且つトナーの攪拌も良いサンプルである。
実施例5の供給ローラ25´は、伸張度が72.6[%/N/mm2]、回転応力減衰率が31[%]、回転応力比率が0.98である。ゴム部の摩耗量が少なく、ヘタっていないサンプルである。
実施例6の供給ローラ25´は、伸張度が75.6[%/N/mm2]、回転応力減衰率が31[%]、回転応力比率が1.22である。ゴム部の摩耗量が少なく、ヘタっていないサンプルであり、且つトナーの攪拌も良いサンプルである。
The supply roller 25' of Example 4 has an elongation of 72.6 [%/N/ mm2 ], a rotational stress attenuation rate of 27 [%], and a rotational stress ratio of 1.09. The
The supply roller 25' of Example 5 has an elongation of 72.6 [%/N/ mm2 ], a rotational stress attenuation rate of 31 [%], and a rotational stress ratio of 0.98. The amount of wear in the rubber portion is small, and the sample is not worn out.
The supply roller 25' of Example 6 has an elongation of 75.6 [%/N/ mm2 ], a rotational stress attenuation rate of 31 [%], and a rotational stress ratio of 1.22. The rubber part has little wear and tear, and the sample is not worn out, and also has good toner agitation.
比較例1の供給ローラ25´は、伸張度が81.6[%/N/mm2]、回転応力減衰率が28[%]、回転応力比率が0.90である。ゴム部の摩耗量が少なく、ヘタっていないサンプルであるが、初期の端部側の応力が低いため、連続印刷経時に端部側で摩耗した際に、供給性が低下するサンプルである。
比較例2の供給ローラ25´は、伸張度が87.0[%/N/mm2]、回転応力減衰率が33[%]、回転応力比率が0.90である。伸張度が高く、簡易摩耗試験による外径変化量が0.05[mm]である故、ヘタリ易いサンプルである。
比較例3の供給ローラ25´は、伸張度が65.8[%/N/mm2]、回転応力減衰率が26[%]、回転応力比率が1.01である。簡易摩耗試験による外径変化量が0.05[mm]、重量変化量が0.30[g]であり、ゴム部の摩耗量が大きいサンプルである。
The supply roller 25' of Comparative Example 1 has an elongation of 81.6 [%/N/ mm2 ], a rotational stress decay rate of 28 [%], and a rotational stress ratio of 0.90. This sample has little wear in the rubber part and is not worn out, but because the initial stress on the end side is low, the supply performance of this sample decreases when the end side wears over the course of continuous printing.
The supply roller 25' of Comparative Example 2 has an elongation of 87.0 [%/N/ mm2 ], a rotational stress decay rate of 33 [%], and a rotational stress ratio of 0.90. Since the elongation is high and the outer diameter change amount in a simple wear test is 0.05 [mm], this is a sample that is prone to settling.
The supply roller 25' of Comparative Example 3 has an elongation of 65.8 [%/N/ mm2 ], a rotational stress attenuation rate of 26 [%], and a rotational stress ratio of 1.01. The sample had a large amount of wear in the rubber part, with an outer diameter change of 0.05 [mm] and a weight change of 0.30 [g] in a simple wear test.
比較例4の供給ローラ25´は、伸張度が65.8[%/N/mm2]、回転応力減衰率が30[%]、回転応力比率が1.10である。簡易摩耗試験による外径変化量が0.07[mm]、重量変化量が0.21[g]であり、ゴム部の摩耗量が大きいサンプルである。
比較例5の供給ローラ25´は、伸張度が69.4[%/N/mm2]、回転応力減衰率が33[%]、回転応力比率が1.03である。簡易摩耗試験による外径変化量が0.06[mm]、重量変化量が0.19[g]であり、ゴム部の摩耗量が大きく、且つヘタリ易いサンプルである。
比較例6の供給ローラ25´は、伸張度が65.8[%/N/mm2]、回転応力減衰率が24[%]、回転応力比率が1.27である。簡易摩耗試験による外径変化量が0.07[mm]、重量変化量が0.21[g]であり、ゴム部の摩耗量は大きいサンプルである。
比較例7の供給ローラ25´は、伸張度が75.6[%/N/mm2]、回転応力減衰率が28[%]、回転応力比率が0.69である。ゴム部の摩耗量が少なく、ヘタっていないサンプルであるが、初期の端部側の応力が低いため、連続印刷経時に端部側で摩耗した際に、供給性が低下するサンプルである。
The supply roller 25' of Comparative Example 4 has an elongation of 65.8 [%/N/ mm2 ], a rotational stress decay rate of 30 [%], and a rotational stress ratio of 1.10. The sample had a large amount of wear in the rubber part, with an outer diameter change of 0.07 [mm] and a weight change of 0.21 [g] in a simple wear test.
The supply roller 25' of Comparative Example 5 has an elongation of 69.4 [%/N/ mm2 ], a rotational stress decay rate of 33 [%], and a rotational stress ratio of 1.03. The simple wear test showed a change in outer diameter of 0.06 [mm] and a change in weight of 0.19 [g], indicating that the rubber portion was significantly worn and prone to settling.
The supply roller 25' of Comparative Example 6 has an elongation of 65.8 [%/N/ mm2 ], a rotational stress attenuation rate of 24 [%], and a rotational stress ratio of 1.27. The sample had a large amount of wear in the rubber portion, with an outer diameter change of 0.07 [mm] and a weight change of 0.21 [g] in a simple wear test.
The supply roller 25' of Comparative Example 7 has an elongation of 75.6 [%/N/ mm2 ], a rotational stress decay rate of 28 [%], and a rotational stress ratio of 0.69. This sample has little wear in the rubber part and is not worn out, but because the initial stress on the end side is low, the supply performance of this sample decreases when the end side wears over the course of continuous printing.
次に、画像評価方法について説明する。ここでの供給ローラ25´の画像評価は、図1に示したプリンタ1と基本的な構成を同じくする画像評価装置(C650dnw 株式会社沖データ製)を使用し、これに試料としての供給ローラ25´を装着して行った。従って、画像評価装置として図1に示すプリンタ1を参照しながら説明する。
Next, the image evaluation method will be described. The image evaluation of the supply roller 25' here was performed using an image evaluation device (C650dnw, manufactured by OKI Data Corporation) that has the same basic configuration as the
トナーはマゼンタ(M)を使用した。このトナーは、凝集度が48[%]~56[%]の範囲内、且つブローオフ帯電量75~80[μC/g]であり、トナーカートリッジ3には、予めトナーを約23.0[g]±0.5[g]を充填した。
The toner used was magenta (M). The toner had a degree of cohesion in the range of 48% to 56% and a blow-off charge of 75 to 80 μC/g. The
供給ローラ25´の連続印字経時での摩耗によるトナー供給不足で発生するカスレ、及び未現像トナーの掻き取り不足により発生する汚れに対する効果を確認するために、供給ローラ25´を搭載した画像評価装置(プリンタ1)を動作させて、50,000枚の連続印刷試験を行った。 To confirm the effect on the smudges caused by insufficient toner supply due to wear of the supply roller 25' over continuous printing, and on the stains caused by insufficient scraping of undeveloped toner, an image evaluation device (printer 1) equipped with the supply roller 25' was operated and a continuous printing test of 50,000 sheets was performed.
連続印刷試験の条件を下記(1)-(5)のように設定する。
(1)印刷速度:A4縦方向35[ppm]
(2)一日の連続印刷枚数:2,500枚(これを20日間行なう)
(3)印字パターン:0.3[%](印刷画像密度)
(4)2,500枚印刷開始前と印刷終了後に、2×2(ハーフトーン)パターン及びベタパターンを印字する。
(5)試験環境:温度20[℃]、相対湿度50[%]
The conditions for the continuous printing test are set as follows (1) to (5).
(1) Print speed: A4 portrait 35 [ppm]
(2) Continuous printing volume per day: 2,500 sheets (this will be done for 20 days)
(3) Print pattern: 0.3% (print image density)
(4) Before starting printing of 2,500 sheets and after completing printing, a 2×2 (halftone) pattern and a solid pattern are printed.
(5) Test environment: temperature 20[°C], relative humidity 50[%]
画像判定は以下のようにして行った。
2,500枚印刷開始前と印刷終了後に2×2(ハーフトーン)パターン及びベタパターンを印字し、汚れ及びカスレの判定を行なった。汚れの判定は2×2パターンを印字したとき、紙面上端部に本来印字されない部分に余分なトナーが現像されていないかを確認する。カスレの判定はベタパターンを印字したとき、A4紙の縦中央から下端部にかけて白抜けの画像が発生しているかどうかを確認する。この際、端部で部分的に白抜けていた場合も発生したものとしてカウントする。
尚、画像判定では、この汚れとカスレが50,000枚の連続印刷試験中で、どちらか一つ以上発生したものを「×」、どちらも発生しなかったものを「○」と判別した。
The image evaluation was carried out as follows.
Before and after printing 2,500 sheets, a 2x2 (halftone) pattern and a solid pattern were printed, and the presence or absence of dirt and blur was judged. When the 2x2 pattern was printed, it was judged whether or not excess toner was developed in the area that should not have been printed at the top edge of the paper. When the solid pattern was printed, it was judged whether or not a blank image was generated from the vertical center to the bottom edge of the A4 paper. At this time, partial blanks at the edge were also counted as having occurred.
In the image evaluation, when either one or more of the stains or the blurring occurred during the continuous printing test of 50,000 sheets, it was judged as "X", and when neither occurred, it was judged as "O".
ここで、2×2(ハーフトーン)パターン印刷、及び印刷画像密度について説明する。図15(a)は、記録用紙10の略全域にわたって2×2(ハーフトーン)パターン印刷を施した際の画像150を模式的に示した図であり、図15(b)は、その部分拡大図である。
Here, we will explain 2x2 (halftone) pattern printing and print image density. Figure 15(a) is a schematic diagram of an
図15(b)に示すように、例えば600[dpi]の解像度の1ドットの領域を1マスとし、縦4ドット分、横4ドット分の16マスごとに区分けした場合、各区分け領域の、例えば中央部の2×2ドットに相当する4マス分に定着パターンを生成したものである。 As shown in FIG. 15(b), for example, if an area of 1 dot at a resolution of 600 dpi is divided into 16 squares of 4 dots vertically and 4 dots horizontally, a fixing pattern is generated in 4 squares of each divided area, for example, equivalent to 2 x 2 dots in the center.
印刷画像密度において、所定の領域(例えば、感光ドラム1周分や記録用紙1ページ分等)の印刷可能範囲に全面ベタ印刷時の面積率100[%]印刷のことを印刷画像密度100[%]といい、この印刷画像密度100[%]に対して1[%]の面積に相当する印刷を印刷画像密度1[%]という。即ち、印刷画像密度は、次式
印刷画像密度=〔Cm(i)/(Cd×C0)〕×100
で算出される。
Cm(i):感光ドラムがCd回転したときに実際に印刷で用いられたドットの数、即ち露光されたドット数。
C0:感光ドラム1回転当たりのドット数、すなわち、露光の有無に限らず、感光ドラム1回転当たりで(印刷でドットが潜在的に)可能なドットであり、仮に、ベタ画像(ソリッド画像)の場合に用いられるドット数。
Cd×C0は感光ドラムがCd回転したときの(印刷でドットが潜在的に)可能なドット数。
In terms of print image density, printing with an area ratio of 100% when printing the entire printable area of a specified region (for example, one circumference of a photosensitive drum or one page of recording paper) is called a print image density of 100%, and printing that corresponds to an area of 1% of this print image density of 100% is called a print image density of 1%. In other words, the print image density is expressed by the following formula: Print image density = [Cm(i)/(Cd x C0)] x 100
It is calculated as follows.
Cm(i): the number of dots actually used in printing when the photosensitive drum rotates Cd times, i.e., the number of exposed dots.
C0: the number of dots per rotation of the photosensitive drum, that is, the number of dots that are potentially possible (in printing) per rotation of the photosensitive drum, regardless of whether exposure is performed or not, and is the number of dots used in the case of a solid image.
Cd x C0 is the number of dots that are potentially possible when the photosensitive drum rotates Cd times.
次に、トナー攪拌性試験について説明する。ここでの供給ローラ25´のトナー攪拌性試験は、図1に示したプリンタ1と基本的な構成を同じくする画像評価装置(C650dnw 株式会社沖データ製)を使用し、これに試料としての供給ローラ25´を装着して行った。従って、画像評価装置として図1に示すプリンタ1を参照しながら説明する。
Next, the toner agitation test will be explained. The toner agitation test for the supply roller 25' here was carried out using an image evaluation device (C650dnw, manufactured by OKI Data Corporation) that has the same basic configuration as the
各供給ローラ25´を実装した現像ユニット2(図2参照)の上端部分全面をくりぬき、現像ユニット両端部から2.5[cm]の範囲にシアン(C)トナーを2.5[g]ずつ(計5g)を投入する。そこからシアントナーに囲まれた領域(中央部)にイエロー(Y)トナー27[g]を投入する。トナーを投入したあとは、くり抜いた部分からトナーが漏れないように、ビニールを敷き、画像評価装置(プリンタ1)に搭載した。 The entire upper end of the development unit 2 (see Figure 2) equipped with each supply roller 25' was hollowed out, and 2.5 g of cyan (C) toner (5 g in total) was poured into an area 2.5 cm from both ends of the development unit. From there, 27 g of yellow (Y) toner was poured into the area surrounded by the cyan toner (center). After the toner was poured in, vinyl was laid down to prevent toner from leaking from the hollowed out area, and the unit was then mounted on the image evaluation device (printer 1).
連続印字の条件を下記(1)-(5)のように設定する。
(1)印刷速度:A4縦方向35[ppm]
(2)一回の連続印刷枚数:計500枚
(3)印字パターン:0.3[%](印刷画像密度)
(4)連続印刷開始前および100枚目、200枚目を印字したあとに2×2(ハーフトーン)を印字する。
(5)試験環境:温度20[℃]、相対湿度50[%]
The continuous printing conditions are set as follows (1)-(5).
(1) Print speed: A4 portrait 35 [ppm]
(2) Number of continuous prints at one time: 500 sheets in total (3) Print pattern: 0.3 [%] (print image density)
(4) Print 2x2 (halftone) before starting continuous printing and after printing the 100th and 200th sheets.
(5) Test environment: temperature 20[°C], relative humidity 50[%]
色攪拌性試験について説明する。連続印刷開始前と200枚目で印字した2×2(ハーフトーン)の端部付近を分校測色計X-Rite528(X-Rite社)を用いて色差ΔE(L*a*b)を測定した。連続開始前の(a,b)と200枚目の(a,b)の2点の傾きをトナー攪拌係数kとして算出した。トナー攪拌係数が高いほど、色彩の変化が起こりやすいため、トナー攪拌係数が高いほど、トナー攪拌性が高いローラといえる。従って、今回トナー攪拌性の指標としてトナー攪拌係数を用いた。 The color agitation test is explained below. The color difference ΔE (L*a*b) was measured near the edge of the 2x2 (halftone) printed before the start of continuous printing and on the 200th sheet using an X-Rite 528 colorimeter (X-Rite). The slope between the two points (a, b) before the start of continuous printing and (a, b) on the 200th sheet was calculated as the toner agitation coefficient k. The higher the toner agitation coefficient, the more likely color changes will occur, so the higher the toner agitation coefficient, the higher the toner agitation property of the roller. Therefore, the toner agitation coefficient was used as an index of toner agitation property this time.
図16は、トナー攪拌係数kと回転応力比率(B/A)の関係を示す特性グラフである。同グラフに示すように、トナー攪拌係数kは、回転応力比率(B/A)に応じて変化し、伸張度が72.6[%/N/mm2]以上81.6[%/N/mm2]以下のグループの平均の場合、回転応力比率(B/A)が、0.97で極小となる曲線を示し、0.97を境にして増加或は減少するにつれてトナー攪拌係数kが増加する。しかしながら回転応力比率(B/A)が0.97未満の場合、前記したようにトナー供給にムラが発生する。 16 is a characteristic graph showing the relationship between the toner agitation coefficient k and the rotational stress ratio (B/A). As shown in the graph, the toner agitation coefficient k changes according to the rotational stress ratio (B/A), and in the average of the group with the degree of elongation of 72.6 [%/N/ mm2 ] or more and 81.6 [%/N/ mm2 ] or less, the rotational stress ratio (B/A) shows a curve that is minimal at 0.97, and the toner agitation coefficient k increases as the ratio increases or decreases from the boundary of 0.97. However, when the rotational stress ratio (B/A) is less than 0.97, unevenness in toner supply occurs as described above.
また、トナー攪拌係数kは、回転応力比率が0.97超の場合、回転応力比率の増加に伴なって増加する。また同図に示す、伸張度が72.6[%/N/mm2]以上81.6[%/N/mm2]以下のグループ平均が示す曲線と、伸張度が61.8[%/N/mm2]以上65.8[%/N/mm2]以下のグループ平均が示す曲線との比較から、伸張度が大きい方が、トナー攪拌係数kが高くなる傾向があることがわかる。 Moreover, when the rotational stress ratio exceeds 0.97, the toner agitation coefficient k increases with an increase in the rotational stress ratio. Also, from a comparison of the curve shown by the group average for the degree of elongation of 72.6 [%/N/ mm2 ] to 81.6 [%/N/ mm2 ] and the curve shown by the group average for the degree of elongation of 61.8 [%/N/ mm2 ] to 65.8 [%/N/ mm2 ] in the figure, it can be seen that the greater the degree of elongation, the higher the toner agitation coefficient k tends to be.
試験結果について説明する。
表1に示すように、印字不良が発生しなかった実施例1~6に対し、比較例1~7は、カスレ及び汚れのどちらか一つ以上が発生した。この結果から、回転応力比率が0.97以上1.23以下であり、且つ伸張度が72.6[%/N/mm2]以上81.6[%/N/mm2]以下であり、且つ回転応力減衰率が27%以上31%以下であれば、良好な画像評価結果が得られることがわかった。
The test results will be explained.
As shown in Table 1, in contrast to Examples 1 to 6, which did not suffer from printing defects, at least one of blurring and smudges occurred in Comparative Examples 1 to 7. From these results, it was found that good image evaluation results can be obtained if the rotational stress ratio is 0.97 to 1.23, the elongation is 72.6 to 81.6 [%/N/mm2], and the rotational stress attenuation rate is 27 to 31% .
比較例1の供給ローラ25´は、伸張度及び回転応力減衰率が規定範囲内にあるが、回転応力比率が0.97未満であり、部分カスレが発生した。これは連続経時による摩耗から、初期よりも、端部側で現像剤担持体とのニップ幅が減少することで供給ローラ25´のトナー供給にムラが生じ、十分にトナーが現像ローラ23に供給できなかったためである。
The supply roller 25' of Comparative Example 1 had an elongation degree and a rotational stress attenuation rate within the specified range, but the rotational stress ratio was less than 0.97, and partial smearing occurred. This was because wear over time caused the nip width with the developer carrier to decrease at the end compared to the initial state, causing uneven toner supply from the supply roller 25', and preventing sufficient toner from being supplied to the
比較例2の供給ローラ25´は、伸張度、回転応力減衰率、及び回転応力比率が何れも規定範囲外となっている。伸張度が81.6[%/N/mm2]を超えた場合、現像ローラ23とニップさせた状態で回転させたとき供給ローラ25´がヘタリ易くなり、現像ローラ23に対しての応力が低下することで、現像後の現像ローラ23の残トナーを十分に掻きとれなくなるため汚れが発生する。
The degree of elongation, rotational stress attenuation rate, and rotational stress ratio of the supply roller 25' in Comparative Example 2 are all outside the specified ranges. If the degree of elongation exceeds 81.6 [%/N/ mm2 ], the supply roller 25' becomes easily worn out when rotated in a state of being nipped with the developing
比較例3の供給ローラ25´は、伸張度及び回転応力減衰率が規定範囲外である。伸張度が72.6%[%/N/mm2]未満の場合、現像ローラ23との接触回転による経時での摩耗により、現像ローラ23とのニップ幅が減少したことにより、現像後の現像ローラ23の残トナーを十分に掻きとれなくなるため汚れが発生する。比較例3は、回転応力比率が規定範囲内であるが、上記したように摩耗しやすい仕様であるため、ニップ量低下による影響が高く、結果として汚れが発生する。
The supply roller 25' of Comparative Example 3 has an elongation and a rotational stress attenuation rate outside the specified range. When the elongation is less than 72.6% [%/N/ mm2 ], the nip width with the developing
比較例4の供給ローラ25´は、伸張度が規定範囲外である。伸張度が72.6[%/N/mm2]未満の場合、比較例3の場合と同様に、現像ローラ23との接触回転による経時での摩耗により、現像ローラ23とのニップ幅が減少したことにより、現像後の現像ローラ23の残トナーを十分に掻きとれなくなるため汚れが発生する。比較例4は、回転応力比率及び回転応力減衰率が規定範囲内であるが、上記したように摩耗しやすい仕様であるため、ニップ量低下による影響が大きく、結果として汚れが発生する。
The supply roller 25' of Comparative Example 4 has a degree of elongation outside the specified range. When the degree of elongation is less than 72.6 [%/N/ mm2 ], as in Comparative Example 3, the nip width with the developing
比較例5の供給ローラ25´は、伸張度及び回転応力減衰率が規定範囲外である。伸張度が72.6[%/N/mm2]未満の場合、比較例3の場合と同様に、現像ローラ23との接触回転による経時での摩耗により、現像ローラ23とのニップ幅が減少する。更に、回転応力減衰率が31%を超えているため発泡層52の押し込み部の弾力性の回復が鈍いためヘタリ易くなり、現像ローラ23の未現像後のトナーが十分にかき取れず、汚れが発生する。比較例5も、回転応力比率が規定範囲内であるが、上記のように摩耗し易く、ヘタリ易い性質であるため、その2点の影響が大きく、結果として汚れが発生する。
The supply roller 25' of Comparative Example 5 has an elongation degree and a rotational stress attenuation rate outside the specified range. When the elongation degree is less than 72.6 [%/N/ mm2 ], the nip width with the developing
比較例6の供給ローラ25´は、伸張度が72.6[%/N/mm2]未満、回転応力減衰率が27%以下、回転応力比率が1.23を超え、何れも規定範囲外となっている。故に汚れが発生するだけでなく、感光ドラム21にかかる負荷も増大する。回転応力比率が1.23を超えると供給ローラ25´端部側の圧がより強くなり、感光ドラム21のトルク負荷増大し、他接触部材への負荷もおおきくなり、現像ユニット2自体の耐久性にも悪影響を及ぼす。
The supply roller 25' of Comparative Example 6 has an elongation less than 72.6 [%/N/ mm2 ], a rotational stress attenuation rate of 27% or less, and a rotational stress ratio exceeding 1.23, all of which are outside the specified range. Therefore, not only does contamination occur, but the load on the
比較例7の供給ローラ25´は、伸張度及び回転応力減衰率が規定範囲内にあるが、回転応力比率が0.97未満であり、部分カスレが発生した。これは連続経時による摩耗から、初期よりも、端部側で現像剤担持体とのニップ幅が減少することで供給ローラ25´のトナー供給にムラが生じ、十分にトナーが現像ローラ23に供給できなかったためである。
The supply roller 25' of Comparative Example 7 had an elongation degree and a rotational stress decay rate within the specified range, but the rotational stress ratio was less than 0.97, and partial smearing occurred. This was because wear over time caused the nip width with the developer carrier to decrease at the end compared to the initial state, causing uneven toner supply from the supply roller 25', and preventing sufficient toner from being supplied to the
比較例1~7に対して、実施例1~6の供給ローラ25´は、画像不良が見られず、画像は良好であった。従って、実施例1~6の供給ローラ25´から、トナー掻き取り性及びトナー供給性を満足することができる、トナー掻き取り性に関係する供給ローラ25´のソリッド時の伸張度、供給ローラ25´の導電性の発泡層52の回転応力減衰率、及びクレイニネスや耐久時のトナー供給性に関係する回転応力比率、及び外径変化量、重量変化量の各数値範囲を前記したような各数値範囲に設定することができる。従って、実施例1~6の供給ローラ25´は、本実施の形態の供給ローラ25に相当する。
Compared to Comparative Examples 1 to 7, the supply rollers 25' of Examples 1 to 6 produced good images with no image defects. Therefore, the supply rollers 25' of Examples 1 to 6 can satisfy the toner scraping and toner supplying properties, and the numerical ranges of the degree of stretch when the supply roller 25' is solid, which is related to the toner scraping properties, the rotational stress attenuation rate of the
以上のように、本実施の形態の供給ローラ25は、発泡層52としてシリコーンゴムを使用し、ソリッド時の伸張度を72.6[%/N/mm2]以上81.6[%/N/mm2]以下、簡易摩耗試験での外径変化量を0.03mm以下、重量変化量を0.07g以下、供給ローラ25がNIP回転したときの6時間後のゴム部の応力の減衰率を27%以上31%以下、及び中央部の回転応力(A)と端部の回転応力(B)との回転応力比率B/Aを0.97%以上1.23以下に設定することにより、ドラムカウント50kまでトナー供給性およびトナー掻き取り性を維持し、汚れ及びカスレの発生を抑制することが可能となる。
As described above, the
また、伸張度を72.6[%/N/mm2]以上81.6[%/N/mm2]以下に設定することにより、供給ローラ摩耗粉の発生、及び供給ローラセル壁のヘタリによる供給ムラの発生によってもたらされる画像品質の低下が抑制され、回転応力比率B/Aを0.97%以上1.23以下に設定することにより、部分カスレが抑制される。 In addition, by setting the elongation degree to 72.6 [%/N/ mm2 ] or more and 81.6 [%/N/ mm2 ] or less, the generation of wear powder from the supply roller and the deterioration of image quality caused by uneven supply due to wear of the supply roller cell wall are suppressed, and by setting the rotational stress ratio B/A to 0.97% or more and 1.23 or less, partial blurring is suppressed.
更に、簡易摩耗試験による外径変化量を0.03mm以下とすることにより、外径の減少量が大きくてセル壁が寝ている状態、つまり供給ローラのセル壁のヘタリによる供給ムラの発生が抑制され、回転応力比率B/Aを0.97%以上1.23以下に設定することで部分カスレが抑制される。 Furthermore, by limiting the change in outer diameter in a simple wear test to 0.03 mm or less, the occurrence of uneven supply due to a large decrease in outer diameter causing the cell walls to lie flat, i.e., the cell walls of the supply roller becoming worn, is suppressed, and partial smearing is suppressed by setting the rotational stress ratio B/A to 0.97% or more and 1.23 or less.
以上のように、本実施の形態の現像ユニットによれば、印刷画像において、汚れやカスレの発生を抑制することができる。 As described above, the development unit of this embodiment can prevent smudges and blurring in printed images.
上記した本発明の実施形態による実施の形態1では、カラープリンタとしての画像形成装置に採用した例を示したが、これに限定されるものではなく、複写機、ファクシミリ、MFP等の画像処理装置にも利用可能である。またカラープリンタについて説明したが、モノクロプリンタであってもよい。
In the above-described
1 プリンタ、 2 現像ユニット、 3 トナーカートリッジ、 4 転写ローラ、 5 露光ユニット、 6 給紙カセット、 7 定着ユニット、 7a 加熱ローラ、 7b加圧ローラ、 8 用紙搬送経路、 9 転写ベルト、 10 記録用紙、 11 ドライブローラ、 12 テンションローラ、 14 転写ユニット、 21 感光ドラム、 22 帯電ローラ、 23 現像ローラ、 24 現像ブレード、 25 供給ローラ、 27 クリーニングブレード、 28 第1搬送部、 29 第2搬送部、 31 トナー貯蔵部、 32 廃棄トナー収容器、 35 トナー供給口、 36 搬送スクリュー、 37 攪拌部材、 38 トナー収容部、 40 トナー 51 芯金、 52 発泡層、 52a 発泡体外層、 52b 内部層、 101 制御部、101a ドットカウンタ、 101b ドラムカウンタ、 101c 算出部、 111 I/F制御部、 112 受信メモリ、 113 画像データ編集メモリ、 114 操作部、 115 センサ群、 121 帯電ローラ用電源、 122 現像ローラ用電源、 123 供給ローラ用電源、 124 転写ローラ用電源、 125 ヒューズ用電源、 126 ヘッド駆動制御部、 127 定着制御部、 128 搬送モータ制御部、 129 駆動制御部、 130 速断ヒューズ、 131 用紙搬送モータ、 132 駆動モータ、 201 回転支持材、 205 圧子、 206 圧子、 206a 金属板、 206b ラッピングフィルム、 209 試験片、 209a 平行部、 209b つかみ部。 1 printer, 2 developing unit, 3 toner cartridge, 4 transfer roller, 5 exposure unit, 6 paper feed cassette, 7 fixing unit, 7a heating roller, 7b pressure roller, 8 paper transport path, 9 transfer belt, 10 recording paper, 11 drive roller, 12 tension roller, 14 transfer unit, 21 photosensitive drum, 22 charging roller, 23 developing roller, 24 developing blade, 25 supply roller, 27 cleaning blade, 28 first transport section, 29 second transport section, 31 toner storage section, 32 waste toner storage container, 35 toner supply port, 36 transport screw, 37 stirring member, 38 toner storage section, 40 toner 51 core metal, 52 foam layer, 52a foam outer layer, 52b inner layer, 101 Control unit, 101a dot counter, 101b drum counter, 101c calculation unit, 111 I/F control unit, 112 receiving memory, 113 image data editing memory, 114 operation unit, 115 sensor group, 121 charging roller power supply, 122 developing roller power supply, 123 supply roller power supply, 124 transfer roller power supply, 125 fuse power supply, 126 head drive control unit, 127 fixing control unit, 128 transport motor control unit, 129 drive control unit, 130 fast-acting fuse, 131 paper transport motor, 132 drive motor, 201 rotating support material, 205 indenter, 206 indenter, 206a metal plate, 206b wrapping film, 209 test piece, 209a parallel portion, 209b Gripping part.
Claims (6)
前記現像剤担持体に当接してニップ領域を形成するように配置され、表面に導電性発泡スポンジからなる弾性層を有し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するφ13mmの外周をもつ現像剤供給部材と
を備え、
断面外径16[mm]、長さ50[mm]のステンレス製の圧子を、前記弾性層の、前記ニップ領域の延在方向端部及び中央部の表面に0.73[mm]押し込んだときの前記中央部の応力に対する前記端部の応力の比率が、0.97以上1.23以下であり、
一辺が50[mm]の正方形の表面を有し厚さが10[mm]のステンレス製の圧子の前記表面に粒度30[μm]の研磨フィルムを固定したものを用い、前記研磨フィルムを、前記弾性層に0.73[mm]押し込み、前記現像剤供給部材を136.1[mm/秒]の周速で回転させた場合に、
前記圧子の押し込み前の前記現像剤供給部材の外径に対して、前記圧子の押し込み量が0.73[mm]に達してから250秒後に前記圧子を離間させたときの前記現像剤供給部材の外径の減少量が、0.03[mm]以下である
ことを特徴とする現像ユニット。 a developer carrier that supplies a developer to the electrostatic latent image carrier and develops the latent image on the electrostatic latent image carrier;
a developer supplying member having an outer circumference of φ13 mm, the developer supplying member being disposed so as to contact the developer carrying member and form a nip region, the developer supplying member having an elastic layer made of a conductive foam sponge on a surface thereof, and supplying the developer to the developer carrying member;
a stainless steel indenter having a cross-sectional outer diameter of 16 mm and a length of 50 mm is pressed 0.73 mm into the surface of the end portion and the central portion of the elastic layer in the extending direction of the nip region, the ratio of the stress at the end portion to the stress at the central portion is 0.97 or more and 1.23 or less,
When a polishing film with a grain size of 30 μm was fixed to the surface of a stainless steel indenter having a square surface with sides of 50 mm and a thickness of 10 mm, the polishing film was pressed 0.73 mm into the elastic layer, and the developer supply member was rotated at a peripheral speed of 136.1 mm/sec,
a developer supply member having an outer diameter reduced by 0.03 mm or less when the indenter is released 250 seconds after the indenter has reached a pressing amount of 0.73 mm, compared to the outer diameter of the developer supply member before the indenter is pressed in.
前記現像剤担持体に当接してニップ領域を形成するように配置され、表面に導電性発泡スポンジからなる弾性層を有し、前記現像剤担持体に前記現像剤を供給するφ13mmの外周をもつ現像剤供給部材と
を備え、
断面外径16[mm]、長さ50[mm]のステンレス製の圧子を、前記弾性層の、前記ニップ領域の延在方向端部及び中央部の表面に0.73[mm]押し込んだときの前記中央部の応力に対する前記端部の応力の比率が、0.97以上1.23以下であり、
前記弾性層の加硫後、発泡処理前の材料で形成したダンベル1号形状の試験片を用い、JIS-K6251の引張試験を行った場合に、前記試験片が破断したときの伸び率([%])をそのときの応力([N/mm2])で除した値が、72.6[%/N/mm2]以上、81.6[%/N/mm2]以下である
ことを特徴とする現像ユニット。 a developer carrier that supplies a developer to the electrostatic latent image carrier and develops the latent image on the electrostatic latent image carrier;
a developer supplying member having an outer circumference of φ13 mm, the developer supplying member being disposed so as to contact the developer carrying member and form a nip region, the developer supplying member having an elastic layer made of a conductive foam sponge on a surface thereof, and supplying the developer to the developer carrying member;
a stainless steel indenter having a cross-sectional outer diameter of 16 mm and a length of 50 mm is pressed 0.73 mm into the surface of the end portion and the central portion of the elastic layer in the extending direction of the nip region, the ratio of the stress at the end portion to the stress at the central portion is 0.97 or more and 1.23 or less,
a developing unit characterized in that, when a tensile test of JIS-K6251 is conducted using a dumbbell-shaped test piece formed from the material before the foaming treatment after the elastic layer has been vulcanized, the value obtained by dividing the elongation percentage ([%]) at the time the test piece breaks by the stress ([N/mm2]) at that time is 72.6 [%/N/mm2] or more and 81.6 [%/N/mm2] or less.
前記静電潜像担持体に形成された現像剤像を媒体に転写する転写ユニットと、
前記媒体に転写された現像剤像を前記媒体に定着する定着ユニットと
を備えたことを特徴とする画像形成装置。 A developing unit according to any one of claims 1 to 5;
a transfer unit that transfers the developer image formed on the electrostatic latent image carrier onto a medium;
a fixing unit that fixes the developer image transferred to the medium onto the medium.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020179712A JP7540294B2 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Developing unit and image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020179712A JP7540294B2 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Developing unit and image forming apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022070577A JP2022070577A (en) | 2022-05-13 |
| JP7540294B2 true JP7540294B2 (en) | 2024-08-27 |
Family
ID=81534892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020179712A Active JP7540294B2 (en) | 2020-10-27 | 2020-10-27 | Developing unit and image forming apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7540294B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014170028A (en) | 2013-03-01 | 2014-09-18 | Bridgestone Corp | Toner conveyance roller and method for manufacturing toner conveyance roller |
| JP2018155844A (en) | 2017-03-16 | 2018-10-04 | 株式会社ブリヂストン | Toner conveying roller and method for manufacturing the same |
| JP2021085906A (en) | 2019-11-25 | 2021-06-03 | 株式会社沖データ | Developing unit and image forming apparatus |
-
2020
- 2020-10-27 JP JP2020179712A patent/JP7540294B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014170028A (en) | 2013-03-01 | 2014-09-18 | Bridgestone Corp | Toner conveyance roller and method for manufacturing toner conveyance roller |
| JP2018155844A (en) | 2017-03-16 | 2018-10-04 | 株式会社ブリヂストン | Toner conveying roller and method for manufacturing the same |
| JP2021085906A (en) | 2019-11-25 | 2021-06-03 | 株式会社沖データ | Developing unit and image forming apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2022070577A (en) | 2022-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115437227A (en) | Roller for electrophotography, process cartridge and electrophotographic image forming apparatus | |
| JP6669394B2 (en) | Developer carrier, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
| JP5889139B2 (en) | Developer supply member, developing device, and image forming apparatus | |
| US10359716B2 (en) | Image forming unit and image forming apparatus | |
| US9046818B2 (en) | Development device and image forming apparatus | |
| US20100142988A1 (en) | Fixing device, image forming apparatus, and method for controlling fixing device | |
| JP7540294B2 (en) | Developing unit and image forming apparatus | |
| US8693928B2 (en) | Development device and image formation apparatus | |
| US11188006B2 (en) | Development unit and image formation apparatus | |
| US9405215B2 (en) | Developer supply member, developing unit, and image forming apparatus | |
| JP2011180535A (en) | Cleaning roller for intermediate transfer belt, cleaning device for intermediate transfer belt, and image forming apparatus | |
| JP6119480B2 (en) | Image forming apparatus | |
| CN116794952A (en) | Conductive member, charging device, process cartridge, and image forming apparatus | |
| JP5002959B2 (en) | Semiconductive belt and image forming apparatus provided with the semiconductive belt | |
| US10466606B2 (en) | Developer, developer cartridge, developing device and image forming apparatus | |
| JP3880459B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP6140087B2 (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP2024086345A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP7375529B2 (en) | Charging device, image forming unit, and image forming device | |
| JP2009069581A (en) | Developing device, developing method, and image forming device | |
| JP2016156926A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP2022185567A (en) | Roller for electrophotography, process cartridge, and electrophotographic image forming apparatus | |
| JP2013250347A (en) | Developing device and image forming apparatus | |
| JP2010169941A (en) | Charging member, charging device, process cartridge, and image forming device | |
| JP2015118110A (en) | Developing device and image forming apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20210622 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230808 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240402 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240530 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240716 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240729 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7540294 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |